Как построить электрический котел своими руками в частном доме, используя расчеты и чертежи

Лучевая система с коллекторами

Лучевая система отопления с использованием коллектора.

Это одна из самых современных схем, подразумевающая прокладку индивидуальной магистрали к каждому отопительному прибору. Для этого в системе устанавливаются коллекторы – один коллектор является подающим, а другой – обратным. От коллекторов к батареям расходятся отдельные прямые трубы. Такая схема позволяет обеспечить гибкую регулировку параметров отопительной системы. Также она дает возможность подключить к системе теплые полы.

Лучевая схема разводки активно используется в современных домах. Подающие и обратные трубы здесь могут прокладываться как угодно – чаще всего они идут в полах, после чего подходят к тому или иному отопительному прибору. Для регулировки температуры и включения/отключения отопительных приборов в доме устанавливаются небольшие распределительные шкафы.

Как утверждают специалисты-теплотехники, такая схема является идеальной, так как каждый отопительный прибор работает от собственной магистрали и почти не зависит от других отопительных приборов.

Достоинства и недостатки лучевых систем

Положительных качеств набралось много:

• возможность полностью спрятать все трубы в стены и в полы ;
• удобная настройка системы;
• возможность создания дистанционной раздельной регулировки;
• минимальное количество соединений – они сгруппированы в распределительных шкафах;
• удобно ремонтировать отдельные элементы, не прерывая работу всей системы;
• почти идеальное распределение тепла.

При монтаже лучевой системы отопления все трубы прячутся в полу, а коллекторы в специальном шкафу.

Есть и парочка недостатков:

• высокая стоимость системы – сюда закладываются расходы на оборудование и расходы на монтажные работы;
• трудность в реализации схемы в уже построенном доме – обычно эта схема закладывается еще на этапе создания проекта домовладения .

Если с первым недостатком еще приходится мириться, то от второго никуда не деться.

Особенности монтажа лучевых систем отопления

На этапе создания проекта предусматриваются ниши для прокладки отопительных труб, указываются точки монтажа распределительных шкафов. На определенном этапе строительства прокладываются трубы, устанавливаются шкафа с коллекторами, монтируются отопительные приборы и котлы, производится тестовый запуск системы и ее проверка на герметичность. Лучше всего доверить всю эту работу профессионалам, так как эта схема является самой сложной.

Несмотря на всю сложность, лучевая система отопления с коллекторами является одной из самых удобных и эффективных. Она используется не только в частных домах, но и в других постройках, например, в офисных.

Виды водяных систем отопления

Перед тем как сделать отопление в частном доме, во избежание ошибок при монтаже, нужно понимать принцип его работы. Он основан на перемещении нагретой жидкости по трубам. На пути следования она отдает тепло в помещение. Система может быть устроена различной конфигурации. Рассмотрим подробно устройство каждой.

Организация системы отопления

Система водяная «Теплый пол»

Устройство теплого пола может быть выполнено как в качестве дополнения к батареям, так и самостоятельной.

Комбинированная система теплого пола с радиатором

Основное достоинство такой конфигурации – возможность установки различных температурных режимов для каждого этажа, так как холодный воздух поднимается, теплый остается внизу.

В системе можно понижать температуру до +55°С, что рекомендовано проектными нормативами. Трубная разводка устраивается по всей площади пола, это эффективно для равномерного прогрева комнаты.

К основным минусам теплых полов относят:

• сложность монтажа;
• возможность устройства только на этапе строительства;
• сложность во время проведения ремонта.

Подключение теплого пола

теплый пол водяной

Плинтусные системы отопления

Они прекрасно заменяют привычные радиаторы и систему теплого пола. Трубы монтируют на уровне плинтусов, обогрев помещения происходит последовательно. Производители предлагают разнообразные оттенки труб для установки «под плинтус», можно подобрать цвет под интерьер или разнообразить его.

Монтаж плинтусной системы

теплый плинтус водяной

Радиаторные

Радиаторы – это более привычная система. Производители выпускают интересные модели как по конфигурации, так и по стоимости. Можно выбрать вполне бюджетное изделие. В настоящее время радиаторы производят из:

• чугуна:
• стали;
• алюминия.

Алюминиевый радиатор в интерьере

Система отопления одноэтажного дома с естественной циркуляцией

Естественная циркуляция теплоносителя возможна только в одноэтажных домах. Жидкость в горячем и охлажденном состоянии имеет разные плотности. На их разнице происходит движение потоков. Теплый теплоноситель поднимается, охлажденный – течет вниз. Движение потоков непрерывное.

Основное достоинство системы – простой и доступный монтаж. Кроме того, система отопления может работать без насоса, что значительно экономит средства.

К недостаткам относят монтаж труб под определенным уклоном. Необходимо четко при установке придерживаться расчетных параметров. Кроме того, необходимо устанавливать расширительный бак на чердаке или кровле.

Сравнение систем с естественной и искусственной циркуляцией

Системы с принудительной циркуляцией теплоносителя

Принудительная передача теплоносителя происходит благодаря насосному оборудованию. Это более эффективная система, благодаря которой подогретая жидкость достигает самых удаленных точек. Это важно для 2-хи более этажных домов. Эффективность такой системы на треть выше, чем естественная.

К достоинствам можно отнести установку трубной системы без уклона, что значительно упрощает монтаж. Установка расширительных баков также не производится. Вместо них используют гидроаккумулирующие емкости.

К негативным особенностям системы относят необходимость установки арматуры на трубы. Она выступает для защиты от аварийных ситуаций, связанных с повышенным напором теплоносителя. Кроме того, нужно установить с двух сторон циркуляционного насосного оборудования предохранительные клапаны.

Схема подключения насоса

Однотрубные системы

В однотрубных системах отопления теплоноситель последовательно проходит по всем радиаторам.

Создавая отопление частного дома своими руками, проще всего обустроить однотрубную систему отопления. Она обладает множеством преимуществ, например, экономичностью использования материалов. Здесь мы можем неплохо сэкономить на трубах и добиться доставки тепла в каждое помещение. Однотрубная система отопления предусматривает последовательную доставку теплоносителя в каждую батарею. То есть теплоноситель покидает котел, заходит в одну батарею, потом в другую, потом в третью, и так далее.

Что происходит в последней батарее? Достигнув конца отопительной системы, теплоноситель разворачивается и отправляется обратно в котел по цельной трубе. В чем заключаются основные преимущества подобной схемы?

• Легкость в монтаже – нужно последовательно провести теплоноситель по батареям и вернуть его обратно.
• Минимальный расход материалов – это самая простая и дешевая схема.
• Низкое расположение труб отопления – их можно смонтировать по уровню пола или вовсе опустить под полы (это можно увеличить гидравлическое сопротивление и потребовать применения циркуляционного насоса).

Присутствуют и некоторые недостатки, с которыми приходится мириться:

• ограниченная длина горизонтального участка – не более 30 метров;
• чем дальше от котла, тем холоднее радиаторы.

Впрочем, есть некоторые технические ухищрения, которые позволяют нивелировать эти недостатки. Например, с длиной горизонтальных участков можно справиться установкой циркуляционного насоса. Он же поможет сделать последние радиаторы более теплыми. Компенсировать падение температуры помогут и перемычки-байпасы на каждом из радиаторов. Давайте теперь обсудим отдельные разновидности однотрубных систем.

Выбор и расчёт материалов

После составления проекта необходимо произвести расчёт требуемого материала. Для самостоятельного проведения расчёта можно воспользоваться онлайн-калькулятором. Если же вы не уверены, что сами сможете сделать правильно расчёт требуемого материала для тёплого пола, то следует обратиться к профессионалам.

Для проведения данных вычислений берутся стандартные показатели, на которые не влияет способ и условия укладки — площадь и характеристики помещения, мощность котла и насоса, диаметр труб. Также, требуется высчитать коэффициент теплоотдачи, на него влияет материал из которого изготовлены стены, степень утепления и размер окон. Если показатель теплоотдачи равен 100 Вт/м2, то такой тёплый пол предназначен для использования в частных домах, только как дополнительный источник обогрева.

Трубы

Длина труб высчитывается по подготовленному чертежу-схеме. Обязательное условие — цельный водяной контур, поэтому при большой площади помещения, трубопровод следует разделить на несколько частей, каждый не более 100 метров.

Стандартная формула, по которой можно высчитать размер трубопровода — площадь помещения в метрах кв. делится на укладочный шаг в метрах, и прибавляется длина завитков и расстояние до коллектора.

Для водяной конструкции в частном доме монтируемой своими руками, рекомендовано использовать трубопрокатное изделие, диаметр которого 16 и 17 мм. Контур с диаметром 20 мм специалисты не советуют применять (хотя допустимо), ведь это увеличивает толщину стяжки. А чем она больше, тем снижается эффективность работы системы. Оптимальная толщина стен труб 2 мм.

Средний расход трубы на 1 м2:

• 10 метров при шаге 10 см;
• 6,75 м — при 15 см.

Основной материал из которого изготавливаются трубы для водяного пола:

• Сшитый полиэтилен — PE-X и PERT. Плюсы вида PE-Xа — наличие памяти формы, за счёт большой плотности сшивки. То есть, растянутый и деформированный контур под воздействием горячего теплоносителя, возвращается в первоначальную форму. Стоит сказать, что контур PE-Xа с аксиальными фитингами не страшно заливать стяжкой, а вот PERT оснащённый цанговыми фитингами должен быть открыт в местах соединения. Поэтому, рекомендовано вид PERT укладывать в стяжку только цельным отрезком, а фитинги устанавливать лишь в местах фиксации к коллектору.
• Металлопластик — трубы из этого материала применяются часто в конструкциях водяного пола, так как по стоимости недорогие и просты в монтаже (легко гнутся).
• Медь — изделие из неё дорогое, требует защиты от воздействия щелочи находящейся в бетонном растворе. Поэтому, редко используется при монтаже водяного греющего пола в частном доме своими руками.

Профессионалы не советуют монтировать в доме композитные трубы с алюминиевым слоем, так как есть риск, что металлизированная прослойка может отслоиться.

Лучше покупать изделие с поливинилэтиленовой прослойкой внутри, если требуется более надёжная изоляция.

Утеплитель

Предназначение теплоизоляции — отделить нагревательные элементы от основания, чтобы потоки теплого воздуха шли вверх, и не уходило в землю. Наличие теплоизоляционного материала — обязательное условие при обустройстве тёплого пола. Без него, пол не будет работать эффективно, и вообще теряется смысл его сооружения.

К наиболее распространённым утеплителям относятся:

Определиться с толщиной утеплителя для тёплого водяного пола в частном доме не сложно. Отталкиваться нужно от условий монтажа:

• на грунт — требуется слой 10 см;
• если снизу тёплое помещение — 3 см.

Помимо этого, нужно приобрести крепёжные элементы, которыми плиты будут фиксироваться к полу (тарельчатые дюбеля).

Комплектующие для коллектора

Чтобы конструкция функционировала, потребуется обустроить келлекторно-смесительный узел. С его помощью осуществляется направление нагретого теплоносителя в контуры тёплого пола и регулировка температурного режима.

В комплекте коллекторные узлы не продаются, поэтому комплектующие для него придётся подбирать самим. Если вы не уверены в том, что самостоятельно сможете правильно укомплектовать коллекторный шкаф, то лучше обратиться за помощью к специалистам.

В коллекторный узел входят:

• коллекторы с клапанами;
• соединительные фитинги;
• автоматические воздухоотводчики;
• кронштейны для закрепления на стене;
• сливные краны;
• металлический шкаф;
• смесительный узел и насос;
• термометр.

Так как, наиболее часто тёплые водяные полы заливаются бетонной стяжкой, и планируются для долгосрочной эксплуатации, то выбирать материал нужно ответственно. То есть, не покупать дешёвую и некачественную продукцию, весь материал — трубы, утеплитель и комплектующие должны быть высококачественные, и с большим сроком службы.

Принцип классификации схем и типы отопительных систем

Домостроение частного характера в плане обустройства отопления в доме предпочтительнее квартиры по многим причинам:

• Возможность использовать любые схемы отопления дома частного характера независимо от площади здания.
• Инициируется эффективная разводка отопления в двухэтажном или в одноэтажном жилом доме.
• Реализация системы принудительного или естественного типа циркуляции теплоносителя.
• Установка любого типа труб и радиаторов, подключаемых от котла.
• Равномерный ускоренный прогрев всех жилых помещений за счет того, что работает коллекторная разводка отопления.
• Возможность контроля за расходом топлива и, как следствие – экономия бюджета.

В жизни практикуется несколько типовых схем отопления в доме. Они разнятся принципом реализации циркуляции теплоносителя, который нагревается и обеспечивает нагрев помещения, в системе и принципом разводки отопительной магистрали.

На деле чаще используется разводка отопления по дому по двухтрубным. однотрубным, лучевым (коллекторным) или «ленинградским» схемам. Причем любая из перечисленных систем имеет и достоинства, и недочеты, которые необходимо учитывать при составлении проекта инженерных и других коммуникаций.

Схемы систем водяного отопления

Переходим к следующему шагу – разработке проекта будущей системы, согласно которому будем закупать материалы, арматуру и теплосиловое оборудование. Задача – выбрать подходящий тип разводки, нанести трубы на планировку частного дома, расставить отопительные приборы.

Оговорка. Подразумевается, что под монтаж теплогенератора место уже выделено – помещение топочной, пристройка, кухня либо коридор. Требования нормативов к размещению котлов мы подробно изложили в другой публикации.

Для доставки нагретой воды к приборам и передачи теплоты воздуху комнат применяются следующие схемы:

• однотрубные – горизонтальная «ленинградка» либо стояковая система;
• двухтрубные – тупиковая, коллекторная, попутная кольцевая (иначе – петля Тихельмана);
• водяные контуры напольного обогрева — теплые полы (ТП).

Первые 2 вида разводок работают совместно с радиаторами или другими нагревательными приборами. Движение теплоносителя обеспечивается двумя способами:

• Принудительно, с помощью электрического насоса, установленного на магистральном трубопроводе либо прямо в котле.
• Естественная циркуляция воды по трубам (самотек) за счет разницы температуры и массы теплоносителя между подающей и обратной линией. Холодная жидкость тяжелее, поэтому стремится вытеснить горячую вверх.

Гравитационная стояковая система с верхней раздачей теплоносителя подходит для двухэтажного дома

Самотечная схема контактирует с атмосферой через расширительный бачок, находящийся в высшей точке системы. Таким способом предотвращается завоздушивание — образовавшиеся в трубах и батареях пузырьки поднимаются и уходят в открытый бак. Эффективному отведению воздуха способствуют уклоны горизонтальных участков.

Рассмотрим отдельно каждый вариант и для наглядности приведем примеры типовых схем.

Однотрубные разводки – плюсы и минусы

Подача и возврат теплоносителя в данной системе организован по единственной закольцованной трубе. Соответственно, каждый радиатор подсоединяется к магистрали обеими подводками. В ленинградской схеме этот коллектор проложен горизонтально, стояковой – вертикально.

Слева изображено подключение радиатора к вертикальному стояку, справа — по ленинградской горизонтальной схеме

Негативные моменты однотрубного распределения теплоносителя:

• из-за подмеса охлажденной воды температура магистрали снижается на 1—2 °C после каждой батареи;
• чтобы обеспечить требуемый расход теплоносителя в приборах отопления, диаметр основного трубопровода должен составлять не менее 25 мм на всем протяжении;
• при количестве радиаторов более 5 штук сечение коллектора увеличивается до 32 мм;
• «благодаря» увеличенному диаметру магистрали и наращиванию радиаторов возрастают затраты на материалы.

Примечание. Здесь перечислены минусы «ленинградки», при вертикальной разводке недостатки не столь критичны. Там проблема другая – пронизывающие перекрытия стояки нелегко замуровать внутрь стен, трубы торчат на виду. Больше подробностей здесь: описание однотрубных тепловых сетей.

Классическая «ленинградка» закрытого типа с газовым котлом

• Упрощенная прокладка – одну трубу легче монтировать, нежели две.
• Ленинградская система отопления частного дома, собранная из полипропиленовых труб, – самый бюджетный вариант. Но если применить металлопластик или сшитый полиэтилен, указанное преимущество нивелируется за счет цены фитингов.
• Однотрубные вертикальные стояки – лучшее решение при устройстве гравитационной системы в двухэтажном доме.

Учитывая особенности однотрубных схем и отсутствие монтажного опыта у большинства домовладельцев, мы рекомендуем собирать «ленинградку» в небольших дачных или жилых строениях. Если хотите сэкономить, используйте полипропилен плюс недорогие стальные радиаторы.

https://youtube.com/watch?v=cs6hm9R2CqU%3Ffeature%3Doembed

Способы двухтрубного подключения батарей

Главное отличие этих систем от однотрубных заключается в раздельной подаче теплоносителя к приборам – горячая вода приходит к батареям по одной магистрали, а возвращается по другой. При монтаже отопления применяется 3 вида схем:

• Классическая тупиковая (плечевая). Теплоноситель подается к группе батарей, затем движется назад по обратному трубопроводу. При необходимости система делится на несколько тупиковых ветвей, между ними устанавливается гидравлическое равновесие за счет балансировки.Двухтрубная тупиковая разводка на 4 ветви для двухэтажного коттеджа
• Кольцевая разводка с попутным течением прямой и обратной воды. Двухтрубная петля собрана таким образом, что вышедший из радиатора теплоноситель не меняет направление движения. Первый обогреватель на подающей линии оказывается последним на обратке и наоборот.В двухэтажном здании раскладывается 2 петли Тихельмана, подключенных к общему стояку
• Коллекторная схема предусматривает индивидуальное подключение каждой батареи к общей распределительной гребенке, запитанной от котла.Для каждого этажа понадобится свой распределительный коллектор

Важный момент. Главное преимущество двухтрубных сетей – подача воды с одинаковой температурой на все радиаторы. Отсюда остальные плюсы – разводящие трубы меньшего диаметра (15—20 мм), нормальные размеры батарей и отсутствие ограничения по количеству приборов.

Застройщику – новичку, впервые монтирующему отопление своими руками, рекомендуется остановиться на первом варианте – плечевой разводке. Она проста и надежна, наиболее доступна по затратам. Эскизный проект в одноэтажном доме разрабатывается так:

• На плане здания отметьте окна и расположите возле этих проемов радиаторы. При отсутствии остекления прибор ставится у самой холодной наружной стены.
• Разместите на чертеже отопитель – котел, печь с водяным греющим контуром, тепловой насос.
• Вдоль наружных стен проведите из котельной трубы до батарей. Чтобы не пересекать дверной проем, разделите сеть на 2 плеча примерно одинаковой длины.
• При наличии второго этажа сделайте 1—2 дополнительных ветви, прокладываемые наверх. Ветку второго этажа лучше поднимать сразу из котельной.

Пример проекта отопления одноэтажного здания площадью 100 м.

Справка. Обозначение «Ду» указывает на диаметр внутреннего прохода в миллиметрах (округленно). Например, Ду пластиковой трубы 26 х 2 мм составляет 20 мм.

https://youtube.com/watch?v=sl5d753lyEw%3Ffeature%3Doembed

О контурах напольного обогрева

Преимущества водяного ТП перед другими способами отопления очевидны:

• равномерный прогрев комнаты, начиная с нижней зоны;
• эстетичность – не видно обогревателей и трубопроводов;
• удобное регулирование с помощью автоматики – сервоприводов распределительного коллектора и датчиков комнатной температуры.

Наряду с внушительными плюсами, отметим главный недостаток ТП – высокие затраты на приобретение материалов и монтаж. На контуры понадобится приличный метраж качественной трубы (металлопластик, медь, сшитый полиэтилен), коллектор с расходомерами и смесительным узлом. Прибавьте раскладку петель и устройство цементной стяжки пола – выйдет немалая цифра.

Совет по удешевлению строительства. В загородном доме или квартире до 150 м² можно сэкономить на покупке коллектора и смешивающего узла – изготовить гребенку ТП самому из тройников, а для ограничения температуры теплоносителя поставить термоголовки RTL.

Второстепенные недостатки напольных контуров:

• В случае прорыва трубы внутри стяжки ремонт сильно затруднен. Вряд ли обойдется без вызова мастеров, ведь нужно отыскать дефект, вскрыть монолит и грамотно устранить протечку.
• Авария ТП в многоквартирном доме – настоящая проблема. Придется ремонтировать собственное жилище плюс затопленное соседское (с нижнего этажа).

Пример раскладки ТП на первом этаже дома. Гребенка располагается в центре здания, большие помещения разбиты на 2 водяных контура

Инертность теплых водяных полов «побеждается» с помощью традиционных радиаторов, быстро реагирующих на изменение температуры котловой воды. Для удобства регулировки монтируется 2 системы – ТП и батареи, что недешево. Как самостоятельно обустроить греющие контуры отопления, читайте в другом нашем руководстве.

Водяное электрическое отопление

Если применить электрическое отопление частного дома своими руками схемы подсоединения контуров описаны выше. Электрокотел можно назначить основным источником тепла или резервным, если в доме уже есть источник обогрева, например газовый котел. Электрический котел потребляет значительную мощность, поэтому сечение проводки должно соответствовать потребляемому току.

Вовсе не обязательно делать усиленную проводку во всем доме, достаточно проложить подходящий кабель от счетчика до котла. электрокотел является прибором, нагревающим воду, то с ним будет работать закрытая система или самотечная система отопления частного дома схема стандартная. Схемы трубопроводов ничем не отличаются от схем описанных выше.

Для создания электрического отопления применяются три вида электрических котлов:

• электродный;
• индукционный;
• котел с использованием ТЭНов.

Считается что ТЭНовый котел, который прошел испытание временем, более надежный. Желательно заливать в систему смягченную воду, чтобы было меньше накипи на ТЭНах. Электрокотлы обладают высоким КПД, но главным препятствием их широкому распространению является растущая цена электроэнергии.

Что касается альтернативных источников тепла, то в качестве них могут выступать:

• Инфракрасная пленка для создания теплых полов;
• Солнечные батареи;
• Тепловые насосы.

Схема отопления, в которой тепло выделяется с использованием электроэнергии полученной от солнечных батарей.

Солнечные батареи используют дармовую энергию солнца – они вырабатывают электроэнергию, которая может быть израсходована на нагрев теплоносителя или на работу прочего обогревательного оборудования. Их минусом является очень высокая стоимость – нужно потратить немало денег на покупку необходимого количества батарей.

Тепловые насосы используют энергию водоемов, грунта или воздуха. Принцип их действия основан на заборе тепла из окружающей среды и передаче его в обогреваемые помещения. Если не углубляться в законы физики, то здесь используется принцип действия холодильника. Для питания тепловых насосов необходимы внешние источники электроэнергии, но даже с этим учетом отопительная система получается вполне экономичной. Но стоимость тепловых насосов пока-что перечеркивает их преимущества.

Если нужно создать экономичную систему отопления частного дома без газа, можно воспользоваться инфракрасной пленкой. Она работает от электроэнергии и обеспечивает прогрев полов – под действием инфракрасного излучения они нагреваются и начинают отдавать тепло помещениям. По заявлениям специалистов, пленка обеспечивать до 30% экономичности в сравнении с использованием обычных электрических котлов.

Монтаж отопительной системы

Положительно разрешить проблему – как сделать отопление в частном доме схема его приведена выше, можно, если соблюдать определенные правила и последовательность работ. Монтажные работы начинаются с установки и последующей обвязки котла. Газовые котлы с мощностью до 60 кВт, монтируются в кухонном помещении. Все правила установки котлов подробно изложены в инструкциях к ним.

Обвязка отопительного котла — процесс подключения нужного оборудования.

Смонтировать контур отопления из газоводопроводных (металлических) труб можно двумя способами — методом сварки и с применением резьбовых соединений. Конечно, сварочным методом можно быстро создать систему, но она получится неразборной. Соединив трубы системы резьбовыми соединениями можно в любой момент легко изменить конфигурацию или произвести замену любого отрезка магистрали. Особого внимания, при любых методах монтажа, требует схема подключения радиаторов отопления в частном доме, и ее нужно заранее нарисовать и рассчитать.