Отопление и водоснабжение частного дома: выбор источника тепла, схемы разводки и материалов

Схема систем автономного отопления и ГВС

Сегодня нам предстоит узнать, как можно организовать отопление и водоснабжение загородного дома. Нам предстоит сравнительный анализ разных источников тепловой энергии для нужд отопления и горячего водоснабжения, знакомство со способами бесперебойной подачи в дом холодной воды, выбор материалов и отопительных приборов, а также схем разводки и вариантов подключения радиаторов. Приступим.

Источники тепла

Отопление и горячее водоснабжение частного дома могут использовать общий или разные источники тепла. Давайте начнем с анализа экономической эффективности разных способов нагрева воды (проще говоря, выясним, во сколько обойдется киловатт-час тепла при разных способах его получения).

Экономичность

Если на вашей улице есть газ, другие источники тепла можно не искать

Подсказка: электрические, газовые и дизельные котлы нередко снабжаются отдельным теплообменником для нужд ГВС (так называемые двухконтурные). Однако абсолютно любой отопительный котел можно использовать для той же цели, подключив к нему бойлер косвенного нагрева — теплоизолированный бак, вода в котором нагревается за счет энергии теплоносителя системы отопления.

Бойлер косвенного нагрева использует тепловую энергию теплоносителя системы отопления

Автономность

В идеале водоснабжение и отопление частного дома должны быть не только экономичными. Они еще и должны требовать как можно меньше внимания со стороны владельца, по возможности поддерживая оптимальную  температуру воздуха и водопроводной воды в полностью автоматическом режиме.

По этому параметру источники тепла распределяются в другом порядке:

• Электрокотлы работают автономно неограниченно долго, не требуют монтажа дымоходов и могут подключаться к выносным термодатчикам. Кроме того, они могут гибко менять мощность без потери КПД: коэффициент полезного действия любого электроприбора прямого нагрева всегда стремится к 100%. Потери энергии сводятся лишь к ее рассеиванию корпусом прибора. При установке котла в отапливаемом помещении рассеянное тепло используется для его обогрева;

Электрокотел: включил и забыл

Практический вывод: все так называемые экономичные электрокотлы и электрорадиаторы — фикция. Чтобы получить киловатт тепла, нужно израсходовать киловатт электроэнергии вне зависимости от принципа нагрева теплоносителя. Этот тезис прямо вытекает из закона сохранения энергии.

Электродные и индукционные котлы имеют ряд преимуществ перед ТЭНовыми, но экономичность в их число не входит

• Газовое, отопительное и водогрейное оборудование требует отвода продуктов сгорания. В остальном, автономностью и удобством пользования оно не уступает электрокотлам;
• Дизельный котел работает до тех пор, пока в его баке есть топливо. К минусам стоит отнести сильный шум горелки и запах соляры;

Дизельная котельная: существенная часть объема помещения занята топливными баками

• Автоматические угольные и пеллетные котлы работают автономно 7-10 дней в зависимости от объема топливного бункера;
• Дровяные и классические угольные котлы нуждаются в растопке каждые 6-8 часов.

Впрочем:  пиролизные котлы верхнего горения работают на одной закладке до полутора суток благодаря особой схеме сжигания топлива. Оно тлеет при ограниченном доступе воздуха с дожиганием продуктов неполного сгорания в отдельной камере. Процесс тления, направленный сверху вниз, исключает воспламенение дров или угля по всему объему топки.

Твердотопливный пиролизный котел верхнего горения

Выводы

1. Магистральный газ — наиболее практичный источник тепла. Он сочетает дешевизну с удобством эксплуатации оборудования;
2. Если у вас есть газовое отопление — горячее водоснабжение индивидуального дома проще всего реализовать на том же газе (установкой двухконтурного котла или бойлера косвенного нагрева);

Двухконтурный газовый котел обеспечит дом дешевым отоплением и горячей водой

3. В отсутствие газа отопление и горячее водоснабжение домов автоматическими угольными и пеллетными котлами обеспечит разумный баланс стоимости тепла и автономности оборудования;

Нюанс: отопительная автоматика стоит дорого. В Севастополе, где живет автор, автоматический котел мощностью 10 кВт можно купить за 90-95 тысяч рублей.

4. Горячее водоснабжение и отопление дачных домов обычно организуются классическими дровяными и угольными котлами. Они сочетают экономичность с дешевизной. Увы, ценой частых растопок.

Классический дровяной котел в дачном доме

Водяное и воздушное отопление

Отопление бывает водяным (с использованием в качестве теплоносителя воды или антифриза) и воздушным (тепло разносится по дому потоками воздуха). Какой вариант практичнее?

Автор обеими руками голосует за традиционное водяное отопление. Единственное убедительное преимущество воздуха в качестве теплоносителя в том, что он не боится замерзания при остановке котла.

Проблема замерзания водяного отопления устраняется заполнением отопительного контура антифризом

Недостатков куда больше:

• Воздушное отопление обходится заметно дороже (оно требует прокладки по всему дому воздуховодов большого сечения и установки в вентиляции рекуператора тепла);
• Оно монтируется лишь на стадии строительства: пресловутые воздуховоды прокладываются в стенах или над подвесными потолками;
• Оно вынуждает вас жертвовать полезной площадью дома, именно из-за большого диаметра воздуховодов, компенсирующих низкую теплоемкость воздуха.

Котел и магистрали воздушного отопления

Источник воды

Как правило, в частный дом заводится только холодная вода. Ее нагрев для хознужд осуществляется локальным источником тепла. А что может стать источником воды?

Узнать больше об устройстве инженерных систем коттеджа вам поможет видео в этой статье.

Магистраль водоснабжения

Если вблизи вашего дома проходит магистральный водопровод — проблема решается заключением договора с местным «Водоканалом». После составления и утверждения проекта строится водомерный колодец, осуществляется врезка в магистраль и устанавливается водомерный узел — водосчетчик с фильтром грубой очистки и отсекающими кранами.

Водомерный узел в колодце

Дачный водопровод

Для того чтобы водоснабжение было бесперебойным, в доме, подключенном к дачному водопроводу с подачей воды по графику, устанавливается накопительная емкость. Простейшее решение — установить ее на чердаке: вода будет набираться в емкость при ее подаче в водопровод через поплавковый клапан, исключающий переполнение, и двигаться к точкам водоразбора самотеком.

Вода самотеком подается в водопровод из установленного на чердаке бака

Увы, таким способом трудно организовать водоснабжение и отопление деревянного дома: для деревянных балок вес накопительного бака в несколько тонн будет чрезмерной нагрузкой.  В этом случае можно прибегнуть к плану «Б»: емкость устанавливается в утепленном подвале или подполе и снабжается насосной станцией с гидроаккумулятором.

Водоснабжение от емкости в цокольном этаже с подачей воды насосной станцией

Колодец, скважина

Как реализовать водоснабжение от скважины или колодца?

• Скважинный насос снабжается обратным клапаном, который не даст воде сливаться из водопровода при отключении насоса (см. Скваженный насос Беламос);
• За управление насосом отвечают датчик давления и автоматическое реле;
• В контур водоснабжения ставится гидроаккумулятор. Его задача — стабилизировать давление и экономить ресурс насоса.

Водоснабжение от скважины с погружным насосом

Полезно: при расстоянии от уровня грунта  до уровня водозабора меньше 8 метров насос может быть поверхностным. В этом случае обратный клапан ставится на его всасывающем патрубке.

Схема автономного водоснабжения с поверхностным насосом

Разводка

Установка в дом отопления  — водоснабжения начинается с выбора схемы разводки инженерных систем.

ХВС

Холодная вода разводится по тупиковой схеме (то есть движется по водопроводу только при водоразборе).

Разводка может быть:

Изображение	Описание
Тройниковая разводка типична для зданий советской постройки	Тройниковой: точки водоразбора последовательно подключаются к общей для всех подводке. Преимущество тройниковой разводки — небольшая материалоемкость, недостаток — падение напора во всем водопроводе при расходе воды через любой подключенный прибор.
Коллекторный шкаф на водоснабжении	Коллекторной: каждый прибор снабжен собственной подводкой, начинающейся в коллекторном шкафу и снабженной отсекающим краном. Падения напора нет, зато расход труб в несколько раз больше и монтировать их волей-неволей приходится только скрыто.

ГВС

Кроме тупиковой разводки, на ГВС практикуются схемы с рециркуляцией. Циркуляционный насос непрерывно прокачивает воду между врезками бойлера. Тем самым обеспечивается мгновенная подача горячей воды к любому крану и непрерывный нагрев смонтированных в разрыв подводок полотенцесушителей.

Подача ГВС с рециркуляцией от бойлера косвенного нагрева

Отопление

Как и водоснабжение, отопление может быть коллекторным или последовательным (тройниковым). Первый тип разводки чаще применяется с водяными теплыми полами: высокое гидравлическое сопротивление труб небольшого диаметра, уложенных в стяжку, ограничивает длину одного контура значением в 100-120 метров.

Кроме того, разводка отопления может быть:

Изображение	Описание
Классическая «ленинградка»: батареи подключены параллельно единственному розливу	Однотрубной. Так называемая ленинградка представляет собой кольцо отопительного розлива с подключенными параллельно ему радиаторами. Достоинство ленинградки — абсолютная отказоустойчивость: пока на концах розлива есть хоть какой-то перепад, циркуляция в нем продолжается. Недостаток — в значительном перепаде температуры между отопительными приборами.
Тупиковая двухтрубная разводка: ближние к котлу радиаторы горячее дальних, поскольку большая часть теплоносителя циркулирует через них	Двухтрубной тупиковой: радиаторы подключаются в качестве перемычек между розливами подачи и обратки; при этом в момент перетока из розлива в розлив направление движения теплоносителя меняется на противоположное. Такая разводка позволяет обойти любые препятствия и сформировать несколько параллельных веток отопительной системы. Однако перемычки между розливами вызывают падение перепада между ними по мере удаления от котла. Результат — охлаждение дальних отопительных приборов вплоть до разморозки в сильные холода. Проблему удается решить балансировкой — ограничением проходимости подводок ближних к котлу батарей.
Петля Тихельмана обеспечивает одинаковую температуру батарей без дросселирования подводок	Двухтрубной попутной (петлей Тихельмана). В ней формируется несколько малых контуров с одинаковой длиной и, соответственно, одинаковым гидравлическим сопротивлением. В результате все батареи нагреты до одинаковой температуры.

Схемы подключения радиаторов

Монтаж отопления и водоснабжения в загородном доме включает, среди прочего, установку отопительных приборов. Если панельные радиаторы и конвекторы монтируются лишь предусмотренным производителем способом, то секционные радиаторы могут быть подключены к розливу или стояку по одной из трех схем.

Изображение	Описание
Одностороннее подключение — для умеренного количества секций	Боковое одностороннее подключение эффективно при длине батареи не больше 10 секций. Если она длиннее, крайние секции будут заметно холоднее ближних к подводкам.
Диагональное подключение к двум розливам	Диагональное подключение эффективно при любой длине прибора и обеспечивает равномерный нагрев всех секций.
Подводки подключены только к нижнему коллектору радиатора	Нижнее двухстороннее подключение выгодно тем, что гарантирует циркуляцию даже при завоздушивании контура (воздух вытесняется в верхний коллектор, а циркуляция идет через нижний). Кроме того, при нижнем двухстороннем подключении батарее никогда не потребуется промывка: весь ил уносит циркулирующий через нижний коллектор теплоноситель.

Материалы

Какими материалами лучше монтировать отопление частного дома, горячее водоснабжение и разводку холодной воды?

Условия эксплуатации

Отопление и водоснабжение дома с автономным нагревом воды эксплуатируются в тепличных с точки зрения нагрузок условиях:

• Давление в контуре ГВС равно давлению в магистрали холодного водоснабжения и обычно варьируется от 2 до 6-7 кгс/см2;
• В системе отопления давление еще ниже — 1,5 — 2,5 атмосферы;

Типичное давление в автономном отопительном контуре

• Гидроударов нет, и при минимальной вменяемости владельца дома быть не может;
• Как и отопление дома, водоснабжение не нагревается свыше 75 градусов.

Выводы? И трубы, и отопительные приборы можно подбирать без учета запаса прочности на случай форс-мажорных обстоятельств, ориентируясь только  на штатные параметры работы.

Трубы

Какими трубами лучше монтировать водоснабжение — отопление дома своими руками?

С точки зрения автора, наилучший выбор — полипропилен. На холодной воде используются трубы без армирования с рабочим давлением PN 10 и выше, на ГВС и отоплении — армированные алюминием или фиброй с номинальным давлением PN 20 — PN 25.

Водоснабжение — отопление в доме из бруса смонтировано полипропиленовыми трубами

Обратите внимание: армирование необходимо не столько для увеличения прочности по отношению к гидростатическому давлению (она и так избыточна), сколько для уменьшения удлинения трубопровода при нагреве. У неармированного полипропилена оно в 13 раз выше, чем у стали, у армированного алюминиевой фольгой — только в 3 раза.

Фото наглядно демонстрирует удлинение полипропиленовой трубы без армирования при нагреве

Как сделать водоснабжение и отопление дома из полипропиленовых труб (см. Монтаж системы водоснабжения из полипропиленновых труб)? Они соединяются низкотемпературной пайкой с помощью паяльника с тефлоновыми насадками.

Инструкция по монтажу соединения довольно проста:

1. Установите насадку соответствующего трубе размера;
2. Разогрейте паяльник до рабочих 260 градусов;
3. Если используете армированную алюминием трубу — зачистите армирование в области пайки шейвером. Зачистка позволит фитингу свариться с внутренней полимерной оболочкой трубы и исключит ее расслоение из-за коррозии алюминия;

Зачистка шейвером алюминиевого армирования

4. Наденьте фитинг на насадку и одновременно вставьте в нее с другой стороны трубу;
5. Через 5 секунд (для диаметра 16-20 мм) снимите детали с насадки, соедините их поступательным движением и зафиксируйте;
6. Как только расплав пластика схватится — можно переходить к следующему соединению.

Монтаж фитингового соединения на полипропилене

Отопительные приборы

В качестве отопительных приборов мы рекомендуем использовать алюминиевые секционные радиаторы. Они совмещают великолепную теплоотдачу на секцию (при стандартном размере в 500 мм по осям коллекторов — до 205 ватт) с очень демократичной стоимостью (от 240 рублей).

Эти недорогие отопительные приборы обладают великолепной теплоотдачей

Заключение

Надеемся, что наш материал поможет уважаемому читателю самостоятельно выполнить монтаж отопления и водоснабжения дома. Успехов!