Водяне опалення в приватному будинку: правила, норми та варіанти організації

Кліматичні умови середньої смуги та півночі Євразії вимагають теплоізоляції будинків, проте одного утеплення недостатньо. Втрати тепла необхідно компенсувати за допомогою системи обігріву. Водяне опалення в приватному будинку є найпоширенішим і найефективнішим способом. Якість роботи безпосередньо залежить від особливостей проектування, вибору опалювального пристрою і типу розведення.

Обігрівальні конструкції з рідким теплоносієм мають схожий комплект складових частин:

• опалювальне обладнання - котел (газовий, рідко-або твердопаливний), піч, камін;
• замкнутий контур у вигляді трубопроводу, що забезпечує безперервну циркуляцію нагрітого та остиглого теплоносія (антифризу);
• прилади опалення – металеві ребристі або гладкотрубні радіатори, конвектори, трубопроводи водяної теплої підлоги;
• запірна арматура, байпас;
• прилади для регулювання та контролю за роботою системи (розширювальний бак, манометр, клапани скидання та ін.);
• циркуляційні насоси, які застосовуються для створення примусової подачі теплоносія, іноді для забезпечення стабільного тиску в системі встановлюється підвищувальний насос.

Якщо неподалік прокладено централізовану газову магістраль, найбільш економічним рішенням є встановлення газового котла.

За відсутності центральних мереж для незалежної системи газопостачання доведеться споруджувати газгольдер. Однак цей варіант застосовується лише у разі облаштування садиби досить великої площі.

Автономна система опалення призначена для самостійного виробництва теплової енергії, передачі її споживачеві через прилади опалення, збору та транспортування остиглої рідини назад у котел (+)

У котеджах, збудованих на невеликих ділянках у негазицованих районах, автономну роботу газового опалювального обладнання забезпечить звичайний балон. Як альтернативне рішення можна скористатися печами на рідкому або твердому паливі, і тільки в крайньому випадку - дорогими електричними пристроями.

Перевагу водяному опаленню в заміських будинках надають завдяки простому принципу роботи. Нагріваючись у котлі до певної температури, вода під тиском подається до труб, що ведуть до радіаторів або конвекторів.

Найпростіша система водяного опалення з природним рухом теплоносія включає мінімум обладнання: котел, трубопровід, батареї та запірну арматуру (+)

За типом руху теплоносія за опалювальними контурами вони поділяються на:

• Природні (гравітаційні). Циркуляцію теплоносія в них стимулюють природні явища, згідно з якими нагріта вода спрямовується вгору, а після віддачі тепла радіаторам та охолодження повертається вниз. Там вона знову потрапляє до котелу, щоб відновити циклічне переміщення.
• Штучні (вони ж насосні чи примусові). За циркуляцію теплоносія у примусових схемах відповідає циркуляційний насос, який з одного боку контуру нагнітає гарячий теплоносій, а з іншого засмоктує охолоджену воду.

Гравітаційна схема - найпростіший і доступний для самостійної реалізації варіант. У його складі є мінімум обладнання. Це магістралі з подачі, котел, розширювальний бачок відкритого типу, радіатори. Т.к. рух теплоносія не потребує насосної стимуляції, системи абсолютно енергонезалежні.

Водяне опалення з насосною циркуляцією складніше у технічному та технологічному відношенні. Для його спорудження потрібні пристрої контролю та регулювання роботи контуру (+)

До переваг природного опалення варто віднести незначні в порівнянні з насосним аналогом витрати на споруду. Їх не треба оснащувати складними технічними пристроями, що не відрізняються дешевизною. У процесі експлуатації немає витрат за електроенергію.

Важкий мінус гравітаційних систем полягає у вкрай обмеженому радіусі дії. Працювати на повну силу вони можуть при горизонтальній довжині до 30 м. Подібне опалення довго розганяється після простою. Є ризик замерзання теплоносія у відкритому бачку у морозний період.

Примусова циркуляція хороша тим, що вільно обробляє багатоповерхові будинки з розгалуженою та протяжною опалювальною мережею. Схема ефективніша за попередній тип, але дорожча і складніша в спорудженні. Перед її будівництвом необхідно зробити грамотні розрахунки та розробити проект.

Варіант комбінованої системи опалення: крім котла або цегляної печі, що виконують основну функцію нагріву теплоносія, підключений сонячний колектор, встановлений на даху та ефективно працюючи в сонячну погоду

Опалення зі штучною циркуляцією оснащується не тільки насосами, але й усілякими технічними пристроями для регулювання тепловіддачі та контролю роботи системи. У тому числі автоматичні і механічні воздуховодчики, терморегулятори, манометри, запобіжні клапани для скидання надлишку теплоносія в каналізацію та інших.

Обладнання примусового опалення необхідно підбирати з урахуванням розрахунків. Наприклад, для руху теплоносія по кожних 10 м контуру опалення необхідно 0,6 м напору, створюваного насосом. Щоб підібрати необхідний пристрій, треба точно знати протяжність трубопроводу і гідравлічний опір на всіх ділянках.

Нерідко буває, що для оснащення штучного водяного опалення заміського будинку недостатнього насоса. Тоді встановлюється додатковий циркуляційний аналог або підвищувальний насос.

Головний недолік примусового опалення залежить від безперервних поставок електроенергії. На випадок перебоїв рекомендовано запастись генератором, який також не відрізняється низькою ціною.

Системи водяного опалення, споруджувані для двох/трьох поверхових заміських будинків влаштовують за принципом первинно-вторинних кілець. У межах першого поверху споруджують первинне кільце, що охоплює котел та бойлер. До первинного кільця підключаються вторинні кільця з радіаторами та теплими підлогами (+)

Норми та вимоги до автономного опалення

Перед проектуванням опалювальної конструкції необхідно заглянути в СНиП 2.04.05-91, де викладено основні вимоги до труб, обігрівальних приладів та запірної арматури. Загальні норми зводяться до того, щоб забезпечити в будинку комфортний мікроклімат для людей, що проживають у ньому, правильно обладнати систему опалення, попередньо склавши та затвердивши проект.

• параметри теплоносія у трубах не повинні перевищувати позначки +90ºС;
• оптимальні показники перебувають у межах +60-80ºС;
• температура зовнішньої поверхні нагрівальних приладів, що у зоні прямого доступу, має перевищувати 70ºС.

Трубопроводи контурів водяного опалення найчастіше прокладаються відкритим способом. Прихована прокладка допускається при влаштуванні «теплої підлоги»

Спосіб прокладання опалювального трубопроводу може бути:

• Відкритим. Передбачає прокладку по будівельним конструкціям із кріпленням кліпсами та хомутами. Допускається при влаштуванні контурів із металевих труб. Використання полімерних аналогів дозволено, якщо унеможливлюється їх пошкодження від термічного або механічного впливу.
• Прихованим. Передбачає прокладання трубопроводів у штробах або каналах, вибраних у будівельних конструкціях, у плінтусах або за захисно-декоративними екранами. Замонолічування контуру допускається в будівлях, розрахованих щонайменше на 20 років експлуатації та при термінах служби труб не менше 40 років.

У пріоритеті відкритий спосіб прокладання, тому що проектування траси трубопроводу має передбачати вільний доступ до будь-якого елемента системи для ремонту або заміни. Труби приховують в окремих випадках, тільки тоді, коли подібне рішення продиктоване технологічною, гігієнічною або конструктивною необхідністю, наприклад при влаштуванні «теплих підлог» у бетонній стяжці.

При відкритій прокладці магістралі ділянки, що перетинають приміщення, що не опалюються, повинні бути забезпечені теплоізоляцією, що відповідає кліматичним даним регіону будівництва.

При прокладанні трубопроводу систем з природним рухом теплоносія необхідно дотримуватися ухилу 0,002 - 0,003. Трубопроводи насосних систем, усередині яких теплоносій рухається зі швидкістю не менше 0,25 м/с, не потребують забезпечення ухилів

Трубопроводи автономного опалення з природним типом циркуляції повинні встановлюватися у бік руху теплоносія, щоб нагріта вода самопливом досягала батарей, а після остигання тим самим способом рухалася магістралою звернення в котел. Магістралі насосних систем споруджуються без нахилу, т.к. у ньому немає потреби.

Обумовлено використання різних типів розширювальних баків:

• відкриті, що застосовуються для систем як з насосним, і з природним примусом, слід встановлювати над головним стояком;
• закриті мембранні пристрої, які застосовуються виключно в примусових системах, встановлюються на зворотній магістралі перед котлом.

Розширювальні бачки призначені для компенсації теплового розширення рідини під час нагрівання. Потрібні вони для скидання надлишків у каналізацію чи банально на вулицю, як у випадку із найпростішими відкритими варіантами. Закриті капсули практичніші, тому що не вимагають участі людини в регулюванні тиску системи, але дорожчі.

Розширювальний бачок відкритого типу встановлюється у найвищій точці системи. Крім забезпечення резерву розширення рідини нього ще покладено завдання відведення повітря. Закриті бачки ставлять перед котлом, для відведення повітря використовують повітровідвідники та сепаратори (+)

При виборі запірної арматури перевага надається кульовим кранам, при виборі насосної установки – обладнання з напором до 30 кПа та продуктивністю до 3,0 м3/год.

Бюджетні відкриття різновиду необхідно періодично поповнювати через стандартне вивітрювання рідини. Під їх установку необхідно суттєво посилювати горищне перекриття та утеплювати горище.

Види водяних опалювальних систем

Тип системи опалення визначено комбінацією кількох факторів. У тому числі циркуляція теплоносія, спосіб збирання системи, нижній чи верхній варіант прокладки труби подачі та ін. для всіх систем способом.

Двотрубні та однотрубні конструкції

Кінцевим об'єктом віддачі тепла є прилади, розташовані у всіх опалювальних приміщеннях будинку. Багато в чому ефективність обігріву залежить від схеми встановлення трубопроводу, тому зупинимося докладніше на одно- та двотрубній розводці.

Найбільш поширеною є класифікація, що складається із двох пунктів:

• Однотрубний варіант – послідовне з'єднання радіаторів. Суть полягає в тому, що теплоносій, що поступає в систему, послідовно перетікає від одного приладу до іншого. На підходах до далеких точок він встигає значно охолонути.
• Двотрубний варіант - система з паралельним підключенням труби, що подає і зворотної. Принцип її заснований на тому, що подача здійснюється до всіх приладів практично одночасно. Охолола вода не перетікає в наступний прилад, а збирається магістраллю обратки і переміщається в котел.

Однотрубні схеми бувають як із природним, так і з примусовим рухом води. У межах свого класу поділяються на два різновиди: проточні та з байпасами. У проточних схемах теплоносій після досягнення крайнього радіатора встигає сильно охолонути, тому в далеких кімнатах рекомендовано встановлювати прилади зі збільшеним числом секцій.

Впровадження в систему байпаса дозволяє частково перенаправляти гарячий теплоносій до наступних приладів, завдяки чому майже всі батареї отримують і віддають майже однакову кількість тепла. Регулювання руху нагрітої води здійснюється або двома вентилями, встановленими на байпас і трубу подачі, або одним триодовим краном.

Однотрубне складання передбачає швидке охолодження теплоносія, тому розведення даного типу рекомендують встановлювати в заміських котеджах з невеликою площею або в дачних будиночках (+)

Основна відмінність двотрубних конструкцій полягає у застосуванні двох гілок: подачі та обратки. Перша служить для постачання гарячого теплоносія до радіаторів, друга – для відведення води у котел.

Двотрубна схема розведення застосовується в системах з обома типами руху теплоносія. За кількістю оброблюваних контурів буває одно-і двоконтурним. У першому випадку котел встановлюється на початку трубопроводу, а труби розводяться зліва і праворуч від агрегату по периметру об'єкта, що опалюється. У другому випадку котел встановлюється в центрі, а контури опалення розташовують так, щоб їх кільця були з двох сторін від агрегату.

2-трубна система більш функціональна та надійна, дозволяє рівномірно розподіляти тепло по всіх приміщеннях. Завдяки додатковим кранам та пристроям регулювання можна контролювати подачу тепла у кожен окремо взятий радіатор. При виході одного елемента з експлуатації експлуатаційні якості інших приладів не постраждають.

Влаштування двотрубної системи забезпечить майже одночасну подачу нагрітої води в прилади. Відтік охолодженого теплоносія здійснюється по трубі обратки (+)

Варіації з підключення труб та приладів

Всі перелічені види водяного опалення для облаштування заміського котеджу поділяються на підвиди:

• За розташуванням стояків, що поєднують опалювальні прилади. Поділяються на горизонтальні та вертикальні. Зрозуміло, що перші використовуються в одноповерхових будинках, другі в багатоповерхових будинках. В однотрубних системах із природним рухом є лише стояки подачі.
• За розташуванням труб подачі та обратки. Бувають із верхнім або нижнім розведенням. Перші передбачають прокладку подачі найвищими точками системи, завдяки чому теплоносій надходить у прилади зверху. Згідно з другою ситуацією, обратка з подачею прокладається нижче радіаторів.

Гравітаційні системи з нижнім розведенням застосовуються вкрай рідко через складнощі з відведенням повітря у дальніх приладах. Нижня розводка краще поєднується з насосною циркуляцією, кожен прилад якої все ж таки оснащують повітровідвідником.

Вертикальні опалювальні системи споруджуються з верхнім та нижнім розведенням. За схемою зрозуміло, що вони використовуються для облаштування будинків з двома і більше поверхами.

Опалення з верхнім розведенням влаштовують у котеджах без підвальних приміщень, але мають горище. Зрідка за відсутності горища подачу прокладають по лінії сполучення стельового перекриття зі стінами, що негативно відбивається на інтер'єрній картині. Нижня розводка підходить для будинків з плоским дахом, але з підвалом.

У системах з горизонтальним розведенням немає взагалі або мінімальна кількість вертикальних стояків (+)

Метод збирання трубопроводу

Класифікація за способом спорудження трубопроводу ділить системи опалення на трійникові, колекторні та комбіновані.

Трійникові схеми можна сміливо віднести до класики жанру. Вони передбачають складання трубопроводів і підключення до них приладів за допомогою трійників, що використовуються у вузлах підключення труб до стояків, радіаторів до труб тощо. Важливо це послідовна схема.

Колекторна або променева конструкція збільшує можливості водяного опалення котеджу. Це свого роду модифікована система із протягнутими до кожного приладу окремими гілками (променями) трубопроводу та з розподільчим елементом у центрі.

Розподільний вузол - колектор забезпечений безліччю відводів, завдяки чому можна керувати тепловіддачею кожного приладу окремо, відключати його для ремонту. За бажання та фінансових можливостей кожен відвід можна забезпечити власним насосним пристроєм.

Основна перевага колектора – у можливості контролю та регулювання процесів обігріву в окремих приміщеннях усієї будівлі з одного «пункту управління»

Колекторну розводку влаштовують переважно для горизонтальних схем з нижньою прокладкою труби, що подає. При влаштуванні у 2- та 3-поверхових будинках рекомендують монтувати розподільчий колектор на кожному поверсі – так можна регулювати температуру повітря у будь-якому куточку будівлі.

Блок регулювання для котеджів у кілька поверхів складається з двох пов'язаних між собою вузлів: колектора подачі та аналога для обратки. Перший відповідає за доставку гарячого теплоносія до приладів, другий стимулює відведення рідини, що остигнула.

До колектора – розподільчого пристрою можна підключити не тільки радіаторну конструкцію, а й «теплу підлогу», ГВП, а також плінтусну (панельну) систему (+)

Колекторну розводку влаштовують на базі одно- та двотрубних опалювальних систем, використовують у комбінації з периметральною (трійниковою).

Особливості плінтусного опалення

Радіатори чи батареї у традиційному розумінні – не єдині обігрівальні прилади для створення комфортного мікроклімату в окремо взятих приміщеннях. Нещодавно з'явилися «теплі плінтуси» - нагрівальні елементи, що за своєю формою і розташуванням нагадують однойменні будівельні аналоги.

Конструкція плінтусного нагрівача проста: усередині знаходяться елементи, що нагадують радіатори з мідними трубками, зовні – міцний глухий короб із металу, що добре віддає тепло

Принцип роботи пристрою, розташованого за периметром, допомагає зберігати задану температуру постійно. Спочатку відбувається нагрівання трубок усередині корпусу, потім – короба, від нього тепле повітря піднімається нагору, збільшуючи температуру стін. Таким чином, повітря в приміщенні нагрівається безпосередньо від плінтусів і всіх стін, вздовж яких вони розташовані.

Раціональним кроком є ​​використання теплих плінтусів у місцях, які безпосередньо межують із холодним повітрям з вулиці: на терасах, верандах та балконах

Переваги плінтусного обігріву:

• створення комфортного мікроклімату, що виключає активну циркуляцію повітря;
• можливість утеплення зон ризику на стиках підлоги та стін, де часто з'являється пліснява;
• простий монтаж, який можна виконати без залучення спеціалістів;
• вибір модулів за видом (одно- та дворядні) та потужності (наприклад, 310 Вт та 510 Вт);
• різноманітний дизайн, що не потребує маскування;
• доступна ціна.

До мінусів відносять особливі умови розташування: уздовж горизонтальних елементів не можна розставляти предмети меблів, оскільки це зашкодить процесу тепловіддачі. Кожен контур, що входить до системи, не повинен бути довшим за 15 метрів, тому для великого приміщення необхідний монтаж 2 або 3 контурів (як варіант – комбіноване опалення).

Для плінтусів використовується той же теплоносій, що і для радіаторів – вода чи антифриз у кількості приблизно 330-350 г/м. Нормальна температура – ​​від +45ºС до +80ºС, у деяких виконаннях допускається нагрівання до +110ºС

Крім водяних плінтусів застосовують електричні, але утримання їх для приватного будинку занадто дороге.

Обладнання системи «Тепла підлога»

Ефективна та недорога конструкція, що виробляє обігрів приміщення з боку підлоги, давно зарекомендувала себе лише з найкращого боку. Вона активно використовується у міських квартирах для створення комфортної атмосфери у ванних кімнатах, санвузлах, у спальнях, на кухнях та лоджіях.

Схема пристрою теплої підлоги: гнучка трубка невеликого діаметру, за якою циркулює нагрітий теплоносій, є частиною регульованої системи обігріву

Трубопровід повинен мати високу теплопровідність, міцність, еластичність, мінімальний опір, тому для його виготовлення використовують металопластик або шитий поліетилен. Захисним та стабілізуючим покриттям є цементна стяжка.

Переваги теплої підлоги:

• ефективність при будь-якому виді покриття (ламінаті, лінолеумі, ковроліні, керамічній плитці);
• помітна економія тепла – від 30 до 50%;
• недорога вартість та встановлення;
• можливість монтажу своїми руками;
• використання в комбінованих системах опалення (поряд із радіаторами та конвекторами).

Автономне водяне опалення не залежить від подачі електроенергії, оскільки живиться від газового (або іншого) котла.

Варіант комбінованої опалювальної системи (тепла підлога + панельні радіатори) з розгорнутою системою контролю та регулювання температури за допомогою датчиків та термостатів

До недоліків можна віднести недосконалість регулювання та неможливість встановлення у місті при централізованому опаленні, але до локальних заміських систем це не стосується. При порушенні правил монтажу можлива аварійна ситуація та затоплення, тому слід уважно віднестись і до вибору обладнання, і до встановлення.

Детальніше про теплоносій та його властивості

Рідини, що ідеально підходить для будь-яких систем опалення, не існує. Кожен із варіантів, представлених на ринку теплоносіїв, має конкретні характеристики, наприклад, діапазон робочих температур. Якщо порушити межі зазначеного діапазону, система опалення просто «встане», а при найгіршому результаті полопаються труби і вийде з ладу дороге обладнання.

Крім температурних параметрів, рідина для трубопроводу має такі властивості, як в'язкість, антикорозійність, здатність виділяти токсичні речовини. Аналіз необхідних якостей показав, що найкращими рідкими теплоносіями є очищена вода та спеціальний хімічний розчин – антифриз.

У таблиці показано основну перевагу антифризу на основі етиленгліколю – максимальний показник температури замерзання -40ºС, тоді як вода перетворюється на лід вже при 0ºС

Заливка антифризу необхідна у будинках, які є постійним місцем проживання. Зазвичай залишаючи будинок у холодний сезон, власники зливають воду, щоб уникнути аварії та поломки обладнання. Антифриз видаляти не потрібно - після повернення можна відразу включати котел без побоювання протікання або розриву.

За екстремальних температур хімічний теплоносій, змінивши свою структуру, зберігає колишні розміри. Простіше кажучи, він перетворюється на гель, що зберігає властивості без зміни. Коли температура досягає комфортної позначки, гелеподібна структура знову стає рідкою, зберігши повністю свій початковий обсяг.

Ще трохи корисної інформації про антифриз:

• служить не менше 5 років, одна заливка здатна витримати 10 опалювальних сезонів;
• плинність у 2 рази перевищує аналогічний показник води, отже потрібно стежити за герметичністю сполук;
• підвищена в'язкість вимагає врізання потужнішого циркуляційного насоса;
• здатність розширення при нагріванні тягне у себе установку об'ємного розширювального бака.

І треба завжди пам'ятати, що хімічний розчин токсичний та небезпечний для здоров'я людини.

Антифриз для заливання в домашні системи опалення продається у пластикових каністрах об'ємом від 10 л до 60 л. Середня вартість - від 750 до 1100 руб. за 10 л

Незважаючи на видатні характеристики антифризу, вода як теплоносій більш популярна. Вона має максимально можливу теплоємність, яка дорівнює приблизно 1 ккал. Це означає, що нагрітий до 75ºС теплоносій при охолодженні в радіаторі до 60ºС віддасть приміщенню близько 15 ккал тепла.

Вода доступна. Якщо забезпечити систему водопостачання надійними фільтрами, можна використовувати безкоштовний варіант - воду зі своєї свердловини. Вона не містить небезпечних хімічних сполук та при аварії не викличе отруєнь.

Негативною стороною води є вміст деяких мінеральних солей, що спричиняють корозію. Проблема вирішується простим кип'ятінням або використанням замість колодязної води дощової (або талої).

Існують складні системи очищення та підготовки води для приватного будинку: крім універсального очищення вода проходить кілька ступенів, щоб стати питною або придатною для заливання в контур опалення (+)

Вибір труб для розведення

Від якості кожної системної деталі залежить кінцевий результат, який полягає у збереженні та економії тепла, тому найбільш протяжним елементам – трубам – необхідно також приділити частку уваги.

З технологічної точки зору труби і фітинги повинні мати такі якості:

• міцністю;
• легкістю;
• придатністю для ремонту;
• герметичністю;
• низький рівень шуму.

Невисока вартість також є важливим складником при виборі, тому що для обладнання системи опалення потрібна велика кількість виробів різного призначення.

Поліпропіленові труби – оптимальний варіант для самостійного збирання системи опалення. Користуватися паяльним апаратом для зшивання труб можна навчитися за 10 хвилин

Зараз навряд чи хтось візьметься за встановлення розведення з металевих труб. Сталеві, мідні та оцинковані вироби йдуть у минуле, поступаючись місцем більш дешевим і функціональним аналогам. Найкращою альтернативою є полімерні вироби. які можна розділити на три групи:

• поліпропіленові;
• металопластикові.

Плюси першої категорії - недорога вартість, простота зварювання, тривалий термін служби. Мінус – недостатня еластичність. При заміні труби доведеться змінювати фрагмент від з'єднання до з'єднання.

На довгому відрізку магістралі поліпропіленові труби провисають, оскільки мають розширення 6 мм/5 м. Міцну фіксацію забезпечують за допомогою скоб або кліпс, монтованих у стіну з інтервалами 1-1,1 м

Металопластикові труби міцні, стійкі до різких перепадів температур. Чи здатні служити без капітального ремонту до 30 років. Слабким місцем є сполучні елементи - фітинги з невиправдано звуженим прохідним перетином. У разі замерзання теплоносія можливий прорив.

Вибираючи труби, орієнтуйтесь на основні технічні показники обладнання та тип теплоносія.

Відео-огляди водяних систем опалення

У цікавих відеороликах представлена ​​корисна інформація про схеми, складові, монтаж рідинних систем опалення, а також про особистий досвід монтажу.

Особливості однотрубної опалювальної системи:

Огляд схем двотрубної системи обігріву:

Практичне застосування променевої схеми:

Детальна інструкція щодо монтажу системи опалення:

Порада всім, хто хоче самостійно обладнати складну опалювальну систему в заміському будинку: при складанні проекту обов'язково проконсультуйтеся з фахівцем, щоб після монтажу не зіткнутися з непередбаченими обставинами. Професіонали допоможуть вибрати надійне обладнання, підкажуть ефективнішу схему розведення, зроблять точні розрахунки, а результатом стануть затишок і тепло в будинку.