Попутная система отопления двухэтажного дома

Отопительные системы загородных коттеджей высотой 2 и более этажа обычно проектируются инженерами – теплотехниками. Но хозяевам жилищ несложной планировки площадью до 200 м² не обязательно обращаться к специалистам – продумать и организовать обогрев здания можно самостоятельно. Задача данной публикации – пояснить, какая схема отопления двухэтажного дома лучше сочетается с конкретными условиями эксплуатации, котельным оборудованием и обогревателями. Предлагаем рассмотреть существующие варианты и выбрать оптимальный.

Виды отопительных систем

Практика показывает, что большинство домовладельцев выдвигает к водяному отоплению 3 основных требования:

1. В доме всегда должно быть тепло.
2. Минимальный расход энергоносителей – природного газа, дров, электричества и так далее.
3. Красота. Трубы, арматуру и приборы обогрева желательно убрать с глаз, чтобы не портили интерьер.

Примечание. Требования перечислены в порядке важности с точки зрения пользователей. О стоимости монтажа мы поговорим в процессе рассмотрения систем.

Пожелания вполне понятны, но их следует увязать с техническими возможностями. Например, в отдаленных регионах случаются перебои с подачей электроэнергии либо отсутствует магистральный газ. Отсюда совет: сначала определите основное топливо и резервный энергоноситель, подберите котел и отопительные приборы. Отразите пожелания на бумаге – набросайте своими руками черновой проект.

Такой основательный подход позволит смонтировать схему отопления двухэтажного дома, которую не придется переделывать впоследствии. На выбор есть 5 вариантов систем:

• самотечная (она же – гравитационная и конвекционная);
• однотрубная;
• двухтрубная;
• лучевая (иначе – коллекторная);
• водяные контуры напольного обогрева, называемые теплыми полами.

Примечание. Первая схема подразумевает естественную циркуляцию теплоносителя по трубам и сообщающийся с атмосферой расширительный бак. В остальных реализован принцип принудительной циркуляции с помощью насоса и работа под давлением (используется закрытый мембранный бачок).

Указанные системы допускается комбинировать друг с другом. К примеру, на первом этаже сделать теплые полы, а на втором собрать лучевую схему. Теперь подробно рассмотрим каждый вариант по отдельности.

Схема с естественной циркуляцией

Чтобы понять принцип действия гравитационной системы, изучите типовую схему, применяющуюся в двухэтажных частных домах. Здесь реализована комбинированная разводка: подача и возврат теплоносителя происходит по двум горизонтальным магистралям, объединенным однотрубными вертикальными стояками с радиаторами.

Справка. Существуют и другие способы организовать самотек на двух этажах, например, разводить стояки прямо от расширительного бака трубами меньшего диаметра. Схема материалоемкая, с виду напоминает паука, а монтаж доставит немало хлопот.

Как работает самотечное отопление двухэтажного дома:

1. Удельный вес нагреваемой котлом воды становится меньше. Более холодный и тяжелый теплоноситель начинает вытеснять горячую воду вверх и занимать ее место в теплообменнике.
2. Нагретый теплоноситель движется по вертикальному коллектору и распределяется по горизонтальным магистралям, проложенным с уклоном в сторону радиаторов. Скорость течения невелика – порядка 0.1—0.2 м/с.


3. Расходясь по стоякам, вода попадает в батареи, где успешно отдает теплоту и охлаждается. Под воздействием гравитации она возвращается в котел по обратному коллектору, собирающему теплоноситель из остальных стояков.
4. Прирост объема воды компенсируется расширительным баком, установленным в самой высокой точке. Обычно утепленная емкость располагается на чердаке здания.

В современном исполнении гравитационные системы оснащаются насосами, ускоряющими циркуляцию и прогрев помещений. Перекачивающий агрегат ставится на байпасе параллельно подающей магистрали и функционирует при наличии электроэнергии. Когда свет отключается, насос бездействует, а теплоноситель циркулирует за счет гравитации.

Сфера применения и недостатки самотека

Назначение гравитационной схемы – теплоснабжение жилищ без привязки к электричеству, что актуально в отдаленных регионах с частыми отключениями света. Сеть самотечных трубопроводов и батарей способна работать вместе с любым энергонезависимым котлом либо от печного (раньше говорили – парового) отопления.

Разберем отрицательные стороны использования самотека:

• из-за малой скорости протока нужно повышать расход теплоносителя за счет применения труб большого диаметра, иначе радиаторы не прогреются;
• чтобы «подстегнуть» естественную циркуляцию, горизонтальные участки прокладываются с уклоном 2—3 мм на 1 м магистрали;
• здоровые трубы, идущие под потолком второго этажа и над полом первого, портят внешний вид комнат, что заметно на фото;

  

• затруднено автоматическое регулирование температуры воздуха – на батареи нужно покупать только полнопроходные термостатические клапаны, не препятствующие конвективной циркуляции теплоносителя;
• схема неспособна работать с теплыми полами и в 3-этажном доме;
• увеличенный объем воды в отопительной сети подразумевает длительный прогрев и большие затраты топлива.

Замечание. Последний отрицательный момент не играет особой роли – затраченная на производство тепла энергия никуда не денется. Она вернется в процессе остывания трубопроводов.

Чтобы выполнить требование №1 (смотри первый раздел) в условиях ненадежного электроснабжения, хозяину двухэтажного частного дома придется нести расходы на материалы – трубы повышенного диаметра и облицовку для изготовления декоративных коробов. Остальные минусы некритичны – медленный прогрев устраняется путем установки циркуляционного насоса, недостаток экономичности – монтажом специальных термоголовок на радиаторы и изоляцией труб.

Советы по проектированию

Если разработку самотечной схемы отопления вы взяли в свои руки, обязательно учтите следующие рекомендации:

1. Минимальный диаметр вертикального участка, идущего от котла, — 50 мм (имеется в виду внутренний размер условного прохода трубы).
2. Горизонтальный раздающий и собирающий коллектор допускается уменьшить до 40 мм, перед последними батареями – до 32 мм.
3. Уклон 2—3 мм на 1 м. п. трубопровода делается в сторону радиаторов на подаче и котла – на обратке.

   



4. Входной патрубок теплогенератора должен располагаться ниже батарей первого этажа с учетом уклона обратной магистрали. Возможно, в котельной придется сделать небольшой приямок под установку источника тепла.
5. На подводках к отопительным приборам второго этажа лучше поставить прямой байпас малого диаметра (15 мм).
6. Верхний раздающий коллектор постарайтесь уложить на чердаке, чтобы не вести под потолками комнат.
7. Используйте расширительный бак открытого типа с патрубком перелива, выведенным на улицу, а не в канализацию. Так удобнее следить за переполнением емкости. С мембранным бачком система работать не будет.

Важный момент. Все элементы гравитационной схемы, расположенные на чердаке двухэтажного дома, не забудьте тщательно утеплить, дабы не греть холодную крышу.

Расчет и проектирование самотечного отопления в коттедже сложной планировки стоит доверить специалистам. И последнее: магистрали Ø50 мм и более придется исполнять стальными трубами, медью либо сшитым полиэтиленом. Максимальный размер металлопластика составляет 40 мм, а диаметр полипропилена выйдет просто угрожающим из-за толщины стенок.

Плюсы и минусы однотрубной схемы

Однотрубная система отопления двухэтажного частного дома способна нормально функционировать только с принудительной циркуляцией от насоса. Конструкция следующая: по периметру этажа проходит одна магистраль, куда подключены все батареи. То есть, коллектор одновременно играет роль подачи и обратки.

Работа однотрубной схемы, получившей название «ленинградка», довольно сложна:

1. Если трубопроводы рассчитаны верно, то в каждый радиатор затекает приблизительно 1/3 горячей воды. Оставшиеся 2/3 объема двигаются по магистрали дальше.
2. Теплоноситель, прошедший батарею, избавляется от тепла и возвращается обратно в коллектор, понижая температуру потока на 1—2 °С.
3. Охлажденная вода течет к следующему радиатору, где процесс разделения и слияния потоков повторяется. Температура теплоносителя в коллекторе снова падает. Сколько батарей подключено к кольцевой магистрали, столько раз вода охладится.
4. Пройдя последний отопительный прибор, холодный теплоноситель возвращается в котел.

Важное условие нормальной работы системы: диаметра главной магистрали должно хватать на подачу тепла всем батареям. По факту применяются трубы размером 25—32 мм (DN 20—25) при подводящих патрубках радиаторов Ø15 мм (внутренний диаметр DN10).

Сторонники «ленинградки» называют ее главным плюсом низкую стоимость материалов и монтажа. Мы согласимся с утверждением, но с оговоркой: если производить сборку дешевым полипропиленом.

Однотрубная схема отопления, сделанная в двухэтажном доме из металлопластика, сшитого полиэтилена или металла, обойдется дороже двухтрубной из-за цены фитингов. Точный расчет предоставит наш эксперт Владимир Сухоруков ниже на видео.

Минусы «ленинградки» выглядят так:

• поскольку каждый последующий радиатор получает более остывший теплоноситель, нужно наращивать число секций для нагрева дальних комнат;
• чтобы не подбирать количество секций наобум, нужно произвести расчет остывания воды;
• максимальное число эффективно работающих батарей на одной ветви – 5—6 шт., иначе придется нарастить диаметр раздающей трубы до 40—50 мм;
• закольцованную магистраль сложнее провести по дому – мешают дверные проемы, особенно на втором этаже;
• отопительные приборы влияют друг на друга, что затрудняет организацию автоматического регулирования.

Пример. Представьте, что на всех радиаторах установлены термоголовки. Если в первой комнате воздух прогрелся до установленной температуры, термостат закроет проход теплоносителя в батарею. Тогда к остальным приборам пойдет более горячая вода, что заставит сработать остальные радиаторные клапаны.

Маленький плюс однотрубной разводки: одну ветку проще упрятать в стену либо под полы, нежели две. Отопительная сеть легко комбинируется с другими типами систем, работающих с принудительной циркуляцией.

Двухтрубная разводка – просто и надежно

Расписывать алгоритм работы двухтрубной схемы нет нужды, поскольку он прост до безобразия. Мимо всех отопительных приборов проложены 2 трубопровода – подающий и обратный. По первому горячий теплоноситель поступает в батареи, где охлаждается и возвращается в котел через второй. Подключение соответствующее – одна подводка врезана в подачу, вторая – в обратку.

В двухэтажных загородных домах применяется 2 типа двухтрубных систем:

1. Тупиковая или плечевая. Подающая и обратная магистраль заканчивается на последнем радиаторе, по факту теплоноситель меняет направления движения и течет обратно к котлу.
2. Попутная (кольцевая, петля Тихельмана). Трубопровод подачи заканчивается на последней батарее, а обратки – начинается от самого первого радиатора, проходит остальные обогреватели и возвращается к источнику тепла. Направление движения воды не меняется, отсюда и название.

Примечание. Обе системы функционируют принудительно от насоса и в подавляющем большинстве случаев работают под давлением 1—2,5 Бар. Делать их открытыми бессмысленно, проще и удобнее поставить мембранный расширительный бак рядом с котлом.

Двухтрубные схемы практически безупречны, поэтому начнем с перечисления недостатков:

• протяженные ветви с большим числом отопительных приборов требуют глубокой балансировки, но при количестве батарей 5—6 шт. проблем не возникнет;
• трубопроводы петли Тихельмана неизбежно натыкаются на дверные проемы, которые приходится огибать разными способами;
• отопительная сеть, собранная из полипропилена, обойдется дороже аналогичной однотрубной системы;
• всё.

Минусов у двухтрубных схем действительно мало: они надежны, стабильны в работе, легко поддаются автоматической регулировке и одинаково хорошо функционируют с теплым полом, радиаторами и другими видами обогревателей. Плечи тупиковой разводки могут делаться разной длины и загруженности по числу батарей, а петля Тихельмана – образец гидравлического равновесия, не нуждающийся в балансировке.

Для справки. В дачном коттедже площадью до 200 м² удастся обойтись диаметрами труб 10—20 мм (внутренний), не более.

Принцип коллекторного распределения теплоносителя

Лучевая схема – это современная разновидность двухтрубной разводки, удовлетворяющая всем новым и старым требованиям: эффективность, экономичность за счет автоматизированного управления, полностью скрытая прокладка труб и так далее. В чем особенности системы:

1. Теплоноситель от котла направляется в главный распределительный узел – коллектор.
2. Радиаторы подключены подводками DN10—15 к гребенке по двухтрубной схеме, каждый к своей паре штуцеров на подающем и обратном коллекторе. Магистрали отсутствуют.
3. Подводящие трубы утеплены и проложены скрыто по любому удобному маршруту – под напольным покрытием, за натяжными потолками либо в стенах.
4. С помощью расходомеров коллектора (ротаметров) доступна ручная регулировка количества воды, направляемой к батарее. Если гребенку оснастить сервоприводами, подключенными к комнатному терморегулятору, управление потоком теплоносителя будет производиться автоматически.

Совершенство коллекторных схем отопления двухэтажных домов несколько омрачает высокая цена материалов. Гребенки с ротаметрами, трубный утеплитель, сервоприводы, — все указанные элементы стоят приличных денег. Недостаток второй: подобную систему сложно собрать в обжитых помещениях, не делая ремонта. Чтобы упрятать пучок трубопроводов, придется разобрать полы либо снять обшивку потолков.

Контуры напольного обогрева

Как и коллекторная схема, водяной теплый пол монтируется в процессе строительства или ремонта двухэтажного дома. Есть 2 способа устройства напольного обогрева:

• замоноличивание змеевиков из труб в цементно-песчаной стяжке;
• раскладка труб греющих контуров в теплораспределительных металлических пластинах без заливки стяжки.

Для справки. Бетонирование трубопроводов принято делать на первых этажах жилых зданий. Второй способ применяется для прокладки внутри деревянных перекрытий.

Концы труб Ø16 х 2 мм, уложенных змейкой либо улиткой, подсоединяются к гребенке, о которой говорилось выше и подробно рассказано в отдельной публикации. Коллектор со смесительным узлом или термоголовками RTL обеспечивает подачу в контуры теплоносителя с температурой не выше 50 °С.

Преимущества теплого пола очевидны – реальная экономия энергоносителей 15—20% за счет нагрева поверхности до температуры 20—25 °С и комфорт для проживающих в доме. Теперь о негативных моментах:

1. Устройство теплого пола в двухэтажном жилище – затея не из дешевых. По стоимости материалов и монтажа это самый дорогой вариант отопления помещений.
2. Греющие контуры, особенно в цементной стяжке, очень инертны в плане регулировки. Представьте, холодный монолит выходит на рабочий режим в течение суток. Чтобы комната не перегревалась, треть от потребной тепловой мощности должны поставлять батареи, быстро реагирующие на изменение температуры воздуха.
3. В случае неисправности либо утечки воды в контуре бетонную стяжку придется ломать.

Невзирая на перечисленные проблемы, теплые полы используются домовладельцами все чаще – слишком уж комфортный обогрев и ощутима экономия топлива. В отличие от других систем отопления, греющие контуры абсолютно не портят интерьер помещений.

Выбираем подходящую схему

После ознакомления с применяемыми в двухэтажных домах системами отопления пришло время вернуться к вашему черновому проекту, где подобраны типы радиаторов и котла, определена расстановка данного оборудования и перечислены пожелания. Дальше выбираем схему в соответствии с рекомендациями:

1. При частых перебоях электроснабжения выбор невелик – нужна самотечная система. Если дом топится кирпичной печкой, стоит использовать ее в качестве источника тепла и не покупать котел.
2. Если вы так и не поняли, чего хотите, смело собирайте двухтрубную тупиковую схему закрытого типа. Ее легко адаптировать к различным условиям и оборудованию. Впоследствии установите твердотопливный, газовый или электрокотел – разницы нет, отопление будет работать.
3. При повышенных требованиях к дизайну интерьера принимайтесь за коллекторную разводку. Чтобы не ошибиться с размерами труб, тяните до гребенки диаметр 32 мм, а подводки к батареям делайте Ø16 х 2 мм (наружный).

   

4. Теплые полы устраиваются при наличии средств и желания. Их лучше совместить с любой системой, кроме гравитационной.

Совет. Напольное отопление без радиаторной сети подходит далеко не всем. Чтобы прогреть помещение теплым полом, его поверхность придется довести до 30 °С и более. Длительное пребывание в такой комнате у многих вызывает ощущение духоты и дискомфорта.

В маленьком дачном домике на 2 этажа стоит сделать однотрубную систему из труб ППР. При 3—4 батареях на каждой ветви она будет работать безукоризненно. Использовать «ленинградку» в большом коттедже мы не рекомендуем. Подробнее о выборе разводки смотрите на видео от эксперта:

О совместимости с различными котлами

При выборе схемы отопления нужно учесть тип источника тепла. Например, с настенным газовым котлом способны работать все системы, кроме гравитационной. При отключении электричества теплогенератор попросту остановится. Лучший вариант для самотека – энергонезависимый напольный агрегат либо кирпичная печь с водяным контуром (баком – котлом, но не змеевиком!).

Прямая стыковка самотечной разводки с твердотопливным котлом крайне нежелательна, хотя домовладельцы все равно это делают.

Из-за малой скорости движения и медленного отбора теплоты отопительный агрегат станет перегреваться и закипать, рано или поздно случится авария. Обязательно нужна буферная емкость, отбирающая лишнюю энергию, причем подключенная по всем правилам самотека – большими диаметрами и с уклонами. Сооружение выйдет громоздким и некрасивым.

Остальные системы, действующие с принудительной циркуляцией, совместимы с любыми котлами, в том числе двухконтурными. Единственная рекомендация: при подключении к твердотопливным агрегатам лучше использовать теплоаккумулятор, который не даст теплоносителю закипеть и предотвратит аварию.

otivent.com

Принцип работы встречной и попутной СО

Итак, попутная система отопления представляет собой двухтрубный отопительный контур, в котором теплоноситель, как в трубопроводе «подачи», так и в «обратке» перемещается в одинаковом направлении.

Подающая труба монтируется по периметру отапливаемого помещения (здания). К ней, последовательно, подключаются все отопительные приборы (батареи). Оканчивается труба подачи на последнем, по ходу движения теплоносителя, радиаторе в ветке.

Основным достоинством данного варианта является равная протяженность подающего и обратного трубопровода теплоснабжения к каждому отопительному прибору. Именно это и делает возможным равномерный прогрев радиаторов не зависимо от места их расположения и удаленности от котельной установки (стояка). Данный тип разводки, как нельзя лучше подходит для организации СО на больших площадях. Специалисты отмечают некоторое снижение температуры теплоносителя в подающей трубе, которое, как правило, не является критичным.

Недостатком такой схемы является трудоемкость монтажа и больший (в сравнении с тупиковой разводкой) расход материалов. Удорожание СО происходит за счет необходимости использования магистрального трубопровода повышенного сечения.

Во встречных, или, как их еще называют, тупиковых системах отопления, движение теплоносителя в подающей магистрали происходит в противоположном направлении по отношению к перемещению воды в обратном отопительном контуре.

Особенностью данной СО является различная длина циркуляционных колец. Другими словами, чем дальше от котельной установки или стояка находится отопительный прибор, тем большая протяженность трубопровода задействована в данном циркуляционном кольце. Такое неравенство и является основным недостатком тупиковых СО.

Достоинствами СО с встречным перемещением теплоносителя являются:

• использование меньшего количества трубы, арматуры и пр.;
•  возможность реализации в домах со сложными многоуровневыми СО.

Этот способ прокладки трубопровода прекрасно себя показал в СО с небольшим количеством радиаторов в каждой ветке и с разницей в протяженности не более 20 м.

Далее более подробно рассмотрим все достоинства и недостатки данных типов разводки.

ventilationpro.ru

Система отопления является важнейшей инженерной системой жизнеобеспечения любого дома. Ее предназначением является возмещение теплопотерь и создание определенного температурного режима, который нужен прежде всего для проживающих в доме людей, но не стоит недооценивать и того фактора, что эффективная система отопления призвана обеспечить, в том числе, стойкость и долговечность строительных конструкций.

Расчет и проектирование лучше доверить инженерам-теплотехникам, которые оценят теплопотери, дадут рекомендации по утеплению дома, а также сделают детальный расчет, что позволит избежать излишних расходов на дорогостоящее оборудование. Но выбор схемы отопления двухэтажного дома может сделать сам заказчик, исходя из многолетнего опыта функционирования различных систем.

Классификация отопления

Виды источников тепловой энергии — теплогенераторов

Прежде чем выбирать ту или иную схему отопления, полезно узнать уже существующие виды и какой из них подойдет для конкретно решаемой задачи. Известно, что основным источником тепла являются различные виды теплогенераторов, в качестве которых могут выступать:

• Печи и камины. Этот вид отопления когда-то был основным, но сейчас используется все реже из-за высокой стоимости топлива (дров и угля) и невозможности эффективно управлять температурой в доме. В некоторых регионах, где отсутствует газоснабжение, этот вид отопления является безальтернативным выбором.

• Различные виды отопительных котлов, которыми могут быть: газовые, твердотопливные, жидкотопливные, электрические, — в зависимости от наличия доступа к различным энергоносителям и их стоимости.
• Альтернативные источники энергии. В эту категорию относятся: геотермальная энергия, получаемая тепловыми насосами, а также солнечная, которую преобразуют в тепловую солнечные коллекторы. Такой вид отопления находится в стадии бурного развития и пока применяется в нашей стране достаточно редко из-за высоких цен на оборудование.

• Инфракрасное отопление. Источниками тепла являются специальные инфракрасные излучатели, которые используют в большинстве случаев электрическую энергию. Тепловая энергия при таком отоплении доставляется непосредственно «адресату» путем излучения. Для обогрева больших помещений или помещений с малой периодичностью появления в них людей инфракрасное отопление будет прекрасным выбором.

В некоторых ситуациях будет разумно сочетать различные виды теплогенераторов для отопления. Например, если имеется дачный дом, куда семья приезжает только на выходные. В этом случае будет разумно иметь газовый котел для основного отопления и электрический – для предотвращения замерзания зимой воды в системе и поддержания минимальной допустимой температуры в доме.

Виды теплоносителей

Любая система отопления должна перенести тепло, сконцентрированное в теплогенераторе до того теплового прибора, который обогревает конкретное помещение. Это делается при помощи теплоносителя, которыми могут быть:

• Воздух, который используется при отоплении печами, каминами, а также различными электрическими нагревателями. Ввиду того что воздух имеет низкую плотность, теплоемкость и коэффициент теплоотдачи, он сильно уступает жидкостным теплоносителям.
• Вода является практически идеальным теплоносителем в силу того, что обладает высокой теплоемкостью, плотностью, коэффициентом теплопередачи, и химической инертностью. Воду, подогретую котлом отопления, транспортируют к тепловым приборам при помощи системы трубопроводов.

В большинстве современных систем отопления в качестве теплоносителя применяют воду или различные антифризы, являющимися водными растворами этиленгликоля, пропиленгликоля или их комбинаций. Такое свойство как стойкость к незамерзанию при низких температурах может быть полезно в системах отопления таких домов, где не планируется проживание людей постоянно в зимнее время. В тех домах, где отопление будет работать всю зиму, применение антифризов экономически нецелесообразно.

Различные антифризы плохо «уживаются» с алюминиевыми радиаторами, некоторыми уплотнениями и трубами. Помимо этого теплоносители с содержанием этиленгликоля ядовиты. Поэтому использовать такие составы нужно только в тех случаях, когда без них просто не обойтись..

Виды отопительных приборов

Отопительные приборы можно разделить на два основных класса:

• Радиаторы – в переводе с латинского они переводятся как «излучатель», то есть такой прибор, который тепло передает в виде инфракрасного теплового излучения. Однако современные радиаторы не являются чисто излучателями, а еще передают часть тепла в виде конвекции, но свое название они сохранили.
• Конвекторы – передача тепловой энергии в помещение происходит за счет нагрева воздуха, а он уже отдает ее всем окружающим объектам. Такие отопительные приборы имеют медные (реже стальные) трубки, окруженные ребристыми теплообменниками. Воздух, попадая в теплообменник, нагревается его пластинами и поднимается, уступая место более холодному. Для того, чтобы воздухообмен был эффективным, вся конструкция конвектора помещена в специальный кожух.

В современных системах широко применяют еще  такой способ отопления как «теплый пол» или «теплые стены», которые по своей сути представляют собой большой радиатор, передающий «львиную долю» тепла в виде излучения, а это повышает комфорт и позволяет снизить температуру воздуха в помещении примерно на 2 градуса, что ведет к экономии топлива примерно на 12%.

Типы радиаторов отопления

В системе отопления двухэтажного дома могут быть использованы совершенно разные типы радиаторов, в зависимости от решаемых задач, площади помещения, проектных данных, предпочтений. Радиаторы можно разделить на несколько типов:

• Чугунные секционные радиаторы – те, которые мы привыкли видеть в квартирах и домах старой постройки. Они имеют большую массу и высокую тепловую инерционность, но зато нетребовательны к качеству теплоносителя, не подвержены коррозии, имеют высокую теплоотдачу. Такие радиаторы отлично вписываются в любой интерьер, особенно классический.

• Алюминиевые секционные радиаторы – прекрасный выбор для автономных систем отопления, но они более чувствительны к качеству теплоносителя, не терпят прямого контакта с медными трубами. Такие радиаторы прекрасно вписываются в любые интерьеры.

• Биметаллические секционные радиаторы представляют собой сочетание стальных или медных трубок, по которым циркулирует теплоноситель и алюминиевую поверхность, отдающая тепло в помещение. Такие радиаторы нетребовательны к теплоносителю, выдерживают высокое рабочее давление, внешне практически неотличимы от алюминиевых.
• Стальные панельные радиаторы – это цельная конструкция из проштампованной и сваренной листовой стали. Такие радиаторы имеют только два резьбовых подключения к системе отопления, что повышает их надежность. Высокая теплоотдача, малый вес, низкая инерционность, эстетичный внешний вид, — все это сделало их самыми популярными в автономных закрытых системах отопления домов.

Помимо перечисленных моделей производители еще выпускают различные дизайнерские модели, к которым можно отнести цельнолитые чугунные, стальные трубчатые и даже керамические. Высокая цена на эти приборы объясняется тем, что дизайнерские амбиции в них преобладают над инженерной рациональностью.

Схемы отопления двухэтажного дома

Количество реализаций системы отопления двухэтажного дома бесконечно, так как зависит от многих факторов: размеров дома, наличия бесперебойного электроснабжения, постоянства проживания в доме людей и т. д. Поэтому будет разумно рассмотреть несколько типовых схем, которые доказали свою эффективность.

Схема отопления дома с естественной циркуляцией

Название такой системы само говорит за себя – циркуляция теплоносителя в системе отопления происходит за счет естественных природных процессов. Работу такой системы можно рассмотреть на рисунке.

Вода, подогретая в теплообменнике котла, уменьшается в плотности и вытесняется более холодной и плотной водой их обратной линии. Именно эта разница весов горячей и охлажденной воды обеспечивает циркуляцию в системе отопления. В самой верхней точке стояка горячей воды оборудуется расширительный бак, который дает воде расширяться при нагревании, позволяет контролировать уровень воды в системе и при необходимости производить подпитку. Кроме этого, весь воздух, который неизбежно будет присутствовать в системе, будет выходить в расширительный бак.

Разводящие трубопроводы и обратные линии, называемые еще лежаками, для облегчения циркуляции воды всегда делают под уклонами: верхний лежак  к радиаторам, а нижний –  к котлу. В такой системе котел должен находиться в самой нижней точке. Подачу теплоносителя на радиаторы делают через стояки горячей воды, а слив охлажденной через обратные стояки.

Один из вариантов реализации двухтрубной системы отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией представлен на следующей схеме.

Следует обратить внимание в этой схеме на большое количество трубопроводов и их высокий условный проход — dу. Это объясняется тем, что в гравитационных системах для обеспечения циркуляции теплоносителя нужно минимизировать сопротивление, а это возможно только в трубах больших диаметров.

Системы с естественной циркуляцией, естественно, имеют преимущества:

• Независимость от электроснабжения – система отопления будет работать как при полном отсутствии электроэнергии, так и при перебоях в ее подаче.
• Доказанная долгими годами эксплуатации надежность и простота.
• Отсутствие насосов и малая скорость циркуляции теплоносителя делают такую систему бесшумной.

Несмотря на все преимущества, такие системы постепенно уходят в прошлое, так как уже не отвечают современным требованиям к системам отопления.

• Гравитационные системы чрезвычайно материалоемкие – для их монтажа применяются стальные трубы больших диаметров.
• Монтаж систем отопления со стальными трубами сложен технологически и занимает много времени.
• Системы с естественной циркуляцией имеют ограничения по площади обогреваемых помещений. По утверждениям специалистов суммарная длина горизонтальных участков (лежаков) не должна превышать 40 метров, а суммарная площадь 150 м2.
• Высокая инерционность — от момента запуска системы до прогрева всех радиаторов до расчетной температуры может пройти несколько часов.
• Большая разница температур подачи и обратки может плохо сказаться на теплообменнике котла.
• В теплоносителе гравитационных систем большое количество растворенного кислорода, что сказывается на коррозии труб и радиаторов, поэтому в таких системах можно использовать только чугунные или биметаллические радиаторы.

Системы отопления с принудительной циркуляцией

Практически все современные системы отопления используют только принудительную (искусственную) циркуляцию теплоносителя, что дает весомые преимущества:

• Использование циркуляционных насосов помогает отопить любую площадь при любой этажности здания.
• Диаметр труб может быть гораздо меньше, так как насос позволяет прокачивать теплоноситель с более высокой скоростью.
• Применение циркуляционных насосов позволяет снизить температуру в системах отопления при тех же параметрах теплоотдачи радиаторов, а это, в свою очередь, позволяет использовать более дешевые полимерные и металлопластиковые трубы.
• Возможность как общей, так и зональной регулировки в системах отопления.

Недостатками систем с принудительной циркуляцией являются:

• Зависимость от электроэнергии, что легко решается наличием источников бесперебойного питания или генераторов.
• Более высокий шум работы системы отопления, но при правильном расчете он не слышим человеческим ухом в отапливаемых помещениях.

Циркуляционный насос обычно врезают в систему отопления на обратной линии перед котлом, так как в этом месте самая низкая температура теплоносителя.

Чтобы принудительная циркуляция работала корректно, выбранная модель насоса должна отвечать параметрам системы. Существует специальная методика расчета ключевых характеристик — производительности и создаваемого напора.  Чтобы не утомляъть читателя формулами, предлагаем воспользоваться встроенными калькуляторами.

Калькулятор расчета производительности насоса

Перейти к расчётам

Калькулятор расчета создаваемого напора теплоносителя

Перейти к расчётам

Однотрубная система отопления двухэтажного дома

В однотрубных системах автономного отопления может применяться как естественная циркуляция теплоносителя, так и принудительная. Теплоноситель от котла идет в стояк подачи, а затем разделяется на два этажа в лежаки, к которым последовательно подключаются радиаторы отопления.

Очевидно, что после каждого из радиаторов температура в трубопроводе будет снижаться, и это обязательно учитывают при расчетах. Достоинствами такой системы являются:

• Расход труб при монтаже такой системы минимален.
• Возможность реализации системы с естественной циркуляцией. Например, при отключении электроэнергии можно замкнуть насос при помощи байпасной перемычки, и система продолжит функционировать, хоть и с меньшей эффективностью.
• Время и стоимость монтажа ниже, чем других систем.

Недостатками однотрубной разводки являются:

• Сложность регулировки и настройки системы.
• Для снятия одного отдельного радиатора нужно останавливать всю систему.

 Видео: Однотрубная система отопления, ее достоинства и недостатки

Двухтрубная автономная система отопления

Требования к современным системам отопления предполагают тонкую регулировку как всей системы в целом, так и каждой части в отдельности, что позволяет управлять микроклиматом в помещениях, а также экономить энергоресурсы. И такую возможность дает именно двухтрубная система отопления.

В таких системах имеются два отдельных трубопровода: подающий и обратный, а радиаторы отопления подключаются к ним параллельно. Рассмотрим работу такой системы на примере. Теплоноситель, подогретый в котле обезвоздушивается автоматическим клапаном (2) и поступает в вертикальный стояк, который разделяется на горизонтальные участки первого и второго этажа. Обратный трубопровод подключается к соответствующему входу котла и аналогично подающему разделяется на два этажа.

На обратной линии перед котлом расположены:

• Предохранительный клапан (11), сбрасывающий избыточное давление в системе. Рабочее давление в закрытых системах отопления составляет 1—3 бар.
• Циркуляционный насос (9), поддерживающий ток теплоносителя с заданной скоростью, с арматурой его обвязки (7, 8).
• Мембранный расширительный бак, который компенсирует расширение теплоносителя и поддерживает постоянство давления в системе.

Радиаторы (4) подключены параллельно к подающему и обратному трубопроводу, причем лучше всего делать подключение именно так, как изображено на рисунке: подачу делать в верхней точке, а обратку в нижней диагональной, — при такой схеме идет наиболее равномерный прогрев и соответственно лучше теплоотдача.

Возможность самостоятельной регулировки каждого радиатора в отдельности дает специальный термостатический клапан (3), который, в зависимости от температуры воздуха в помещении, может ограничивать или вовсе перекрывать ток теплоносителя через радиатор. При этом это не будет влиять на работу систему в целом. Для того чтобы радиаторы не мешали работе друг друга, оказывали примерно равное сопротивление протеканию теплоносителя через них, на их выходе ставятся балансировочные клапаны (5) при помощи которых происходит настройка всей системы отопления.

Двухтрубная автономная система отопления имеет ряд неоспоримых преимуществ:

• Теплоноситель в каждый радиатор поступает с одинаковой температурой.
• Меньшие потери давления в системе позволяют использовать менее мощные циркуляционные насосы.
• К подающему и обратному трубопроводу двухтрубной системы могут быть подключены совершенно разные тепловые приборы: радиаторы, конвекторы, фанкойлы, система «теплый пол» со своим коллектором и насосной группой.
• Ремонт или настройка каждого отдельно взятого узла не влияет на работу в целом.

Недостатками двухтрубной системы являются большая материалоемкость, что сказывается на стоимости и сложности, а это может при неграмотном расчете и монтаже сказаться на надежности.

Варианты двухтрубных систем

Двухтрубные системы отопления имеют множество вариантов реализации. На аксонометрической схеме представлены три наиболее используемых случая разводки двухтрубных систем отопления.

• Двухтрубная тупиковая разводка труб, представленная на условном первом этаже схемы. В такой системе прямой и обратный трубопроводы монтируются рядом, параллельно друг другу вплоть до последнего радиатора ветки. Диаметры подающей и обратной трубы по мере приближения к тупиковому радиатору снижаются. При таком способе подключения требуется настройка системы при помощи балансировочных клапанов, чтобы радиаторы, расположенные ближе к котлу, не замыкали проток теплоносителя через себя.
• Двухтрубная встречная разводка трубопроводов представлена на условном втором этаже схемы. В таком способе подключения прямой трубопровод подходит с одной стороны к радиатору, а обратной с другой. Это позволяет стабилизировать проток теплоносителя и избежать балансировки радиаторов. Такой способ еще называют «петля Тихельмана». Подающий и обратный трубопроводы должны при этом иметь одинаковые сечения.
• Коллекторная разводка представлена на третьем этаже схемы. Магистральный прямой и обратный трубопровод подключен к коллектору, от которого уже идет разводка трубами одинакового диаметра на все радиаторы. Такая система требует большего расхода труб, зато балансировка ее очень простая. Для того, чтобы система работала лучше, коллектор должен располагаться близко к геометрическому центру этажа, при этом длины трубопроводов будут примерно равными.

Итоги

• Разработку схемы системы отопления двухэтажного дома лучше доверить инженерам-теплотехникам.
• Наиболее перспективными и современными являются двухтрубные системы отопления.
• Грамотное сочетание радиаторного отопление с теплым водяным полом дает наилучшие результаты.

stroyday.ru