Проектирование отопления: 10 рекомендаций по выбору параметров и компонентов
Содержание
Тема этой статьи — проектирование отопления. Нам с читателем предстоит познакомиться с методами расчета потребности дома в тепловой энергии и мощности отдельных отопительных приборов, с выбором материалов и разводки отопления, с особенностями разных источников тепла и их экономичностью.

Проект системы отопления частного дома.
Что выбираем
- Какие именно параметры отопления подбираются на стадии проектирования?
Вот полный перечень:
- Источник тепла и тип котла;
Я намеренно ограничу список возможных вариантов водяным отоплением. Печи, котлы воздушного отопления и системы распределенного обогрева (например, газовые конвекторы или пленочный теплый пол в каждой комнате) требуют отдельного изучения в полностью посвященной им статье.
- Тепловая мощность котла;
- Тепловая мощность отдельных отопительных приборов;
- Схема разводки и подключения радиаторов;
- Материалы для отопления дома (трубы, батареи, запорная арматура и т.д.);
- Диаметр розлива и подводок.
Источник тепловой энергии
- По каким параметрам подбирается котел?
Их всего два:
- Экономичность (то есть минимальная стоимость киловатт-часа тепла);
- Удобство пользования (время автономной работы отопительного оборудования и то количество проблем, которое оно создает владельцу).
Экономичность
- Какой источник тепла обеспечивает наиболее экономичное отопление загородного дома?
Магистральный газ при использовании конденсационного газового котла.

Этот прибор использует не только теплоту сгорания газа, но и теплоту конденсации продукта сгорания — водяного пара.
Вот примерные цены на киловатт-час тепловой энергии, полученной из разных источников:
- Природный газ — 50 копеек;
- Дрова — 90 копеек;
- Пеллеты (гранулы из прессованных опилок) — 1,4 рубля;
- Уголь — 1,6 рубля;
- Сжиженный газ из газгольдера — 2,3 рубля;
- Сжиженный газ из баллонов — 2,8 рубля;
- Дизельное топливо — 3,2 рубля;
- Электроэнергия — 4 рубля.
Лазейки
Да, у электрических систем отопления наиболее высокая стоимость киловатт-часа тепла. Однако существует ряд способов ее уменьшить.
Обогрев водяным теплым полом с электрокотлом позволит заметно (на 20- 30%) сократить расходы за счет перераспределения температур в помещении. Теплее всего воздух будет на уровне пола, а вот под потолком его температура снизится до 16-20 градусов.
Отсюда — меньшие утечки тепла через перекрытие и снижение средней температуры в помещении, приводящее опять-таки к уменьшению расхода тепловой энергии через ограждающие конструкции.
Еще большую экономию обеспечит использование теплоаккумулятора в комплекте с двухтарифным счетчиком. Вода в баке объемом в 2-3 кубометра греется ночью, когда цена киловатт-часа минимальна. Днем накопленное тепло расходуется на обогрев дома.
Наконец, наибольшую экономичность обеспечивает эксплуатация тепловых насосов. Эти приборы расходуют электроэнергию не на нагрев воздуха в доме, а на перекачку тепла от низкопотенциальных источников (грунта, воды в незамерзающих водоемах или воздуха). В результате на каждый потраченный киловатт-час электричества в отапливаемое помещение транспортируется от 2,5 до 6 киловатт тепла.
Ахиллесова пята тепловых насосов — высокая стоимость оборудования и его монтажа. Приборы, работающие по схеме «воздух-вода», отличаются еще и привередливостью к уличной температуре: при ее снижении падает энергоэффективность (теплоотдача на киловатт электрической мощности), а при температурах ниже -25 — -30 прибор просто оказывается работать.
Удобство
- Какая система отопления частного дома создает минимум проблем владельцу?
Лидирующее положение занимают все виды электрических отопительных установок. Они работают в автономном режиме неограниченное время, не требуют обслуживания, отвода продуктов сгорания и совместимы с выносными термостатами (в том числе программируемыми), что позволяет с минимальными затратами поддерживать в доме комфортный температурный режим.
Незначительно уступают им газовые котлы в сочетании с магистральным природным газом. Котел с электророзжигом тоже может неограниченно долго работать автономно, но он требует отвода продуктов сгорания.
Эта особенность привязывает расположение прибора к дымоходу, вентиляции или внешней стене дома (при использовании наддувной горелки с коаксиальным воздуховодом).
Газовый котел, питающийся от газгольдера или баллонов, требует периодического пополнения запасов энергоносителя. Газгольдер заправляется один-два раза в год, комплект баллонов придется возить на заправку примерно раз в неделю.
Дизельный котел работает до тех пор, пока в баке есть топливо. К его минусам мы отнесем неизбежный запах солярки, необходимость хранения в котельной большого объема топлива (сотен, а то и тысяч литров) и высокий уровень шума, сопровождающий работу дизельной горелки.
В хвосте нашего хит-парада уныло плетутся твердотопливные котлы. Они требуют чистки зольника и растопки раз в несколько часов.
Лазейки
И в этом случае есть ряд способов подтянуть позицию аутсайдера.
- Пиролизный котел разбивает процесс горения твердого топлива на два этапа: вначале оно тлеет при ограниченном притоке воздуха, затем летучие продукты неполного сгорания дожигаются в отдельной топке. Результат — гибкая регулировка тепловой мощности без потери КПД и, как следствие, автономность в 10-12 часов;
- Котел верхнего горения переносит процесс пиролиза дров или угля на верхнюю поверхность закладки топлива. При такой схеме работы увеличение объема закладки топлива приводит не к росту тепловой мощности котла, а к увеличению продолжительности горения. В результате растопка требуется лишь раз в сутки, а то и того реже;
Рекорд принадлежит котлу литовской компании Stropuva (к слову, разработчику концепции верхнего горения), проработавшему на одной закладке угля 31 час.
- Примерно такой же автономности можно добиться, используя классический твердотопливный котел в сочетании с теплоаккумулятором большого объема;
При охлаждении на 40 градусов 3 кубометра воды отдают 175 киловатт-часов тепла. Этого достаточно для обогрева дома площадью около 80 м2 в течение суток.
- Наконец, пеллетный котел с бункером для топлива и его шнековой подачей в топку способен работать без обслуживания до недели.
Мощность котла
- Как выполнить тепловой расчет отопительной системы при известных параметрах отапливаемого дома?
Потребность дома в тепле рассчитывается по формуле Q=V*Dt*k/860, в которой:
- Q — мощность котла в киловаттах;
- V — отапливаемый объем (в м3);
- Dt — разница между уличной температурой и температурой в помещении;
- k — коэффициент теплопотерь, связанный с качеством утепления дома.
Последние два параметра нуждаются в комментариях.
Разница температур вычисляется как разность температуры в жилом помещении, соответствующей санитарным нормам, и температуры самой холодной пятидневки зимы.
Вот значения санитарных норм для жилых помещений:
Описание помещения | Температура, С |
Комната в середине дома, абсолютный минимум зимней температуры выше -31С | 18 |
Комната в середине дома, абсолютный минимум зимней температуры ниже -31С | 20 |
Угловая или торцевая комната, абсолютный минимум зимней температуры выше -31С | 20 |
Угловая или торцевая комната, абсолютный минимум зимней температуры ниже -31С | 22 |
Коэффициент утепления подбирается из следующего ряда:
- Утепленный фасад, энергосберегающее остекление или тройные стеклопакеты — 0,6-0,9;
- Стены в 2 кирпича, окна с остеклением в две нитки — 1-1,9;
- Стены толщиной в кирпич, окна с остеклением в одну нитку — 2-2,9;
- Полное отсутствие утепления (холодный склад, ангар) — 3-4.
Давайте в качестве примера рассчитаем проект системы отопления для следующих условий:
- Одноэтажный дом размером 6х8 метров с потолками высотой 3 метра расположен в Инкермане (температура самой холодной пятидневки — -11 С);
- Толщина каменных стен — около 50 см;
- Остекление окон — в одну нитку.
Очевидно, что в небольшом по площади доме все комнаты будут угловыми или торцевыми. Поэтому внутреннюю температуру мы принимаем равной 20С.
Толщина стен и остекление окон дают коэффициент утепления 1,8 — 2,0.
Считаем: Q=6*8*3*(20 — -11)*2/860=10 КВт (с округлением до целого значения).

Наш выбор — 10-киловаттный котел.
Размер и мощность отопительного прибора
- Как рассчитать количество секций для радиаторного отопления отдельной комнаты?
Расчет тепловой мощности для отдельного помещения выполняется так же, как для дома в целом.
При этом следует учитывать дополнительную нагрузку в виде помещений без отопительных приборов — прихожих, коридоров, лестниц и т.д.
Чтобы пересчитать ватты в количество секций, нужно лишь разделить расчетную мощность на тепловой поток от одной секции. Соответствующие данные обычно можно найти на сайте изготовителя отопительного прибора. В их отсутствие можно воспользоваться очередной таблицей:
Материал секции радиатора | Тепловой поток при стандартном размере секции (500 мм по осям коллекторов) |
Чугун | 160 |
Биметалл (сталь+алюминий) | 180 |
Алюминий | 200 |
Важный момент: производители указывают тепловой поток для разницы температур между теплоносителем и воздухом в комнате в 70 градусов. При уменьшении дельты (скажем, температура батареи в 50 градусов при температуре воздуха 24С) мощность прибора будет пропорционально уменьшаться.
Давайте продолжим проектирование отопления в нашем доме в Инкермане и рассчитаем минимальное количество алюминиевых секций для температуры теплоносителя в 70 градусов при +25С в жилых комнатах.
Дельта температур будет равной 70-25=45 градусов. Номинальный тепловой поток от секции (200 ватт) уменьшится в 70/45=1,55 раза и составит 130 ватт. При потребности в тепле в 10000 ватт нам потребуется 77 секций.
Разводка
- Как развести систему отопления от котла?
На мой взгляд, внимания заслуживают два типа разводки:
- Однотрубная ленинградка (розлив по периметру этажа с подключенными параллельно его трубе радиаторами). Она предельно проста в монтаже, обладает минимальной материалоемкостью (розлив всего один) и максимальной отказоустойчивостью: пока на концах розлива есть хотя бы минимальный перепад давлений, отопительный контур будет функционировать;
- Попутная двухтрубная система (петля Тихельмана). В отличие от тупиковых систем, она не требует балансировки (дросселирования ближних к котлу радиаторов) и обеспечивает одинаковую температуру всех отопительных приборов.
Отдельно стоит упомянуть систему напольного отопления — теплый пол. Уложенные в стяжку трубы превращают в отопительный прибор всю поверхность чистового покрытия пола.
Максимальная длина одного контура водяного теплого пола ограничена значением 100 — 120 метров, поскольку трубы имеют небольшой диаметр и, соответственно, достаточно высокое гидравлическое сопротивление. Именно поэтому для обогрева большого помещения приходится формировать несколько параллельных контуров с одинаковой температурой теплоносителя, что подразумевает коллекторную разводку.
Каждый отвод коллектора снабжается собственным дросселем для регулировки температуры контура.
Подключение радиаторов
- Как подключить радиаторы, чтобы обеспечить их максимальную теплоотдачу?
При количестве секций до десяти можно смело использовать одностороннее боковое подключение, типичное для многоквартирных домов. Благодаря разнице в диаметре коллекторов и вертикальных каналов все секции будут прогреты равномерно.
При большем количестве секций стоит предпочесть диагональное подключение. Оно позволит нагреть до одинаковой температуры неограниченное количество секций.
Ненамного уступает ему в теплоотдаче двухстороннее нижнее подключение. В этом случае основной объем теплоносителя циркулирует через нижний коллектор, что позволяет работать даже завоздушенным батареям. Верх секций прогревается за счет их теплопроводности.
Материалы и арматура
- Какие виды дополнительного оборудования и материалов стоит приобрести для монтажа водяного отопления своими руками?
Начну с перечня элементов обвязки котла.
В закрытой (работающей с избыточным давлением) системе в список входят:
- Расширительный бак, компенсирующий увеличение объема теплоносителя при его нагреве. Его объем должен быть примерно равен 1/10 от количества теплоносителя;
Объем труб и батарей можно вычислить, заполнив контур водой и слив ее в мерную емкость. В сбалансированной системе отопления количество теплоносителя примерно равно 15 литрам на киловатт мощности котла.
- Автоматический воздухоотводчик, позволяющий избавиться от воздушных пробок;
- Предохранительный клапан. Он сбросит давление при нехватке объема расширительного бака или при закипании воды в теплообменнике котла;
Для открытой (без избыточного давления) системы используют открытый бак, который располагается в верхней точке контура и используется для заливки воды или антифриза, а также в качестве воздухоотводчика и предохранительного клапана.
- Манометр для контроля давления;
- Циркуляционный насос. Инструкция по подбору его производительности предельно проста: она должна быть не менее 1 м3/час на 25 киловатт мощности котла.
Для настройки температуры отдельных отопительных приборов и контуров могут использоваться дроссели или термоголовки, регулирующие проходимость в автоматическом режиме, в зависимости от комнатной температуры.
Для отключения батарей и участков контура применяются шаровые краны. От пробковых кранов и винтовых вентилей они выгодно отличаются отказоустойчивостью, огромным ресурсом и отсутствием потребности в обслуживании (в набивке сальников, в замене прокладок и т.д.).
Теперь перейдем к материалам и отопительным приборам.
Начну с небольшого лирического отступления.
Действующими СНиП максимальная температура любых инженерных систем в жилом здании ограничена значением в 95С. Однако в автономных системах отопления температура теплоносителя обычно не поднимается выше 70 — 75 градусов, а давление держится в пределах 1,5-2,5 атмосфер. Все параметры отопления стабильны и полностью подконтрольны владельцу.
Именно поэтому в проект отопления можно заложить недорогие трубы и отопительные приборы, не обладающие большим запасом прочности и термостойкости.
Это:
- Напорные трубы из армированного алюминиевой фольгой полипропилена;
Армирование не только увеличивает прочность трубы на разрыв, но и уменьшает ее удлинение при нагреве. Полипропилен — лидер по этому параметру среди всех пластиков: при повышении температуры на 50 градусов каждый погонный метр трубы прибавляет в длине 6,5 мм.
- Алюминиевые секционные радиаторы.
Диаметры
- Как спроектировать отопление самому, подобрав оптимальные диаметры розливов и подводок к радиаторам?
Диаметр определяется:
- Тепловой нагрузкой на участок контура (то есть мощностью котла для розлива и мощностью отопительного прибора для подводок к нему);
- Скоростью циркуляции теплоносителя. Чем она выше, тем меньшим диаметром можно обойтись.
Разумный максимум скорости циркуляции — 0,7 м/с. При более высокой скорости появляются гидравлические шумы: вначале на дросселирующей арматуре, а при дальнейшем ускорении потока — на всех поворотах и фитингах.
Вот таблица зависимости внутреннего (подчеркиваю, внутреннего!) диаметра трубы от тепловой нагрузки при скорости потока теплоносителя 0,7 м/с:
Диаметр, мм | Мощность, КВт |
15 | 10 |
20 | 17,9 |
25 | 28 |
32 | 45,8 |
40 | 71,5 |
50 | 112 |
Внешний диаметр полипропиленовых труб обычно на шаг больше внутреннего. Скажем, труба с номинальным размером 25 мм имеет внутренний диаметр около 20 мм.
В системе отопления с естественной циркуляцией (без циркуляционного насоса) сечение розлива обычно увеличивается на шаг относительно расчетного. Это делается для снижения гидравлического сопротивления трубопровода, работающего с минимальным перепадом давлений.
Заключение
Вот, собственно, и все. Теперь проектирование отопления вполне по силам читателю. Узнать о нем больше вам поможет видео в этой статье. Жду ваших дополнений к ней. Успехов, камрады!


