Автономное теплоснабжение: водяное и паровое, электрическое и газовое отопление дома

Схема отопления

В централизованном теплоснабжении используется однотрубная схема, которая уступает по эффективности двухтрубной. Однотрубная система применяется только для небольшого количества радиаторов в ситуации, где нужно сэкономить.

Оптимальный выбор для индивидуального обогрева – двухтрубная схема. Она имеет такие преимущества:

• использование труб и фитингов меньшего диаметра;
• высокая стабильность давления в системе;
• возможность монтажа автоматических регуляторов протока на всех батареях, которые будут работать без ущерба для нагрева других радиаторов;
• независимое подключение каждой греющей секции, позволяющее снимать его для обслуживания или получения доступа к нише во время ремонта.

Балансировка системы

Балансировочные клапаны настраиваются после установки оборудования и пуска теплоносителя

Расчеты любой гидравлической схемы очень сложны. При монтаже проявляются особенности и отклонения, которые при вычислениях учесть невозможно: засоры, окалина, сужения. На практике гидравлику увязывают на этапе проектирования, а затем производят наладку с помощью балансировочных клапанов. Это устройство – регулируемая шайба. С ее помощью меняют пропускную способность клапана, то есть гидравлическое сопротивление. Таким образом связывают работу всех контуров.

Балансировочные клапаны ставят на все узлы и системы ТП: теплообменник, насосы, контуры водоснабжения, вентиляции, отопления. Дополнительные устройства требуются для согласования работы контуров и компенсации работы насосов.

Виды тепло- и энергоносителей для систем отопления в частном доме

Отпление в частном доме по типу используемого энергоносителя может быть:

• Электрическим.
• Газовым.

По типу теплоносителя:

• Водяным.
• Воздушным.

Каждую из систем отопления подробно разберем в следующих разделах.

Классификация и особенности водяного отопления с газовыми или электрическими котлами

Изложенная ниже классификация соответствует одновременно всем видам котлов, в качестве теплоносителя для которых применяется жидкость. Это могут быть газовые, электрические, твердотопливные и пр. генераторы теплоты. Система отопления частного дома может обладать двумя видами циркуляции:

1. Естественной (природной). Она возникает вследствие разницы температур и плотности теплоносителя в подающем трубопроводе и обратном. Горячие массы воды стремятся вверх, в то время как холодные – вниз. Нужно сказать, что такой метод циркуляции в наше время не имеет должной популярности. Объясняется это его недостатками, такими как медленный разогрев теплоносителя, а также требовательность к уклонам трубопроводов. Если на каком-либо участке будет малейший контруклон, то циркуляция рабочей среды будет невозможна. В таком случае подключение новых приборов отопления (например, при достройке помещений) практически исключена, так как будет нарушаться гидравлический баланс. Особых проблем доставляет пользователям естественных систем циркуляции воздух, который скапливается в трубопроводах и нарушает циркуляцию.
2. Принудительной. Предполагает использование насосного оборудования. Этот вид считается современным, так как использование циркуляционного насоса решает все возможные проблемы, которые присущи предыдущему виду. Монтаж отопления в частном доме возможен даже своими руками, потому что не нужно соблюдать уклоны трубопроводов.

Система отопления может быть открытой и закрытой. В первом случае используется открытый расширительный бак, во втором – закрытый. Открытый тип является пережитком прошлого и применялся при использовании естественной циркуляции. Открытые расширительные баки плохи тем, что они позволяют теплоносителю контактировать с окружающей средой.

Не все материалы это приветствуют, потому что это приводит к коррозионным процессам.

Что касается схемы расположения трубопроводов, то здесь все довольно просто. Вы можете выбрать для своего частного дома схему:

• Однотрубную. В таком случае отопительные приборы подключены последовательно один за другим. Такая схема великолепно подойдет для одноэтажного дома.
• Двухтрубную. Характеризуется наличием двух магистралей – подающей и обратной. Подключение каждого радиатора в ней индивидуально. Есть варианты, при которых оба трубопровода располагаются наверху, внизу, либо подающий наверху, а обратный – внизу. Двухтрубная схема отопления частного дома – идеальный вариант для построек с двумя и более этажами.

Если уже вспомнили про приборы отопления, то у вас есть широкий выбор. Ориентироваться необходимо на располагаемый бюджет, а также характеристики системы. Вы можете приобрести радиаторы следующих типов:

• Чугунные. Это старая добрая классика, которая нам известна еще со времен советского союза. Яркими ее представителями являются чугунные секционные радиаторы МС140. Они характеризуются низкой стоимостью, неприхотливостью к качеству теплоносителя, а также долговечностью. Но к недостаткам относится их низкая инерционность, которая не позволяет качественно выполнять регулировку температуры в помещении.
• Алюминиевые. Обладают высокой ценой и великолепной тепловой отдачей. Не рекомендуется их использование с металлическими трубопроводами, потому что это может привести к окислительным реакциям и уменьшению срока их эксплуатации.
• Стальные. На втором месте в ценовой категории после чугунных. Их существует большое множество: панельные (штампованные), трубчатые и секционные. Категорически не допускается их использование в открытых системах отопления, так как они быстро поддаются коррозии.
• Биметаллические. Являются золотой серединой по соотношению цены и качества. Исходя из названия, можно догадаться, что они выпускаются из двух видов металлов, для этого используется сталь и алюминий. Из стали создается внутренний сердечник, который находится в алюминиевом кожухе. Такой симбиоз позволяет их использовать в системах с большим давлением и добиваться высокой теплоотдачи. Также биметаллические радиаторы не боятся гидравлических ударов.

Подключение электрического котла

Варианты автономного электрического отопления

Работа индивидуальной системы отопления на электричестве возможна в двух вариантах: прямом и опосредованном. Выбор того или иного должен быть основан на характеристиках каждого.

Электрическое отопление прямого обогрева

При прямом обогреве электрическая энергия напрямую будет преобразовываться в тепловую. Есть несколько систем, которые возможно обустроить в квартире.

1. Установка радиаторов или конвекторов. Первые представляют собой устройства, функционирующие на минеральном масле. Их работу можно контролировать за счет установленного регулятора температуры. Некоторые модели оснащены автоматикой. Преимущества радиаторов отопления в быстром нагреве, что позволяет за достаточно короткий срок отопить помещение. Также устанавливать их можно в любом месте, где есть подвод к электричеству. В отличие от радиаторов конвекторы работают на воздухе, разогреваемом встроенными ТЭНами. Монтировать такие устройства можно как на стене, так и на полу.
2. «Теплый пол». Представляет собой специальные маты или кабеля, уложенные под напольное покрытие или стяжку. При включении, происходит обогрев всей площади пола, что позволяет распространяться теплу равномерней. Система оснащена датчиками, которые следят за температурным режимом в помещении. Как только градус поднимется до заданного, обогрев автоматически отключается и, наоборот, когда температура снижается, система включает отопление. Также возможно установить в разных комнатах свой уровень тепла. Преимущества «теплых полов» в их безопасности, быстром нагреве и простом монтаже в любое напольное основание. Из минусов можно выделить большое потребление электроэнергии, поэтому такую систему отопления рекомендуется использовать как дополнительную.
3. Инфракрасное отопление. Представляет собой собранные из специальной пленки поверхности с графитовой пастой, которые укладываются на пол или потолок. При прохождении тока через пасту появляется инфракрасное излучение.Лучи движутся до тех пор, пока не встречают на пути непреодолимую преграду в виде мебели, пола или потолка. Они задерживаются и начинают нагревать предмет, преградивший им путь. Разогревшись, пол или потолок отдают тепло в воздух и температура в помещении быстро поднимается. Главное достоинство инфракрасного отопления в максимально комфортном для человека распределении температур, при котором снизу помещения всегда будет теплее, чем вверху. В систему встроены датчики регулирования температуры, способные включать и отключать отопление по мере надобности. Пленка монтируется в отделку пола или потолка и совершенно не портит внешний вид комнаты.
4. Водяное электроотопление. Представляет собой замкнутый контур, в котором теплоноситель нагревается электрическим котлом. Экономичность системы зависит от типа используемого котла. Самый распространенный вариант с ТЭНом, когда для работы оборудования используются трубчатые электронагреватели. Недостаток подобных в маленьком КПД и большом потреблении электроэнергии. Есть также электродные котлы. Расход электроэнергии в них тот же, но прослужат они гораздо дольше ТЭНовых.

«Теплый пол» – один из вариантов индивидуальной системы отопления

Покупать отопительное оборудование, работающее на электричестве можно как в качестве основного, так и в дополнение к газовому или твердотопливному котлу.

Электрическое отопление опосредованного обогрева

Представляет собой насосное тепловое оборудование разного типа. Электричество в таких системах расходуется только лишь для поддержания работы насоса, который аккумулирует тепло из воздушных масс в помещении. Использовать такой вариант обогрева лучше в той местности, где нет сильных морозов, а температурный режим относительно стабилен.

Для обогрева квартиры используются насосы типа «воздух-воздух» или «воздух-вода». Первые по функциональности похожи на кондиционеры, поэтому могут летом использоваться для охлаждения воздуха внутри помещения. Недостаток опосредованного обогрева в высокой стоимости оборудования и монтажа, но в будущем оно себя окупит.

Отопление при помощи угля или дров

Дровам и углю свойственны одни и те же недостатки. Они нуждаются в очень частой загрузке (настолько частой, что для большого дома, возможно, понадобится истопник), требуют регулярной чистки золы, а их хранения отнимает изрядную площаь на участке. Кроме того, они тоже распространяют сильный запах.

Частая загрузка. Дрова требуется загружать в отопительную систему три-четыре раза в день. В течение сезона на это уйдёт по меньшей мере часов. Три с лишним рабочие недели непрерывного физического труда, отработанные от звонка до звонка. Неудивительно, что многие предпочитают найти истопника. Однако это, в свою очередь, влияет на цену. С учётом оплаты истопника годичное отопление дома площадью 100 квадратных метров при помощи дров обойдётся в . Это больше аналогичной суммы для дизельного топлива ( ) или электричества ( ).

Уголь в этом смысле не особенно лучше. Его необходимо загружать в отопительную систему два-три раза в день, то есть немного реже, чем дрова. В итоге затраты времени (и, соответственно, денег, если придётся платить истопнику) оказываются немного меньше, чем при использовании дров, но разница несущественна: для отопления дома площадью 100 квадратных метров с учётом оплаты истопника.

Справедливости ради, нужно заметить, что эта проблема имеет частичное решение. Существуют специальные котлы с бункером, в которые уголь заправляется не несколько раз в день, а лишь раз в три-четыре дня. Это значительный прогресс по сравнению с заправкой каждые несколько часов, но на фоне пропан-бутана или даже дизельного топлива он смотрится довольно бледно.

Место под склад. Особенность дров – потребность в большом помещении для храния и сушки. Чтобы на выпаривание влаги не тратилось до 40% энергии, их необходимо просушивать в течение трёх лет. Большое помещение будет занимать часть участка, которой в противном случае можно было бы найти более полезное применение. Для хранения угля также требуется значительная площадь.

Опасность отравления. Неприятный запах — постоянный спутник любого вида твёрдого топлива, однако в данном случае речь может идти об угрозе не только обонянию, но и жизни. Если котельная располагается прямо в доме, при использовании твёрдых видов топлива нельзя полностью исключить опасность отравления угарным газом.

Недостатки отопления при помощи дров или угля

• Очень частая загрузка.
• Необходимость чистки золы и оплаты истопника.
• Запах в доме и на участке.
• Часть участка занимает склад.

Разновидности гравитационных схем

Существует четыре схемы монтажа контуров с гравитационной циркуляцией. Выбор определенной разновидности делают с учетом особенностей постройки и требуемой производительности. Для выбора схемы выполняют гидравлический расчет, оценивают параметры котла и определяют диаметр трубопровода.

Закрытая

Принцип работы контуров закрытого типа следующий:

• Нагретый и расширившийся теплоноситель вытесняет воду из отопительного контура.
• Вытесненная вода попадает в расширительный бак закрытого типа. Это емкость с эластичной мембранной перегородкой, разделяющей газовую и водяную камеры.
• Поступившая под давлением жидкость продавливает мембрану и сжимает газ в воздушной камере. При остывании теплоносителя давление снижается, и газ выдавливает жидкость из емкости в трубопроводы.

Главный недостаток такой схемы в зависимости работы сети от объема расширительного бака. В доме большой площади с протяженным контуром придется устанавливать вместительную емкость.

Открытая

Если используется отопление самотеком, схема открытого типа отличается от предыдущей разновидности только конструкцией расширительного бака. В этом случае расширительную емкость можно изготовить самостоятельно из подходящих материалов. Бачок небольшого размера устанавливают на чердаке или высоко под потолком.

Главный минус открытого контура в том, что через расширительную емкость в сети попадает кислород, который способствует коррозии трубопроводов и радиаторов. Еще один недостаток в завоздушивании системы, поэтому на каждый прибор монтируют кран Маевского.

Двухтрубная

Двухтрубная схема системы отопления частного дома с естественной циркуляцией делается с использованием подающего и отводящего трубопровода, то есть все радиаторы подключаются к разводке параллельно, что способствует равномерному прогреву каждой комнаты и всего дома.

Преимущества двухтрубной разводки:

1. Тепло равномерно распределяется по всему строению.
2. Не нужно устанавливать дополнительные секции для регулировки теплоотдачи приборов.
3. Отрегулировать работу сети с двухтрубной разводкой намного проще.
4. Можно использовать трубы меньшего диаметра, чем при использовании однотрубной разводки.
5. Эффективность и простота конструкции.

Главный недостаток в высокой материалоемкости системы. Перед монтажом нужно провести расчеты. От правильности их проведения и соблюдения технологии монтажа зависит эффективность отопительной сети.

Однотрубная

Однотрубная система отопления одноэтажного дома с естественной циркуляцией применяется редко, потому что не отличается эффективностью. В такой сети каждый отопительный прибор последовательно подключается к трубопроводу. Из-за этого в каждую последующую батарею поступает жидкость с меньшей температурой, чем в предыдущий. Для компенсации тепловых потерь приходится увеличивать количество секций в дальних радиаторах.

Преимущества однотрубной разводки:

• Простота монтажа и использования. Не нужно проводить сложные расчеты для прокладки сети.
• Экономия на материалах, потому что прокладывается только один трубопровод, к которому подключаются все приборы. Обратка поступает от последнего радиатора к котлу.

Главный недостаток однотрубной разводки в необходимости увеличения количества секций в дальних радиаторах, а также в неравномерном прогреве постройки. Удаленные от котла комнаты отапливаются хуже.

Элементы индивидуального отопления

К основным элементам автономной системы обогрева относятся:

• Тепловой генератор – котел на газовом, твердом или жидком топливе, преобразователи солнечной тепловой энергии. К последним можно отнести солнечные коллекторы, гелиосистемы. Кроме того, в качестве теплогенератора выступают и преобразователи электроэнергии территории (тепловое насосное оборудование) и т. д.
• Трубы – один из основных элементов системы отопления. Обеспечивают транспортировку тепла во все комнаты отапливаемого помещения. Для установки автономного отопления можно использовать металлические, полипропиленовые трубы, трубы из металлопластика, меди и из сшитого полиэтилена.
• Приборы отопления – в эту категорию входят различные обогревательные устройства (батареи) и специализированное конверторное оборудование.
• Пол с подогревом (электрический, водяной).

Чем электрический нагревательный котел лучше газового?

Несмотря на то что газ относится к более дешевым источникам энергии, нежели электричество, установка газового оборудования предпочтительна далеко не всегда. Основными препятствиями к монтажу котла такого типа являются:

• Сложности с получением разрешения, согласованием и подготовкой к установке. В помещении должна быть правильно организована система вентиляции и отвода продуктов сгорания.
• Дороговизна оборудования и трудоемкость монтажа. А если речь идет о частном доме, куда не подведен газ, то расходы возрастают в разы.
• Потенциальная опасность самого топлива и продуктов его сгорания.

Плюсы электрических нагревательных установок

Электрокотлы имеют достаточно много преимуществ, среди которых:

Высокая надежность с точки зрения пожаробезопасности (конечно, при условии наличия качественной проводки и предохранителей).
Низкие расходы на установку, простота монтажа.
Широкий ценовой диапазон, выбор функций. В целом электрические модели дешевле газовых. Можно выбрать простейший котел, состоящий из набора тэнов и примитивной системы управления, который обойдется совсем дешево

При отсутствии финансовых ограничений стоит обратить внимание на автоматизированные устройства. Они умеют поддерживать заданную температуру с минимальными затратами энергии и имеют несколько режимов программирования, GSM-контроллер, позволяющий регулировать работу прибора на расстоянии, и другие полезные опции.
Компактность и эстетичный вид

Во многих современных моделях все необходимые элементы – циркуляционный насос, расширительный бак, воздухоотводчик, системы защиты – скрыты внутри корпуса. При желании электрокотел можно установить в любом помещении квартиры. Наиболее распространены настенные разновидности.

• Простота использования. Для управления прибором понадобится только нажать на несколько кнопок. Электрокотлы не нуждаются в контроле и участии в их работе.
• Бесшумность. Хозяева могут слышать только тихий гул индукционного устройства или гудение блоков автоматики.
• Отсутствие необходимости согласования с соответствующими организациями при мощности устройства, не превышающей 9 киловатт.
• Высокий КПД.

Как рассчитать систему отопления?

Чтобы в квартире держалась комфортная температура, необходимо правильно установить систему отопления. Для этого следует произвести точные расчёты. Всё зависит от площади помещения (S) и от мощности газового котла (W) на 10 м². Также стоит учесть и климатические особенности региона.

Расчёт отопления зависит также от вида отопительной системы. Самый оптимальный для квартиры вариант — двухтрубная система. Она дороже и сложнее, чем однотрубная, но и качество обогрева будет выше. Все батареи будут равномерно нагреваться. Однотрубная же система подойдёт только для небольшого количества радиаторов.

Газовые обогреватели

Газовые отопители салона отличаются от рассмотренных выше «конкурентов» источником питания. В данном случае устройства работают на сжиженном газе.

Главные плюсы конструкций — простота исполнения, безопасность в применении, полная автономность от чего-либо. С таким отопителем можно не переживать за разрядку аккумулятора.

Кроме этого, продукты горения газа не отравляют пассажиров, а выводятся на улицу, что гарантирует безопасность даже длительного применения.

Принцип действия аппарата состоит в циркуляции потоков воздуха в автомобиле. Отдача тепла происходит за счет природной конвекции воздуха в машине.

Для более активного смешивания в кабине может монтироваться дополнительный вентилятор, имеющий небольшую мощность.

Газовые автономные отопители не вызывают проблем в процессе эксплуатации, у них нет вращающихся элементов, что обеспечивает максимальную надежность и безопасность.

Конструктивно прибор — система коаксиальных труб, когда каждая из последующих труб расположена внутри другой. По одной трубе идет чистый воздух из улицы, а по второй — выводятся отработанные газы.

Как следствие, воздух в кабине не используется и не выжигается. Все, что остается — тепло.

Устройство не зависит от работоспособности авто, поэтому даже при поломке двигателя или разрядке АКБ зимой (даже в чистом поле) можно включать аппарат наслаждаться теплом.

Средний срок применения таких устройств — около 14 лет.

Преимущества газовых автономных отопителей:

• доступная цена, обусловленная отсутствием электроники в устройстве;
• наличие системы климат-контроля, который есть в большинстве современных устройств. При этом всегда можно выставить и поддерживать оптимальный температурный режим;
• независимость от ресурсов автомобиля, что гарантирует работоспособность в любых условиях;
• возможность питания устройства от баллонов различной емкости — на 12 и 24 литра.

Основные правила эксплуатации:

• отопитель можно включать как на стоянке, так и в движении;
• для активации устройства достаточно открыть кран, через который подается газ, включить устройство и запустить его;
• отключение производится срабатыванием соответствующего тумблера.

К примеру, хороший вариант — SELENA PILOT-2 -E1. Для работы отопителя необходим только газ.

Мощность — около 2 кВт, отапливаемая площадь — до 20 кв. метров. Благодаря такой мощности его можно использовать не только для обогрева кабины, но и для прогрева пространства внутри кузова.

Применяются газовые автономные отопители везде, где необходимо автономное тепло — в автомобилях (грузовых и легковых), в гараже, при работе на спецтехнике и так далее.