Отопление двухэтажного дома

Содержание
  1. Особенности отопительной конструкции в двухэтажном доме
  2. Принципы построения
  3. Элементы конструкции
  4. Выбор теплоносителя
  5. Общий принцип работы
  6. Теплотехнический расчет системы отопления 2-х этажного частного дома
  7. Составляющие системы отопления частного дома
  8. Основные требования к системе
  9. Типы и описания схем разводки труб
  10. Горизонтальная разводка
  11. Вертикальная разводка
  12. Коллекторная система отопления
  13. Почему двухтрубное
  14. Устройство
  15. Верхний и нижний розливы
  16. Гравитационная и принудительная
  17. Конвекционное и внутрипольное
  18. Отопление с естественной циркуляцией
  19. Однотрубные системы отопления
  20. Отопление «Ленинградка»
  21. Альтернативные виды однотрубного отопления
  22. Двухтрубное отопление
  23. Тупиковая схема и «петля Тихельмана»
  24. Лучевая схема
  25. Виды водяного отопления частного двухэтажного дома своими руками со схемами
  26. Естественный вариант поступления носителя тепла
  27. Схема отопления с принудительной циркуляцией двухэтажного дома: ее достоинства и недостатки
  28. Выбор оптимальной схемы отопления
  29. Заключение

Особенности отопительной конструкции в двухэтажном доме

Когда прорабатываются проекты отопления частного двухэтажного дома, основной особенностью теплоснабжающей конструкции является необходимость предусмотреть подъем теплоносителя на определенную высоту.
Проект отопления двухэтажного дома предусматривает использование таких основных приборов и элементов:

  • нагревательный котел;
  • трубопроводы;
  • отопительные радиаторы;
  • различные датчики;
  • фитинги;
  • регуляторы.

Только, если правильно подобрать оборудование для конструкции теплоснабжения, есть возможность добиться четкого функционирования системы отопления дома высотой в 2 этажа. Профессиональный монтаж помогает обеспечивать комфортабельный микроклимат во всех комнатах, сократить расходы на отопление, причем вне зависимости от вида используемого топлива.

Принципы построения

Двухтрубная система отопления

Схемы отопления в двухэтажных домах строятся на базе общих элементов конструкции.

В составе обязательно присутствуют:

  • котёл-теплогенератор: электрический, газовый, на твёрдом или жидком топливе;
  • теплообменники-радиаторы;
  • система трубопроводов от котла к батареям;
  • схема автоматики и защиты;
  • расширительный бачок;
  • теплоноситель;
  • регулировочная аппаратура.

В современных газовых и электрических нагревателях автоматика и расширительный бачок встроены в конструкцию. Для твердотельных нагревателей делают защитную обвязку.

Элементы конструкции

Элементы отопительной системы

В продаже встречаются котлы, способные работать на двух видах топлива — в контуры газового или дровяного обогревателя в этом случае встроены электрические трубчатые нагреватели (ТЭНы).

Автоматика нагревателей позволяет перезапустить обогрев после отключения без участия пользователя или в ручном режиме. Схемы защиты своевременно отключают подачу энергоносителя при аварийных режимах работы (перегрев теплоносителя, превышение давления в системе). Обязательны такие устройства в газовых котлах. При отключении закрывается клапан и при возобновлении снабжения газ не поступит в помещения.

Трубопроводы выполняют из стальных, медных, металлопластиковых или полипропиленовых изделий. Последний вариант предпочтителен по затратам денег, экономит время на монтаж. Для сварки используют недорогие паяльники, стоимостью от 800 рублей. Фитинги, переходники с пластика на металлическую резьбу доступны по цене.

Расширительный бак — обязательный элемент системы отопления. При нагреве вода расширяется и излишки поступают в резервную ёмкость.

Если внутренняя часть устройства сообщается с воздухом, схему называют открытой. Если резиновая мембрана расширительного бачка не имеет соединения с воздухом, контуры будут закрытыми.

К прочности теплообменников в частном доме высоких требований не предъявляют. Максимальное давление в трубах не превышает 2 – 3 Атм. Такое давление выдерживают даже чисто алюминиевые радиаторы, которые могут разрушиться в системах централизованного отопления, где давление достигает 14 – 15 Атм.

Выбор теплоносителя

Антифриз в системе отопления защищает внутреннюю поверхность радиаторов

В качестве теплоносителя выбирают воду или специальный антифриз. Первый вариант менее затратный. Заполнение труб и радиаторов происходит через кран от водопровода. Вода в качестве теплоносителя оправдана в населённых пунктах с постоянной подачей энергоносителя (газа, электроэнергии). Если перебои частые и продолжительные — от воды отказываются. В случае отключения на длительный срок в морозы она замерзнет. Лёд разрушит трубопроводы, радиаторы.

Не заливают воду в систему отопления дач, которые посещают нечасто. Помимо прекращения подачи энергоносителей котёл может перестать греть воду по другим причинам. Если своевременно не перезапустить отопление, аварии неизбежны.

В летний период нельзя допускать опустошения системы — это приведёт к коррозии или окислению внутренней поверхности теплообменников.

Антифриз дорог, но не замерзает на морозе, минимальная температура указана на упаковке. Даже если антифриз охладить сильнее, он превращается в подобие рыхлого снега, что не приведёт к разрушению радиаторов и котла. Концентраты разбавляют водой в пропорциях согласно инструкции производителя.

При заполнении системы незамерзающими жидкостями используют специальные нагнетательные насосы. Это недостаток — устройство желательно иметь в личном пользовании. Вызывать мастера для заправки 200 – 300 гр. испарившейся или вытекшей жидкости материально затратно.

В рецепт антифриза входят антикоррозийные добавки, что сохранит внутреннюю поверхность труб, радиаторов, теплообменника котла.

Общий принцип работы

Схема работы любой системы отопления заключается в преобразовании энергии сгоревшего газа, твёрдого (жидкого) топлива или электричества в тепловую. По трубам нагретая вода (антифриз) поступает в радиаторы, где отдаёт тепло в пространство.

Теплотехнический расчет системы отопления 2-х этажного частного дома

Теплотехнический расчет определяет рабочие параметры системы отопления — общую величину потерь тепла в здании, мощность оборудования, количество отопительных приборов и т.д.

Мощность теплогенератора рассчитывают по сумме теплопотерь дома, которая учитывает:

  • площадь отапливаемых помещений;
  • климатические условия местности;
  • наличие и состояние, в котором находится термоизоляция помещений;
  • материал и толщину наружных (несущих) стен, полов и перекрытий;
  • конструкцию кровли, наличие технического этажа;
  • герметичность и размер окон, уличных (балконных) дверей.

Составляющие системы отопления частного дома

Котел — генератор тепла в системе отопления и горячего водоснабжения. Усредненный норматив мощности 100 Вт на 1 м2 площади при условии, что высота утепленного помещения не более 3 метров. Предусматривают запас до 20% от производительности котла на неучтенные потери. Горячее водоснабжение требует увеличения резерва мощности от 50%.

Сводная таблица, с вариантами типовых теплотехнических расчетов мощности котла, позволяет сравнить ориентировочные результаты подбора и существующие модели теплогенераторов.

Варианты типовых теплотехнических расчетов мощности котла

Котлы могут работать на дизельном топливе, коксе, угле, дровах, торфе, пеллетах, природном газе или электричестве. Выбор вида топлива зависит от его доступности. Более 70% потребителей используют газовые котлы. Электрический котел (конвектор) рассматривают как резервный или комбинированный вариант.

Напольный котел лучше устанавливать в отдельном специально оборудованном помещении

Чугунные или стальные генераторы тепловой энергии производят в напольном и настенном исполнении. Стационарные напольные котлы устанавливают в отдельном помещении, которое оборудуют бойлером, расширительным баком, дымоходом и системой принудительной вентиляции (согласно нормам и требованиям газовой службы).

Настенным газовым котлам дымоход и отдельное помещение не требуются. Кислород для сжигания газа поступает по гибкой гофрированной трубе. Одноконтурный агрегат предназначен для отопления. Использование схемы отопления двухэтажного дома с двухконтурным котлом обеспечивает обогрев и горячее водоснабжение.

Настенным газовым котлам дымоход и отдельное помещение не требуются

Способы передачи тепловой энергии котла в систему: принудительный оборот теплоносителя и естественная циркуляция (энергонезависимый способ отопления). Конструкция котла с двумя контурами содержит встроенный циркуляционный насос и закрытый расширительный бак.

Носители тепловой энергии в системе отопления: вода, антифриз или электролитный теплоноситель для электродных котлов проточного типа.

Вода имеет высокую теплоемкость и плотность, но требует соблюдения постоянного температурного режима помещения зимой. Собственники жилья, которые пользуются домом нерегулярно, предпочитают в качестве теплоносителя антифриз.

Схема обустройства системы отопления с расширительным баком открытого типа

Выбор типа разводки отопления и вида теплоносителя производят на стадии разработки проекта. Вязкость, коэффициент расширения и теплоемкость антифриза замедляют теплообменный процесс и снижают теплосъем радиаторов. Для теплоносителя «незамерзайка» требуется увеличить мощность насосов и проходное сечение системы.

Важно! Присутствие в антифризе этиленгликоля ограничивает его применение в котлах двухконтурного типа. Некоторые присадки разрушают детали из полипропилена, чугуна, цветных металлов, резины.

Напольный радиатор, установленный возле двери, может выполнять функцию тепловой завесы

Обогревательный прибор — стальной, алюминиевый, комбинированный, чугунный или анодированный радиатор (батарея), который отдает свое тепло и обеспечивает в помещении благоприятный микроклимат.

Теплоотдача и инерционность зависят от материала и размеров прибора. Длину конструкций батарей изменяют, регулируя необходимое количество секций. Воздухоотводчик (кран Маевского) и вентиль-терморегулятор, установленный на входе теплоносителя в отопительный прибор, обеспечивают равномерный расчетный теплосъем. Запорный вентиль на отводящем патрубке необходим для технического обслуживания при эксплуатации.

С помощью крана Маевского можно отрегулировать распределение теплоносителя в радиаторе

Места установки отопительных приборов обозначены в нормативной технической документации: по периметру отапливаемого помещения, под оконными проемами, возле входной двери. Тепловая завеса, установленная при входной двери, не позволит проникнуть холодному воздуху с улицы в жилой дом.

Способы соединения радиаторов со стояками и трубопроводом: односторонний, диагональный и нижняя подводка.

Изменение мощности теплоотдачи радиаторов в зависимости от способа присоединения к ним труб

Количество радиаторов (I) вычисляют по формуле:

I=S*k1*k2*k3*k4*100/P (шт), где

S — площадь помещения, (м2

P — паспортное значение мощности одной секции, (Вт);

k1 — повышающий коэффициент на стеклопакеты;

k2 — понижающий коэффициент потерь, который зависит от площади наружных стен;

k3 — зависимый коэффициент от конструкции и утепления кровли (с чердаком или без);

k4 — зависимый коэффициент от высоты потолка (k4 = 1, при h = 2,5 м), чем выше межэтажное пространство, тем большее значение поправки.

Ширину радиатора регулируют количеством наборных секций

Обратите внимание! Производитель указывает в паспорте изделия расчетные параметры: внутренний объем, и мощность радиатора. Расход теплоносителя в батарее мощностью 7 кВт — 7 литров в минуту.

Трубопровод передает, распределяет и возвращает теплоноситель в котел. Направленное движение потока тормозит шероховатая внутренняя поверхность труб, изменение диаметров проходного сечения, повороты. Величина гидравлического сопротивления определяет способ циркуляции (естественная или принудительная).

Трубная обвязка (замкнутый контур) обеспечивает герметичность системы. Мощность котла прямо пропорциональна расходу теплоносителя, который определяет внутренний радиаторный объем, емкость теплообменника котла и наполнение участков трубопровода.

Схема подключения радиаторов в двухтрубной системе отопления частного дома

В системах отопления частных домов применяют стальные бесшовные и полипропиленовые трубы с минимальным коэффициентом внутреннего сопротивления (шероховатости).

Расширительный бачок для отопления закрытого типа или открытого присутствует во всех схемах системы отопления двухэтажного частного дома. Давление, которое создает в напорном трубопроводе циркуляционный насос или силы гравитации, изменяет температуру кипения теплоносителя. Резкое вскипание воды может спровоцировать самопроизвольный скачок напора, выделение растворенных газов и многократное увеличение объема (температурное расширение), что приводит к разрушению составляющих системы отопления. Расширительный бачок помогает избежать подобных проблем.

Конструкция мембранного расширительного бака закрытого типа

Мембрана разделяет герметичный расширительный бак закрытого типа на водяную и воздушную камеры. В системах закрытого типа бак устанавливают на патрубок обратного трубопровода, перед всасывающим патрубком циркуляционного насоса. Зависимая компоновка подразумевает подъем бака на высоту не менее одного метра.

Открытый расширительный бачок устанавливают в верхней точке разгонного (главного) стояка на чердаке. В корпус врезают переливную трубу и питательный напорный трубопровод. Конструкция нуждается в тщательной термоизоляции, так как при низких температурах неутепленный бак и перелив могут «разморозиться». Расчетный объем емкости (10% от общего объема заполнения сети) обеспечивает экономию нагретого теплоносителя при переливе и удаление воздуха. Недостаток расширительного бака открытого типа — испарение теплоносителя.

Фитинг — соединительная часть трубопровода, устанавливается в местах его разветвлений, поворотов, переходов на другой диаметр

Важно! В системах отопления с антифризом в качестве теплоносителя устанавливают расширительные баки закрытого типа, которые обеспечивают герметичность, сохранение первоначального объема и свойств теплоносителя.

Установка запорной арматуры в системе отопления предоставляет возможность отключить участок сети или оборудование для проведения профилактики, ремонта или замены. Шаровые вентили устанавливают на стояки, до и после приборов отопления, насосов, коллекторов, котла, бойлера.

Шаровые вентили устанавливают до и после приборов отопления

Предохранительная арматура — обратный и предохранительный клапан, автоматический воздухоотводчик, балансировочный вентиль. Защищают трубопровод от дросселирующих потоков и гидравлических ударов систему отопления (насос, радиатор, котел). Клапан-отсекатель прекращает подачу топлива при срабатывании датчиков-газоанализаторов, отключении электричества и прекращении циркуляции через теплообменник.

Регулирующая арматура (электронный или электромеханический регулировочный вентиль, кран-терморегулятор) выравнивают показатели в системе отопления.

С помощью электронного крана-терморегулятора выравнивают показатели в системе отопления

Основное условие для арматуры и соединительных деталей в системе теплоснабжения — фитинг должен обеспечивать должную проходимость с меньшими потерями напора и герметичность разветвлений, поворотов, переходов диаметра в трубопроводе.

Гидрострелка и распределительный коллектор разделяют гидравлические контуры, снижают потери, увеличивают проходимость, распределяют тепловую нагрузку. Дополнительно служат местом установки измерительных приборов группы безопасности (тепловых датчиков, расходомеров, манометра, термометра). Термодинамическая стрелка обеспечивает удаление растворенных газов и взвешенных частиц из теплоносителя.

Гидрострелка и распределительный коллектор разделяют гидравлические контуры, снижают потери, увеличивают проходимость, распределяют тепловую нагрузку в многоконтурной системе отопления

Циркуляционный насос в системе отопления частного дома двигает поток нагретой воды по замкнутому контуру, поэтому высота дома не оказывает существенного влияния на мощность насоса. В «мокрых» циркуляционных насосах ротор с рабочим колесом находится в отопительном трубопроводе. Рабочая среда смазывает детали и охлаждает двигатель. Принцип работы и функциональные особенности насосов зависят от мощности, напора (м), подачи и КПД

Формула расчета производительности насоса:

Q=P/ ΔT* 1,16 (м/с, л/с, м3/час),

Формула расчета напора:

H=R*L*Zƒ (паскаль).

Обозначение Расшифровка символа Единицы измерения
Q Максимальный расход насоса (подача) л/с, м3/час
P Максимальная мощность котла (паспортные данные) кВт
ΔT Теплосъем с приборов отопления, условно принимают 20°C °C
1,16 Коэффициент удельной плотности воды Вт*час
H Напор в замкнутом контуре системы Паскаль
R Гидравлические потери в трубопроводе (для двухэтажного дома 150 Па/м) Па/метр
L Сумма длин контуров в отоплении метр
Zƒ Коэффициент шероховатости в соединениях, запорной арматуре, устройствах для регулировки и предохранения от некорректной работы системы. 1,3 для стандартных фитингов и шаровых кранов;

1,7 для термостатических, двух- или трехходовых кранов

Циркуляционный насос устанавливают традиционно на обратный трубопровод перед котлом или выносят нагнетатель давления на байпас. Руководство по установке и эксплуатации прибора разрабатывает производитель.

Схема байпаса с установленным циркуляционным насосом

Основные требования к системе

Существует ряд важных требований, которые необходимо учитывать при проектировании отопительной системы.

  1. В целом, проект отопления двухэтажного дома должен соответствовать архитектурному решению здания. Размещение котла требует определенных конструкционно-проектировочных условий помещения, в котором он будет находиться. Места установки радиаторов, а также пути пролегания трубопровода не должны нарушать архитектурные правила обустройства жилых и технических помещений. Все это означает, что составлять план отопительной системы должен квалифицированный проектировщик, на основании готового архитектурного проекта дома.
  2. В процессе эксплуатации система должна обеспечивать всем внутренним и наружным поверхностям такую температуру, которая предусмотрена строительными нормами и правилами (СНиПами).
  3. Система должна быть достаточно экономичной в эксплуатации. Если отопление дома требует слишком больших расходов энергоресурсов, стоит обратиться к специалистам: возможно некоторые детали или узлы получится унифицировать.
  4. Трубопровод должен иметь минимум изгибов и поворотов. Если при его монтаже нужно большое количество крепежных деталей в различных типоразмерах, значит, схема отопления составлена некачественно.
Всегда надо составлять и оценивать предварительную схему
Источник tapiart.ru
  1. В процессе использования система должна быть надежной, безопасной, удобной и бесшумной. Хорошая система позволяет владельцам дома легко управлять отопительными приборами, а при необходимости легко ремонтировать их.
  2. Немаловажна и эстетическая сторона. Радиаторы и подведенные к ним трубы должны иметь аккуратный привлекательный вид. Чем меньше заметны элементы отопления, тем лучше.

Типы и описания схем разводки труб

Различают две основные схемы двухтрубной системы отопления частного двухэтажного дома:

  • с горизонтальной разводкой труб;
  • с вертикальной разводкой.

Горизонтальная разводка

Горизонтальный тип разводки труб, в свою очередь, подразделяется на:

  • лучевой (коллекторный);
  • последовательный.

Для коллекторной схемы, которая, как самая популярная, будет подробнее описана далее, характерно наличие обособленной подводки для каждого радиатора.

Последовательный метод подразумевает существование отходящей от стояка единой отводки, пролегающей по периметру всех этажей и имеющей в составе подающую и обратную трубы.

Независимо от выбранного собственником подвида, у горизонтальной разводки есть общие отличительные черты (прочитайте также: “Какую разводку труб отопления выбрать – виды и особенности вариантов“). В частности, такая схема чаще всего обустраивается в тех домах, где сверху пологая крыша, а снизу есть подвал. Чердак в качестве места локации предназначенного для отопления оборудования и сетей коммуникации использовать нельзя.

Плюсы горизонтальной разводки:

  • высокий показатель гидравлической устойчивости;
  • возможность автоматически выставлять и поддерживать температуру в каждой отдельной комнате;
  • при использовании схемы допускается установка отдельных теплосчетчиков, как двух, так и более;
  • разводку такого типа можно размещать скрытно, не портя внешний вид комнат деталями трубопровода.

Минусы разводки:

  • усложнённая схема запуска отопления: для обеспечения бесперебойной работы предварительно нежно выпускать из неё воздух;
  • на всех радиаторах требуется устанавливать краны, чтобы спускать воздушные пробки;
  • стоимость проекта, предусматривающего наличие коллектора, довольно высока, поскольку для обустройства необходимо закупить больше стройматериалов.

Вертикальная разводка

Схема двухтрубной системы отопления двухэтажного дома предусматривает наличие в доме одного вертикального стояка, к которому подключаются прочие отопительные приборы и элементы. Труб для такой схемы требуется больше, и стоимость отопительного контура с горизонтальной разводкой будет выше горизонтального аналога на 15-20%. Кроме того, обустройство вертикальной системы проходит сложнее.

В отличие от предыдущей системы, вертикальная разводка чаще применяется в зданиях, имеющих просторный чердак, потому что именно там возможно разместить всё центральное оборудование. Читайте также: “Как устроена двухтрубная система отопления – варианты монтажа“.

Достоинства и недостатки вертикальной разводки в целом не отличаются от горизонтальной.

Коллекторная система отопления

Горизонтальная разводка коллекторного типа в частных домах с двумя и более этажами наиболее распространена. Среди её явных преимуществ – возможность смонтировать отдельный коллекторный контур на каждом этаже и скрыть элементы трубопровода в полах или под плинтусами.

Чтобы претворить схему в жизнь, следует на каждом из этажей в специальном шкафу (или нише) установить коллекторную гребёнку, а под полом провести трубы; тогда, помимо прямого назначения, эти элементы будут подогревать пол.

К каждому из радиаторов подключаются две трубы – подающая и отводящая. Каждая из них отходит от коллекторного узла, включающего два коллектора, которые соединяются с подающим и обратным трубопроводами. При желании можно на каждую подающую трубу установить арматуру запорного типа, чтобы отключать любой отдельный радиатор, не прекращая работы остальных – к примеру, с целью регулирования температуры помещения или для обслуживания этого радиатора.

Качественную циркуляцию горячей воды в двухтрубной системе коттеджа с двумя и более этажами невозможно обеспечить без установки циркуляционного насоса. Этот аппарат также увеличивает расходы на обустройство контура.

Почему двухтрубное

Почему схема отопления должна быть именно двухтрубной?Потому, что по сравнению с более простой однотрубной ленинградкой оно позволяет добиться более равномерного нагрева батарей. При большой длине однотрубного контура перепад температур между подачей и обраткой неизбежно сделается заметным и вынудит увеличивать размеры радиаторов, что невыгодно и не всегда применимо с точки зрения дизайна помещений.

Многосекционная батарея — сомнительное украшение для жилой комнаты.

Заметьте, что однотрубная система дешевле в монтаже (просто-напросто из-за меньшей суммарной длины розлива) и более отказоустойчива. До тех пор, пока на концах розлива есть перепад давлений, остановка циркуляции в ней невозможна в принципе.

Однотрубная ленинградка — лидер по отказоустойчивости.

Устройство

Все схемы двухтрубной системы отопления двухэтажного дома имеют одну общую черту: у них есть отдельные розливы подачи и обратки. Розливы соединяются между собой перемычками с установленными в их разрыв отопительными приборами.

Простейшая двухтрубная схема для одноэтажного дома.

Верхний и нижний розливы

В зависимости от расположения розлива подачи выделяют схемы с нижним и верхнем розливами.

  • В первом случае и подающая, и обратная нитки контура расположены в подвале и соединяются парными стояками. Те, в свою очередь, соединяются между собой перемычками, расположенными в комнатах верхнего этажа или на чердаке;

Нижний розлив: подача и обратка проходят по подвалу и соединяются парными стояками.

Выносить перемычки на холодный чердак — не очень хорошая идея. При остановке контура в холода вода зависает в стояках, и трубы на чердаке оказываются прихваченными льдом уже через час после отключения отопления.

  • Во втором случае подача разведена по чердаку, а обратка — по подвалу. Такая схема сильно упрощает сброс и запуск системы: при сбросе достаточно открыть сбросник на расширительном баке, расположенном в верхней точке розлива подачи, и вся зависшая в трубах вода сольется вниз; при запуске воздух стравливается не на каждой перемычке между стояками, а только на пресловутом сброснике в расширительном бачке.

Для запуска контура достаточно стравить воздух через кран на расширительном бачке.

На мой взгляд, именно верхний розлив наиболее удобен в плане эксплуатации. В домах с верхним расположением подачи на моей памяти ни разу не было серьезных аварий, связанных с разморозкой отопления, в то время как в домах с нижним розливом радиаторы и подводки в подъездах приходилось отогревать каждую зиму.

Схемы разводки отопления при верхнем розливе.

Гравитационная и принудительная

Двухтрубная система отопления в двухэтажном частном доме может быть реализована с принудительным побуждением циркуляции теплоносителя (для этого используется циркуляционный насос) или с естественной циркуляцией, за счет разницы в плотности горячего и холодного теплоносителя.

Циркуляционный насос обеспечивает принудительное движение воды или антифриза в контуре.

Схемы с принудительной циркуляцией выгодны тем, что:

  • Обеспечивают большую скорость движения теплоносителя и, соответственно, более равномерный и быстрый нагрев радиаторов;
  • Позволяют обойтись меньшим диаметром розливов.

Главный их недостаток — энергозависимость: насосу требуется круглосуточное питание. Если проблему кратковременных отключений света можно решить, установив источник бесперебойного питания, то отключение электричества длиной в несколько суток оставит ваш дом без тепла.

Системы с естественной циркуляцией полностью энергонезависимы.

Как устроена такая отопительная система?

  • Котел (как правило, твердотопливный) опускается максимально низко — в подвал или приямок. Радиаторы монтируются выше теплообменника котла. Перепад высоты между ними, собственно, и будет обеспечивать циркуляцию;

Высота H примерно равна гидравлическому напору в контуре.

  • Сразу после котла монтируется разгонный патрубок — вертикальный участок розлива, поднимающийся под потолок второго этажа или на чердак. Через него нагретая в котле вода поднимается в верхнюю точку контура, откуда движется по розливам самотеком, за счет собственной тяжести. Отсюда, кстати, и название такой системы — «гравитационная».
  • Сразу после разгонного патрубка монтируется открытый расширительный бак, выполняющий заодно функцию предохранительного клапана и заливной воронки для заполнения контура водой. Если теплоноситель закипит, пар покинет розлив через крышку бака. Через нее же всегда можно долить воду взамен сброшенной или испарившейся;

Открытый расширительный бак.

  • Оба розлива — подача и обратка — монтируются с небольшим постоянным уклоном по ходу движения теплоносителя;
  • Внутренний диаметр розливов делается максимально большим (не менее ДУ32, чаще ДУ40 — ДУ50). Большой диаметр компенсирует минимальный гидравлический напор, создаваемый перепадом температур.

Гидравлическое сопротивление падает с увеличением внутреннего сечения трубы. Чем толще розливы и подводки, тем быстрее циркулирует в них вода.

Розлив в гравитационной системе. Обратите внимание на его диаметр: здесь использована стальная труба ДУ40.

Как это работает?

  1. Нагретая котлом горячая вода благодаря уменьшившейся плотности вытесняется в верхнюю точку контура более холодными и плотными массами теплоносителя;
  2. Оттуда она продолжает двигаться по проложенному с уклоном розливу, постепенно отдавая тепло воздуху в комнатах через отопительные приборы;
  3. Отдавший тепло теплоноситель возвращается к котлу и вовлекается в повторный цикл циркуляции.

Очевидные недостатки гравитационной системы отопления — большая инерционность, значительные перепад температур между первыми и последними по ходу движения воды батареями и большие расходы на монтаж розливов.

После растопки котла дальние от него радиаторы нагреются до рабочей температуры только через полчаса-час.

Тем, где перебои с энергоснабжением носят периодический характер, практикуется монтаж комбинированных систем отопления. Собственно, они представляют собой классическую гравитационную схему с врезанным параллельно розливом циркуляционным насосом. Между врезками насоса монтируется шариковый обратный клапан.

Эта схема работает так:

  • При включенном насосе вода идет через его врезки. Благодаря избыточному давлению на выходе из насоса обратный клапан закрыт;
  • При выключении насоса клапан открывается, и вода продолжает медленно циркулировать с естественным побуждением.

Врезка циркуляционного насоса в гравитационную систему. В разрыв байпаса установлен шариковый обратный клапан.

Подчеркну: в таких схемах используются только шариковые клапана. Пружинный обратный клапан требует для открытия значительного перепада давлений. Даже если он откроется (что маловероятно), на нем будет теряться существенная часть гидравлического напора.

Шариковый клапан в разрезе.

Конвекционное и внутрипольное

Классическая схема отопления настенными или напольными радиаторами называется конвекционной: тепло распределяется восходящими от отопительных приборов потоками нагретого воздуха. К несчастью, перемешивание воздуха этими потоками недостаточно эффективно: температура под потолком всегда на несколько градусов выше, чем на уровне пола.

Конвекционное отопление: под потолком жарко, на полу холодно.

Поскольку жители дома, как правило, не имеют обыкновения проводить свой досуг на потолке, более сильный нагрев верхней части объема помещения имеет лишь одно следствие — увеличение теплопотерь через перекрытие и кровлю.

Теплый пол не имеет такого недостатка. Проложенные в стяжке или под чистовым напольным покрытием трубы максимально прогревают комнату именно на уровне пола, что позволяет добиться комфортного распределения температур при минимальных затратах.

Температура воздуха при отоплении теплым полом.

Можно ли совместить пол с двухтрубной системой? Если все отопление дома делается низкотемпературным внутрипольным, то двухтрубным окажется только участок между котлом и коллекторами. Дальнейшая разводка будет коллекторной (лучевой).

Видите ли, теплый пол имеет ограничение по максимальной длине контура (100-120 метров), поэтому отопление дома обычно представляет собой несколько параллельно подключенных контуров.

Двухтрубным будет только участок до коллектора.

Если теплый пол подключается параллельно высокотемпературному отоплению радиаторами, ему нужен узел согласования температур с термодатчиком, трехпроходным или двухпроходным клапаном и собственным циркуляционным насосом.

Насос приводит в движение теплоноситель внутри низкотемпературной части контура; клапан открывается и впускает в трубы теплого пола новую порцию горячей воды лишь при его остывании до определенной температуры.

Принципиальная схема согласования водяного теплого пола с двухтрубным высокотемпературным отоплением.

Отопление с естественной циркуляцией

Особенностью системы отопления с естественной циркуляцией двухэтажного дома является отсутствие насоса, создающего давление в трубах. Движение воды обеспечивается законами гидравлики и термодинамики, для чего трубы устанавливают под определенным углом друг к другу на заданной высоте. Хоть эта система и обладает несколько меньшей тепловой эффективностью, она является полностью автономной, то есть не зависит от электропитания и не расходует дополнительную энергию.

Отопление с естественной циркуляцией двухэтажного дома может выполняться как по однотрубной, так и по двухтрубной схеме. Достоинства и недостатки этих видов подробно рассмотрены ниже. Вот несколько особенностей, о которых нужно помнить при организации любого вида естественной циркуляции:

  • потребуются трубы большого диаметра, в противном случае движение воды будет затруднено;
  • недопустимо использование расширительных баков закрытого типа — это влечет создание избыточного давления и самотеком система уже работать не будет;
  • в качестве места расположения расширительного бака выбирают наивысшую точку трубопровода, в то время как котел располагают внизу, чаще всего — несколько ниже обратной магистрали.

При монтаже системы с естественной циркуляцией в двухэтажном доме неизбежен значительный перерасход материалов и снижение теплоотдачи. Подобные сложности оправданы лишь в одном случае — когда слишком велик риск перебое с электроэнергией в холодное время года.

Однотрубные системы отопления

Под однотрубной системой отопления двухэтажного дома понимается комплекс радиаторов, использующих для приема горячего теплоносителя и сброса остывшего одну и ту же магистраль. Это позволяет существенно экономить на материалах, однако влечет ряд недостатков:

  • требуется повышенная мощность котла;
  • температура воды в магистралях последовательно снижается от радиатора к радиатору;
  • каждый следующий радиатор должен иметь больше секций, чем предыдущий (что является следствием предыдущего пункта).

Таким образом, реализация однотрубных схем имеет смысл лишь в регионах с относительно мягким климатом для отопления небольших домов.

Отопление «Ленинградка»

Как несложно догадаться, эта схема отопления была разработана в Советском Союзе и повсеместно внедрялась в небольших зданиях северной столицы. Основой «ленинградки» является одна общая магистраль, идущая по периметру помещений ниже уровня установки радиаторов. Патрубки врезаются в нее сверху, а для перенаправления потока теплоносителя под каждым радиатором выполняют сужение трубы или устанавливают регулирующий вентиль.

Возможна как естественная, так и принудительная циркуляция. В первом случае рекомендуется устанавливать не более четырех радиаторов, во втором — не более шести. Подключение семи-восьми радиаторов возможно лишь после точных инженерных расчетов, при большем количестве потребителей тепла система считается неэффективной.

Альтернативные виды однотрубного отопления

Дальнейшей эволюцией «ленинградки» можно считать системы с разрывами магистрали и подрадиаторными перетяжками, которые играют роль «узких мест», перенаправляя поток жидкости. Это позволяет упростить основную магистраль, избавившись от сужений и вентилей, а также располагать радиаторы вдали от зоны прокладки основных труб. При достаточной мощности нагнетающего насоса в циклах принудительной циркуляции возможно некоторое увеличение отапливаемых площадей.

Двухтрубное отопление

Двухтрубная система отопления нашла применение в крупных двухэтажных домах, так как имеет значительно меньшие теплопотери от радиатора к радиатору. В структуру системы входят две основные магистрали: горячая и холодная. По первой нагретая жидкость подается к потребителям тепла, во вторую сбрасывается остывший теплоноситель. При этом магистрали не имеют никакой прямой связи друг с другом.

Расширительный бак устанавливается на отдельном первичном ответвлении горячей магистрали значительно выше трубопроводов. Обычно выбираются модели закрытого типа. Перед радиаторами могут врезаться вентили, позволяющие выборочно отключать от отопления отдельные комнаты, однако перекрытие слишком большого количества вентилей может привести к избыточному давлению и течам, особенно — в системах с принудительной циркуляцией и при неправильно проделанных тепловых расчетах.

Тупиковая схема и «петля Тихельмана»

Изначально все системы двухтрубного отопления работали по прямой тупиковой схеме. Это означало, что радиатор, первым получивший горячий теплоноситель, первым же и отдает остывший, что влечет последовательную потерю давления в радиаторах и снижение их эффективности. Пусть и не такое значительное, как при однотрубной компоновке. Тупиковая схема до сих пор применяется для отопления небольших зданий, так как требует значительно меньшего расхода материалов при монтаже и не так требовательна к мощности насоса.

Решение проблемы падения давления предложил инженер Альберт Тихельман. Он разработал реверсивную систему обратной подачи теплоносителя или, проще, обратную петлю. Таким образом, радиатор, первым получивший теплоноситель, сбрасывал его последним, а последний установленный радиатор сливал остывшую жидкость раньше, чем остальные. При этом, разумеется, вдвое увеличилась длина обратной магистрали. Тупиковая схема хорошо подходит для отопления двухэтажного дома.

Лучевая схема

Другой ветвью эволюции тупиковой системы отопления стала так называемая лучевая схема. Она предполагает наличие дополнительного узла — распределительного коллектора. Он необходим для разведения первичных и обратных магистралей к каждому радиатору в отдельности, что обеспечивает циркуляцию жидкости с равной температурой и равным давлением во всех элементах системы.

Дальнейшее усложнение отопительной системы по сравнению с тупиковыми и петличной схемами привело к еще большему расходу труб при прокладке магистралей. Тем не менее, это окупается высокой эффективностью. Требования к расширительному баку и нагнетающему насосу те же, что и в «петле Тихельмана».

Виды водяного отопления частного двухэтажного дома своими руками со схемами

Самые популярные и подходящие варианты отопительных систем с использованием воды – это с принудительной и естественной циркуляцией. Второй вариант не требует постоянного подключения к сети, практичен, так как перебои в подачи электроэнергии никак на наго не влияют. Выполняя монтаж такой системы, необходимо использовать трубы, имеющие внушительный диаметр, и устанавливать их под наклоном.

Вариант схемы отопления частного дома с естественной циркуляцией

Схема с естественным поступлением носителя тепла более приемлема для одного этажа, в двухэтажных постройках применяют метод принудительной подачи воды. Для него следует монтировать котел, бак расширительный, коллектор, прибор отопления и систему труб. Циркуляция происходит за счет работы насоса, а для нагрева используется разнообразное топливо. Может питаться и от электроэнергии для осуществления обогрева дома.

Возможная схема

Разберем, почему предпочтение отдают принудительной системе.

Естественный вариант поступления носителя тепла

Схема для двух этажей мало чем отличается от варианта с одним этажом. Она достаточно распространена и оправдывает свою популярность.

Обратите внимание! Правильно выбрать место монтажа расширительного бака.

Расширительный бачок совсем необязательно монтировать на чердаке, однако, оставить его сверху, на втором этаже. Таким образом будет обеспечиваться сток носителя тепла. Поступая сверху в батареи, тепло будет распределяться равномерно по площади всего дома. Следует соблюдать наклон труб в 3-5 градусов для постоянного стока жидкости.

Расширительный бачок находится на втором этаже

Подающие трубы могут располагаться под потолком или подоконниками. Такая система обогрева здания имеет ряд достоинств:

  • нет надобности в постоянном подключении к сети;
  • работает без перебоев;
  • легкость в использовании;
  • нет шума в процессе эксплуатации.

Как можно скрыть большие трубы

Минусов в таком варианте намного больше, поэтому владельцы домиков в два этажа предпочитают схему отопления с принудительной циркуляцией двухэтажного дома. Недостатки естественного поступления воды по кругу:

  • сложный и длительный монтаж;
  • нет возможности обогревать площадь свыше 130 кв. м;
  • малая производительность;
  • из-за большой разницы температур между подачей и обраткой повреждается котел;
  • внутренняя коррозия из-за кислорода;
  • постоянная надобность отслеживать состояние труб и невозможность применять антифриз;
  • затратность установки.

Самостоятельный монтаж такой отопительной системы очень сложен, поэтому владельцы построек предпочитают принудительную систему, которую можно установить самостоятельно без затрат больших усилий.

Схема отопления с принудительной циркуляцией двухэтажного дома: ее достоинства и недостатки

Монтаж такого типа отопления намного легче выполнить самостоятельно. А также такой вид обогрева имеет ряд достоинств:

  • не требуется приобретать определенные трубы нужного диаметра;
  • можно применить недорогие радиаторы и сэкономить деньги;
  • большой срок эксплуатации узла, так как нет перепада температур;
  • можно регулировать уровень тепла;
  • простота монтажа.

Трубы с меньшим диаметром смотрятся намного лучше

Минусы у такой системы обогрева также присутствуют, но их значительно меньше. Во-первых, это работа от электросети, то есть при отключении подачи электроэнергии перестанет происходить обогрев дома. Во-вторых, присутствует шум от работы насоса, однако, он негромкий, поэтому практически незаметен.

Выбор оптимальной схемы отопления

Для начала определим, какая нам нужна отопительная – с естественной или принудительной циркуляцией. Если у вас большой двухэтажный коттедж, то выбирать нужно однозначно систему с насосом. Но если вы имеете небольшую дачу в удаленной от центральных магистралей местности, вам, возможно, подойдет самотечная система, способная работать без электричества.

Теперь выберем между однотрубным и двухтрубным вариантом. Если в доме немного помещений, а требования к эстетичности интерьера высоки, лучше установить отопление по однотрубной схеме. Но если комнат много, а тепловой режим отдельных помещений, например детских, имеет для вас большое значение, выбирайте двухтрубный тип отопления.

Принимая окончательное решение важно помнить, что большинство домовладельцев предпочитают двухтрубную схему с принудительным принципом функционирования

Заключение

Установка отопительной системы, это сложный трудоемкий процесс, включающий проектирование, подбор оборудования, монтаж всех элементов. Это должны выполнять специалисты. Выбор схемы подключения тоже необходимо согласовать с профессионалами, так как без специальной квалификации невозможно учесть все факторы и нюансы.

Главное в данном вопросе стремиться получить качественное и надежное отопление, а экономичность установки должна отойти на второй план. Экономить на закупке оборудования тоже не стоит. Хорошая отопительная система будет стоить дорого, но зато она сэкономит вам немалые средства потом, в процессе эксплуатации.

Источники

  • https://teplospec.com/montazh-remont/proekt-otopleniya-dvukhetazhnogo-doma-primer-proektirovaniya-sistemy.html
  • https://StrojDvor.ru/otoplenie/sxema-organizacii-otopitelnoj-sistemy-v-dvuxetazhnom-dome/
  • http://remoo.ru/kommunikacii/skhema-otopleniya-2-h-ehtazhnogo-chastnogo-doma
  • https://m-strana.ru/articles/skhema-otopleniya-dvukhetazhnogo-doma/
  • https://trubaspec.com/dlya-otopleniya/kak-ustroena-dvukhtrubnaya-sistema-otopleniya-dvukhetazhnogo-doma-sposoby-razvodki.html
  • https://otoplenie-gid.ru/gde/dom/738-dvuhtrubnaya-sistema-otopleniya-dvuhetazhnogo-doma
  • https://eurosantehnik.ru/otoplenie-dvuxetazhnogo-doma.html
  • https://aquatic-home.ru/sxema-otopleniya-s-prinuditelnoj-cirkulyaciej-dvuxetazhnogo-doma.html

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все об инженерных системах
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: