Jak urządzić ogrzewanie domu własnymi rękami: schematy organizacji autonomicznego systemu ogrzewania

Właściciele domów jednorodzinnych dokładnie wiedzą, że autonomiczny system ogrzewania jest znacznie bardziej ekonomiczny i wydajny niż scentralizowany. Wielu właścicieli domów powierza rozwiązanie kwestii ogrzewania mieszkania specjalistom, którzy przeprowadzają obliczenia, projektują i nadzorują urządzenie systemu ciepłowniczego.

Są jednak i tacy majsterkowicze, którzy decydują się na samodzielne urządzenie ogrzewania domu jednorodzinnego, aby nie przepłacać za usługi specjalistów. A to przecież niemałe oszczędności z budżetu rodzinnego, czy Państwo się zgadzają?

Zanim przystąpią Państwo do obliczeń i projektowania, należy określić optymalny wariant systemu i jego elementy. Pomożemy Państwu w rozwiązaniu tych kwestii.

W artykule przedstawiono szczegółowy przegląd możliwych rozwiązań inżynierskich dla domu jednorodzinnego, wskazano plusy i minusy każdego schematu, zasady ich działania oraz niuanse montażowe.

System ogrzewania: jakie są jego rodzaje?

Istnieje wiele rozwiązań inżynierskich do ogrzewania mieszkania. Wyróżnimy trzy podstawowe typy systemów ogrzewania.

System grzewczy z ciekłym czynnikiem grzewczym

Najbardziej rozpowszechniony w naszym kraju sposób ogrzewania mieszkania. Zakłada obecność zamkniętego obiegu, w którym krąży ciekły czynnik grzewczy.

Jako ten ostatni najczęściej używana jest woda, ale mogą być też różne płyny niezamarzające, które korzystnie różnią się niską temperaturą zamarzania. Do podgrzewania czynnika grzewczego w systemie instaluje się kocioł dowolnego odpowiedniego typu.

Rozgrzany czynnik grzewczy rurami podawany jest do pomieszczeń, gdzie trafia do grzejników. Te urządzenia służą do przekazywania ciepła powietrzu. W grzejnikach czynnik grzewczy stygnie, po czym rurami wraca do kotła, gdzie ponownie się nagrzewa.

Taki cykl powtarza się wielokrotnie. Do regulacji systemu można użyć termostatów, co pozwala automatycznie utrzymywać zadaną temperaturę, lub zaworów. W tym przypadku regulacja odbywa się ręcznie.

Ogrzewanie z wykorzystaniem czynnika grzewczego należy do systemów dość prostych w projektowaniu i wykonaniu. W razie potrzeby można je zmontować samodzielnie. Ale przy tym zdecydowanie warto pokazać projekt specjalistom, aby uniknąć błędów, które mogą znacznie obniżyć efektywność systemu.

Systemy grzewcze z ciekłym czynnikiem grzewczym zawsze są wykonane w postaci zamkniętego obiegu, wewnątrz którego porusza się podgrzana ciecz.

Do zalet można zaliczyć długą żywotność konstrukcji, pod warunkiem że został wykonany fachowy montaż i nie ma naruszeń w eksploatacji.

System pracuje bezgłośnie, jest niezwykle prosty w naprawie i konserwacji. Ważne, że przy prawidłowo wykonanym projekcie we wszystkich ogrzewanych pomieszczeniach można utrzymać odpowiednią temperaturę.

System jest wydajny i pozwala oszczędzać zasoby energii. Pojemność cieplna czynnika grzewczego jest około 4000 razy większa niż powietrza. Pozwala to stosunkowo szybko ogrzać powietrze w pomieszczeniach do komfortowej temperatury.

System grzewczy tego typu składa się z kilku elementów, za podstawowe uważa się rurociąg, kocioł i grzejniki (+).

Do wad należy zaliczyć fakt, że takie ogrzewanie można zainstalować tylko w okresie budowy lub generalnego remontu domu. Jeśli jako czynnik grzewczy używana jest woda, należy uwzględnić, że jej temperatura zamarzania jest dośc wysoka. Co może grozić uszkodzeniem rur w przypadku zamarznięcia systemu.

Ponadto obecność powiertza w rurach z wodą powoduje szybką korozję elementów konstrukcyjnych.

Ogrzewanie powietrzne

Czynnikiem grzewczym w tym przypadku jest ogrzane powiertze. Podgrzewa je zainstalowany w budynku wodny lub parowy nagrzewnica, a także elektryczna lub ogniowo-powietrzna nagrzewnica powiertza. Po przeprowadzeniu obróbki temperaturowej przygotowane gazowe medium trafia do pomieszczenia.

Zgodnie z zasadą działania, schematy ogrzewania powietrznego dzielą się na dwa typy:

• połączone z wentylacją;
• recyrkulacyjne.

Pierwsza opcja zakłada częściowe dodanie świeżej porcji powietrza z zewnątrz, i równe objętościowo wyrzucenie zużytej masy gazowo-powietrznej.

W drugim wariancie cały strumień powietrza krążący po pomieszczeniu jest wychwytywany i kierowany do nagrzewnicy powietrza w celu obróbki. Następnie w pełni wraca z powrotem. Oczywiste jest, że pod względem sanitarno-higienicznym pierwszy schemat jest preferowany.

Można ogrzewać dom bez znanego wszystkim ciekłego nośnika ciepła. Ogrzewanie powietrzne polega na podgrzaniu mas powietrza i podawaniu ich bezpośrednio do ogrzewanych pomieszczeń (+)

Rozgrzane do 55-60°C powietrze wpływa do kanałów powietrznych, którymi jest odprowadzane do pomieszczeń. Tutaj rozprowadza się maksymalnie równomiernie. Po ochłodzeniu masy powietrza opadają, przechodząc przez otwory zamknięte kratką do wnętrza kanału powrotnego, którym wracają do nagrzewnicy. Cykl powtarza się wielokrotnie.

Taki system ogrzewania regulowany jest wyłącznie za pomocą automatyki, co sprawia, że temperatura w pomieszczeniach jest niezwykle komfortowa.

Ogrzewanie powietrzne jest maksymalnie bezpieczne, ponieważ automatyka śledzi wszystkie parametry systemu i w razie problemów blokuje jego elementy. Ponadto w konstrukcji brak jest rur wypełnionych gorącą cieczą, które w niesprzyjających okolicznościach mogą pęknąć lub przeciekać.

W schematach ogrzewania powietrznego nie ma znanych przeciętnemu użytkownikowi grzejników, co wraz z brakiem rur znacząco wpływa na koszt budowy systemu. Nie ma również zaworów odcinających, które są typowe dla parowych i wodnych rodzajów ogrzewania.

Przy urządzaniu obiegu połączonego z wentylacją, rozsądnie rozwiązuje się również kwestię odświeżania składu masy powietrza.

Okres eksploatacji, pod warunkiem prawidłowego montażu ogrzewania powietrznego, wynosi około 20 lat. Do zalet można również zaliczyć atrakcyjny wygląd ogrzewania powietrznego. Sploty rur, konieczne w konstrukcjach z ciekłym nośnikiem ciepła, w tym przypadku nie występują.

Nagrzewnica powietrza może działać na gaz lub inne paliwo. Typ palnika może być atmosferyczny lub z wentylatorem (+)

Z wad warto wymienić możliwe problemy z jakością powietrza. System zasysa z zewnątrz zanieczyszczone masy powietrza, co wymaga zainstalowania filtrów. Należy je dość często wymieniać.

Poza tym wskazane jest stosowanie nawilżaczy powietrza, ponieważ ogrzane masy są często zbyt suche. Jeśli do systemu dostanie się jakaś substancja toksyczna, np. tlenek węgla, bardzo szybko rozprzestrzenia się po całym domu.

Elektryczne systemy grzewcze

Do aranżacji autonomicznego ogrzewania domu jednorodzinnego dość często stosuje się systemy zasilane energią elektryczną. Istnieje kilka ich rodzajów, rozważymy dwa, najbardziej poszukiwane.

Elektryczne konwektory to kompaktowe urządzenia grzewcze, które można instalować wewnątrz ogrzewanego pomieszczenia. W zależności od mocy urządzenia może być jedno lub kilka.

Zasada działania różnych rodzajów elektrycznych konwektorów jest podobna. Zimne powietrze przez kratkę dostaje się do wnętrza urządzenia, gdzie nagrzewa się za pomocą elektrycznego elementu grzejnego.

Dzięki naturalnej konwekcji lub działaniu wentylatora ogrzane masy powietrza unoszą się, mieszają z powietrzem w pomieszczeniu i ogrzewają je. Temperatura w pomieszczeniu wzrasta. Schłodzone powietrze opada, ponownie trafia do urządzenia i cykl się powtarza.

Użycie elektrycznych konwektorów – to najprostszy sposób ogrzewania pomieszczeń mieszkalnych. Jednak, biorąc pod uwagę koszt energii elektrycznej, jest dość kosztowny.

Ogrzewanie elektryczne może być realizowane za pomocą promieniowania podczerwonego. Cienka elastyczna folia IR montowana jest na suficie lub podłodze i stanowi swoiste urządzenie grzewcze, które ogrzewa powietrze w pomieszczeniu do komfortowej temperatury.

System działa w następujący sposób. Po doprowadzeniu prądu elektrycznego do folii elementy węglowe nagrzewają się i zaczynają emitować fale podczerwone w bezpiecznym dla człowieka zakresie.

Fale te poruszają się aż do pierwszego napotkanego dużego obiektu. Może to być podłoga, meble lub coś podobnego. Przedmioty akumulują fale IR, nagrzewają się i oddają ciepło powietrzu. Nagrzewanie następuje bardzo szybko.

Przy tym rozkład ciepła jest maksymalnie korzystny dla człowieka: w dolnej części pomieszczenia znajduje się najcieplejsze powietrze, w górnej – nieco chłodniejsze.

Lekarze potwierdzają, że ogrzewanie na podczerwień jest analogiczne do promieni słonecznych i uważane za maksymalnie korzystne dla człowieka. Pomimo znacznej różnicy w zasadzie działania ogrzewania, oba typy systemów mają podobne zalety. Przede wszystkim są to minimalne koszty budowy.

Niezbyt atrakcyjne taryfy firm energetycznych nie powstrzymują chętnych do zainstalowania ogrzewania elektrycznego. Do sterowania urządzeniami wykorzystuje się automatykę, co pozwala skonfigurować pracę systemu w maksymalnie energooszczędnym trybie.

Folia grzewcza na podczerwień może być umieszczona na podłodze lub na suficie. W każdym przypadku będzie skutecznie i bezpiecznie ogrzewać pomieszczenie (+)

Energia elektryczna jest bardzo wygodna w użyciu. Brak konieczności stosowania jakiegokolwiek paliwa eliminuje problem jego przechowywania i zakupu.

Ponadto kotły na paliwo stałe, na przykład, uważane są za bardzo 'brudne', ponieważ podczas ich pracy powstaje sadza i popiół. Urządzenia elektryczne nie mają takich problemów. Są całkowicie bezpieczne, nie hałasują i nie emitują toksycznych substancji.

Systemy zasilane energią elektryczną są zazwyczaj bardzo kompaktowe. Używane w nich urządzenia mogą mieć różnorodny design. Takie systemy są trwałe i wymagają jedynie regularnej konserwacji.

Ich główną wadą jest kosztowna eksploatacja, ze względu na wysoki koszt energii elektrycznej. Pomimo oszczędności systemów, rachunki za prąd są zazwyczaj imponujące.

Odmiany systemu z ciekłym czynnikiem grzewczym

Jak pokazuje praktyka, najczęściej do urządzenia autonomicznego ogrzewania wybiera się system z ciekłym nośnikiem ciepła, dlatego omówimy jego odmiany. Taki system jest realizowany w postaci jednego z dwóch możliwych schematów.

Najprostszy schemat – jednorurowy

Stanowi kolisty zamknięty obwód, wewnątrz którego kolejno zamontowane są grzejniki. Nośnik ciepła wpływa do pierwszego z nich, następnie do kolejnego i tak dalej, aż wróci do kotła. Jest to niezwykle prosty schemat, jednakże nie jest najskuteczniejszy.

Główna wada jednopetrowego systemu ogrzewania polega na stygnięciu nośnika ciepła na “podejściach” do najdalszych od kotła grzejników.

Schemat rozproszenia jednopetrowego zakłada szeregowe umiejscowienie grzejników. System jest bardzo prosty, ale ma ograniczenia w zastosowaniu (+)

Ciecz opuszcza wymiennik ciepła kotła o temperaturze około 75°C. W tej samej temperaturze wpływa do pierwszego grzejnika, w drugim jest nieco chłodniejsza i tak dalej. Jeśli długość rurociągu jest niewielka, a grzejników jest mało, to nie stanowi to problemu.

Jednak jeśli grzejników jest dużo, w ostatnich będzie nośnik ciepła ogrzany do 45-50°C. To całkowicie nie wystarcza do normalnego ogrzewania pomieszczenia

Mogą być dwa sposoby na naprawę sytuacji. Pierwszy – zwiększyć temperaturę nośnika ciepła lub dodać sekcji ostatnim w łańcuchu grzejnikom, aby zwiększyć ich wydajność cieplną. Obie opcje będą wymagać dodatkowych nakładów finansowych, ale nie gwarantują rezultatu.

Jeszcze jednym sposobem na poradzenie sobie z problemem jest montaż pompy obiegowej. To rzeczywiście zwiększy wydajność systemu jednopetrowego, ale uczyni go zależnym od energii i droższym w eksploatacji.

Ulepszony schemat – dwururowy

Główna różnica w porównaniu z pierwszym schematem polega na tym, że nośnik ciepła do każdego z grzejników dostarczany jest praktycznie jednocześnie. Do jego dostarczenia do urządzeń wykorzystuje się rurę zasilającą, a do zbierania i odprowadzania stosuje się rurę zwaną powrotną.

Nośnik ciepła do grzejników może być doprowadzany według schematu rozdzielaczowego lub trójnikowego. W pierwszym przypadku do każdego urządzenia doprowadzane jest własne zasilanie z powrotem. Rury układane są od rozdzielacza w postaci “promieni”, stąd druga nazwa “promieniowy”.

W odmianie trójnikowej urządzenia są kolejno podłączane do zasilania i powrotu, montaż odbywa się za pomocą łączników z trzema króćcami – trójników.

Schemat dwururowy aranżacji systemu grzewczego zakłada, że do każdego grzejnika zostanie poprowadzony rurociąg zasilający nośnik ciepła oraz rura odprowadzająca, powrót (+)

Rozdzielacz wymaga zamontowania zaworów odcinających na każdym odejściu do grzejnika, co umożliwia w razie potrzeby jego odłączenie. Działanie promieniowego schematu ogrzewania opiera się na wymuszonej cyrkulacji cieczy, ponieważ dla naturalnego ruchu nośnika ciepła jest zbyt wiele oporów hydraulicznych w licznych pętlach.

Odmiany trójnikowe mogą działać zarówno dzięki naturalnej grawitacji, jak i dzięki włączeniu do systemu pompy cyrkulacyjnej. Ona wymusza przepływ nośnika ciepła, dlatego przy układaniu pętli grzewczych nie trzeba zachowywać spadku, a rurę zasilającą instalować poniżej urządzeń grzewczych.

Główną zaletą schematu dwururowego jest zapewnienie równomiernego nagrzewania wszystkich grzejników w budynku, bez względu na ich liczbę. Jednocześnie jednak do jego montażu będzie potrzebne znacznie więcej rur i innych elementów, odpowiednio koszt będzie wyższy. To główna wada systemu dwururowego.

System z cyrkulacją grawitacyjną

Nośnik ciepła wewnątrz obiegu grzewczego musi się poruszać. Może to następować poprzez naturalną cyrkulację. Powstaje ona dzięki różnicy gęstości istniejącej między zimnym a podgrzanym nośnikiem ciepła.

Podgrzana ciecz ma mniejszą gęstość, dlatego zaczyna samoistnie unosić się od kotła pionem, skąd kierowana jest do rur odprowadzających, a następnie do grzejników. U ochładzającego się nośnika ciepła gęstość wzrasta, co czyni go cięższym.

Efektywność działania systemu z naturalną cyrkulacją cieczy nośnika ciepła zależy od różnicy temperatur, wysokości podnoszenia nośnika ciepła i odpowiednio dobranego kąta ułożenia rurociągu (+)

Z tego powodu opada niżej, gromadzi się w rurociągu powrotnym, przez który trafia do kotła. W ten sposób, dopóki urządzenie pracuje, realizowana będzie cyrkulacja nośnika ciepła typu grawitacyjnego. Jednak jego prędkość jest stosunkowo niewielka i może ulegać zmianie.

Najbardziej zależy ona od dwóch czynników:

1. Miejsca rozmieszczenia elementów systemu. Grzejniki należy umieszczać znacznie wyżej niż kocioł lub podnosić pod sufit, a jeszcze lepiej na poddaszu, główny pion, od którego odejdą odgałęzienia do grzejników.
2. Różnicy temperatur schłodzonego i podgrzanego nośnika ciepła. Im jest większa, tym wyższa prędkość ruchu cieczy. Z tego powodu główny pion, aby uniknąć strat ciepła, może być izolowany specjalnym materiałem, a rurociąg powrotny przeciwnie, niczym nie jest zakrywany.

Do zalet schematu systemu ogrzewania domu prywatnego z naturalną cyrkulacją można zaliczyć jego taniość i prostotę w projektowaniu, wykonaniu i obsłudze. Podczas pracy jest on całkowicie bezgłośny, nie występują żadne wibracje.

Wad schematu z naturalną cyrkulacją jest całkiem sporo. Wolno uruchamia się do pracy, co tłumaczy się niską prędkością przemieszczania się nośnika ciepła przy małej różnicy temperatur.

Odpowiednio zaprojektowany system z naturalną cyrkulacją ciekłego nośnika ciepła może być dość skomplikowany i obejmować nie tylko jedno, ale i więcej pięter (+)

Ponadto, do normalnej cyrkulacji cieczy w obiegu wymagany jest rurociąg złożony z rur o stosunkowo dużej średnicy. Takie systemy są ograniczone pod względem wielkości ze względu na niskie ciśnienie naturalne w magistrali. Długość takiej konstrukcji nie może przekraczać 30 m w poziomie.

Schemat z wymuszoną cyrkulacją

Do systemu włącza się pompę obiegową, która powoduje, że czynnik grzewczy porusza się z określoną prędkością. Pompę instaluje się w dowolnym miejscu instalacji grzewczej.

Jednak do montażu na zasilaniu pompę należy kupować tylko od sprawdzonych producentów, ponieważ będzie ona pracować w niekorzystnych warunkach, choć wszystkie obecnie produkowane modele obiegowe są przystosowane do takiej eksploatacji.

Moc pompy dobiera się w zależności od długości rurociągu i może być różna. Dzięki wymuszonej cyrkulacji obieg może mieć różną długość, aż do bardzo długiego. Prędkość przepływu cieczy (czynnika grzewczego) nie zależy od różnicy temperatur, co umożliwia realizację bardzo różnych rozwiązań inżynierskich.

Ponadto pojawia się możliwość stosowania rur o małej średnicy, co korzystnie wpływa na wygląd takiej instalacji grzewczej.

Włączenie do schematu pompy obiegowej umożliwia realizację bardziej złożonych rozwiązań inżynierskich i czyni system bardziej efektywnym (+)

Do wad ogrzewania z cyrkulacją pompową należy zaliczyć zależność od energii elektrycznej. Oznacza to, że w przypadku braku zasilania elektrycznego ogrzewanie nie będzie działać. Dla miejsc, gdzie przerwy w dostawie prądu są częste, jest to bardzo poważna wada.

Ponadto montaż pompy będzie wymagał dodatkowych kosztów związanych z jej zakupem, instalacją i późniejszą eksploatacją.

Podstawowe elementy systemu ogrzewania

Zestaw elementów wchodzących w skład instalacji grzewczej z ciekłym czynnikiem grzewczym może być bardzo różny. Wszystko zależy od rodzaju wybranego schematu. Jednak kilka podstawowych elementów występuje zawsze. Przede wszystkim jest to kocioł. Urządzenie wytwarza ciepło, które jest przekazywane cieczy (czynnikowi grzewczemu).

Ze względu na rodzaj używanego paliwa wszystkie kotły dzielą się na:

1. Na paliwo stałe. Do pracy używa się wszystkich rodzajów paliwa stałego: drewno, węgiel, torf itp. W sprzedaży można znaleźć odmiany tych urządzeń – pelletowe i pirolityczne.
2. Gazowe. Działają na gazie ziemnym z sieci lub na gazie płynnym.
3. Elektryczne. Wytwarzają ciepło, przetwarzając energię elektryczną.
4. Na paliwo płynne. Jako paliwa używają oleju napędowego, benzyny i podobnych materiałów.
5. Kombinowane. Urządzenia są wyposażone w kilka różnych palników i mogą pracować na kilku rodzajach paliwa.

Za najbardziej praktyczne uważane są kombinowane kotły. Pomagają one nie pozostać bez ogrzewania w przypadku przerw w dostawie głównego rodzaju paliwa. Jednak cena takich modeli jest znacznie wyższa niż standardowych.

Grzejnik panelowy – jeden z najbardziej niezawodnych i prostych urządzeń grzewczych

Kolejnym obowiązkowym elementem systemu grzewczego są urządzenia akumulujące ciepło. One również mogą być różne.

Wyróżnia się następujące rodzaje grzejników:

• Panelowe, stanowiące stalową jednolitą płytę o różnych rozmiarach.
• Płytowe, składające się z kilku płyt, których grubość może się znacznie różnić.
• Rurowe. Wykonywane w postaci kolektora dolnego i górnego, połączonych odcinkami rur.
• Sekcyjne. Składają się z sekcji grzewczych, których liczba może być dowolna.

I ostatni obowiązkowy element systemu grzewczego tego typu – rurociąg.

Do jego montażu używa się rur metalowych lub plastikowych. Pierwsze są bardzo wytrzymałe, ale podatne na korozję i trudne w montażu. Drugie bardzo łatwo się montuje, nie rdzewieją, ale wytrzymałość różnych marek plastiku może się znacznie różnić. Dlatego bardzo ważne jest, aby nie popełnić błędu przy wyborze materiału do plastikowego rurociągu.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Który sposób ogrzewania domu jednorodzinnego jest bardziej opłacalny:

Wszystko o jednotrurowym schemacie ogrzewania:

Zasada działania ogrzewania powietrznego:

Ogrzewanie autonomiczne może być urządzone na wiele różnych sposobów. Na wybór rozwiązania niewątpliwie wpłyną cechy klimatyczne terenu, na którym znajduje się dom.

Rzadko kiedy celowe jest instalowanie kosztownego systemu z płynnym nośnikiem ciepła tam, gdzie zima trwa jeden-dwa miesiące, a temperatura rzadko spada poniżej zera. Ważne jest również uwzględnienie specyfiki budynku i możliwości finansowych. Jeśli podjęta zostanie właściwa decyzja, w domu zawsze będzie ciepło.

Czy jest coś do dodania, lub pojawiły się pytania dotyczące organizacji autonomicznego ogrzewania domu prywatnego? Prosimy o pozostawienie komentarzy do publikacji. Formularz kontaktowy znajduje się w dolnym bloku.