Обвязка электрического котла отопления в двухэтажном доме

Обвязка электрического котла отопления в двухэтажном доме

Что учитывается при проектировании

До подбора материалов и начала работ выполняется теплотехнический расчет. Он заключается в определении параметров отопительной системы — мощности техники и числа приборов с учетом существующих тепловых потерь здания.

Способности техники определяются по упрощенной математической формуле. В ней на каждые 10 м2 площади дома приходится 1 кВт мощности котла. При этом высота утепленных помещений не должна превышать 3 м (условие соблюдено почти в каждом домокомплекте). Можно вычислить параметр и более сложным путем — при этом учитываются:

  • климатические условия местности;
  • состояние помещений, в которых смонтирована теплоизоляция;
  • площадь отапливаемых комнат (а не всего дома, включая неэксплуатируемые помещения);
  • тип, состояние крыши;
  • наличие подсобных помещений, цокольных этажей;
  • герметичность окон;
  • толщина стен, пола, межэтажных перекрытий.

Вести точные инженерные расчеты долго и сложно, и результат будет близок к вычисленному по эмпирической формуле. При неточных значениях лучше округлить желаемую мощность котла в большую сторону, вплоть до 20%. Например, котел системы отопления частного двухэтажного дома площадью 125 м2, скорее, должен иметь мощность 13 или 14 кВт.

Схема отопления 2-этажного дома: главные компоненты

Основой системы является сам котел. Его задача — нагрев теплоносителя до оптимальной температуры и ее поддержание. В разделе выше приведен отопительный котел как пример, но возможны и другие варианты. Многие домовладельцы комбинируют 2-3 вида отопительных устройств из списка ниже:

  • инфракрасные излучатели;
  • камины;
  • печи;
  • солнечные коллекторы;
  • тепловое насосное оборудование.

Работать вышеперечисленные приборы в зависимости от разновидности могут на газе, твердом топливе, электричестве. Альтернативные отопители вроде коллекторов используют солнечную энергию. Универсальных устройств в данном перечне не представлено, поэтому котлу отдается предпочтение в 90% случаев.

Отопительный котел «Куппер ПРО-28»

Последний в зависимости от модели может функционировать на дизельном топливе, угле, торфе, топливных брикетах, дровах, пеллетах, коксе, природном газе, электричестве.

Некоторые твердотопливные котлы имеют в своей конструкции ТЭНы и могут быть дооборудованы специальными приспособлениями, позволяющими использовать альтернативные виды топлива (к примеру, автоматической газовой или пеллетной горелкой).

Около 70% пользователей используют универсальный твердотопливный или газовый котлы как основной источник тепловой энергии. В качестве дополнения иногда выступает электрический аналог (конвектор).

Ниже мы перечислим прочие элементы системы водяного отопления загородного дома:

  1. Теплоноситель. Тепло, вырабатываемое котлом, не может самостоятельно распространяться по помещениям. Тут требуется теплоноситель — вещество, без проблем перемещающееся по трубам и имеющее определенные свойства.

Обогреть дом в суровом климате только воздушным путем достаточно затратно и сложно — нагретый воздух очень быстро покидает помещения. То есть обогрев одними лишь печью или камином зачастую не подходит — они не обладают достаточными показателями теплоемкости и теплоотдачи.

Жидкости как раз-таки имеют эти свойства. Идеальным теплоносителем или проводником является обычная дистиллированная вода. Нагреваясь, она заполняет отопительные приборы и циркулирует в трубах, перемещаясь по этажам.

Обычная вода не подходит. Чтобы система отопления двухэтажного дома не вышла из строя, а трубы не покрылись налетом, при отсутствии дистиллированной воды рекомендуется прогнать обычную водопроводную через специальный фильтр.

Если в доме живут круглый год, вода — лучший вид теплоносителя. Если строение используется сезонно, подойдет смесь дистиллированной воды и антифриза на основе этилен- или пропиленгликоля. Также в составе последнего присутствуют химические вещества, препятствующие замораживанию (жидкости и труб) при сбое в работе отопительного оборудования и поддерживающие работоспособность теплосети.

  1. Обогреватель. Как правило, это обычный радиатор, отдающий тепло и обеспечивающий комфортный микроклимат. Обычно он выполняется из металла (чугун, сталь, алюминий или смесь материалов). Способности к теплоотдаче зависят от габаритов прибора, материала изготовления и количества секций.

Устанавливаются обогреватели под окнами, возле входных дверей, по периметру отапливаемого помещения. Места монтажа указываются в технической документации.

Радиатор — элемент, больше характерный для централизованной системы отопления. В частных домах чаще встречается конвектор. Это обогреватель с открытой конструкцией, состоящий из теплообменников и трубок. В первые попадает воздух, затем он нагревается, поднимается и отводится из системы в трубопровод или помещение. Его место заполняют новые объемы холодного воздуха. Быстрое остывание устройства предотвращает кожух.

  1. Трубопровод. Его задача — транспортировка, распределение и возвращение теплоносителя в котел. Замкнутость контура (обвязка) — показатель герметичности системы. Качество отопления в частном двухэтажном доме и скорость потока теплоносителя во многом определяются степенью шероховатости внутренней поверхности труб, диаметром проходного сечения, количеством и резкостью поворотов.

Основные материалы труб — сталь (бесшовные заготовки) и полипропилен. Последний очень востребован в частном домостроении из-за минимальной шероховатости.

  1. Расширительный бачок. Используется для контроля состояния компонентов системы. Давление, создаваемое циркуляционным насосом, повышает температуру воды / антифриза. Процесс может вызвать скачок давления в системе, газообразование, увеличение объема. В результате могут разрушиться компоненты системы. С бачком вероятность возникновения подобных проблем крайне мала.

Единственный минус расширительного бачка — испарение теплоносителя. Это не так страшно, ведь на другой чаше весов находится безопасность системы.

Расширительный бак для теплоносителя на 40 литров

  1. Арматура. Подразделяется на три разновидности:
    • запорная;
    • предохранительная;
    • регулирующая.

Первая дает возможность отключить участок сети при ремонтных или профилактических работах. Примером запорной арматуры являются вентили, устанавливаемые на стояках, а также до и после котла, бойлера, насоса.

Предохранительная арматура защищает трубопровод от гидравлических ударов, экстренно прекращает подачу топлива на основании показателей газоанализаторов (при возникновении внештатной ситуации). Сюда относится, к примеру, клапан-отсекатель.

Регулирующая арматура выравнивает показатели давления и температуры по всей системе. В подгруппу входят электронный регулировочный вентиль, кран-терморегулятор и т. д.

Комплект «Группа безопасности» для отопительного котла

  1. Распределительный коллектор. Оборудование для раздела гидравлических контуров. Также на них монтируют измерители группы безопасности (датчики тепла, расходомеры, термометры, манометры). 
  1. Циркуляционный насос. Элемент, без которого отопление в частном двухэтажном доме невозможно. Насос способствует перемещению потоков теплоносителя по замкнутому контуру.

Есть несколько критериев, определяющих вид системы. Основные — это схема разводки и тип циркуляции жидкости. Рассмотрим каждый из них подробнее.

Схема разводки системы

Монтаж отопительного контура с одной трубой — дело малозатратное и простое. Легко разобраться, как сделать отопление в двухэтажном доме своими руками по однотрубной схеме.

Обогреватели, расположенные близко к котлу в составе системы, нагреваются сильнее, отдаленные — слабее. Приходится добавлять секции к радиаторам, располагающимся далеко. Вторая проблема — невозможность ремонта отдельно взятого радиатора — обязательно придется перекрывать схему, сливать воду, выполнять ремонт. Однако ввиду дешевизны данная схема все же применяется в двухэтажных частных домах.

Подвидом однотрубной схемы является так называемая «ленинградка». У нее магистраль не разрывается отопительными приборами, т. к. подключаются они посредством подающих и обратных отводов. «Ленинградка» в установке обойдется не намного дороже классической схемы, ведь перерасход касается только труб. Если домовладельцы хотят жить в относительном комфорте, но не готовы платить баснословные деньги, им стоит рассмотреть данную схему.

Эффективность и универсальность — это про двухтрубную систему. Единственный ее минус — дороговизна, ведь на ее установку силами приглашенных специалистов уходит вдвое больше средств. По одной из труб происходит подача горячей воды, по второй — отвод. Двухтрубная система часто встречается на 2-этажных домах, особенно с большой жилой площадью.

Коллекторная (лучевая) система — более современный аналог двухтрубной. Имеет соединенный напрямую с котлом отопительный центр (коллектор), от которого расходятся «лучи» к радиаторам.

Лучевая — наиболее эффективная схема отопления дома в два этажа. Радиаторы запитываются по отдельности, поэтому при выходе одного из них из строя система продолжает функционировать как обычно. Недостатков у такой системы всего два — высокая цена и зависимость от электричества.

Особенности электрического отопления

Электропитание  частных домов может быть трехфазным и однофазным, что зависит от технических условий подключения. Это наделяет здание запасом мощности, что позволяет подобрать электрический котел по квадратуре отопления. Как правило, современные дома с однофазным вводом (220В) могут потреблять до 7 кВт энергии, с трехфазным подключением - 15 кВт.

Внимание. Чтобы узнать о том, какой электрической мощностью вы ограничены, нужно осмотреть вводной автомат, определить количество полюсов и высчитать силу тока, на которую он рассчитан. В большинстве случаев для однофазных подключений это двухполюсной автомат на 25 ампер, для трехфазных ‒ трехполюсной на 32 ампера. 

Что касается требований к размещению электрического котла в доме, то их нет. Для сравнения, у газового котла есть номы СНИП, которые требуют, чтоб если котел располагался на кухне, площадь помещения составляла не меньше 15 квадратных метров. Если же котел установлен в котельной, то критерии касаются объема, который должен быть не менее 7,5 кубических метров (до 60 кВт). Обязательна форточка, вытяжка и вентиляционный канал притока воздуха для нормализации процесса горения.

В случае с электрокотлом, вы выбираете место для монтажа, закладываете кабель, подключаете систему через отдельный вводной автомат и наслаждаетесь тихой, размеренной работой. Современные системы (например, котлы Галан) работают бесшумно, имеют возможность подключения автоматики, терморегуляторов, всевозможных датчиков уличной температуры, а также ориентированы на экономию энергии. Поэтому при правильной настройке и должной теплоизоляции дома такой котел будет выгоднее остальных типов.

Однотрубная система отопления с электрокотлом

Каждый, кто проектирует систему отопления для дома своими руками, рассматривает однотрубную подачу (ленинградку) теплоносителя к радиаторам, как основную модель. Это наиболее выгодная система с точки зрения установки, поскольку материалов на ее конструирование идет меньше, не так много затрачивается времени, не требуется особых навыков. Вот только она выгодна на первоначальных этапах.

Все дело в физической стороне вопроса. Дело в том, что однотрубная система предполагает использование циркуляционного насоса. Вы скажете, что он тоже используется в двухтрубной системе. Да, так и есть, но в случае с одной трубой он толкает охлажденную воду, температура которой будет тем меньше, чем больше радиаторов в контуре.

Это связано с тем, что в радиатор по нашей трубе поступает вода, разогретая, скажем, до 60 градусов. Она проходит через секции, отдавая тепло в помещение и, немного остывшая, выходит в ту же трубу с потерей до 10-20% теплоемкости. Поэтому далее по маршруту радиаторов, после смешивания, вода двигается с меньшей температурой. Таким образом, последний радиатор может иметь потери температуры до двух крат от первоначального значения. 

Частично проблему можно решить кранами на входе и выходе радиатора. Что касается схемы, то здесь используют или диагональное подключение, или нижнее, что не имеет существенной разницы, поскольку имеется проблема поэтапного охлаждения теплоносителя.

Внимание. Специалисты не рекомендуют использовать однотрубную систему подключения с электрокотлами из-за больших затрат на подогрев носителя. 

Двухтрубная система отопления с электрокотлом

Такая система передачи теплоносителя более приемлема для работы с электрокотлами. Потому что она включает в себя контур подачи и обратки. В результате, нагретая жидкость поступает на радиатор, отдает тепло и стекает в контур обратки, где, слегка охлажденная, отправляется на котел под действием циркуляционного насоса. Что касается горячего теплоносителя, то он без изменения температуры движется к  следующему радиатору, наполняя его, как и первый.

В то же время, специалисты рекомендуют разбивать этаж дома на два крыла, чтобы сократить время прогрева последнего радиатора. Как и в первом случае, регулировка обогрева может производиться кранами на входе каждого радиатора.

От выбора схемы системы отопления с электрокотлом многое зависит в частном доме – от эффективности отапливания помещения до эстетического вида. Опыт эксплуатации разных схем подключения радиаторов показал, что именно диагональное подключение работает лучшим образом. В таком случае подача идет от котла и входит в верхнюю часть радиатора, тогда как обратка исходит снизу по диагонали. Для эстетики, такой вариант подключения требует штробления стен, но в итоге получается привлекателен и менее затратен с точки зрения потраченных киловатт электроэнергии.

Двухтрубная система и теплый пол прекрасно комбинируются между собой. При этом, помимо того, что в электрическом котле зачастую уже стоит свой циркуляционный насос, специалисты рекомендуют ставить на каждый контур отдельное оборудование. Т.е ставится распределительный коллектор. От него через насос подключается коллектор теплого пола, первый и второй этаж по отдельности. В основном коллекторе создается избыточное давление системы, которое по трубам 32 мм с переходом на 25 доставляется на радиатор. Здесь идет заужение, и по трубе 20 мм вода попадает в радиатор, откуда отдает тепло в помещение.

Виды электрических котлов

Возвращаясь к выбору электрических котлов, хотелось бы подробнее остановиться на мощности. Чем больше площадь нагрева, тем выше должна быть мощность оборудования. Например, для дома площадью 150 квадратных метров будет достаточно котла мощностью 14 квт. Такой котел легко справится с двумя контурами радиаторного отопления на первом и втором этажах и теплым полом на первом. У котла будет запас мощности, что важно на случай критических морозов.

Говоря о мощности, стоит отметить, что эта величина зависит от тока и напряжения. Чем больше мощность, заданная на котле, тем выше ток в цепи питания. В свою очередь, ток зависит от напряжения: чем оно больше, тем меньший ток будет в цепи. Поэтому правильнее всего подключать котел по трехфазной линии.

Осталось разобраться с сечением кабеля. Например, при мощности потребления в 14 квт и напряжении 380 В на пике нагрузки в цепи будет протекать ток, равный значению 22 А. С таким током легко справится кабель, выполненный по ГОСТ, сечением жилы в 4 мм кв. Обычно такой кабель и устанавливают, опираясь на 5 полноценных жил (три фазы, ноль и земля).

Что касается видов электрокотлов, используемых частными лицами, то здесь выделяют:

  • тэновые разновидности;
  • индукционные варианты;
  • электродные котлы.

Внимание. Для понимания, нужно сказать несколько слов о каждом из предложенных вариантов.

ТЭНовые котлы

Такие котлы наиболее распространены, имеют низкую стоимость и оснащены всеми важными узлами работы. Это и расширительный бачок, система сброса воды при закипании, циркуляционный насос, блок автоматики и другие узлы. Исходя из названия, понятно, что вода нагревается тэнами в специальных резервуарах. В зависимости от мощности, котел оснащается одним или тремя тэнами. Чем больше мощность, тем быстрее нагревается вода в контуре.

Такая система монтируется на стену, имеет простой и понятный интерфейс управления, неприхотлива в обслуживании. Что касается недостатков, то благодаря нагреву за счет тэнов, не исключена накипь внутри емкости. Спустя годы она может стать причиной выхода котла из строя. Хотя современные модели и обладают защитными покрытиями тэна от накипи, пробой системы исключать нельзя.

Индукционные электрические котлы

Подобную систему можно назвать самой современной в своем классе. Здесь реализован индукционный нагрев сердечника, который нагревает теплоноситель в очень короткий срок. В процессе работы образуются микроволны (вибрация), что исключает вероятность образования накипи. Отсюда и срок службы таких систем, равный 30 лет, без необходимости замены нагревательного элемента. К недостаткам таких котлов относят высокую стоимость и работу только с теплоносителем под высоким давлением.

Внимание. Это современные модели, которые представлены на рынке относительно недавно, это вызывает недоверие покупателей. Котлам свойственен большой вес.

Электродные электрические котлы

Электродный котел – это компактность, высокий КПД, а также надежность. В продаже встречаются модели мощностью от 1 до 16 кВт. Котлы не чувствительны к перепадам напряжения в сети, а, значит, более пригодны для работы в местах с активным использованием электронагревательных приборов.

Повышенная опасность - вот главный минус такой системы. Чтобы снизить фактор опасности, специалисты рекомендуют оборудовать заземляющий контур. Замкнутая система требует использовать в качестве теплоносителя только специальные жидкости, стоимость которых высока. Система требует внимания к себе, а также не имеет возможности плавной регулировки тока.