Схема отопления двухэтажного дома: виды систем с принудительной циркуляцией

Способы подключения радиатора к магистрали

Теплоотдача радиаторов зависит от способа их подключения к магистрали.

Существует три основных типа соединения:

• Диагональное;
• Боковое;
• Нижнее.

Рассмотрим особенности каждого из этих способов детальнее.

Диагональное или перекрестное соединение

Диагональное, или перекрестное, подключение является наиболее эффективным. Достигается максимальный прогрев батареи по площади, и практически нет потерь тепла.

По такой схеме подающий трубопровод подводят к верхнему патрубку радиатора, а отводящий соединяют с нижним патрубком, расположенным с противоположной стороны прибора. Для приборов с большим числом секций применяют только диагональный тип подключения.

Боковое или одностороннее подключение

Боковое, или одностороннее, подсоединение позволяет добиться равномерного прогрева всех секций прибора.

Для подключения подающий и отводящий трубопроводы подводят с одной стороны. Чаще всего такое соединение применяют при устройстве отопления с верхней разводкой.

Теплоотдача отопления при боковом подключении радиаторов, с подачей сверху вниз равна 97%. При обратном движении теплоносителя – снизу вверх – этот показатель составляет 78%

Нижнее соединение радиатора с трубопроводом

Нижнее подключение – не самая эффективная схема отопления. Однако устраивается достаточно часто, особенно когда магистральный трубопровод скрывают под полом.

Подводящая и отводящая трубы подводятся к нижним патрубкам, расположенным с разных сторон радиатора.

Показатель теплоотдачи при нижнем подключении радиаторов составляет 88%

Особенности двухтрубных схем

Самой распространенной схемой подсоединения радиаторов считается двухтрубная, она предусматривает одновременное применение двух контуров. Подача горячего теплоносителя от котла осуществляется по одной ветке, вторая отводит охлажденную воду, которая снова возвращается для обогрева. При этом достигается максимальное прогревание всех отопительных блоков.

Данная схема отличается высокой эффективностью и обеспечивает равномерное распределение тепла по всем обогреваемым помещениям. Как правило, трубы уходят под пол или за плинтус, легко скрываются за мебелью и текстилем, поэтому дизайнеры интерьеров отдают преимущество именно этому способу прокладывания труб.

Если сравнивать с 1-трубном аналогом, то там циркуляция производится по единому трубопроводу. Из-за этого ближайшая к котлу батарея всегда намного горячее, чем последняя в этой цепочке – холодная комната всегда в самом конце контура.

Визуальное отличие – байпас (соединительная трубная перемычка у радиатора), что обеспечивает бесперебойную работу теплоносителя даже при временном отключении одного радиатора. Когда составляется однотрубный проект, используют трубу большего сечения, но разница в затратах на эти разводки несущественная.

Основные достоинства в использовании двухтрубного типа отопления

Двухтрубный контур имеет свои достоинства и недостатки. Среди очевидных «плюсов» обычно указывают:

• Двухтрубный контур – это возможность автономной регулировки уровня тепла в отдельных помещениях (при наличии терморегулирующих головок).
• В несколько отопительных приборов подается теплоноситель одной температуры, притом будет тепло даже в отдаленных от котла комнатах.
• Выход из строя какого-либо отопительного прибора не повлияет на функционирование остальных батарей.
• При обнаружении течи есть возможность перекрыть одну батарею и произвести ремонт или демонтаж без отключения всей тепловой цепи.
• Двухтрубная схема рекомендована для поддержания стабильной температуры в частных домах и коммерческих корпусах большого метража, включая линейную архитектуру большой протяженности.
• При необходимости добавляют дополнительные радиаторы без существенной модернизации системы.

Каждый радиатор предполагает подведение пары трубопроводов, один на подачу, второй – «обратка». Объем монтажных работ удваиваются. Поэтому среди минусов называют:

более сложный монтаж, чем у однотрубных схем, где важно не перепутать две линии общей схемы;
потребность в дополнительных соединительных элементах.

Эффективная работа системы требует дополнительных расходов на трубы, которые прячут в пол, но она окупается за счет высокого КПД. Двухтрубная система отопления из полипропилена или другого полимера обойдется дешевле.

Точки подсоединения радиатора к трубам

Современные радиаторы отличаются по разным параметрам – металл, конфигурация, способ установки. У классических батарей (чугун, биметалл, сталь) есть четыре коллектора, куда подсоединяются трубы – 2 отверстия снизу и 2 сверху. Также бывают модели с 2-мя патрубками. На отверстия, к которым трубы не подсоединялись, закрываются заглушками.

Перед приобретением и установкой радиатора необходимо удостовериться, что он подходит для двухтрубной системы отопления с верхней и нижней разводкой. Подача теплоносителя идет к верхней точке, обратка – с нижней.

Каким бы ни был тип радиатора, конструктивно это металлический блок прямоугольной формы, оснащенный двумя парами коллекторов. Для обеспечения герметичного соединения полагаются такие комплектующие:

•  муфта комбинированная;
• кран шаровый (перекрывающий);
• кран Маевского;
• переходник радиаторный;
• заглушки радиаторные.

Кран Маевского – это воздуховыпускной клапан, который устанавливается в верхней точке одного из радиаторов. В остальных отопительных приборах заглушками закрывают незадействованные входы/выходы.

Четыре точки подключения радиатора обеспечивают его адаптивность к любой схеме. Патрубки для подсоединения труб располагаются сбоку и снизу, что гарантирует практичный способ подсоединения.

Основные требования

Если система проектируется с учетом СНиПа, проблем с ней не возникнет. Но этого мало. Хорошо продуманная конфигурация отличается такими качествами:

1. Энергоэффективность (экономичность). Эта характеристика особо важна в климатических зонах с низкой среднегодовой температурой и продолжительным отопительным периодом. Поддержание комфортного микроклимата в доме – одна из основных статей расходов домовладельцев.
2. Надежность и отказоустойчивость. Остановка системы посреди отопительного сезона опасна для здоровья жильцов. А регулярные перепады температуры и длительное промерзание наносят зданию непоправимый ущерб.
3. Максимальная безопасность. Следует предусмотреть все возможные негативные сценарии и минимизировать риск их возникновения.
4. Автономность и простота эксплуатации. Продуманная система отопления должна обходиться без вмешательства человека как можно дольше.
5. Полная управляемость. В грамотно реализованной системе настройке поддается все. Даже микроклимат в каждом отдельном помещении.
6. Эстетичность и бесшумность. Наличие отопительных инженерных сетей в доме должна выдавать только температура в помещениях. А работу электронасоса хорошо слышно даже днем. И если это не исправить, жильцы перестанут спать ночами.

Однотрубная

Такая схема отопления двухэтажного дома задействуется, если трубопровод небольшой длины, а приборов отопления минимальное количество. Теплоноситель движется по кольцу (от котла и обратно), пропуская отопительные приборы. Труба для подачи жидкости к батарее и ее обратка монтируются в единый трубопровод, потому такой проект отопления 2-х этажного дома довольно простой. Но имеется значительный недостаток – к радиаторам, которые располагаются в конце системы, теплоноситель доходит остывший, потому однотрубная разводка не подходит для домов с большой площадью. Можно несколько исправить ситуацию, если схема в двухэтажном доме будет включать мощный циркуляционный насос и современные радиаторы с потребностью в небольшом объеме теплоносителя.

Если стоит вопрос, как сделать отопление в двухэтажном доме, то здесь специалисты советуют обратить внимание на двухтрубную систему водяного отопления с принудительной циркуляцией. Хорошим вариантом станет и коллекторная

Все же в большинстве случаев отопление частного дома обустраивается комбинированное, особенно если это касается зданий с большими площадями, например, использовав систему стояков и коллекторную разводку труб.

Способы подачи теплоносителя в отопительную систему

Выбирая наиболее подходящий вариант системы отопления, домовладельцу придется принять решение по главному вопросу: как заставить теплоноситель двигаться по отопительному контуру. Эта задача решается одним из двух способов:

• естественным образом;
• принудительно.

Схема отопления частного дома с естественной циркуляцией

Как известно, нагретый газ или жидкость из-за меньшей плотности выталкивается более холодной средой вверх. Это явление называется конвекцией. При правильном конструировании системы отопления она может играть роль двигателя, который заставит теплоноситель циркулировать по замкнутому контуру из труб и радиаторов.

Важнейшим элементом такой схемы является разгонный коллектор – вертикальный участок трубопровода, идущий сразу после котла. Образующееся здесь мощное восходящее течение хорошо проталкивает теплоноситель через контур. В такой системе применяется расширительный бачок открытого типа, представляющий собой обычную емкость, подключенную к верхней точке отопительного контура.

Отопление двухэтажного дома с естественной циркуляцией

Наличие второго этажа позволяет сделать разгонный коллектор достаточно длинным, что при хорошем утеплении этого участка обеспечивает вполне пристойную циркуляцию теплоносителя. Однако, несмотря на это, даже в двухэтажных домах схема с естественным движением рабочей среды встречается все реже. Причина заключается в характерных для нее недостатках:

• требуются трубы большого диаметра;
• на горизонтальных участках трубопровода приходится соблюдать значительный уклон – 5 – 7 см на 1 м длины;
• после обхода контура температура теплоносителя падает более, чем на 25 градусов (обязательное условие для хорошей естественной циркуляции), поэтому котел приходится эксплуатировать в режиме высокой производительности, что сокращает срок его службы;
• максимальная длина трубопровода ограничивается 30-ю метрами.

Принудительный способ

В двухэтажных домах схема с принудительной циркуляцией применяется гораздо чаще хотя бы потому, что длина отопительного контура в таких постройках составляет, как правило, более 30-ти метров. Здесь рабочая среда перекачивается специальным насосом, который получил название циркуляционного. Он устанавливается у входа в котел, где теплоноситель является наиболее холодным. Так как система отопления является замкнутой, развиваемый таким насосом напор не зависит от этажности здания и определяется лишь сопротивлением контура (гидравлическим).

Схема отопления с принудительной циркуляцией

При данной схеме скорость движения теплоносителя увеличивается, поэтому он не успевает сильно остыть. Это обуславливает более равномерное распределение тепла по всему контуру, а также возможность эксплуатации котла в щадящем режиме. Кроме того, система с принудительной циркуляцией является более практичной: весной и осенью, когда на улице не очень холодно, она может эксплуатироваться в низкотемпературном режиме, чего при естественной циркуляции среды добиться не удалось бы. Горизонтальные участки трубопровода устанавливают с уклоном в 0,5 – 1 см на 1 м.

Из-за высокого давления, развиваемого насосом, приходится усложнять конструкцию расширительного бачка. Здесь он является закрытым и состоит из двух полостей, разделенных гибкой мембраной. В одну полость поступает расширяющийся теплоноситель, в другой содержится сжатый воздух, давление которого уравнивает давление в системе. Закрытый бак не обязательно располагать в наивысшей точке контура, обычно его монтируют рядом с котлом.

Предусмотрительные проектанты оставляют разгонный коллектор даже в системах с принудительной циркуляцией. В этом случае при отключении электроснабжения и последующей остановке насоса система продолжит функционирование в режиме конвекции.

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.

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».

Естественная циркуляция нагретой воды по трубам – еще актуальна, но отходит в прошлое

Сейчас в проектах отопления частного двухэтажного дома уже не встретишь чертежей отопительных контуров, работающих без включения в схему циркуляционных насосов. Но еще не так давно обогрев частных домовладений с индивидуальным водяным отоплением осуществлялся исключительно благодаря естественному движению воды по трубам. В некоторых домах, построенных и оборудованных всем необходимым раньше, системы отопления с самотечной циркуляцией теплоносителя функционируют по сей день.

Система отопления с естественной циркуляцией постепенно отходит в прошлое Рекомендуем

• Схема отопления одноэтажного дома с принудительной циркуляцией – какая лучше?
• Схема отопления частного дома с естественной циркуляцией – неэстетично, но практично
• Схема газового отопления частного дома – самостоятельное подключение настенного котла

За счет чего движется жидкость в таких трубных контурах? Циркуляцию здесь обеспечивает разница в плотности воды с различной температурой. Горячая жидкость легче (меньше плотность), поэтому стремится вверх, более холодная – вниз. Нагретый котлом теплоноситель уходит по стояку наверх, на его смену приходит остывшая вода из обратного трубопровода. Это называется конвекцией, которая обеспечивает половину энергии, необходимой для осуществления естественной циркуляции.

Вторую половину движущей силы придает жидкости гравитация. Чтобы сила притяжения действовала эффективнее, горизонтальные трубы контура (лежаки) устанавливают с уклоном в сторону движения теплоносителя. Подающий трубопровод наклонен к радиаторам отопления, обратный лежак – к котлу. Кроме уклона труб в самотечном контуре большое значение для успешного осуществления циркуляции имеют такие факторы:

• положение котла относительно обратной трубы (чем ниже установлен агрегат, тем лучше);
• диаметр трубных коммуникаций (чем шире просвет трубопровода, тем ниже сопротивление);
• сечение внутренних отверстий в батареях (та же закономерность, что и для труб).

Соблюдение этих правил позволяет сделать эффективный самотечный контур в доме своими руками. Однако условия, которые необходимо соблюдать при монтаже системы с естественным движением теплоносителя, являются причиной таких ее недостатков:

• громоздкие трубы (обычно стальные) нельзя проложить скрыто, они всегда на виду;
• для котла необходимо делать углубленную площадку, что делает неудобным его обслуживание;
• необходимо поддерживать разницу между горячим и остывшим теплоносителем не менее 25 градусов;
• оптимальными батареями отопления, имеющими наибольший внутренний просвет и меньшую подверженность коррозии (при естественной циркуляции в теплоносителе много воздуха), являются чугунные (выбор невелик);
• большой объем теплоносителя и необходимость монтировать громоздкий расширительный бак открытого типа;
• сложно провести правильные теплотехнические расчеты для равномерного обогрева комнат.

Кроме того, самотечный контур не способен полноценно обогреть габаритные постройки. Эффективная естественная циркуляция возможна при длине лежаков до 45 м и площади до 180 м2 (в двухэтажном доме). Эти минусы делают самотечные контуры минимально востребованными у домовладельцев. Но все же остаются приверженцы отопительных гравитационных систем, аргументирующие свои предпочтения такими преимуществами самотечных контуров:

• независимость от бесперебойной подачи электричества;
• бесшумность движения жидкости по трубам;
• эффективность отопительной системы при эксплуатации твердотопливных котлов (высокая инерционность частично нивелирует частые и значительные температурные перепады).

Жидкость по трубам в таких системах движется за счет разницы плотности горячей и холодной воды

При монтаже гравитационных контуров применяются две схемы трубной разводки – однотрубная, когда теплоноситель от батарей отводится по той же трубе, что и подается, и двухтрубная, когда подача жидкости и ее отведение обратно к котлу осуществляется двумя коммуникациями. Для отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией применяются те же схемы разводки. На второй этаж теплоноситель подается по стояку, отходящему от котла, остывшая жидкость сверху отводится по обратной вертикальной трубе. Лежаки на обоих этажах присоединяются к стоякам согласно примененной схемы разводки отопительных коммуникаций.