Как да организирате отоплението на еднофамилна къща със собствените си ръце: организационни схеми на автономна отоплителна система

Особености на отоплителната система

При проектирането на отоплителна система в еднофамилна къща всички нейни характеристики се изчисляват предварително и се вземат предвид всички, дори и най-малките нюанси. Извършва се и предварителна оценка на ефективността.

Ако дизайнерът е професионалист, той ще бъде запознат с всички ваши изисквания за крайния резултат и ще вземе предвид всички желания в работата.

Разбира се, изискванията, които противоречат на общоприетите технически стандарти и норми, няма да бъдат взети предвид при проектирането.

И така, какви характеристики трябва да има една газова отоплителна система за селска къща?

1. Общата работна мощност на котела (или котлите, ако отоплителната ви система включва няколко отоплителни котела).
2. Капацитет на помпата (в случай на газова отоплителна система наличието на помпа по принцип може да се счита за задължителен фактор).
3. Характеристиките и основните параметри на радиаторите (това ще окаже пряко влияние върху отоплението на дома ви).
4. Възможност за внедряване на система за подово отопление (доста популярна и вероятно една от най-ефективните системи днес: отоплителната площ се увеличава няколко пъти).
5. Наличие на плувни басейни, джакузита и допълнителни кранове.

Внимателното отчитане на всички тези фактори може да доведе до създаването на най-ефективната и работеща отоплителна система, която напълно да отговаря на всички нужди на собственика на къщата (апартамента).

Между другото, отоплението на газ във вила също се изчислява според горните параметри.

Двутръбен кръг в частна къща

Да започнем с малко обобщение. Нека вземем за пример изчисляването на диаметъра на полипропиленови тръби за отопление в частна къща. Обикновено за схемите се използва сечение 25 mm, а за радиаторите - 20 mm. Поради факта, че размерът на отоплителните тръби в частна къща, използвани като кранове към радиатори, е по-малък, се извършват следните процеси:

скоростта на охлаждащата течност се увеличава;
циркулацията в радиатора се подобрява;
радиаторът се нагрява равномерно, което е важно за долната връзка.

Възможни са и комбинации от основен диаметър 20 mm и диаметър на разклоненията 16 mm.

За да проверите горните данни, можете сами да направите изчисление на диаметъра на тръбите за отопление на частен дом. Изискват се следните стойности:

Квадратурата на помещението.

Като знаем броя на квадратните метри, които трябва да се отопляват, можем да изчислим мощността на котела и какъв диаметър на тръбата да изберем за отопление. Колкото по-мощен е нагревателят, толкова по-голямо е сечението на продукта, който може да се използва в тандем с него. За отоплението на един квадратен метър площ са необходими 0,1 kW мощност на котела. Това важи, ако таваните са стандартни - 2,5 м;

загуба на топлина.

Цифрата зависи от региона и изолацията на стените. В крайна сметка колкото по-големи са топлинните загуби, толкова по-мощен трябва да бъде отоплителният уред. За да се избегнат сложни изчисления, които са без значение за приблизителното изчисление, трябва просто да добавите 20% към капацитета на котела, изчислен по-горе;

скоростта на водата във веригата.

Допустима е скорост на нагряващата среда в диапазона от 0,2 до 1,5 m/s. При повечето изчисления на диаметъра на тръбите за отопление с принудителна циркулация се приема средната стойност от 0,6 m/s. При тази скорост няма шум от триенето на охлаждащата течност в стените;

Колко се охлажда охладителната течност.

Това става, като от температурата на подаване се извади температурата на връщане. Естествено, не можете да знаете точните данни, особено след като сте на етап планиране. Затова използвайте средни стойности съответно 80 и 60 градуса. Въз основа на това загубата на топлина е 20 градуса.

Сега изчислете как да намерите диаметъра на тръбата за отопление. За целта използваме формулата, която първоначално съдържа две константи, чиято сума е 304,44.

Последната стъпка е извличане на квадратния корен от резултата. За да илюстрираме, нека изчислим какъв диаметър на тръбата да използваме за отопление на еднофамилна къща с един етаж от 120 m2

304,44 x (120 x 0,1 + 20%) / 20 / 0,6 = 368,328

Сега изчислете квадратния корен от 368 328, който е 19,11 mm. Преди да изберете диаметъра на тръбата за отопление, още веднъж подчертаваме, че това е така нареченият номинален отвор. Изделията, изработени от различни материали, имат различни дебелини на стените. Например полипропиленът има по-дебели стени от металната пластмаса. Тъй като използвахме полипропилен като пример, нека продължим с този материал. Маркировката на тези продукти показва външното напречно сечение и дебелината на стената. Откриваме необходимата ни стойност, като я изваждаме и я избираме в магазина.

Връзка между външния и вътрешния диаметър на полипропиленови тръби

За удобство ще използваме таблицата.

Според резултатите от таблицата е възможно да се направи заключение:

• ако номиналното налягане от 10 атмосфери е достатъчно, тогава външното напречно сечение на тръбата за отопление от 25 mm е подходящо;
• ако се изисква номинално налягане от 20 или 25 атмосфери, тогава 32 mm.

Начини за инсталиране на отоплението

В интериора на модерна еднофамилна къща много често се среща камина или готварска печка, но най-често те са елементи от цялостния стил на помещението. В този случай едноконтурният или двуконтурният котел е отговорен за топлината в къщата. Първият вариант се използва само за отопление на помещенията, а вторият котел служи паралелно за осигуряване на отопление и подгряване на вода.

Отоплителната система в еднофамилна къща може да бъде инсталирана с еднотръбно или двутръбно разпределение от котела. Преди да изберете един от вариантите, трябва да проучите подробно характеристиките и особеностите на всеки вид, както и да определите техните положителни страни и недостатъци.

Характеристики на организацията на отоплителната система със собствените си ръце

Свързването на отоплението в частна къща със собствените си ръце започва с монтажни работи по инсталирането и обтягането на котела. Ако мощността на устройството не надвишава 60 kW, е разрешено да се монтира в кухненското помещение. По-мощните генератори на топлина изискват специално котелно помещение. Отоплителните уреди с отворена горивна камера, работещи с различни горива, изискват добро подаване на въздух. Освен това ще е необходим комин за отвеждане на продуктите от горенето. За да може водата да тече естествено, връщащата тръба на котела трябва да е по-ниска от нивото на батериите на първия етаж.

Когато монтирате отоплителния уред, трябва да вземете предвид минималните разстояния до стени и други уреди. Обикновено те са посочени в ръководството за потребителя, доставено с продукта.

Ако не са дадени конкретни указания, котелът трябва да се монтира в съответствие със следните правила:

1. Широчината на прохода от предната страна на котела трябва да бъде най-малко 1 метър.
2. Ако не е необходимо да обслужвате уреда отстрани и отзад, трябва да се остави разстояние от 70-150 см.
3. Съседните уреди трябва да се разполагат на разстояние не по-голямо от 70 cm.
4. Ако два котела са монтирани един до друг, между тях трябва да има разстояние от 1 метър. Ако инсталацията е срещуположна, разстоянието се увеличава на 2 метра.
5. Висящият монтаж ви позволява да се откажете от страничните проходи: най-важното е да има пролука отпред за лесна поддръжка.

Проектиране и елементи на еднотръбна отоплителна система

Еднотръбната система, както беше споменато по-горе, се състои от затворен кръг, състоящ се от котела, електрическата мрежа, радиаторите, разширителния съд и елементите, които циркулират топлоносителя. Циркулацията може да бъде естествена или принудителна.

В случай на естествена циркулация топлоносителят тече с различна плътност на водата: по-малко плътната гореща вода се вкарва в системата под натиска на по-студената вода от обратния поток, издига се нагоре по вертикалната тръба до върха, където преминава през главната тръба и се разпределя към радиаторите и другите компоненти на системата. Наклонът на тръбата трябва да бъде поне 3 до 5 градуса. Това условие не винаги може да бъде изпълнено, особено в големи едноетажни къщи с дълги отоплителни системи, тъй като разликата във височината при този наклон е от 5 до 7 cm на метър дължина на тръбата.

Принудителната циркулация се постига чрез циркулационна помпа, която се монтира в обратната страна на кръга непосредствено преди входа на котела. Помпата генерира достатъчно налягане, за да поддържа температурата на отоплителната вода в определените граници. Наклонът на главната тръба в система с принудителна циркулация може да бъде много по-малък - обикновено е достатъчен спад от 0,5 cm на 1 метър дължина на тръбата.

Циркулационна помпа за еднотръбни отоплителни системи

За да се избегне застой в случай на прекъсване на електрозахранването, системите с принудителна циркулация са оборудвани с колектор за нагнетяване - тръба, която издига отоплителната среда на височина най-малко 1,5 метра. В горната част на колектора е направен тръбен извод към разширителен съд, чиято цел е да регулира налягането в системата и да предотврати повишаването му в случай на авария.

В съвременните системи разширителният съд е затворен, което не позволява на охлаждащата течност да влезе в контакт с въздуха. В такъв резервоар се монтира гъвкава мембрана, от едната страна на която се впръсква въздух с повишено налягане, а от другата страна се изпуска охлаждащата течност. Те могат да се инсталират на всяко удобно място в системата.

Примери за свързване на разширителен съд към еднотръбна отоплителна система

Отворените разширителни съдове са по-прости за проектиране, но трябва да се монтират в най-високата точка на системата. Освен това водата в разширителния съд се насища с кислород, което може да доведе до преждевременно разрушаване на стоманените тръби и радиатори поради активна корозия.

Последователността на монтажа на елементите е следната:

• Отоплителен котел (газов, дизелов, на твърдо гориво, електрически или комбиниран);
• Разпределителен колектор с изход към разширителния съд;
• Главен тръбопровод, който заобикаля всички помещения в къщата по предварително определен маршрут. На първо място, веригата трябва да се насочи към помещенията, които имат най-голяма нужда от отопление: детска стая, спалня и баня, тъй като температурата на водата винаги е по-висока в началото на веригата;
• Радиатори, монтирани на избрани места;
• Циркулационна помпа непосредствено преди обратния поток към котела.

Еднотръбно решение

се нагрява и се издига в захранващите щрангове

Има два варианта за инсталиране. При първия част от отоплителната среда се насочва към радиаторите, а другата част запълва следващите устройства. Дебитът на водата се регулира според нуждите.

При проточната версия всички радиатори са монтирани последователно по протежение на главния тръбопровод. За разлика от първата система, обратно се връща само студена вода. Поточната система не позволява да се регулира процесът на отопление.

Ефективността на автономната система се влияе от разликата в налягането между входа и изхода. Той отговаря за скоростта на нагряващата среда. Що се отнася до еднотръбната връзка, трябва да се отбележи, че налягането се осигурява от диаметъра на тръбата и височината на колектора в началната точка и се намалява в крайната точка.

Слънчевата енергия е най-икономична. Ресурсът може да се получи безплатно, като се инсталира подходящо оборудване - батерия, и изобщо не се нуждае от градуси за нагряване, а само от слънчева светлина. Друга алтернативна форма на енергия са вятърните турбини. Използват се в страни, в които има малко слънце. Възможно е ползите от естествената енергия да ви подтикнат да експериментирате, когато проблемът с наличието на енергия се изостри.

Компоненти на системата

Преди започване на работата се изготвя план за бъдещата отоплителна система. Планът за отопление на еднофамилна къща с газов котел отчита размера и местоположението на сградата и се използва като основа за избор на компоненти:

1. генераторът на топлина

Видът на отоплителната система се определя от избраното гориво. В зависимост от използваното гориво се срещат следните видове котли:

• Газови котли. Газът може да се доставя централно или от хранилище на място.
• Дизелово гориво.

Икономичен и надежден начин за отопление - газов котел

• Твърдо гориво. Суровината е въглища, дървесина, торф, брикети или пелети (дървесни пелети).
• Електрически. Използват се електролитни (електродни), индукционни устройства, както и котли върху нагревателни елементи.
• Комбинирани. Популярните варианти са комбинации от газ с твърдо или течно гориво.
• Универсален. Конструкцията има няколко горивни камери за различни видове гориво.

2. тръби

Има няколко вида тръби, които могат да се използват за монтаж на газово отопление в еднофамилна къща:

• Стоманени тръби. Съществуват обикновени и поцинковани продукти, които могат да се свързват както по заварени, така и по механични (резбови) методи. Те могат да предизвикат авария (спукване), ако се допусне замръзване на водата.
• Полимер (пластмаса). Те не корозират, безшумни са и безпроблемно издържат на замръзване. Тръбите имат значителен коефициент на термично разширение и не издържат на високи температури (само метални тръби са подходящи за разполагане на комина и тръбите на котела).

Медни тръби за разпределение на отоплението в частна къща с газов котел

• Метал и пластмаса. Композитни (многопластови) продукти, надеждни и издръжливи. Монтажът се извършва с помощта на фитинги.
• Мед. Не се страхуват от замръзване поради своята пластичност и висока топлопроводимост (по-висока от тази на стоманените продукти). Медните тръби са подложени на електрохимична корозия, а освен това са и скъпи.

3. Разширителен съд

Водата се разширява изключително много (увеличава обема си с 4% при нагряване до 90°C). В отворена (нехерметична) система това не е от решаващо значение, но в затворена (с принудителна циркулация) система може да доведе до повреда. В системата се монтира разширителен съд (акумулатор на налягане), за да се избегне повреда на системата и да се компенсира налягането в тръбите.

Разширителният съд е затворен резервоар от стомана (понякога от неръждаема стомана), състоящ се от две отделения. Между отделенията е монтирана гъвкава мембрана, която отделя горещия топлоносител от газа под налягане.

Алгоритъм на разширителния съд

4. Радиатори

Производителите произвеждат радиатори за различни отоплителни системи; те се различават по материала (чугун, стомана, алуминий, биметални радиатори) и по броя на секциите. Съществуват няколко вида радиатори:

• Секция. Стари чугунени радиатори и съвременни разновидности от тръбна стомана.
• Панелни радиатори. Изцяло стоманена, с нагревателни и конвекционни плочи, от които зависи топлинният капацитет на радиатора.
• Вертикална (релса за кърпи).
• Конвектори.
• Системи за подово отопление.

5. Уреди и фитинги

Системата за затопляне на вода трябва да се контролира. Използваните за тази цел инструменти са:

• манометри за налягане;
• контролни и предпазни клапани (спирателни клапани и термостатични разширителни клапани).

Манометърът на разширителния съд следи за налягането в отоплителната система.

Алтернативни методи за отопление

Неконвенционалните енергийни източници все още не могат да заменят напълно традиционните енергийни източници, но използването им би имало положително въздействие върху разходите за основно отопление.

Човечеството използва енергийните дарове на природата:

• слънцето;
• вятър;
• топлината от земята или от воден басейн.

Слънчеви колектори

Най-лесният начин за получаване на безплатна топлина, който не изисква никаква енергия. Колекторът представлява радиатор, изложен на слънцето, който е свързан с тръби с топлинен акумулатор (голям варел с вода).

В системата циркулира охлаждаща течност, която се загрява в радиатора и след това се отделя в топлинния акумулатор. Последният загрява средата за отоплителната система чрез топлообменник.

Най-ефективни са вакуумните колектори, при които тръбите на радиатора се поставят в евакуирани въздушни колби (охлаждащата течност е като в термос).

Вятърни генератори

• вятърна турбина (за производството на 4 kW мощност е необходимо 10-метрово работно колело);
• батерия;
• инвертор за преобразуване на постоянния ток в променлив.

Слабото място на системата е батерията: тя е скъпа и трябва да се сменя често.

Термопомпа

Устройството, напълно подобно на тези, които работят в хладилниците и климатиците, позволява "изпомпване" на топлинна енергия от нискокачествени източници - земя или вода с температура +5 - +7 градуса.

Системата се нуждае от електроенергия, но за всеки kW изразходвана електроенергия е възможно да се получат от 3 до 5 kW топлина.

Принцип на работа на термопомпата

Изчисляване на отоплителната система

Изчисляване на системата - онлайн калкулатор

Защо е необходимо предварително изчисление на отоплението в частен дом? Необходимо е да се избере правилната мощност на необходимото отоплително оборудване, което ще ви позволи да изберете отоплителна система, която ще осигури балансирана топлина във всички помещения на частната къща. Правилният избор на оборудване и правилното изчисляване на отоплителната мощност в частна къща дава възможност за рационално компенсиране на топлинните загуби от сградната обвивка и на въздушния поток за вентилация. Формулите за това изчисление са сложни - затова ви предлагаме да използвате онлайн изчислението (по-горе) или да попълните формуляра (по-долу) - в този случай изчислението ще бъде извършено от нашия главен инженер и тази услуга е напълно безплатна.

Как се изчислява отоплението на частна къща?

Как се започва с такова изчисление? На първо място, необходимо е да се определят максималните топлинни загуби на обекта (в нашия случай - частна селска къща) при най-лошите метеорологични условия (това изчисление се извършва, като се вземе предвид най-студеният петдневен период за този регион). За да се изчисли отоплителната система на частна къща на колене няма да работи - за тази цел се използват специализирани формули за изчисляване и програми, които ви позволяват да изградите изчисление въз основа на първоначалните данни за дизайна на къщата (стени, прозорци, покрив и др.). В резултат на получените данни се избира оборудването, чиято полезна мощност трябва да е по-голяма или равна на изчислената стойност. По време на изчисляването на отоплителната система се избира необходимият модел канален нагревател (обикновено газов нагревател, въпреки че можем да използваме и други видове нагреватели - водни нагреватели, електрически нагреватели). След това се изчислява максималната въздушна производителност на отоплителя - с други думи, колко въздух издухва вентилаторът на отоплителя за единица време. Имайте предвид, че капацитетът на оборудването се различава в зависимост от предназначението му: например капацитетът на климатизацията е по-голям от капацитета на отоплението. Ето защо, ако в бъдеще ще се използва климатик, дебитът в този режим трябва да се приеме като референтна стойност за необходимия капацитет - в противен случай ще е достатъчна само стойността в режим на отопление.

На следващия етап изчислението на въздушна отоплителна система в еднофамилна къща се свежда до определяне на правилната конфигурация на въздухоразпределителната система и изчисляване на сеченията на въздуховодите. За нашите системи използваме безфланцеви правоъгълни въздуховоди с правоъгълно сечение - те са лесни за монтаж, надеждни и удобно разположени в пространството между конструктивните елементи на къщата. Тъй като въздушното отопление е система с ниско налягане, при проектирането на системата трябва да се вземат предвид определени изисквания, като например свеждане до минимум на броя на завоите в канала, както в главния канал, така и в крайните разклонения, водещи до решетките. Статичното съпротивление на въздуховодите не трябва да надвишава 100 Pa. Въз основа на капацитета на оборудването и конфигурацията на системата за разпределение на въздуха се изчислява необходимото сечение на главния въздуховод. Броят на крайните клонове се определя от броя на захранващите решетки, необходими за всяка стая в къщата. Обикновено в системата за въздушно отопление на къщата се използва стандартна приточна решетка с размери 250x100 mm с фиксиран капацитет - той се изчислява въз основа на минималната скорост на въздуха на изхода. Благодарение на тази скорост няма движение на въздуха в стаите на къщата и няма течение или чужд шум.

Онлайн калкулатор

Разположение на тръбите на отоплителната система

Най-популярни са две схеми: с една тръба и с две тръби. Нека разгледаме кои са те.

Еднотръбната система е най-елементарната, но не и най-ефективната. Тя представлява затворен кръг от тръби, спирателен кран, автоматика, в центъра на който е разположен котел. От него по долния цокъл тръбата се насочва към всички помещения, като се свързва с всички радиатори и други отоплителни уреди.

Плюсове на схемата. простота на монтажа, малко количество материали за изграждането на схемата.

Минус. неравномерно разпределение на охлаждащата течност в радиаторите. Батериите в екстремни помещения ще се нагряват по-зле, тъй като последните са по пътя на движението на водата. Този проблем обаче се решава чрез монтиране на помпа или увеличаване на количеството секции в последните радиатори.

Двутръбната система е по-ефективен метод, тъй като решава проблема с равномерното разпределение на водата по всички радиатори. Тръбите могат да бъдат поставени отгоре (този вариант е за предпочитане, защото тогава водата може да циркулира по естествен начин) или отдолу (тогава е необходима помпа).

Схема за естествена циркулация

За да разберете как работи гравитационната циркулационна система, разгледайте типична система, използвана в двуетажна самостоятелна къща. В този случай става въпрос за комбинация: потокът и обратният поток преминават през две хоризонтални тръби, свързани с вертикални еднотръбни щрангове с радиатори.

Как работи гравитационното отопление в двуетажна къща:

1. Специфичното тегло на водата, загрявана от котела, става по-малко. По-хладният и по-тежък топлоносител започва да изтласква горещата вода нагоре и заема нейното място в топлообменника.
2. Нагрятата вода преминава през вертикалния колектор и се разпределя в хоризонтални линии, които са наклонени към радиаторите. Скоростта на потока е ниска, от порядъка на 0,1-0,2 m/s.
3. Докато водата тече по тръбите на щранга, тя попада в акумулаторите, където успешно отделя топлина и се охлажда. Гравитацията я кара да се връща в котела чрез обратен колектор, който събира топлината от останалите щрангове.
4. Увеличаването на водния обем се компенсира от разширителен съд, монтиран в най-високата точка. Изолираният резервоар обикновено се намира на тавана на сградата.

Пилотна схема на гравитационна система с циркулационна помпа

Съвременните гравитачни системи са оборудвани с помпи, които ускоряват циркулацията и затоплят помещенията. Прехвърлящото устройство се монтира на байпас, успореден на захранващата мрежа, и функционира при наличие на електричество. Когато захранването е изключено, помпата остава изключена и топлоносителят циркулира гравитачно.

Обхват на приложение и недостатъци на гравитационния поток

Целта на гравитационния кръг е да доставя топлина на домове без електричество, което е от значение в отдалечени райони с чести прекъсвания на електрозахранването. Мрежата от гравитачни тръби и акумулатори може да работи заедно с всеки енергийно независим котел или с отопление с печка (по-рано наричана парна).

Нека да обсъдим недостатъците на използването на гравитационен поток:

• Поради ниския дебит е необходимо да се увеличи дебитът на охлаждащата течност чрез използване на тръби с голям диаметър, в противен случай радиаторите няма да се загреят;
• За да се "стимулира" естествената циркулация, хоризонталните участъци се полагат с наклон от 2-3 мм на 1 м от мрежата;
• Големите тръби, минаващи под тавана на първия етаж и над втория етаж, развалят външния вид на стаите, както се вижда на снимката;
• автоматичното регулиране на температурата на въздуха е трудно - за радиаторите трябва да се закупят само термостатични вентили с пълен отвор, които не пречат на конвективната циркулация на охлаждащата течност;
• схемата не може да работи с подово отопление и в 3-етажна къща;
• увеличеният обем вода в отоплителната мрежа означава дълго време за отопление и високи разходи за гориво.

За да изпълни изискване 1 (вж. първия раздел) в условията на ненадеждно електроснабдяване, собственикът на двуетажна частна къща ще трябва да направи разходи за материали - тръби с по-голям диаметър и облицовка за направата на декоративни канали. Другите недостатъци не са критични - бавното загряване се елиминира чрез инсталиране на циркулационна помпа, а липсата на ефективност - чрез инсталиране на специални термоглави на радиаторите и изолация на тръбите.

Съвети за планиране

Ако сте взели в свои ръце разработването на схема за гравитационно отопление, задължително вземете предвид следните препоръки:

1. Минималният диаметър на вертикалния участък, излизащ от котела, е 50 mm (това е вътрешният размер на номиналния отвор на тръбата).
2. Разрешено е хоризонталният разпределителен и събирателен колектор да се намали до 40 mm, а пред последните радиатори - до 32 mm.
3. Наклонът е 2-3 мм на 1 метър от тръбопровода в посока към захранващите радиатори и котела в обратната посока.
4. Входът на топлинния генератор трябва да бъде разположен под радиаторите на партера, като се вземе предвид наклонът на връщащата тръба. Възможно е да се наложи да се направи малка шахта в котелното помещение за монтиране на източника на топлина.
5. За радиаторите на първия етаж е по-добре да се използва прав байпас с малък диаметър (15 mm).
6. Опитайте се да монтирате горния колектор на тавана, така че да не води под таваните на стаите.
7. Използвайте отворен разширителен съд с преливна връзка навън вместо към канализацията. Това улеснява контрола на препълването на резервоара. Системата няма да функционира с мембранен резервоар.

Изчисляването и проектирането на гравитачна отоплителна система в сложно проектирана вила трябва да се остави на професионалистите. И накрая, тръбопроводите с диаметър Ø50 mm и по-голям трябва да бъдат изпълнени от стоманени тръби, мед или омрежен полиетилен. Максималният размер на металната пластмаса е 40 мм, а диаметърът на полипропилена ще излезе просто застрашителен поради дебелината на стените.