Водяное отопление частного дома: схемы, основные элементы, преимущества и недостатки

Большая часть жилого фонда частного сектора, даже если построена давно, постепенно переоборудуется хозяевами под более современные способы обогрева. На сегодня водяное отопление дома остается вне конкуренции. Даже появление новых технологий в виде гелиоколлекторов и тепловых насосов не смогло уменьшить популярность систем с водяным контуром.

Особенности водяной отопительной системы

Независимо от способа генерации тепла, будет ли это газовый или твердотопливный котел, дровяная печка или камин со встроенным теплообменником, схема работы водяного отопления в доме одна и та же. Тепло поглощается потоком воды или теплоносителя (тосола), разносится по трубам и выделяется на радиаторах в жилых комнатах. При этом доставка тепла происходит именно в те места, где нагрев требуется больше всего.

Чем выделяются отопительные системы для дома с водяным контуром:

1. Для устойчивой работы потребуется большой запас воды, очищенной от примесей и кислорода. В противном случае вся металлическая арматура будет ржаветь, а эффективность водяного отопления в доме снизится на 20-30% из-за выпадения накипи.
2. Для доставки тепла может использоваться лишь небольшая часть энергии горячей воды. В лучшем случае выделяется 200 ккал с каждого литра воды при условии, что теплоноситель остывает с 90℃ до 35-40℃.
3. Для работы водяного отопления в частном доме требуется постоянная циркуляция горячей воды. Остановка потока приводит к закипанию и разрушению теплообменника котла.
4. Эффективность работы водяного отопления в доме напрямую зависит от правильного выбора конструкции и характеристик радиаторов. Слишком большие будут выделять в комнате избыточно много тепловой энергии. Мощность радиаторов с небольшой площадью поверхности может быть недостаточной для полноценного обогрева помещения.

Системы водяного отопления для дома считаются универсальными, то есть не привязаны к конкретному виду топлива. Это значит, что с изменением цен на основной энергоноситель можно перейти на более дешевое топливо или сразу установить многотопливный котел, способный работать как на газу, так и на дровах или брикетах.

Преимущества и недостатки водяных систем отопления

Современные системы обогрева отличаются от тех конструкций, которые использовались в частных домах еще 30-40 лет назад. Появилось немало технических новинок, с помощью которых водяное отопление стало более удобным и комфортным в пользовании.

Преимущества систем с водяным греющим контуром

Обычно в качестве главного положительного фактора называют относительно невысокую температуру греющей поверхности. По правилам СаНПиН, поверхность нагревательного прибора (батареи или радиатора), которой человек может непроизвольно касаться руками, должна нагреваться не более чем до 60℃. Большинство современных батарей и радиаторов спланированы на уровень 60-70℃. Поэтому радиаторы водяного отопления можно спокойно трогать, не опасаясь ожогов.

Считается, что благодаря относительно невысокой температуре греющей поверхности влажность воздуха в доме не снижается, а значит, атмосфера более комфортная, чем если бы использовались конвекторы или масляные обогреватели.

Это действительно так, но главное преимущество низкотемпературного нагрева заключается в более высокой экономичности прибора. Облако подогретого воздуха вокруг радиатора получается не таким горячим, как у конвектора. Поэтому теплый воздух успевает смешаться с более холодными слоями, прежде чем подъемная сила вытолкнет его под потолок дома. У конвекторов горячий воздух практически сразу улетает в припотолочную зону, а на расстоянии метра от прибора тепла практически не чувствуется.

Еще один важный плюс – большая энергоемкость воды. Один литр горячей воды, нагретой до 90℃, может отдать 200-220 ккал или 1 МДж тепла или 300 Вт/ч. В теории этого достаточно для отопления площади дома в 3 м².

То есть для обогрева комнаты в 20 м² достаточно прокачивать всего 6-7 л воды, при условии ее остывания до 40℃. Если бы для отопления использовался горячий воздух или пар, то объем теплоносителя пришлось бы увеличить в 800 раз.

Водяной поток отдает лишь небольшую часть энергии, поэтому объемы прокачки получаются в 30-40 л. Максимальная скорость потока воды в трубе ограничивается не более 1-1,5 м/с, чаще всего еще меньше – 0,5 м/с. Поэтому водяное отопление работает практически бесшумно. Тогда как паровые и тепловентиляторные обогреватели шумят сильно.

 Недостатки

Их много, но большинство можно компенсировать или просто учесть в процессе проектирования водяного отопления в доме.

Наиболее важные минусы:

1. Система громоздкая, состоит из большого количества элементов и узлов.
2. Водяной контур требует балансировки, то есть регулирования расхода воды через каждую ветку системы.
3. Трубы и радиаторы нужно периодически промывать.
4. Нельзя оставлять на зимовку (на даче) в заполненном состоянии.
5. Качественные и эффективные элементы системы, в том числе котлы, стоят дорого.

Именно от правильного выбора узлов зависит то, насколько устойчивым получится отопление. Причем в случае котла речь идет не столько о затратах на приобретение аппарата, а на правильный подбор топлива. Экономить на дровах, газе или угле можно и нужно, но не каждый аппарат способен устойчиво работать при минимальном расходе топлива.

Еще минус – переделывать (модифицировать) систему отопления в доме всегда дорого. Иногда это бессмысленно, если такую возможность не предусмотрели при составлении начального проекта. Проще сделать новую.

Например, если теплый пол оказывается не слишком эффективным, его греющих возможностей бывает недостаточно для полноценного отопления комнаты в доме. В теории можно заменить трубу, уложенную в основание, на шланги большего диаметра. Такое решение потребует затрат – это дорого, потребуется много времени и сил.

Но если есть запас по тепловой мощности теплоносителя, плюс на распределительном коллекторе есть дополнительные точки подключения, то можно проложить дополнительный контур для 2 настенных радиаторов, которые будут подключаться с помощью трехходового крана в наиболее холодные дни и сильные морозы.

Основные элементы

Особое внимание нужно уделить выбору котла, радиаторов и насоса. Это базовые элементы, от которых зависит эффективность и надежность водяного отопления в доме.

Остальные узлы – распределительный коллектор, трубы, расширительный бак, группа безопасности, краны, отопительная арматура, не так важны. Обычно для обустройства водяного отопления в доме покупается стандартный набор отопительной арматуры хорошего качества. Если возникли проблемы, их всегда можно заменить на новые, что часто приходится делать в процессе эксплуатации системы водяного отопления.

Котел

В первую очередь нужно определиться с видом топлива. Обычно для водяного отопления дома приобретается один из вариантов:

1. Газовый котел, если дом подключен к газовой трубе на улице, и ее пропускная способность позволяет подключить еще один.
2. Угольно-дровяной. Наиболее распространенный для частных домовладений по многим причинам. Прежде всего из-за доступности топлива и относительно невысоких цен на уголь и дрова.
3. Современный пеллетный котел или аппарат длительного горения.

Последние 2 типа котлов принято считать наиболее выгодными экономически, так как дрова или пеллеты сжигаются в наиболее оптимальных условиях горения. Но спрос на дрова, опилочные брикеты и пеллеты постоянно растет, поэтому нет гарантии, что себестоимость 1 Гигакалории на пеллетном котле будет ниже, чем на угольном.

По конструкции котлы для системы водяного отопления разделяют на холодные и горячие. Последние – это, как правило, двухконтурные газовые со встроенным теплообменником для получения горячей воды. У такого котла температура на выходе не превышает 75℃, установлен медный теплообменник, поэтому КПД сжигания газа высокий.

В горячих котлах вода на выходе из теплообменника нагревается до 95-97℃, поэтому сама система водяного отопления дома работает эффективно, даже если топливо расходуется неэкономно.

Отличительная особенность таких котлов – наличие жаровых труб, установленных в верхней части топки. Благодаря им верхний слой воды в котельном баке нагревается до высокой температуры.

Трубы

Для подогрева воды для хозяйственных нужд можно использовать водопроводные ПП трубы. Можно брать те же трубные заготовки, что применялись для разводки холодной воды. Главное, чтобы материал был хорошего качества. Такими заготовками делают разводку горячей воды от вторичного теплообменника, бойлера или котла, до ванной, душевой кабины или кухни. Они легко выдерживают температуру до 60℃ в течение десятков лет.

Для водяного контура внутри помещений допускаются либо стальные трубы, либо полипропиленовые, армированные алюминиевой фольгой (базальтовым волокном). По паспорту материал стенок должен выдерживать длительную эксплуатацию при 120℃.

Рекомендуется использовать трубы производства Германии, Чехии или Турции. Материал обойдется чуть дороже, но гарантированно простоит на водяном отоплении дома не менее 30 лет. Все остальные варианты прослужат до капремонта максимум 15-20 лет.

Если водяное отопление в доме организовано с помощью газового двухконтурного котла, то можно поставить металлопластиковые трубы. Но нужно быть готовым к тому, что алюминиевый слой в трубе может сгнить из-за неправильного монтажа, использования для промывки щелочных или кислотных растворов, или если контур неправильно заземлен.

Самый горячий участок отопительного контура – от котла до распределительного коллектора (или расширительного бака для открытых систем) – лучше делать из стальных или медных труб.

Радиаторы

Для водяного отопления в частном доме традиционно используют несколько вариантов греющих поверхностей. Выбор конкретной модели зависит от схемы обустройства отопительного контура и параметров воды:

1. Алюминиевые радиаторы. Набираются из отдельных секций, отлитых из алюминия, внутри которых сформированы каналы для протока горячей воды. Используются для закрытого контура водяного отопления с принудительной циркуляцией воды.
2. Биметаллические радиаторы. Внутри алюминиевой греющей секции выполнены проточные каналы со стальной рубашкой. По сравнению с алюминиевой матрицей теплоотдача чуть ниже, но стойкость к коррозии повышается в 2-3 раза. Может применяться в любых системах водяного отопления, в том числе для частного дома.
3. Секционные батареи из чугуна. Стоят дорого, собирать секции своими руками сложно. Рекомендуются для горячих контуров водяного отопления, но могут использоваться в системах с паровым обогревом.
4. Трубчатые сварные или паяные радиаторы. Используются как в системах водяного, так и парового отопления. Обладают долговечностью и хорошей теплоотдачей. Устанавливаются преимущественно в плинтусных и напольных системах обогрева.

Все радиаторы водяного отопления, изготовленные фабричным способом, имеют паспорт и сертификат соответствия. В паспорте указывается мощность, теплоотдача с одной секции (в пределах 70-170 Вт) или всего радиатора (для трубчатых стальных обогревателей) при определенной температуре воды. Зная общую мощность радиатора, можно рассчитать количество секций водяного отопления для конкретного помещения или дома целиком.

Водяные насосы

Для системы отопления в частном доме обычно используют несколько водяных помп. Требуемое количество насосов определяется числом независимых контуров, подключенных к распределительному коллектору. В простейшем случае, если контур один, то и насоса будет достаточно одного.

Используемые циркуляционные помпы выпускаются в 2 исполнениях:

1. С мокрым ротором. Простая и надежная конструкция, в которой крыльчатка насоса насажена на вал электродвигателя. Ось уплотняется сальником. Соответственно ресурс работы насоса определяется качеством сальника.
2. С сухим ротором. Аппарат состоит из насосного блока (свой металлический корпус, внутри которого находится крыльчатка) и блока электродвигателя. Даже если сальник потек, всегда можно остановить отопление дома и заменить уплотнение.

Как правило, водяной насос имеет переключатель для разной производительности по перекачиваемом объеме воды. Производительность насоса зависит от тепловой мощности системы отопления (котла). Ее можно рассчитать по формуле.

Как минимум одна помпа потребуется для получения горячей воды в ванную или для кухни. Для этих целей используется насос с производительностью 10-30 л/мин. В отличие от циркуляционной помпы, работающей в постоянном режиме, этот аппарат оборудован датчиком потока (установлен на корпусе) и включается при открытии крана в ванной, кухне или душевой кабине.

Расширительный бак

Конструкция емкости для расширения воды зависит от выбранной схемы водяного отопления дома. Для открытых систем расширительный бак представляет собой накопительную емкость, пластиковую или сваренную из металла. Объем его зависит от общего количества воды, которое помещается в системе отопления. В среднем – 20-25 л.

Иногда владельцы частных домов устанавливают на чердаке огромную емкость на 200-250 л, в которую собирается дождевая вода и которая подключается к контуру водяного отопления. Из нее же происходит заполнение контура перед началом отопительного сезона. Отстоявшаяся вода хорошо сохраняет резиновые уплотнения, препятствует развитию коррозии алюминиевых деталей.

В закрытых системах водяного отопления устанавливают мембранные и баллонные баки. Внутри емкости имеется эластичный элемент, отделяющий воду от воздуха и создающий противодавление.

В коллекторных системах используется несколько баков (как минимум 2). В однотрубной и двухтрубной ставят один бак. В холодных системах с температурой воды емкость устанавливают на трубу на выходе из котла. В остальных случаях бак монтируется на обратке.

При выборе расширительного бака нужно обращать внимание на:

1. Максимальную температуру и давление. Информация указывается в паспорте или на шильдике, закрепленном на корпусе.
2. Емкость по воде.

Объем расширительного бака выбирают в размере 10% от общей емкости контура отопления дома. Можно посчитать самостоятельно или воспользоваться таблицей.

Зачастую в водяных системах отопления используется не вода, а смесь с гликолем. Комбинированный теплоноситель обладает большей теплоемкостью, но при этом увеличивается коэффициент расширения.

Поэтому для водно-гликолевых смесей объем расширительного бака нужно пересчитывать с учетом концентрации раствора.

Тепловой контур

Помимо радиаторной схемы, широко используются схемы водяных теплых полов. На утепленный фундамент, черновой пол или просто на стропила укладываются полиэтиленовые трубы, по которым циркулирует горячая вода. Эффективность отопления считается более высокой. При контакте с теплым полом воздух нагревается до температуры 28-30℃. Поэтому медленно поднимается к потолку, передавая большую часть тепла холодным потокам, попадающим в комнату через окно или систему вентиляции.

Подключить греющий контур можно только с помощью 2 коллекторов – распределительного (с горячей водой) и приемного (с остывшим теплоносителем обратки).

Помимо комплекта гибких шлангов, для теплового контура дополнительно потребуются:

1. Циркуляционный насос с управляющим реле запуска-остановки.
2. Клапан с биметаллическим элементом и датчиком открытия-закрытия.
3. Трехходовой кран.

Для небольших помещений водяное отопление может работать без насоса. Как только вода остывает внутри контура, датчик открывается, и в трубы и коллекторы поступает горячий поток. Скорость его невелика, так что перегрева не возникает.

В больших комнатах дома встроенное в пол водяное отопление комплектуется насосом. Как только теплоноситель остывает, клапан открывается, автоматически запускается помпа, которая прокачивает дополнительное количество горячей воды в трубы. При достижении необходимой температуры клапан закрывается и отключает насос.

В некоторых моделях теплого пола подача горячей воды контролируется не клапаном, а регулируемым термостатом с датчиком температуры. В этом случае работу системы отопления можно регулировать, выставляя на термостате необходимый уровень нагрева теплого пола.

Схемы отопления в частном доме своими руками

Эффективность обогрева во многом зависит от того, насколько удачно была подобрана разводка труб, выбор и расположение радиаторов отопления. Кроме того, нужно учитывать планировку дома и его расположение на местности. Например, знать, где в доме самый холодный угол, есть ли подвал, и насколько правильно утеплены крыша и цоколь здания. Самые холодные части здания нужно утеплить и по возможности изолировать от жилых помещений, при этом обеспечить нормальную вентиляцию и проветривание, чтобы избежать отсыревания.

Схема однотрубной системы отопления частного дома своими руками

Принято считать, что это устаревшая и неэффективная система водяного отопления, устанавливать не имеет смысла из-за неравномерного обогрева в разных помещениях одного дома. Классическая планировка однотрубной схемы выглядит так.

Радиаторы отопления подключаются последовательно друг за другом. Те, что ближе к котлу, греются сильнее, водяной поток остывает, поэтому последующие батареи будут более холодными. На самом деле это не так, все зависит от того, как сделана разводка контура отопления.

Как правильно сделать одноконтурное водяное отопление в доме:

1. Котел устанавливаем в самом холодном помещении дома. Обычно в котельной с северной или северо-восточной стороны.
2. Первый от котла радиатор отопления должен быть биметаллический или чугунный – его устанавливают в спальной или детской.
3. Следующим по очереди нужно врезать в контур бойлер с байпасом (краном перепуска водяного потока) и внутренним теплообменником для получения горячей воды для ванной и кухни. Причем бойлер желательно установить прямо в кухне.
4. Далее по цепочке ставят радиаторы отопления в гостиной, и самый последний – в прихожей или закрытой, утепленной веранде.

Иногда хозяева не ставят в прихожей никаких приборов водяного отопления, мотивируя свое решение желанием сэкономить. Но это не совсем верно – на входе в дом нужно обязательно устанавливать греющие регистры. Только так можно сохранить деревянный пол, дверь с коробкой.

Еще 15-20 лет назад в прихожей дома или на теплой веранде у самого пола устанавливали горизонтальный пучок труб (4-5 штук) на всю ширину стены. По регистрам протекал водяной поток с обратки, уже порядочно остывший, поэтому потерь тепла для отопления дома почти не было.

Сегодня вместо регистров устанавливают напольные или плинтусные обогреватели, спрятанные в пол. Считается, что такая схема более эффективна и не влияет на работу основной ветки водяного отопления.

Схема двухтрубной отопительной системы

Отличается от однотрубной лишь тем, что радиаторы подключаются к водяной трубе не последовательно друг за другом, а параллельно прямой подающей и обратной магистрали.

Что это дает:

1. Все радиаторы нагреваются практически до одной и той же температуры.
2. Любой из приборов водяного отопления можно отключить, перекрыв кран.
3. Засорение каналов (воздушные пробки) внутри батарей не влияет на работу остальных.

Но при этом увеличивается расход трубных заготовок, количество регулирующих кранов и сгонов. Кроме того, после запуска системы водяного отопления дома нужно будет выполнять балансировку расхода теплоносителя через каждую батарею или радиатор. Делается это с помощью кранов или муфт для того, чтобы количество горячей воды, протекающей как через первый радиатор, так и через последний, было одинаковым.

Схема водяного отопления двухэтажного дома

Для жилых зданий в два и более этажа используют как однотрубные, так и двухтрубные системы. Если в доме основной обитаемый этаж – второй, а на первом располагаются кухня и подсобные помещения, то лучше всего сделать водяное отопление с верхней разводкой горячей трубы.

Если в двухэтажном доме проживают 2 семьи, то нужно будет делать планировку водяного отопления по двухтрубной схеме.

Система с естественной циркуляцией водяного потока может быть заменена на насосную систему – от этого ничего не меняется. Схема водяного отопления останется той же.

Для больших двухэтажных домов рекомендуется устанавливать 2 котла водяного отопления. Таким способом уменьшается нагрузка на отопительное оборудование, увеличивается ресурс и общий КПД.

Коллекторная схема

Водяное отопление с промежуточным коллектором стало применяться относительно недавно. Суть его заключается в том, что все тепло, генерируемое в твердотопливном или электрическом котле, подается водяным потоком с помощью циркуляционного насоса в специальную емкость – коллектор (обычно делается из двухдюймовой трубы). К коллектору можно подключить несколько контуров отопления:

1. Для второго этажа.
2. Для теплого пола.
3. Для подогрева горячей воды для душевой кабины.

Кроме того, коллекторная схема водяного отопления дома дает возможность подключить к контуру солнечный нагреватель воды или даже тепловой насос. По уровню экономичности и затрат на оборудование коллектор проигрывает обычным схемам. Строительство коллекторной схемы отопления обходится дороже обычной, даже двухтрубной, но это вариант с перспективой на возможное подключение новых потребителей тепла.

Что еще нужно знать о водяной системе отопления дома

Основной проблемой был и остается вопрос стоимости топлива. Если еще 10-15 лет назад частные дома активно газифицировались и подключались к централизованным линиям газоснабжения, то в настоящее время водяную систему отопления стараются сделать многотопливной.

В идеале приобретается котел без дополнительного теплообменника для получения горячей воды, способный работать на дровах, угле, опилочных брикетах и пеллетах. Можно сделать камин с теплообменником для горячего водоснабжения в летнее время. Отопление обходится дешевле, а главное, топливо можно приобрести по оптовым ценам (пусть даже в большом объеме, оно может храниться до 10 лет).

Также в контур водяного отопления врезается электрический котел небольшой мощности. Такое устройство позволит зимой оставлять дом на неограниченный срок. Электрический подогрев на минимальной мощности защитит жилье от сырости, а систему – от размораживания.

Кроме того, многие владельцы домов приобретают мобильные газгольдеры (в виде прицепа) на 1-2 м³ сжиженного газа. Этого объема хватает почти на год для кухни и водонагревателя в летнее время.

То есть водяное отопление может работать на любом топливе, только в этом случае затраты окупаются за 2-3 отопительных сезона. Тогда как установка только газового котла обойдется 2,5-3 раза дороже. Срок окупаемости – до 10 лет, при условии стабильных тарифов.

Водяное отопление дома на сегодня остается наиболее приемлемым решением, так как относительно невысокая температура греющей поверхности обеспечивает качественное перемешивание холодного и теплого воздуха, прежде чем последний достигнет потолка. Организовать водяное отопление можно в доме любой площади и этажности.

Расскажите о своем опыте обустройства водяного отопления в доме – какие схемы, по-вашему, заслуживают наибольшего внимания? Сохраните статью в закладках, чтобы всегда можно было перечитать нужную вам информацию.