Разновидности новых технологий в отоплении частных домов

Разновидности новых технологий в отоплении частных домов

Постоянный рост цен на отопление способствует тому, что люди прибегают к использованию альтернативных источников. Разработки в этой области позволяют применять природные ресурсы, такие как солнце, вода и земля. Также новые технологии внедряют целые комплексы по отоплению дома.

Какую отопительную систему выбрать? Чтобы ответить на этот вопрос необходимо изучить все особенности работы и определить условия для правильного функционирования. Также немаловажным фактором является рентабельность и целесообразность выбранного вида.

Новые технологии с применением альтернативных теплоносителей приходят на смену привычным для всех газовых и электрических отопительных установок. Различают четыре вида систем в зависимости от источника:

  • гидротермальные;
  • геотермальные;
  • солнечные;
  • инфракрасные.

Рассмотрим их подробнее.

Двухтрубная система отопления частного дома. Схема устройства.

Как и все остальные виды она состоит из замкнутого контура, в котором соединены все её части.

Принцип работы двухтрубной системы следующий: теплоноситель, нагреваясь до максимально допустимой температуры, начинает распространяться в батареи.

Число радиаторов зависит от нужд здания. В батарее происходит теплообмен между жидкостью и материалом прибора. В конечном итоге теплоноситель отдаёт всё своё тепло и поступает обратно в котёл. Затем цикл начинается заново. Для того, что бы исключить недостаток однотрубной схемы, где каждому последующему обогревателю доставалось меньше тепла, была придумана двухтрубная система отопления частного дома. В ней присутствуют два основных элемента (две трубы):

  1. Труба подачи тепла. По ней вода направляется в батарею.
  2. Труба отвода тепла («отводка»). По ней уже охлаждённая жидкость выходит из прибора.

Благодаря такой конструкции каждый обогреватель имеет максимально возможный КПД.

Двухтрубная система практически полностью исключает недостатки схемы с одной трубой:

1. Все батареи, входящие в систему, передают почти одинаковое количество тепла, благодаря тому, что в каждую поступает нагретая жидкость одинаковой температуры.
2. В данной конструкции возможно производить автоматическую или ручную регулировку каждого радиатора. Для удобства можно установить термостаты на каждый прибор и отрегулировать нужную температуру для помещения.
3. Снижение давления в системе практически незаметно. Это позволяет использовать менее мощный насос.
4. Процесс обогрева не остановится при поломках одной или нескольких батарей. При наличии шаровых кранов на трубах подводящих жидкость, ремонт или установку приборов можно произвести без полного отключения системы.
5. Количество этажей в здании и его площадь не важны для установки данной схемы. Главное правильно выбрать её тип.
6. Экономия средств на том, что потребуются трубы меньшего диаметра, чем для однотрубной системы. Но в тоже время необходимо помнить о том, что понадобится больший метраж труб.

Существует несколько видов двухтрубной системы.

Разновидности подключения радиаторов

Основными способами подключения приборов отопительных систем является несколько типов:

  • Боковое (стандартное) подключение;
  • Диагональное подключение;
  • Нижнее (седельное) подключение.

Боковое подключение

Боковое подключение радиатора.

Подключение с торца прибора – подача и обратка находятся с одной стороны радиатора. Это наиболее распространенный и эффективный способ подключения, он позволяет снять максимальное количество тепла и использовать полностью теплоотдачу радиатора. Как правило, подача находится сверху, а обратка снизу. При использовании специальной гарнитуры возможно подключение снизу–вниз, это позволяет максимально спрятать трубопроводы, но снижает теплоотдачу радиатора на 20 – 30%.

Диагональное подключение

Диагональное подключение радиатора.

Подключение по диагонали радиатора – подача находится с одной стороны прибора сверху, обратка с другой стороны снизу. Такой тип подключения используется в тех случаях, когда длина секционного радиатора превышает 12 секций, а панельного 1200 мм. При установке длинных радиаторов с боковым подключением присутствует неравномерность прогрева поверхности радиатора в наиболее удаленной от трубопроводов части. Чтобы радиатор прогревался равномерно, применяют диагональное подключение.

Нижнее подключение

Нижнее подключение с торцов радиатора

Подключение с низа прибора – подача и обратка находятся внизу радиатора. Такое подключение используется для максимально скрытого монтажа трубопроводов. При монтаже секционного прибора отопления и подключения его нижним способом подающий трубопровод подходит с одной стороны радиатора, а обратный с другой стороны нижнего патрубка. Однако эффективность теплоотдачи радиаторов при такой схеме снижается на 15-20%.

Нижнее подключение радиатора.

В случае когда нижнее подключение используется для стального панельного радиатора, тогда все патрубки на радиаторе находятся в нижнем торце. Конструкция самого радиатора при этом выполнена таким образом, что подача поступает по коллектору сначала в верхнюю часть, а затем обратка собирается в нижнем коллекторе радиатора, тем самым теплоотдача радиатора не снижается.

Нижнее подключение в однотрубной схеме отопления.

Двухтрубное водяное отопление

Запустить двухтрубную отопительную систему сложнее, нужно обладать определёнными сантехническими навыками или нанимать квалифицированный персонал. В этой системе от котла отводят две трубы: одну для переноса горячего теплоносителя к батареям, а другую — для возврата остывшей воды в котёл. Главное отличие от вышеописанной однотрубной системы — возможность не только линейного размещения радиаторов, а также древовидного (для многоэтажного дома, например).

В данной системе больше вариантов разводки. Например, горизонтальная (с тупиковой, коллекторной или попутной разводкой) и вертикальная (с разводкой «по верху» и «по низу»).

Горизонтальная тупиковая система самая простая, с самым неподконтрольным температурным режимом. Любой радиатор создает свой контур и чем дальше он находится от котла, тем сложнее поддерживать нужный температурный режим. При тупиковой схеме потоки нагретого и остывшего теплоносителя разнонаправленны.

При попутной разводке потоки теплоносителя движутся параллельно. Из-за этого приходится удлинять систему трубопровода для отведения холодного теплоносителя. Однако в такой сети лучше контролируется температура.

Коллекторную схему больше всего любят профессионалы, хотя и считают её самой разветвленной и трудоёмкой. В каждый радиатор заводят отдельный трубопровод с теплоносителем. Здание и сооружение в этом случае прогревается максимально равномерно, к тому же можно отключать отдельные неиспользуемые отопители.

Вертикальная схема с нижней разводкой выглядит так: от котла вверх идёт к радиатору на верхнее неиспользуемое помещение труба стояка. От радиатора спускается обратка, проходя через два-три этажа. В подвальном помещении также стоит радиатор. При движении теплоноситель снова попадает в котёл. Иными словами, в любом помещении проложена пара труб.

Вертикальная схема с верхней разводкой очень похожа на вышеописанную. Вначале разводку труб проводят на каждый радиатор верхнего этажа. К нижним этажам прокладывается только одна труба. Таким образом, обратка интегрирована в радиатор и переносит теплоноситель в котёл. Экономия очевидна, ведь на каждом нижнем этаже всего одна труба.

Использование пара

Теплоносителем может быть вода, пар. Устанавливают парогенераторы, позволяющие преобразовать воду в пар, подавать по трубам.

Механизм: горячий воздух легче охлажденного. Прогретый пар быстро движется вверх отопительного узла. Искусственный прогрев не требуется. Поступая в батареи, газ охлаждается. Переходит в жидкое состояние. Снова возвращается в котел.

Отопительные системы жидкостного типа без насоса популярны. Это касается проектов частных, загородных домов. Важно произвести расчеты. Это обезопасит от замерзания холодной зимой.

Читайте также  Тиски для вязания мушек

Альтернативные источники отопления

Современный человек, всё больше обращает внимание, на источники тепла, которые по сути ничего не стоят. Это солнце, ветер и биологические отходы жизнедеятельности. На сегодня, эти источники тепла остаются дополнительными и редко используются, как для основного отопления.

Например, по цене вполне доступны, схемы отопления с использованием солнечных коллекторов или солнечных батарей, как дополнительного источника. Работают солнечные генераторы только в солнечную погоду, поэтому, их включают в системы отопления с двумя или тремя системами отопления: основное отопление (газовое)+ солнечные батареи+ система аккумуляторов. Если район проживания солнечный, то солнечные коллекторы выступают основным отоплением, а котел (газовый, электрический, дровяной) дополнительным.

Давайте разберем какие же системы отопления мы действительно можем назвать автономными по тем или иным критериям.

Автономная система отопления квартиры (таунхауса). Это наличие котла отопления в самом помещении. Мы имеем полный доступ к нему, можем регулировать (прибавлять или убавлять) температуру в нашем жилище. Отключать или включать котел тогда, когда нам это действительно необходимо (очень актуально в межсезонье). Из недостатков можно отметить только один. Всё обслуживание системы ложится на нас. Также необходимо самим организовывать подогрев воды для хозяйственных нужд. Ставить двухконтурный котел или бойлер косвенного нагрева. Это называется автономное отопление квартиры в многоквартирном доме.

Такое же автономное отопление можно организовать и в частном доме. Поистине оно будет являться автономным и надежным. Единственный момент, который следует здесь брать во внимание это подключение к газовой трубе. Если оно есть у нас всё хорошо. Мы можем управлять котлом удаленно с помощью смартфона. Задавать температуру с помощью термостата и поддерживать её около +10 градусов, когда мы не проживаем в доме. И прибавлять её к нашему приезду. Нам не нужно знать сколько сгорело дров и сколько осталось. Мы только регулируем котел и всё.

Компоненты системы

До начала работ составляется проект будущей отопительной системы. Схема отопления частного дома с газовым котлом учитывает размер и местоположение постройки, на основе чего подбираются компоненты:

1. Теплогенератор

Вид отопительной системы определяется выбранным топливом. В зависимости от используемого топлива встречаются:

  • Газовые котлы. Газ можно получать централизованно или создать собственное хранилище.
  • Дизельные.

2. Трубы

Монтаж газового отопления в частном доме предусматривает использование нескольких видов труб:

  • Стальные. Встречаются обычные и оцинкованные изделия, которые соединяются как сварным, так и механическим (резьбовым) способом. Могут стать причиной аварии (разрыв), если допустить замерзании воды.
  • Полимерные (пластиковые). Не подвержены коррозии, бесшумны, без проблем переносят мороз. Трубы обладают значительным коэффициентом теплового расширения и плохо справляются с высокими температурами (для обустройства дымохода и обвязки котла подходят только металлические трубы).

3. Расширительный бак

Вода обладает значительным тепловым расширением (при нагреве до 90°C ее объем увеличивается на 4%). Если в открытой (не герметичной) системе это не критично, то в закрытой (с принудительной циркуляцией) — чревато повреждением оборудования. Чтобы не испортить систему и компенсировать давление в трубах, в нее встраивают расширительный бак (гидроаккумулятор).

Расширительный бак представляет собой герметичный стальной (иногда нержавеющий) баллон, состоящий из двух отсеков. Между отсеками встроена гибкая мембрана, разделяющая горячий теплоноситель и сжатый давлением газ.

4. Радиаторы

Производители выпускают батареи для разных систем отопления; они различаются по материалу изготовления (чугун, сталь, алюминий, биметаллические радиаторы) и по количеству секций. Существует несколько типов радиаторов отопления:

  • Секционные. Старые чугунные радиаторы и современные трубчатые стальные разновидности.
  • Панельные. Стальные цельноштампованные, с нагревательными и конвекционными пластинами, от которых зависит тепловая мощность радиатора.
  • Вертикальные (полотенцесушитель).
  • Конвекторы.
  • Системы «теплый пол».

5. Приборы и фурнитура

Система водяного отопления нуждается в контроле. Для этого предназначены:

  • манометры;
  • регулирующие и предохранительные клапаны (запорные вентили и терморегулирующие краны).

Подземное геотермальное отопление дома теплом земли

Поиски альтернативных источников энергии привели к изобретению устройств, которые способны аккумулировать тепло, в большом количестве находящееся в окружающей среде человека. Солнечные лучи, гейзерные источники, грунт — все это в той или иной степени может удовлетворить потребности в нагреве теплоносителя для системы отопления и ГВС.

Хотя геотермальное отопление за счет тепла земли является относительно новым направлением, перспективы такого решения очевидны. Благодаря установке специального оборудования появляется возможность получения дешевого, практически бесконечного типа тепловой энергии.

Как получить тепло в дом из земли

Земля даже в зимний период времени не промерзает полностью. Этой особенностью пользуются монтажные бригады, прокладывающие трубопровод ниже точки замерзания. Удивительно, но температура этих слоев редко опускается ниже, чем +5 +7°C градусов.

Можно ли воспользоваться способностью земли аккумулировать тепло, извлечь его и использовать для нагрева теплоносителя? Конечно! Но чтобы сделать альтернативное отопление частного дома с помощью тепла земли возможным, потребуется решить следующие проблемы:

    • Получение тепла — понадобится аккумулировать тепловую энергию и направить ее в аккумулирующий резервуар.
    • Нагрев теплоносителя. Нагретый антифриз должен передать тепловую энергию жидкости, которая циркулирует в системе отопления и ГВС.
  • Остывший антифриз необходимо отвести обратно к теплообменнику для дальнейшего нагрева.

Чтобы решить эти вопросы был разработан геотермальный насос с использованием тепла земли. Геотермальный тепловой насос позволяет извлечь количество тепла, которого более чем достаточно для производства большого количества тепла и использования в зависимости от конструкции и месторасположения дома в качестве основного или дополнительного отопительного оборудования.

Как работает геотермальное отопление дома, принцип работы

Подземное глубинное отопление из земли, это больше не фантастика. Такие установки можно спокойно купить в России. Причем геотермальные установки в состоянии работать как в условиях Севера, так и в южных широтах. Но какой принцип они используют в своей работе?

Еще в прошлом столетии был отмечен факт, что при испарении определенные типы жидкостей способны охлаждать поверхность. Именно это происходит когда протирают спиртом кожу перед уколом или поливают асфальтированную площадку, нагретую под солнцем. Этот принцип был взят в качестве основы для разработки холодильного оборудования.

Дальше возникла идея почему бы не пустить процесс охлаждения в обратную сторону и не получить вместо холодного горячий воздух. Большинство современных кондиционеров в состоянии не только охлаждать воздух в помещении, но и работать на его нагрев. Но недостатком таких устройств является то, что они ограничены температурой окружающей среды. Так, после того как отметка достигает -5 градусов, они прекращают работать.

Геотермальные насосы для отопления частных домов от земли полностью лишены такого недостатка, хотя используют принцип, во многом напоминающий работу кондиционера на нагрев помещения.

Как устроено геотермальное отопление

Как уже отмечалось, геотермальная система отопления из недр земли, во многом напоминает работу кондиционера в режиме нагрева. Что происходит в этот момент?

    • В нижних слоях грунта, на дне реки или озера устанавливают водяные коллекторы, по которым циркулирует антифриз. Коллекторы поглощают тепло и высвобождают холод.
    • Нагретый антифриз с помощью насоса поднимается наверх.
    • В буферном баке происходит теплообмен. Нагретый антифриз отдает тепловую энергию теплоносителю или нагревает воду.
  • Остывший антифриз поступает обратно к коллекторам.
Читайте также  Дроссель это

Геотермальное оборудование для использования тепла земли

Принцип работы глубинной системы отопления дома, за счет энергии земли, основан на применении особого оборудования. Оно выполняет следующие функции: аккумулирует тепло окружающей среды, передает его теплоносителю системы отопления. Для этого используют следующие узлы:

    • Испаритель — находится глубоко под землей. Функция испарителя заключается в том, чтобы поглотить тепловую энергию, находящуюся в окружающем грунте.
    • Конденсатор — доводит антифриз до необходимой температуры.
    • Тепловой насос — циркулирует антифриз в системе. Осуществляет контроль над работой всей установки.
  • Буферный бак — собирает нагретый антифриз в одном месте, для передачи энергии теплоносителю. Состоит из внутреннего бака, в нем находится вода из системы отопления и внутренний змеевик, по которому движется нагретый антифриз.

Монтаж и установка геотермального отопления

Основная сложность относительно монтажа геотермального оборудования связана с установкой контура теплообменника в грунте-земле. Хотя в интернете можно найти большое количество советов как выполнить эти работы самостоятельно, практика показывает, что большинство советов невозможно применить без специального профильного образования, следовательно, все работы должны выполнять профессиональные монтажники, являющиеся представителями производителя.

После обращения к специалистам, геотермальные системы отопления частных домов за счет тепла земли устанавливаются в следующие несколько этапов:

    1. Выезд инженера на дом . Во время первого визита берутся пробы грунта, определяются особенности местности и принимается решение о наиболее эффективном монтаже геотермальной системы. На эффективность установки может влиять также источник предполагаемого тепла. Более производительным считается монтаж теплообменников на дне водоема или у истоков термических источников.
    1. Заключение договора и приобретение необходимого оборудования . Расценки могут существенно отличаться в зависимости от сложности проведения монтажных работ и других нюансов. Но в среднем, если выбран качественный немецкий производитель, стоимость установки будет приблизительно равняться его цене. Приобретение под ключ установки Vaillant для дома в 350 кв. м. обойдется приблизительно в 21 тыс. $
    1. Монтажные работы . Отопление частного дома подземными геотермальными источниками тепла, а точнее, его эффективность во многом зависит от правильного проведения работ на этапе монтажа. После того как водяные теплообменники будут установлены в грунт, выполняется подключение к геотермальной установке и системе отопления дома.
  1. Пуско-наладочные работы . Инженер запускает систему и выполняет точную регулировку устройства. После настройки подписывается Акт о сдаче работ.

Эффективно ли геотермальное отопление на Севере

Чтобы создать минимальные условия необходимые для работы геотермальной установки, достаточно соблюдения следующих условий:

    • Температура слоя грунта, в котором расположены теплообменники, не должна опускаться ниже +5,+7°C градусов.
    • На протяжении всей системы, по которой протекает антифриз, созданы условия, позволяющие избежать его замерзания.
  • Геотермальный обогрев загородного дома выполнен после проведения всех необходимых расчетов и проектной документации.

Если учесть все описанные требования становится ясно, что такие установки могут быть эффективными, при соблюдении вышеперечисленных условий. Все же для северных регионов более целесообразно использовать такие установки для нагрева небольших площадей до 150-200 кв. м.

Гейзерное отопление частного дома

Производительность геотермального насоса во многом зависит от температуры грунта или воды, в которых находится теплообменник. В этом отношении жители Камчатки находятся в более выгодном положении. На полуострое Камчатка находится огромное количество термальных источников — гейзеров, которые не остывают даже в зимнее время года.

Перед монтажом оборудования обязательно проводится геологическая разведка. Если теплый источник находится на территории дома, имеет смысл расположить теплообменники на дне этого водоема. Геотермальная энергия в таком случае окупится значительно быстрее.

Как с помощью геотермального насоса отопить дом

Технология обогрева дома подземным теплом наиболее востребована на Западе. Это в первую очередь связано с менталитетом жителей западных стран. Они привыкли делать долгосрочные инвестиции, которые полностью окупаются только через несколько лет. Да и немного найдется людей, которые в состоянии заплатить за установку оборудования около 20 тыс. $ единовременно. Но количество желающих стать независимыми от остальных источников отопления постоянно растет.

Альтернативные способы геотермального отопления дома становятся более популярными, особенно если учесть постоянно растущую стоимость газа.

Тепловая энергия буквально лежит под ногами. Дело только за тем, чтобы нагнуться и «поднять» ее. В этом может помочь геотермальная установка. Монтаж насоса позволяет в зависимости от местности либо полностью компенсировать потребности в тепловой энергии, или удовлетворить их частично, существенно снизив нагрузку на основной источник отопления и систему ГВС частого дома.