Опалення приватного будинку своїми руками: водяні та інші схеми, які котли краще, відео та фото

Ця стаття адресована тим, хто тільки збирається будувати приватний будинок або зіткнувся з проблемою його обігріву після будівлі. У ній я хочу підсумувати свій і чужий досвід з реалізації різних схем опалення і порекомендувати матеріали для декількох найбільш доступних за вартістю рішень. Приступимо.

Котельня в цокольному поверсі приватного будинку.

Повітря або вода

  1. Яка система опалення обійдеться дешевше – водяна або повітряна?

Беззастережно водяна. Аргументи? Будь ласка.

Повітря має в 4000 разів меншою теплоємністю на одиницю об’єму в порівнянні з водою. Відповідно, для забезпечення тієї ж теплової потужності система повітряного опалення повинна перекачувати в стільки ж разів більший обсяг теплоносія.

Що це означає з практичного боку? Давайте розберемо простий приклад.

Для будинку площею 120 квадратних метрів з висотою стель 2,5 метра, розташованого в помірній кліматичній зоні, потреба в теплі становить приблизно 12 КВт. Водяне опалення приватного будинку такої площі вимагає наявності циркуляційного насоса з продуктивністю близько 0,5 м3 / год.

Цей малюк здатний забезпечити транспортування необхідного обсягу теплоносія.

При тій же теплової ефективності повітряному опалення доведеться щогодини проганяти через приміщення будинки 2000 кубометрів повітря, що багаторазово перевищує будь-які вимоги до вентиляції приміщення. Викидати відпрацьоване повітря на вулицю – значить невиправдано збільшити втрати тепла, причому не на одиниці відсотків, а в рази.

Рециркуляція ж повітря має на увазі:

  • Його дозований відбір з обороту всередині будинку;
  • Наявність ефективної системи фільтрації, що усуває забруднення повітря пилом і неприємними запахами;
  • В ідеалі – ще й систему рекуперації тепла, відбирають енергію у відпрацьованого повітря.

Рекуператор тепла в системі повітряного опалення.

Разом з джерелом тепла і монтажем повітряне опалення будинку зазначеної площі обійдеться в цінах 2016 року як мінімум в 500 тисяч гривень.

Мало того: прокладка системи повітропроводів можлива тільки на стадії будівництва або чорнового ремонту, а труби і радіатори водяного опалення можна змонтувати в будь-який момент, не завдаючи ніякої шкоди обробці приміщень.

Рукава повітряного опалення на фото будуть приховані підвісною стелею.

  1. Чи дає повітряне опалення якийсь виграш в експлуатаційних витратах?

Якщо воно поєднане з вентиляцією і використовує рекуперацію тепла, витрати теплової енергії дійсно кілька зменшаться. Саме за рахунок того, що теплова енергія буде відбиратися у відпрацьованого повітря.

Однак загальні втрати тепла за рахунок вентиляції не перевищують 20 – 25% від загальної кількості тепловтрат будинку, а оскільки будь-який рекуператор має обмежену ефективність, різниця в економічності на практиці не перевищить 8 – 12%.

Втрати тепла через огороджувальні конструкції і вентиляцію.

Дешево і сердито

  1. Чи можна опалювати будинок кондиціонерами?

У регіонах з теплим кліматом це практикується, і ваш покірний слуга є палким шанувальником саме цієї схеми опалення.

Почну з невеликого екскурсу в теорію.

Будь-кондиціонер є окремим випадком теплового насоса. Цей прилад називається так тому, що він служить для перекачування теплової енергії; при цьому тепло може відбиратися у середовища з більш низькою температурою і віддаватися більш теплому середовищі.

Спліт-система за вашим вікном є окремим випадком теплового насоса.

Як це працює:

  • Компресор стискає газоподібний фреон. У повній згоді з законами фізики той нагрівається при стискуванні і, проходячи через теплообмінник, віддає надлишкове тепло в навколишній простір;
  • Охолоджений рідкий фреон проходить через розширювальний клапан і при різкому падінні тиску повертається в газоподібний стан. При цьому він охолоджується на кілька десятків градусів;
  • Пройшовши через ще один теплообмінник, він відбирає надлишкове тепло у навколишнього його середовища і направляється на повторний цикл.

Змінюючи напрямок руху фреону, можна змусити тепловий насос працювати на нагрів або охолодження.

Принцип роботи теплового насоса.

У цьому циклі виглядає найбільш привабливим той факт, що кількість яку переносять фреоном теплової енергії в кіловатах може помітно перевищувати витрата електричної енергії. Сучасні інверторні кондиціонери здатні перекачувати з вулиці в будинок 4-6 кіловат тепла на один кіловат споживаної потужності.

В результаті ми отримуємо відчутну економію. Якщо один кіловат теплової енергії, отриманої прямим нагрівом (електрокотлом або електричним конвектором), обійдеться власнику будинку в вартість кіловат-години електроенергії, то кондиціонер зменшить витрати в ті самі 4 – 6 разів.

COP – це параметр, який вказує на відношення теплової потужності до енергоспоживання.

Зрозуміло, у цієї схеми опалення є ряд обмежень:

  • З падінням вуличної температури ефективність роботи кондиціонера на обігрів падає, оскільки зменшується дельта температур між охолодженим при проходженні розширювального клапана фреоном і навколишнім повітрям;
  • Кращі образи інверторних кондиціонерів здатні працювати на обігрів при температурах аж до -25 – 30С. У регіонах з більш суворими зимами варто звернути увагу на інші джерела тепла.

Кращі зразки повітряних теплових насосів здатні працювати на обігрів при 30С.

  1. Наскільки ефективно і економічно опалення кондиціонерами?

У Криму, де я живу, з моменту установки інверторів мені жодного разу не довелося переходити на резервне джерело тепла – електричний котел. При мінімальних за останні кілька років -20 на вулиці все кондиціонери справно працювали, підтримуючи в будинку комфортні +20 – + 22С.

У найбільш холодний місяць – січень – на обігрів інвертором з тепловою потужністю 12000 BTU (4,1 КВт на нагрів) мансарди площею 60 м2 було витрачено близько 400 кіловат-годин електроенергії. Витрата електрики всім будинком (включаючи електроплиту, освітлення, цілодобово працюють комп’ютери і т.д.) не перевищує 2000 КВт-год на місяць.

Найбільш економічний з встановлених в моєму будинку кондиціонерів має COP = 4,95.

джерела тепла

  1. Які котли опалення для приватного будинку забезпечують мінімальні експлуатаційні витрати?

Ось приблизна вартість кіловат-години тепла, отриманого при використанні різних енергоносіїв.

Джерело теплової енергії Ціна кіловат-години, гривні
магістральний газ 0,8
Газ з газгольдера 1,4
Газ з балонів 2,8
Дрова 1,4
вугілля 1,6
дизпаливо 3,2
електроенергія 3,8

Згідно з цією таблицею, найдешевшим джерелом тепла є магістральний газ. Очевидний вибір для будь-якого газифікованого населеного пункту – газовий котел.

Компактні настінні газові котли мають тепловою потужністю до 24 КВт.

Поряд з класичними котлами на ринку присутні так звані газові конденсаційні котли, для яких заявлено неймовірний ККД – до 109%. Як це можливо?

Зрозуміло, маркетологи лукавлять. Помітні цифри виходять лише в тому випадку, якщо за 100-відсотковий ККД прийняти утилізацію нижчої теплоти згорання газу (тобто остудити продукти його згоряння до кімнатної температури).

Однак одним з продуктів згоряння газу є водяна пара. Якщо змусити його конденсуватися на холодному теплообміннику, в процесі фазового переходу вода продовжить віддавати тепло. Власне, саме це і робить конденсаційний котел: він утилізує повну теплоту згоряння газу, що включає тепло його горіння і тепло конденсації водяної пари.

Пристрій і принцип роботи конденсаційного газового котла.

  1. Які котли вимагають мінімального обслуговування в процесі експлуатації?

Цей параметр не менш важливий, ніж економічність. Погодьтеся, що розтоплювати дров’яної котел кожні 4-6 годин кілька втомлює.

Найбільшою автономністю мають котли з безперервною подачею енергоносія – електричні, газові та дизельні. Крім того, вони дозволяють управляти температурою в будинку в автоматичному режимі, з використанням виносних термодатчиков і програмованим зміною температурного режиму протягом добових і тижневих циклів.

Виняток – енергонезалежні газові котли. Вони забезпечуються пьезорозжігом і пілотної пальником, що підтримує горіння при просте котла. Електронне урядування відсутня як клас.

Незалежний котел з тепловою потужністю 32 кіловата.

  1. Наскільки вигідні геотермальні і водяні теплові насоси?

Трохи вище я описував гідності обігріву будинку інверторними кондиціонерами. Теплові насоси, що відбирають тепло у грунту або проточної води, позбавлені їх головного недоліку – ефективність цих джерел тепла не залежить від погоди на вулиці і пір року, оскільки середовище, яке служить джерелом низько потенційного тепла, круглий рік має постійну температуру.

Раз так, тепловий насос весь рік буде віддавати 4 – 5 кіловат тепла на кіловат електричної потужності.

На жаль, тут є кілька … скажімо чемно, тонкощів:

  • Вартість насосів, що працюють за схемою “грунт-вода» або «вода-вода», при ефективної потужності в 18-24 КВт перевалює за півмільйона гривень;
  • Для стійкої роботи насоса з водяним теплообмінником ваш будинок повинен бути розташований близько незамерзаючої водойми. Альтернатива йому – водяна свердловина з досить великим дебітом і дренажна свердловина для скидання відпрацьованої води, що віддала своє тепло;
  • Геотермальний тепловий насос вимагає буріння свердловин для вертикального колектора глибиною до 70-100 метрів або наявності прибудинкової ділянки з площею як мінімум втричі більше площі будинку для укладання горизонтального колектора.

Вертикальний теплообмінник занурений в свердловини.

Геотермальний насос з горизонтальним колектором.

Зауважте: ділянку не можна використовувати для потреб садівництва, оскільки охолодження грунту під корінням вб’є будь-які багаторічні рослини.

  1. Чи можна збільшити періодичність розпалювання дров’яних і вугільних котлів?

Ось кілька рішень, спрямованих на збільшення автономності цих джерел тепла.

Піролізний котел розбиває процес горіння дров на два етапи:

  • Спочатку паливо тліє при обмеженому доступі повітря з виділенням піролізного газу – суміші чадного газу CO і летючих вуглеводнів;
  • Потім піролізний газ дожигается в окремій камері топки. Частина тепла його згоряння забезпечує нагрів первинної камери і тління дров.

Регулюючи подачу повітря, можна плавно змінювати теплову потужність котла і час горіння закладки палива. Максимальна тривалість роботи на одній закладці становить близько 10 годин.

Пристрій звичайного і піролізного твердопаливних котлів.

Котел верхнього горіння – це різновид піролізного котла, у якого процес згоряння дров або вугілля йде зверху вниз завдяки особливій схемі подачі повітря в зону горіння. Опускається в міру прогорання закладки палива рухливий повітропровід в кожен момент часу подає повітря саме до зони горіння. Зола несеться висхідним потоком гарячого повітря в димову трубу.

Максимальна тривалість роботи котла верхнього горіння на одній закладці палива зафіксована у вироби литовської компанії Stropuva і склала 31 годину.

Твердопаливний котел верхнього горіння.

Нарешті, опалення будинку з класичним твердопаливним котлом може бути модифіковано для збільшення його автономності установкою в контур теплоаккумулятора – теплоізольованого бака з водою об’ємом від 200 до 2000 літрів. У контур встановлюється два циркуляційних насоси: один в мале кільце між котлом і теплоаккумулятором, другий – в кільце, що зв’язує бак з опалювальними приладами.

Як працює така схема:

  • Твердопаливний котел розтоплюється і працює на номінальній потужності, що забезпечує максимальний ККД. При цьому теплова енергія витрачається переважно на нагрівання води в теплоаккумуляторе;
  • Після прогорання палива накопичене тепло поступово віддається опалювальних приладів.

Пристрій системи опалення з теплоаккумулятором.

Конвекція і тепла підлога

  1. Що це таке – тепла підлога?

Як джерело тепла використовується вся поверхня підлоги або її частина. Нагрівання підлоги забезпечується гріє кабелем, плівковим електричним нагрівачем або покладеної під чистове покриття трубою з теплоносієм.

Укладання водяної теплої підлоги.

  1. Чим тепла підлога краще радіаторів?

Більш раціональним розподілом температур в обсязі опалювального приміщення. Якщо кімната опалюється конвекційними опалювальними приладами (радіаторами або конвекторами), під стелею завжди тепліше, ніж на рівні підлоги – адже тепле повітря спрямовується вгору.

Камради, чи часто ви проводите своє дозвілля на стелі? Ні? Тоді, очевидно, нагрівання повітря вгорі приміщення призводить лише до одного результату – до збільшення втрат тепла через огороджувальні конструкції будівлі (вони, нагадаю, завжди прямо пропорційні різниці температур всередині і зовні).

А ось нагрів підлоги призводить до зовсім іншого розподілу температури: вона максимальна на рівні підлоги і трохи вище – на висоті людського зросту. У міру підйому вгору повітря остигає. В результаті зі збереженням комфортного температурного режиму в кімнаті витрата тепла зменшується на 20 – 30%.

Розподіл температур по висоті опалювального приміщення у випадках конвекційних приладів і теплої підлоги.

Не варто забувати і про суб’єктивне відчуття комфорту. За теплої підлоги приємно ходити. Крім того, ваші діти можуть грати на підлозі, не побоюючись застуди.

  1. Яку температуру має мати теплоносій у водяному теплій підлозі?

25 – 40 градусів. Більш висока температура призведе до дискомфорту: босоніж по гарячому підлозі вже не походиш.

Максимальна температура теплоносія – 40 градусів.

  1. Чи вистачить теплової потужності теплої підлоги з урахуванням обмежень по температурі для того, щоб організувати повноцінне опалення в приватному будинку в регіонах з холодними зимами?

Скажімо так: у Хабаровському краї, де я жив до переїзду в Крим, багато будинків опалюються тільки трубами в підлозі. Радіатори або конвектори повністю відсутні. Температура в опалювальних приміщеннях залишається комфортною навіть в пік холодів – при -40 С на вулиці.

Зима в Комсомольську-на-Амурі – місті, в якому я прожив більшу частину життя.

  1. Чи можна використовувати тепловий насос в якості джерела тепла для водяної теплої підлоги?

Не просто можна – потрібно. Чим менше дельта температур між теплоносієм і джерелом низько потенційного тепла (повітрям, грунтом або водою), тим більшу теплову потужність віддає тепловий насос на одиницю електричної потужності. Відповідно, низькотемпературне опалення стає більш вигідним.

Тепловий насос і тепла підлога – ідеальне поєднання.

матеріали

труби

  1. Якими трубами можна розвести водяне конвекційне опалення?

Температура теплоносія в автономних системах зазвичай тримається в межах +75, а тиск не перевищує 2,5 кс / см2, тому вимоги до міцності труб і їх термостійкості мінімальні.

Найбільш популярні:

  • Поліпропіленові труби. Як правило, для потреб опалення купується армований алюмінієвою фольгою поліпропілен. Армування зменшує подовження труб при нагріванні з значних 6,5 мм / шт. (При нагріванні на 50 градусів) до скромних 1,5 мм / шт .;

Сталева труба в тих же умовах подовжується на 0,5 міліметра.

  • Металопластик на прес-фітингах. Компресійні фітинги з накидними гайками більш чутливі до помилок під час збирання і нерідко дають течі після декількох циклів нагріву та охолодження, тому я не можу з легким серцем рекомендувати їх для потреб опалення.

Монтаж з’єднання металопластикових труб на прес-фітингах.

  1. Які труби укладати в тепла підлога?

Для цієї мети найчастіше використовують зшитий поліетилен PEX або Термомодифікована PERT.

Труба PERT для теплої підлоги.

Труби обох типів стійки до нагрівання, мають прийнятною механічною міцністю і достатньою для укладання гнучкістю. Крок між витками труби варіюється від 15 до 20 см, довжина одного замкнутого контуру не повинна перевищувати 120 метрів.

У приміщеннях значної площі укладається кілька незалежних петель, підключених до загального колектору.

  1. Яким повинен бути зовнішній діаметр полімерних або металополімерних труб опалення?

Для будинку помірної площі (до 200 м2) я б порадив дотримуватися наступних значень:

  • Підводка до радіатора – 20 мм;
  • Розлив з примусовою циркуляцією теплоносія – 25 мм,

Підводка до радіатора і розлив.

  • Тепла підлога – 16 мм.

У гравітаційної системі опалення (працює за рахунок природної циркуляції при нагріванні теплоносія) діаметр розливу потрібно збільшити до 40 – 50 мм. Інструкція пов’язана з низьким гідравлічним напором в контурі; для того, щоб забезпечити прийнятну швидкість циркуляції води, гідравлічний опір труб повинно бути мінімальним. А воно, як відомо, обернено пропорційно внутрішньому діаметру труби.

радіатори

  1. Які радіатори краще купити для автономного контуру?

Алюмінієві секційні. Дуже демократична вартість секції (від 280 гривень) поєднується з відмінною тепловіддачею (до 205 ват на секцію). Міцність радіаторів і їх термостійкість з надлишком вистачає автономної системи опалення.

Алюмінієві радіатори: максимум ефективності при розумній ціні.

  1. Як розрахувати потрібну кількість секцій?

Їх сумарна кількість розраховується простим поділом номінальної потужності джерела тепла (котла або теплового насоса) на паспортну потужність однієї секції. Потужність опалювального приладу для окремого приміщення можна грубо оцінити з розрахунку 40 ват тепла на кубометр опалювального об’єму. Скажімо, для кімнати розміром 4х5х3 метри потрібно 4 * 5 * 3 * 40 = 2400 ват тепла, або 2400/200 = 12 секцій з номінальною тепловою потужністю 200 ват.

Тут є одна тонкість. Виробники завжди вказують потужність секцій і опалювальних приладів для дельти температур між теплоносієм і повітрям в 70 градусів; тобто при +20 в кімнаті для отримання номінального теплового потоку батарея повинна бути нагріта до 90С.

На практиці температура теплоносія в автономному контурі помітно нижче. Скажімо, при +25 в кімнаті і +60 на поверхні радіатора дельта температур буде дорівнює всього 35 градусам, а теплова потужність секції зменшиться рівно вдвічі – до 100 ват.

Для автономного опалення нехарактерні високі температури теплоносія.

Додаткове обладнання

  1. Що, крім котла, труб і радіаторів, необхідно для монтажу водяної системи опалення?

У закритій системі з примусовою циркуляцією обв’язка котла повинна включати:

  • Циркуляційний насос (бажано – з регулюванням продуктивності);
  • Автоматичний для видалення повітряних пробок при запуску контуру;
  • Розширювальний бак, компенсуючий збільшення обсягу теплоносія при нагріванні. Як правило, обсяг бачка береться рівним 1/10 обсягу теплоносія в системі;
  • Запобіжний клапан для скидання тиску при перегріванні або закипании теплоносія;
  • Манометр для контролю тиску.

Група безпеки котла – манометр, видалення повітря і запобіжний клапан.

У відкритій гравітаційної системі єдине додаткове пристосування – відкритий розширювальний бак. Він виноситься в верхню точку контуру і використовується не тільки за прямим призначенням, але і відведення повітря, і для заливки в контур води.

Окремі радіатори забезпечуються відсікають кульовими кранами, дроселями або термоголовки. Запірно-регулююча арматура дозволяє при необхідності відключити прилад, не зупиняючи весь контур, або зменшити його тепловіддачу.

Якщо радіатор розташований вище розливу, в його верхній пробці повинен бути встановлений кран Маєвського або автоматичний.

Кран Маєвського для ручного стравлювання повітря.

розведення

  1. У чому полягає різниця однотрубна і двухтрубная розводки?

Однотрубна виконаний у вигляді кільця розливу, що з’єднує вихідний і вхідний патрубки котла. Опалювальні прилади розривають розлив або, що куди розумніше, підключаються паралельно йому через дроселі або термоголовки, що дозволяють регулювати їх тепловіддачу.

Однотрубна горизонтальна схема.

Двотрубна розводка має на увазі наявність двох розливом – подачі і обратки. Кожен опалювальний прилад врізається між ними.

Підключення опалювальних приладів в двотрубної схемою.

Переваги однотрубної схеми – простота її монтажу своїми руками і абсолютна відмовостійкість. Викликати зупинку ділянки контуру неможливо в принципі до тих пір, поки працюють котел і циркуляційний насос.

А ось двотрубна система для нормальної роботи вимагає обов’язкової балансування (обмеження прохідності підводок ближніх до котла радіаторів). Інакше весь теплоносій буде циркулювати тільки через них, по малому колу, а далекі від котла ділянки розливу і опалювальні прилади в кращому випадку залишаться холодними, а в гіршому – будуть розморожені в перші ж заморозки.

Чому при всіх своїх недоліках двотрубні системи опалення користуються популярністю? Та тому, що вони дозволяють забезпечити однакову температуру всіх опалювальних приладів, в той час як в однотрубної системі радіатори на подачі завжди будуть гаряче розташованих далі від котла по ходу теплоносія.

Витончене рішення проблеми балансування двотрубної системи – петля Тіхельмана. Фактично, вона утворює кілька контурів однакової довжини з приблизно рівною температурою теплоносія на всіх ділянках.

Петля Тіхельмана.

Варіант петлі Тіхельмана для двоповерхового будинку.

підключення радіатора

  1. В яких випадках використовується бокове підключення радіатора до підводці, а коли двостороннє нижнє або діагональне?

Бічне виправдано при довжині радіатора не більше 10 секцій. Якщо секцій більше, дальній від підводки край приладу буде помітно холодніше ближнього. Проблема вирішується двостороннім підключенням.

Діагональне підключення забезпечує трохи більшу тепловіддачу приладу в штатному режимі. Зате двостороннє нижнє підключення гарантує роботу приладу без відведення повітря: повітряна пробка буде витіснена в верхній колектор, а теплоносій стане циркулювати через нижній. Кожна секція буде прогріта по всій висоті за рахунок власної теплопровідності.

Можливі схеми підключення радіатора.

Безпека в холоди

  1. Як виключити розмороження системи опалення при її зупинці взимку?
  • Забезпечте розлив Скидач у всіх нижніх точках. При зупинці контуру негайно злийте через них всю воду. Не забудьте відкрити на час скидання води все воздушники, інакше вода «зависне» в трубах і радіаторах;
  • Якщо ви часто залишаєте будинок без опалення, використовуйте незамерзаючий теплоносій на основі пропіленгліколю. Необхідний обсяг теплоносія можна виміряти, заповнивши контур і слив воду з нього в відра відомої місткості.

Антифриз для системи опалення на основі безпечного пропиленгликоля.

висновок

Сподіваюся, що мій досвід виявиться корисним шановному читачеві. Як завжди, додаткові матеріали можна вивчити, переглянувши відео в цій статті. Не соромтеся залишати свої коментарі та доповнення. Успіхів, камаради!

Ссылка на основную публикацию