Схема отопления с принудительной циркуляцией двухэтажного дома

Типы принудительной циркуляции носителя тепла в обогреве

Применение схем отопления с принудительной циркуляцией в двухэтажных домах используется из-за протяжённости линий системы (более 30 м). Такой способ осуществляется при помощи циркуляционного насоса, перекачивающего жидкость контура. Он монтируется на входе в отопительный прибор, где температура теплоносителя является самой низкой.

При замкнутом контуре степень напора, которую развивает насос, не зависит от этажности и площади строения. Скорость водяного потока становится больше, поэтому при прохождении по трубопроводным линиям теплоноситель сильно не остывает. Это способствует более равномерному распределению тепла по всей системе и использованию теплогенератора в щадящем режиме.

Расширительный бак можно располагать не только в наивысшей точке системы, но и возле котла. Для совершенства схемы проектировщики ввели в неё разгонный коллектор. Теперь, если отключится электроэнергия с последующей остановкой насоса, система будет продолжать работу в режиме конвекции.

• с одной трубой;
• двумя;
• коллекторная.

Каждую можно смонтировать самим или пригласить специалистов.

Вариант схемы с одной трубой

На входе в батарею также монтируется запорная арматура, которая служит для регулировки температуры в комнате, а также необходимая при замене оборудования. Сверху радиатора устанавливают вентиль для спуска воздуха.

Вентиль на батареи

Чтобы повысить равномерность распределения тепла, радиаторы устанавливаются по линии байпасов. Если не использовать эту схему, то потребуется подбирать батареи разной мощности с учетом потери носителя тепла, то есть чем дальше от котла, тем больше секций.

Использование запорной арматуры необязательно, но без нее снижается маневренность всей системы отопления. При необходимости вы не сможете отключить от сети второй или первый этаж для экономии топлива.

Чтобы уйти от неравномерного распределения носителя тепла, используют схемы с двумя трубами.

• тупиковая;
• попутная;
• коллекторная.

Варианты тупиковой и попутной схем

Попутный вариант позволяет легко контролировать уровень тепла, но необходимо увеличивать длину трубопровода.

Наиболее эффективной признана коллекторная схема, которая позволяет подводить к каждому радиатору отдельную трубу. Тепло поступает равномерно. Есть один минус – высокая стоимость оборудования, так как увеличивается количество расходного материала.

Схема коллекторного горизонтального отопления

Существуют еще вертикальные варианты подачи носителя тепла, которые встречаются с нижней и верхней разводкой. В первом случае сток с подачей носителя тепла проходит сквозь этажи, во втором, стояк идет вверх от котла на чердак, где идет разводка труб на элементы обогрева.

Вертикальная схема

Двухэтажные дома могут иметь самую разную площадь, начиная от нескольких десятков и заканчивая сотнями квадратных метров. Также они отличаются расположением комнат, наличием пристроек и отапливаемых веранд, положением к сторонам света. Ориентируясь на эти и многие другие факторы, следует определиться с естественной или принудительной циркуляцией теплоносителя.

Простая схема циркуляции теплоносителя в частном доме с системой отопления с естественной циркуляцией.

Схемы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя отличаются своей простотой. Здесь теплоноситель движется по трубам самостоятельно, без помощи циркуляционного насоса – под действием тепла он поднимается вверх, попадает в трубы, распределяется по радиаторам, остывает и попадает в обратную трубу, чтобы вновь отправиться в котел. То есть, теплоноситель движется самотеком, подчиняясь законам физики.

Схема закрытой двухтрубной системы отопления двухэтажного дома с принудительной циркуляцией

• Более равномерный прогрев всего домовладения;
• Значительно большая длина горизонтальных участков (в зависимости от мощности используемого насоса, она может достигать нескольких сотен метров);
• Возможность более эффективного подключения радиаторов (например, по диагональной схеме);
• Возможность монтажа дополнительной фурнитуры и изгибов без риска снижения давления ниже минимального предела.

Таким образом, в современных двухэтажных домах лучше всего использовать отопительные системы с принудительной циркуляцией. Также возможен монтаж байпаса, который поможет выбирать между принудительной или естественной циркуляцией в целях выбора наиболее оптимального варианта. Мы делаем выбор в сторону принудительных систем, как более эффективных.

https://www.youtube.com/watch?v=olrD9qxCAhM

У принудительной циркуляции есть парочка недостатков – это необходимость в покупке циркуляционного насоса и повышенный уровень шума, связанный с его работой.

Какую разводку выбрать правильно: верхнюю или нижнюю?

Схема водяного отопления с котлом.

В двухэтажном доме, который имеет чердачное и подвальное помещение, может быть выполнена отопительная система с нижней и верхней разводкой труб.

Следует знать следующее:

1. При нижней разводке труб горячая вода будет поступать из котла в стояки снизу, с подвала.
2. При верхней разводке горячая вода будет подаваться в чердачном помещении в различные стояки, от которых будет направляться теплоноситель к радиаторам.

Важно отметить, что расширительный бак, независимо от того, какая разводка будет выбрана, всегда располагается на чердаке (в наивысшей точке системы)

Методы разводки

Вторым важнейшим моментом для отопления является способ разводки труб от основного источника. Существует два основных метода:

• однотрубный,
• двухтрубный.

Однотрубная разводка

В соответствии с названием, магистраль, по которой идет теплоноситель, состоит из одной трубы. Это, во-первых, значительно упрощает процедуру монтажа, а во-вторых, снижает затраты на приобретение материалов. Кроме того, одну трубу гораздо проще спрятать под полом или в стене, чем две.

Но далее мы сталкиваемся все с тем же основным недостатком, о которым мы говорили в пункте про естественную циркуляцию. Подключение радиаторов к магистрали происходит последовательно. То есть, чтобы дойти до последней батареи, теплоноситель должен пройти через все предыдущие.

Понятно, что за это время он успевает отдать значительную часть тепла, поэтому к концу маршрута радиаторы становятся все холоднее. А значит, мы снова получаем ограничение на их количество.

Кроме того, если монтировать самую простую однотрубную схему, то при отключении одной из батарей, например, для проведения ремонтных работ, вы автоматически прекратите работы и всех других, которые следуют после отключенной. Впрочем, это решается с помощью установки байпасов, которые позволят теплоносителю двигаться обходным путем.

Если сочетать однотрубную разводку с естественной циркуляцией воды, то такая система отопления подойдет только для небольшого одноэтажного домика. Для двухэтажного здания необходимо иное решение. В принципе, однотрубную разводку можно использовать и здесь, но только с применением мощного циркуляционного насоса. Тем не менее, даже принудительное движение воды не защитит в данном случае от ее быстрого остывания.

Двухтрубная разводка

Двухтрубная разводка решает все перечисленные выше проблемы, тем самым обеспечивая живущим в доме людям необходимый уровень комфорта. Суть такой системы заключается в использовании двух труб, подведенных к каждому радиатору: по одной из них к батарее идет нагретый теплоноситель, а по другой он уходит обратно в котел.

Такой способ позволяет избежать каких-либо ограничений в количестве радиаторов. Более того, вы можете подключить к системе не только батареи, но и теплые полы, конвекторы и прочее подобное оборудование. При этом качеству не нанесется никакого ущерба, во всех помещениях прогрев будет одинаковым.

Конечно, монтировать двухтрубную систему разводки своими руками на порядок сложнее и дороже, чем однотрубную. Впрочем, можно сэкономить, например, на насосе, поскольку в данном случае его мощность может быть не слишком высокой. В результате же вы получите необходимый уровень тепла во всем доме.

Виды коллекторных узлов

Прежде чем рассматривать типы гребенок, укажем способы их применения в системах водяного отопления частных домов и квартир:

• распределение и регулирование температуры воды в контурах теплых полов, сокращенно – ТП;
• раздача теплоносителя радиаторам по лучевой (коллекторной) схеме;
• общее распределение тепла в жилом здании большой площади со сложной системой теплоснабжения.

В загородных коттеджах с разветвленным отоплением коллекторная группа включает так называемую гидрострелку (иначе – термогидравлический разделитель). По сути, это вертикальный коллектор на 6 выводов: 2 – от котла, два – на гребенку, один верхний для удаления воздуха, из нижнего сбрасывается вода.

Теперь о видах распределяющих гребенок:

1. Для ограничения температуры воды, регулирования расхода и балансировки контуров теплого пола используются специальные коллекторные блоки, сделанные из латуни, нержавейки или пластика. Размер присоединительного отверстия основной теплотрассы (на торце трубы) – ¾ либо 1 дюйм (DN 20–25), ответвлений – ½ или ¾ соответственно (DN 15–20).
2. В радиаторных лучевых схемах применяются те же гребенки систем напольного обогрева, но с урезанным функционалом. Разницу мы объясним ниже.
3. Для общедомового распределения теплоносителя используются стальные коллекторы больших размеров, диаметр соединения – свыше 1” (DN 25).

Заводские коллекторные группы недешевы. Ради экономии домовладельцы часто пользуются гребенками, спаянными своими руками из полипропилена, или берут дешевые распределители для систем водоснабжения. Дальше мы укажем проблемы, связанные с установкой самодельных и водопроводных коллекторов.

Стандартная схема разводки

Обычно такая схема предполагает использование труб из металлического пластика — так могут рассказать в проектно-инженерных бюро. Однако эти трубы можно легко заменить на полипропиленовые или даже медные. Что интересно, сегодня медные трубы вновь стали востребованными.

Дело в том, что несмотря на все их недостатки, включая дороговизну, они обладают весьма существенным преимуществом: теплоноситель, циркулирующий по медным трубам и радиаторам, не нуждается в замене долгие и долгие годы. По сути, можно один раз залить — и всё, на всю жизнь хватит!

Стандартная схема разводки системы отопления в двухэтажном доме

Фитинги, различные фасонные системы, соединители и прочие комплектующие соединяются только в зависимости от угла своего наклона и взаимного расположения от друг друга. Такая схема разводки обычно требует и использования различных кранов: начиная от шаровых и заканчивая радиаторными (все они прямые).

После того как произойдёт расчёт согласно схеме, рассчитывается и необходимое количество радиаторов и их секций. Последние крепятся на специальные кронштейны. Соответственно, чем секций будет больше — тем больше понадобится и кронштейнов (или другой фурнитуры, которая может их заменить).

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.

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.

На что оказывает влияние отопление открытого типа?

По каким-либо соображениям вы решаетесь начать монтаж самотечного вида отопления. При этом следует учитывать, что это отразится на подборе следующих факторов:

1. дизайн в доме при данном типе обогрева должен отвечать пожарной безопасности;
2. отсутствие контроля за равномерным распределением тепла;
3. представленные схемы отопления с естественной циркуляцией позволяют производить обслуживание и ремонт всей системы без особых затрат;
4. небольшие объемы работ, связанных с прокладкой трубопровода и подключением открытого расширительного бака для отопления;
5. оптимальная стоимость необходимого материала.

Если вас заинтересовала схема естественного отопления, то всевозможные примеры вы сможете отыскать на нашем сайте. Однако разобраться в чертежах удается не каждому специалисту. Поэтому мы рекомендуем обратиться за помощью к инженерам. Именно они смогут правильно рассчитать всю систему отопления, составить смету.

Одна магистраль: плюсы и минусы

Однотрубная система отопления двухэтажного дома — схема «ленинградка» — состоит из одной магистрали, проложенной по периметру здания горизонтально, над полом каждого этажа. Отопительные приборы подсоединяются к магистрали 2 концами, поочередно. Эта разновидность тепловой сети хорошо подходит для домов, где два этажа занимают небольшую площадь (до 80 м² каждый). Этому есть причины:

1. Теплоноситель, поступающий в каждый последующий радиатор, имеет все более низкую температуру из-за подмешивания охлажденной воды из предыдущих батарей. Поэтому протяженность кольца ограничена 4-5 отопительными приборами.
2. Чтобы хорошо обогревать второй этаж и комнаты, где стоят последние по счету батареи, их теплоотдачу следует увеличить путем добора секций.
3. Горизонтальная сеть двухэтажного дома с естественной циркуляцией должна выполняться с большим уклоном (до 1 см на 1 м погонный трубы). Котел ставится в углублении, а на чердаке располагается расширительный бак, сообщающийся с атмосферой.

Ленинградская разводка отопления двухэтажного дома с принудительной подачей теплоносителя работает гораздо стабильнее и эффективнее, чем методом самотека. Для естественной циркуляции в частном доме лучше сделать вертикальные стояки, пронизывающие перекрытия и раздающие тепло радиаторам у окон. Подача воды в стояки осуществляется от горизонтального коллектора, проложенного в чердачном помещении, возврат в котел — по такой же магистрали, идущей над полом 1 этажа.

Как и в первом случае, открытый расширительный бак ставится на чердаке 2-этажного коттеджа, а магистрали прокладываются с уклоном. Если система отопления закрытая, то уклоны требуются минимальные (3 мм на погонный метр трубы), а мембранный бачок ставится в котельной.

Однотрубные разводки отопления двухэтажного дома хоть и недороги в монтаже, но сложны в расчете и исполнении.

Да и не всякому хозяину понравится, когда по части помещений проходят трубопроводы большого диаметра, их приходится прятать под короба.

Однотрубная схема отопления частного дома

Одним из самых простых вариантов является однотрубная система отопления (другое название – «ленинградка»). Эта система долгое время пользовалась спросом среди владельцев частных и загородных домов благодаря тому, что ее использование давало возможность обустроить автономное отопление, не требующее подключения к централизованной теплосети. Однотрубная схема отопления очень проста в обустройстве и может работать со всеми существующими типами отопительного оборудования.

Перечень достоинств «ленинградки» выглядит следующим образом:

• Количество труб, необходимое для монтажа системы, уменьшается в два раза, что существенно упрощает работу и дает возможность сэкономить на материалах;
• Система довольно проста, и ее вполне можно сделать своими руками, без привлечения специалистов;
• Однотрубная система довольно проста в эксплуатации и легко обслуживается при необходимости;
• Небольшое количество используемых труб делает интерьер помещений практически неизменным, а при большой необходимости все трубы можно вообще спрятать в подпольном пространстве;
• При правильной конфигурации к однотрубной системе можно подключить теплый пол или же установить под дверными проемами трубу, подающую теплоноситель для парового отопления.

Несмотря на завидное количество достоинств, однотрубная разводка отопления в двухэтажном доме всегда оказывается малоэффективной. Самая большая проблема заключается в том, что при монтаже возникает масса проблем – разрешимых, но все же проблем. В частности, горизонтальная разводка «ленинградки» не позволяет обустраивать теплый пол.

Основные схемы разводки

Для стабильного функционирования системы в целом применяют несколько схем установки элементов отопления частного дома. Существующие схемы включают в себя:

• Ленинградка.
• Однотрубный, двухтрубный способы.
• Лучевая/коллекторная.
• Тёплый пол.

Ленинградка

Пример однотрубной системы отопления

Первый способ под названием «ленинградский» считается самым простым, надёжным и доступным вариантом отопления любого жилья. Название пошло от места первого применения, города на Неве. Это альтернативный вариант дешёвого и надёжного отопления в условиях экономии материалов. Отопление Ленинградка нельзя назвать экономичным, в виду того, что система является однотрубной и сложно поддается регулировки. Довольно просто реализуется своими руками.

Основу схемы составляет последовательное подключение всех радиаторов в одном трубопроводе, где будет циркулировать вода. Пройдя весь цикл (круг) вода из дальнего радиатора, уже остывшая, возвращается сразу в центральный нагревательный контур (котёл). Таким образом, однотрубная схема отопления частного дома «ленинградки» позволяет осуществлять циркуляцию естественным путём, согласно законам физики. А простота конструкции, с наличием малого количества элементов разводки, труб, переходников, метизов, делает её экономным вариантом.

Однотрубная и двухтрубная система

Типовая разводка однотрубной системы отопления

Однотрубный способ подключения, работает с использованием одной трубы. Главное преимущество — это минимизация материалов, а значит и затрат на приобретение. Подача горячей и остывшей воды осуществляется по однотрубному контуру. Минусом данного способа, является постепенное, каскадное охлаждение теплоносителя при проходе каждого радиатора отопления. Поэтому для увеличения тепла приходится устанавливать дополнительные батареи.

Двухтрубный вариант отопления дома предусматривает подачу горячей воды в радиаторы, а возврат остывшей из последней батареи, осуществляется по другой трубе. Такой способ существенно увеличивает качество отопления в помещении, позволяет поддерживать во всех радиаторах постоянно горячую воду. Без эффекта постепенного остывания. Явный минус — это увеличение метража материала (труб), усложнение интеграции двухтрубной системы своими руками при монтаже.

Лучевая разводка

Схема лучевой системы отопления

В последнее время популярным способом считается установка лучевой/коллекторной разводки отопления частного дома. Коллектор играет роль распределителя, в котором установлены две своеобразные «гребёнки». В одну поступает горячая вода и распределяется далее по системе. В другую гребёнку возвращается остывшая вода, и направляется обратно для нагрева. При таком способе радиаторы подключаются параллельно. Способ требует обязательного применения циркуляционного насоса. Очевидным плюсом считается возможность управления микроклиматом в доме из одного места.

Теплый пол

Тёплый пол можно назвать «родственником» коллекторного варианта. Так как установка того и другого должна проводиться в процессе строительства или ремонта. Разводка обоих вариантов предусматривает монтаж труб в стяжку пола. Тёплый пол предназначен для обогрева стяжки самого пола и считается основным вариантом обогрева. Согласно методу установки тёплый пол может быть водяного типа, инфракрасный тёплый пол, с применением электрических обогревателей.

Гравитационная система с естественной циркуляцией

Перемещение теплоносителя по системе происходит самотеком.

Принцип работы

При подогреве теплоносителя происходит его расслоение: нижний слой с более высокой плотностью выталкивает более прогретую воду в систему. Разница плотностей обеспечивает естественную циркуляцию  жидкости по трубопроводам.

Устройство

Расширительный бак устанавливается в верхней точке системы, который обеспечивает расширение воды в системе, производит сброс жидкости и подпитку в системе.

Котел необходимо устанавливать в подвальных или цокольных помещениях. Следует помнить, что уровень труб обратного контура должен быть заложен ниже котла.

Горизонтальные участки трубопроводов прокладываются с уклоном – в верхним точкам подключения радиаторов и от нижних на пути к котлу.

Важно! Для обеспечения высокого КПД необходимо использовать трубы с большим условным проходом, что обеспечивает низкий коэффициент сопротивления внутренних поверхностей труб.
Схема гравитационной системы отопления

Преимущества:

• Автономность. Данная схема может работать без применения электроэнергии. Лучший вариант для удаленной местности, где наблюдаются перебои с поставками электричества.
• Длительный срок эксплуатации. Из-за низкого давления в системе оборудование менее подвержено износу.
• Бесшумность, т.к. наличие циркуляционного насоса не предусмотрено.

Недостатки:

• Большой расход материалов. Большие затраты, т.к. применяются трубы больших диаметров.
• Трудоемкий процесс монтажа. Сложность обеспечить правильный уклон.
• Применяются в домах с суммарной площадью трубопроводов не более 150 м2.
• Длительный процесс нагрева помещений.
• Сложность отвода кислорода из теплоносителя. Может быть устранено путем проектирования правильного уклона труб, который обеспечит естественный отвод пузырьков через расширительный бачок в воздух.

Выбор отопительной системы

По типу теплоносителя для двухэтажных домов отопление выделяют:

• Воздушное. В качестве источника тепла выступает газовая печь.
  Главным недостатком является постоянное падение уровня кислорода в комнатах. Данный тип применяется в двухэтажных домах без постоянного проживания людей
• Комбинированное.
• Паровое. Теплоносителем является водяной пар. Из-за сложности внедрения практически не используется.
• Водяное. Наиболее целесообразный тип отопительной системы, теплоносителем в которой является подогретая вода.
  Выделяют несколько схем: с искусственной и естественной циркуляцией. Типы рассмотрены ниже.

Естественная циркуляция теплового носителя

При естественной циркуляции теплоноситель двигается по системе методом самотека. Это становится возможным благодаря физическому эффекту, который проявляется при изменении плотности жидкости. Горячая вода обладает меньшим уровнем плотности. Жидкость, идущая по обратному току, имеет большую плотность, поэтому она без проблем вытесняет воду, уже нагревшуюся в котле. Нагревшийся теплоноситель направляется вверх по системе, а затем распределяется по горизонтальным трубопроводам, проведенным под небольшим наклоном, составляющим примерно 3-5 градусов. Наличие подобного уклона позволяет теплоносителю двигаться по трубе самостоятельно.

Схема отопительной конструкции, которая основывается на естественной циркуляции жидкости, является самой примитивной, поэтому легко реализовывается на практике. К тому же для обстановки такой системы не нужно использовать другие коммуникации. Стоит отметить, что этот вариант подходит только для частных домов с небольшой площадью, так как длина системы ограничивается 30 метрами. К минусам относят и необходимость установки труб с большим диаметром и низкий уровень давления в системе.

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.

Теплопотери частного дома