Самотечная система отопления двухэтажного дома

Отопление двухэтажного дома. Какие варианты существуют?

Двухэтажные дома завоевали большую популярность на просторах нашей страны. Их ценят не только за комфорт, но и за рациональное использование земельной площади, экономию строительных материалов и относительную простоту возведения. В то же время, грамотно организовать отопление двухэтажного жилья — задача не из легких. Здесь есть свои тонкости и секреты, без знания которых дом будет отапливаться неравномерно или неэффективно. Давайте обсудим основные системы отопления, которые можно рассмотреть для двухэтажного дома.

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».

Отопление теплыми полами

Главная «фишка» теплого пола — установка одного крупного, но маломощного «радиатора» в подпольное пространство, вместо использования системы стандартных навесных радиаторов. Это обеспечивает более равномерное распределение тепла, повышает комфорт в помещении и, при грамотной реализации системы, снижает энергозатраты. Однако и теплый пол не лишен своих недостатков. К ним можно отнести:

• длительное время прогрева полностью остывшего помещения;
• возможность возникновения конденсата ввиду почти полной изолированности от внешних факторов;
• сложности расчета и монтажа системы.

В ходе недавних исследований отмечено, что помещение с теплым полом при прочих равных факторов можно прогревать до температуры на 2ºC ниже, чем помещение с классическим отоплением, и это никак не скажется на комфорте человека. Один этот факт позволяет экономить до 10-15% энергии.

Сегодня довольно часто теплый пол применяют в отоплениидвухэтажного дома. Система может выступать в качестве основной, но для этого важно сделать все теплотехнические расчеты.

Отопление газовым котлом

Газовые котлы являются основным источником энергии в большинстве современных отопительных систем. Они гарантируют высокую производительность при относительно низких энергозатратах, отличаются высокой надежностью и безопасностью, конечно, при соблюдении всех норм и правил монтажа.

Тем не менее, в последние годы отмечается тенденция постоянного роста цен на природный газ, что вскоре приравняет удельные расходы на его приобретение с расходами на содержание электрической отопительной системы. А двухэтажные дома чаще всего строятся с большими площадями. До тех пор, пока сохраняется доступность газа, топить свой двухэтажный дом рекомендуем газовым котлом.

Какую схему отопления выбрать?

При выборе конкретного типа отопительной системы следует руководствоваться, в первую очередь, характеристиками здания, обращать внимание на доступность электричества и финансовых возможностей.. Если у Вас есть инженерные документы, загляните в них, как правило, так указаны все нужные цифры. В противном случае придется выполнять все измерения самостоятельно. Необходимый минимум — площадь пола, объем помещения, толщина и материал несущих стен и перегородок.

После этого стоит проанализировать климатические особенности региона, стоимость и доступность различных видов энергии. На основе этих данных осуществляется первичный выбор вариантов организации отопления, после чего просчитываются планируемые затраты на их приобретение и монтаж, а также будущее содержание. Именно экономические показатели, как краткосрочные, так и стратегические, являются решающими при выборе конкретного вида отопления.

Если с финансами наблюдаются сложности, наличие света нестабильно, а из энергоносителей только уголь, то возможно стоит смотреть в сторону простых однотрубных систем отопления. Если есть газ, стабильная подача света и позволяют финансы, то можно смотреть в сторону двухтрубных и лучевых систем отопления двухэтажного дома.

Схемы отопления для двухэтажного дома

Перед каждым домовладельцем, принявшим решение правильно сделать отопление в своем двухэтажном доме, изначально встает вопрос выбора типа системы. Есть несколько вариантов традиционных и новых схем, но чтобы остановить свой выбор на какой-то из них, надо немного понимать суть вопроса. Задача данной статьи как раз и состоит в том, чтобы рассмотреть, что собой представляет схема отопления двухэтажного дома, раскрыть плюсы и минусы каждого типа систем.

Однотрубная или двухтрубная?

Как можно понять из названия, эти системы различаются по числу магистральных трубопроводов, подающих теплоноситель в радиаторам. В однотрубной схеме все подводки от батарей присоединяются к одному общему трубопроводу, он является одновременно подающим и обратным. Ярким примером такой системы считается знаменитая «ленинградка», показанная ниже на рисунке:

При кажущейся простоте монтажа и экономии материалов однотрубная система обладает одним серьезным недостатком. Поскольку каждая батарея сбрасывает остывшую воду в общую магистраль, то к следующему радиатору теплоноситель приходит с более низкой температурой и так далее, до конца ветви. Из-за чего самый последний отопительный прибор может быть еле теплым. Что это значит?

Комнату все равно надо обогревать, а значит, придется наращивать теплоотдачу батареи, то есть, увеличивать количество секций. Получается, мы сэкономили на трубах и фитингах, но потратились на дополнительные секции. Прибавьте сюда трудности с регулированием в двухэтажных домах и невозможность естественной циркуляции.

Недостаток двухтрубной системы состоит лишь в том, что на ее сборку нужно больше материалов, так как в этом случае подающий и обратный коллектор разделены. То есть, теплоноситель приходит ко всем батареям по одной трубе, а уходит – по другой. Данная схема системы отопления частного дома обладает множеством достоинств, а потому наиболее популярна. Это повод для того чтобы остановить свой выбор именно на двухтрубной системе.

Виды двухтрубных систем

В настоящее время в частном домостроительстве используются следующие виды двухтрубных схем:

• с естественной циркуляцией;
• с принудительной циркуляцией;
• коллекторная система;
• схема с двухконтурным котлом.

Каждая из приведенных систем имеет свои особенности, преимущества и недостатки, определяющие ее сферу применения. Рассмотрим все схемы по порядку и раскроем их особенности.

Система с естественной циркуляцией

Принцип ее действия основан на конвективном движении воды. Горячий теплоноситель, выходящий из котла, имеет меньшую плотность и вес, нежели охлажденная вода, приходящая по обратной магистрали. Последняя стремится опуститься вниз и вытеснить более легкий нагретый теплоноситель. За счет этого и происходит естественная циркуляция. Для нормальной работы системы требуется выполнение нескольких условий:

• из-за низкой скорости движения жидкости диаметры труб должны быть увеличены, чтобы обеспечить необходимый расход теплоносителя;
• разность плотностей и масс воды с разной температурой невелика, поэтому схема отопления с естественной циркуляцией должна монтироваться с большими уклонами горизонтальных участков;
• сеть трубопроводов находится под естественным давлением, создавать избыточное – недопустимо, иначе течение жидкости прекратится. Значит, расширительный бак может быть только открытого типа и должен устанавливаться выше всей системы;
• чтобы выдержать все уклоны, котел часто приходится размещать в небольшом углублении.

Что же нам дает такая схема разводки отопления в двухэтажном доме, где соблюдение всех условий требует тщательных расчетов и приводит к большому расходу материалов и сложности монтажа? Ответ прост: гравитационная схема, функционирующая совместно с обычным твердотопливным или газовым котлом, делает водяное отопление двухэтажного дома независимым от электричества. Подчас это очень важный фактор, например, в районах с ненадежным электроснабжением. Это и есть сфера применения самотечных систем.

Система с принудительной циркуляцией

Здесь движение теплоносителя по сети трубопроводов происходит за счет работы циркуляционного насоса, создающего в ней избыточное давление. Введение в схему перекачивающего устройства позволило добиться таких преимуществ:

• уменьшение диаметров труб. Скорость течения жидкости выросла, и теперь для обеспечения потребного расхода можно применить меньшее проходное сечение труб;
• повышение эффективности работы. Если схема отопления с принудительной циркуляцией разработана грамотно, то вода с высокой температурой успешно достигнет как ближних, так и самых дальних радиаторов;
• трубы можно укладывать наиболее удобным способом, что играет огромную роль в вопросах дизайна интерьера. Львиную долю магистралей можно спрятать, используя короба или конструкции пола и стен;
• удобство и комфорт при эксплуатации. Дело в том, что принудительная циркуляция дает возможность реализовать любые проекты по автоматизации поддержания климата в доме;
• экономичность в расходе энергоносителей. Вывод проистекает из предыдущего пункта, так как автоматика позволяет обогревать помещения по суточному графику в то время, когда там есть люди;
• система легко поддается регулированию.

Примечание. В двухэтажные дома, где задействована старая схема с естественной циркуляцией, всегда можно поставить насос. Эта модернизация позволит реализовать если не все, то основные преимущества напорной системы.

Монтаж схемы с искусственным побуждением трудоемок, но относительно несложен, его можно спокойно выполнить своими руками. Взять хотя бы расширительный бак мембранного типа, который не надо ставить на чердаке, да еще и контролировать уровень воды, как при самотеке. Его место – в помещении топочной, около котла.

Самым существенным недостатком схемы является ее энергозависимость. Стоит только отключить двухэтажный дом от электроэнергии, и через некоторое время тепла в помещениях как не бывало. Способы устранения недостатка хотя и просты, но затратны: приобретение и использование электрического генератора или, на худой конец, блока бесперебойного питания.

Что же касается якобы высокой стоимости материалов, то мы уже обсуждали этот вопрос, говоря об однотрубной системе. Хотя следует отметить, что стоимость зависит от количества регулирующей арматуры и средств автоматизации, заложенных в проект отопления. В бюджетном исполнении сборка схемы обойдется немногим дороже однотрубной.

Вывод. Система рекомендована к применению в двухэтажных домах любого типа и конфигурации, поскольку считается оптимальным вариантом с учетом соотношения цена — качество.

Коллекторная система отопления

Это одно из новых веяний в сфере отопления частных домов, появившихся относительно недавно и произошедшее от двухтрубных напорных систем. Только в отличие от них коллекторная система отопления двухэтажного дома имеет множество ветвей, сходящихся к одному центру – распределительному коллектору. Схема напоминает множество лучей, расходящихся во все стороны, с распределителем внутри, как показано на рисунке:

Как видите, лучевая система отопления предусматривает отдельное подключение каждого радиатора к коллектору, напрямую связанному с котлом. При этом «лучи» полностью запрятаны в конструкции пола, а распределитель встраивается в стену внутри специального шкафа. На виду остаются только подводки к батареям, да еще ветка, идущая от котла.

Излишне убеждать кого-то в том, что коллекторная схема отопления в двухэтажном жилище – самая эффективная из всех. Каждый радиатор запитан отдельно, друг на друга они влияния не оказывают. Регулировку и автоматизацию можно внедрять какую угодно. Радужную картину портит лишь одно обстоятельство – дороговизна. Сей факт тоже хорошо понятен при одном взгляде на схему. Еще есть и недостаток, перешедший по наследству – зависимость от электричества.

Схема отопления с двухконтурным котлом

В действительности схема отопления двухэтажного дома с двухконтурным котлом ничем не отличается от обычной двухтрубной системы. Проблема несколько надумана и ее решение никак не зависит от сетей отопления. Суть вопроса в том, что двухконтурный котел во время подогрева воды отключается от системы и занимается исключительно ГВС. Если это занимает много времени, то здание начинает остывать и внутри становится прохладно.

Подобная ситуация – следствие неверного подбора мощности котла, монтаж отопления здесь ни при чем. Мощность теплогенератора должна определяться с учетом нагрева воды на ГВС. Если этого не сделано и котел уже установлен, то выход только один – уменьшать температуру нагрева воды и расходовать ее экономно.

Какая система отопления лучше для двухэтажного дома?

Ответ на вопрос зависит от индивидуальных условий и пожеланий. Хотите не зависеть от электричества – придется сделать самотечную систему со всеми ее недостатками. Когда есть желание и возможности соорудить эффективную и экономичную схему – то система с коллекторным присоединением к вашим услугам.

На практике разводка отопления в двухэтажных домах чаще всего бывает двухтрубной с принудительной циркуляцией. С точки зрения стоимости и эффективности это оптимальное решение, оно позволяет реализовать массу возможностей и экономично обогревать жилище, понеся затраты средних размеров. Да и для самостоятельной сборки эта схема достаточно удобна.

Система отопления с естественной циркуляцией

Система водяного отопления с естественной циркуляцией в удаленном от города частном или дачном доме – решение, востребованное в местности с нестабильным электроснабжением. Кроме того, гидравлическая система не требует финансовых вложений в электрооборудование, без которого не обойтись при обустройстве радиаторного обогрева с подачей теплоносителя насосом.

Энергонезависимая система отопления доступна для самостоятельного расчета и монтажа.

Функционирование самотечной системы

Схема отопления частного дома с естественной циркуляцией обладает рядом достоинств:

• нет потребности в покупке дорогостоящего оснащения;
• энергонезависимость (подбирается соответствующий котельный агрегат);
• монтаж легко осуществить собственными руками;
• нетребовательность в обслуживании.

Циркуляция в такой системе обеспечивается за счет того, что плотность жидкости в результате нагревания уменьшается (она становится легче), а в ходе остывания плотность возвращается к первоначальной.

В самотечной конструкции практически отсутствует давление – расчеты показывают, что на 10 метров напора водяного столба давление составляет 1 атмосферу. Таким образом, гидростатическое давление в отопительной системе одноэтажного сооружения составит 0,5-0,7 атм., а в трубопроводе двухэтажного дома – не превысит 1 атм.

Гравитационная циркуляция происходит благодаря расширению и уменьшению плотности нагреваемого теплоносителя – он поднимается по вертикальному разгонному участку и с верхней точки перемещается вниз по трубопроводу, смонтированному с уклоном и проходящему через последовательно подключенные приборы отопления, на пути обратно к котлу.

К трубопроводу с самотечным перемещением воды подсоединяется расширительный бак – резервуар для «излишков» теплоносителя, который образуется за счет теплового расширения жидкости. Буферная емкость (мембранная или открытая) монтируется в верхней точке контура на подающую трубу.

Отопительная самотечная система способна функционировать в комплексе:

• С водонагревателем косвенного нагрева. Если бойлер установить в верхней части системы ниже расширительного бака, нагрев воды для ГВС будет осуществляться без использования электрооборудования. При невозможности такого монтажа бойлер комплектуется насосом и ставится обратный клапан, который предотвратит рециркуляцию теплоносителя.
• С теплым полом. На проложенный в полу контур устанавливается циркуляционный насос. При временном отключении электроснабжения комната продолжит обогреваться настенным радиатором.

Виды самотечных систем

Планируя смонтировать отопление частного дома с естественной циркуляцией своими руками схемы подбирают в соответствии с планируемой производительностью системы и особенностями здания.

Отопительные контуры с самотечным движением теплоносителя делятся на типы по разным параметрам:

• по характеристике расширительного бака (открытые и закрытые);
• по принципу подключения радиаторов отопления (однотрубные и двухтрубные).

Чтобы определить оптимальный вариант, необходимо произвести гидравлические расчеты с учетом расположения и диаметра труб, принять во внимание характеристики котельного агрегата и тепловые потребности помещений. Расчет лучше доверить профессионалам, так как даже небольшие неточности негативно повлияют на эффективность обогрева дома.

Закрытый тип

Закрытая система безнасосной циркуляции теплоносителя с успехом применяется для отопления одноэтажного и двухэтажного дома. Функционирует она следующим образом:

• при расширении теплоносителя излишки жидкости вытесняются из отопительного контура;
• жидкость попадает в расширительный бак мембранного типа – это закрытая емкость с эластичной мембраной, которая разделяет предназначенную для теплоносителя часть и секцию бака, заполненную воздухом или азотом;
• нагретая жидкость растягивает мембрану, сжимая газ во второй секции бака, при остывании теплоносителя газ расширяется и выталкивает жидкость обратно в систему, в результате чего водяной контур постоянно остается заполненным.

Установка мембранного бака в самотечный отопительный контур снижает риск коррозии металлических элементов системы. Но в России такое решение используется относительно редко, так как стоимость мембранного бака в разы превышает затраты на покупку или самостоятельное изготовление емкости открытого типа.

Открытый тип

Принцип функционирования тот же, что и у закрытого варианта. Но в этом случае излишки теплоносителя вытесняются в бак открытого типа, который монтируется под потолком помещения или на чердаке.

Открытый бак представляет собой резервуар с негерметичной крышкой, который снабжают аварийным переливом – трубой, выведенной за пределы чердака на улицу или подключенной к канализации.

К недостаткам открытой системы относится постоянное поступление кислорода в теплоноситель, что ускоряет коррозию металла, из которого изготовлены элементы контура. Происходит и завоздушивание трубопровода – чтобы избежать этого, радиаторы крепят под небольшим уклоном и в верхней части монтируют автоматические воздухоотводчики – краны Маевского.

Помимо этого, жидкость из бака открытого типа испаряется и требуется регулярно подливать воду, чтобы открытая система могла нормально функционировать. Подливают воду в бак вручную из ведра, либо подводят водопроводную трубу с вентилем.

Преимущества баков открытого типа – доступная стоимость и возможность своими руками изготовить резервуар необходимых габаритов.

Однотрубный контур

Однотрубная система отопления с естественной циркуляцией не относится к эффективным. Она не подходит для прогрева помещений двухэтажного дома и применяется в одноэтажных зданиях небольшой площади.

Теплоноситель проходит по разгонному участку трубопровода вертикально вверх, затем попадает в трубу, которая ведет к горизонтальному трубопроводу, последовательно соединяющему радиаторы отопления. От крайнего радиатора остывший теплоноситель возвращается напрямую в котел.

При такой схеме подключения приборов отопления температура радиаторов снижается по мере удаления от подающего стояка – это серьезный недостаток системы. Чтобы повысить эффективность, используют байпасы – соединяют перемычками подающую трубу в тех местах, где подключены радиаторы. Это способствует более равномерному прогреву помещений.

К преимуществам однотрубной системы относятся простая конструкция, минимальные финансовые расходы на ее монтаж. Кроме того, не требуется монтировать трубы под потолком, ухудшая интерьер помещения.

Однотрубная горизонтальная схема даже при условии точных расчетов редко оправдывает себя, если речь не идет об отоплении двух-трех небольших помещений одноэтажного дома. В остальных случаях ее модернизируют, добавив циркуляционный насос.

Двухтрубный контур

Конструктивные особенности самотечного двухтрубного контура:

• для подачи и обратки монтируются отдельные трубы;
• труба подачи подключается к каждому прибору отопления через отдельный входной отвод;
• труба обратки подсоединяется к каждому прибору отопления отдельно.

Двухтрубная самотечная система отопления частного дома отличается от однотрубной тем, что во все радиаторы подается не успевший остыть теплоноситель, благодаря чему:

• тепло в доме распределяется равномерно;
• не требуется увеличивать количество секций в радиаторе с целью улучшить обогрев;
• легче регулировать температуру в системе;
• для монтажа трубопровода требуются трубы меньшего диаметра, чем для однотрубного контура;
• отсутствуют жесткие требования к соблюдению уклона при монтаже элементов системы – некоторые отклонения от расчетных значений не критичны.

Двухтрубная система отопления с разводкой верхней и нижней проста в монтаже и эффективна, ее можно использовать для обогрева двухэтажного дома.

Особенности расчета

Расчет системы отопления с естественной циркуляцией значительно сложнее подготовки проекта отопительной системы с принудительной подачей теплоносителя. Так как давление в контуре отсутствует, на работоспособность системы напрямую влияет количество поворотов трубопровода, угол уклона каждого отрезка. Неправильный расчет или погрешности в монтаже отражаются на функциональности контура.

При расчете безнасосного контура принимается во внимание:

• минимально допустимый угол уклона;
• материал изготовления труб и их диаметр;
• принцип подачи теплоносителя;
• разновидность теплоносителя.

Рекомендуемый уклон труб

При расчетах следует опираться на строительные нормы для отопительных систем с самотечной циркуляцией (СНиП 41-01-2003 для гравитационных систем). На перемещение теплоносителя в трубопроводе негативное воздействие оказывает гидравлическое сопротивление в сложных местах – на поворотах, в углах и т.д.

Согласно СНиП, трубы монтируются под уклоном не менее 10 мм на 1 метр длины. Иначе системе грозит завоздушивание, плохой прогрев дальних радиаторов.

Выбор труб

От материала изготовления трубопровода зависит гидравлическая сопротивляемость контура, его устойчивость к коррозии и теплотехнические параметры, технология монтажа. В список востребованных материалов входят:

• Стальные трубы. Доступны по цене, устойчивы к механическим нагрузкам. Недостатки: монтируются со сваркой или большим количеством фитингов, склонность труб к коррозии и зарастанию.
• Металлопластиковые трубы. Внутренняя поверхность идеально гладкая, что препятствует нарастанию отложений, устойчивость к коррозии, небольшой вес, устойчивость к термическому расширению. Недостатки: высокая стоимость, ограниченный срок эксплуатации (около 15 лет), необходимость использовать сварные фитинги или регулярно подтягивать резьбовые соединительные элементы.
• Полипропиленовые трубы. Гладкие внутри, долговечны (срок службы от 25 лет), устойчивы к высоким температурам. Недостатки: высокая стоимость, монтаж при помощи специального инструмента.
• Медные трубы. Максимальная теплоотдача и долговечность (свыше 100 лет), стильный внешний вид. Недостатки: высокая стоимость, необходимость пайки при монтаже.

Диаметр труб

Чтобы рассчитать диаметр труб, требуется:

1. Выполнить тепловой расчет помещений и прибавить к результату около 20%.
2. Рассчитать сечение трубопровода исходя из соотношения тепловой мощности и внутреннего сечения трубы (значения указаны в таблицах СНиП).
3. Подобрать диаметр трубы, базируясь на выполненных теплотехнических расчетах и с учетом материала изготовления труб. Для стальных труб минимальный размер внутреннего сечения составляет 50 мм.

Чтобы самотек был интенсивнее, применяют следующий принцип: диаметр подающей трубы после каждого разветвления должен быть меньше предыдущей на 1 размер. Обратка должна собираться с расширением.

Таким образом, расчет позволяет определить минимальный диаметр подающей и обратной трубы, относительно этого значения определяются параметры труб на разных участках системы согласно подготовленной схеме для одноэтажного или двухэтажного дома.

Вид розлива

Естественная циркуляция воды в системе отопления зависит от принципа подачи теплоносителя от котла к отопительным приборам. Различаются контуры с нижним и верхним розливом.

Нижний розлив дает возможность обойтись без монтажа высоких вертикальных труб – коммуникации прокладывают на уровне пола. Такой вариант пригоден только для однотрубных контуров и относится к малоэффективным без установки циркуляционного насоса.

Верхний розлив – оптимальный вариант, поскольку распределительная труба двухтрубной системы располагается под потолком и обеспечивает активную подачу нагретого теплоносителя в каждый радиатор, из которого остывшая вода уходит в трубу обратки, размещенную вдоль пола. Для однотрубной системы розлив верхнего типа также предпочтительнее.

Двухтрубная система отопления с верхним розливом

Выбор теплоносителя

Теплоносителем может служить вода или антифриз. Для самотечной системы предпочтительнее использование воды, поскольку у антифриза выше плотность и меньше теплоотдача, для его нагрева требуется больше тепловой энергии – то есть, расход топлива выше. Если в системе устанавливается мембранная буферная емкость, ее объем должен быть больше, чем у бака для теплоносителя-воды, так как антифриз расширяется сильнее.

Использование «незамерзайки» имеет смысл в том случае, если дом в зимний период отапливается нерегулярно с большими перерывами. В этом случае воду пришлось бы постоянно сливать, чтобы трубы не разорвало при перемерзании.

Заключение

Устройство безнасосной системы отопления позволяет сделать свой отапливаемый дом энергонезависимым на случай перебоев с электропитанием. Такая система подключается к отопительному котлу без электрооборудования для регулировки мощности или к обычной твердотопливной печи с водяным теплообменником в топочной камере.

Схема организации отопительной системы в двухэтажном доме

Подогрев воздуха в жилых строениях — обязательное условие комфорта. Знать, как устроена схема отопления двухэтажного дома с принудительной циркуляцией теплоносителя, важно уже на этапе проектирования. Это поможет сэкономить денежные средства и провести надзор за строительной бригадой. Небольшие навыки строителя позволят реализовать систему обогрева самостоятельно.

Принципы построения

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

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

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.

Гравитационная система

В основе функционирования лежат законы физики. Если контуры предусматривают естественное движение воды, то такая схема называется гравитационной.

Сделать контур тёплого пола в гравитационных системах без применения дополнительных насосов крайне трудно. Перепад труб в полу на несколько миллиметров приводит к завоздушиванию и прекращению движения теплоносителя.

Плотность нагретого теплоносителя ниже, чем холодного. За счёт разности плотности вода/антифриз из котла по подающему стояку (диаметр 60 – 80 мм) поднимается вверх. В верхней части всей системы устанавливают расширительный бачок открытого или закрытого типа.

По периметру помещений второго этажа прокладывают верхний контур разводки. Трубу диаметром 40-50 мм монтируют с уклоном 2 -3 см на метр длины. В местах установки радиаторов в разводку вваривают трубы диаметром 16 – 25 мм. По ним жидкость стекает в радиаторы. Затем теплоноситель поступает в батареи на первом этаже.

На уровне котла или немного ниже по периметру здания прокладывают нижний контур (обратку), в который собирается охлаждённая вода.

Обустроить гравитационную схему без дополнительных нагнетательных насосов можно при высоте от котла до верхней разводящей трубы не более 6 -7 м. Это высота двухэтажного дома.

Схема находит применение в местах, где часто отключают электроэнергию, необходимую для работы насосов. Газовые котлы в этом случае оборудованы энергонезависимым приборами безопасности.

Эта же схема нужна для систем с котлами на твёрдом топливе. В случае отключения электричества циркуляция прекращается, а дрова/уголь продолжают нагревать воду. Остановить работу твердотопливного котла можно только быстро убрав горящее топливо, что крайне проблематично. Возникает повышенное давление, способное разрушить трубы и радиаторы.

Работа схем с принудительной циркуляцией

Для принудительного движения теплоносителя используют циркуляционные насосы.

Насос врезают в месте соединения «обратки» и котла — здесь теплоноситель уже охлаждён и насос работает в щадящем режиме. На выходе из нагревателя температура теплоносителя достигает 80 – 100 градусов, что резко снижает ресурс оборудования. В котлах со встроенным насосом всё подключено по правильной схеме.

Схема движения воды работает по следующему алгоритму:

1. После подачи питания включается насос и приводит в движение теплоноситель.
2. Котёл нагревает воду/антифриз, а давление, создаваемое насосом, выдавливает теплоноситель в контуры.
3. Горячая вода по трубам подаётся к радиаторам, где охлаждается, нагревает воздух и поступает в трубы «обратки».
4. Процесс переходит в циклическое состояние.

Разработаны и на практике применяют отличные друг от друга схемы разводок, оптимально подходящие для разных условий эксплуатации.

Двухтрубные схемы

При обустройстве больших зданий используют именно двухтрубную схему. Радиаторы подключают параллельно. По расположению подающих труб различают схемы с верхней и нижней разводкой.

Схемы подключения радиаторов для верхней и нижней разводки указаны в технической документации. Неправильное подключение вызывает завоздушивание или низкий КПД устройства.

• не требует сложных расчётов и подбора диаметров труб;
• независимая регулировка теплоотдачи каждого радиатора, что позволяет устанавливать температуру в каждом помещении и экономить энергоресурсы;
• простая настройка и запуск в эксплуатацию;
• мощность насосов невелика;
• отсутствуют значимые потери давления в начале и конце контуров;
• температура теплоносителя примерно одинакова во всех радиаторах контура;
• перекрыв краны подачи и слива, батарею можно снять для замены или ремонта, не выключая всего отопления;
• минимальное гидравлическое сопротивление трубопроводов.

Недостатком считают повышенный расход труб (на подачу и обратку). Учитывая стоимость полипропиленовых труб, удобство в монтаже и ремонте, этим минусом можно пренебречь.

Тупиковая схема носит другое название — со встречным движением теплоносителя. Схема разделена на участки. По трубе от котла до самой дальней батареи поступает нагретый теплоноситель, который по обратной трубе возвращается в котёл. Популярность придаёт простота понимания, но требуется грамотный расчёт и настройка системы. Чем дальше от котла, тем тоньше должны быть трубы. После запуска проводят регулировку каждого радиатора отсекающими вентилями. Неправильная регулировка может привести к тому. Что весь теплоноситель будет проходить через один радиатор, остальные останутся холодными.

Петля Тихельмана работает при попутном движении теплоносителя. Разводку проводят трубами одного диаметра. Давление и температура теплоносителя в каждом из радиаторов одинакова, что упрощает балансировку. Регуляторами можно точно установить температуру в каждой отдельно взятой комнате.

Требования к схеме:

• Длина контура до 35 м.
• На протяженных участках используют трубы больших диаметров (40 – 60 мм) и не устанавливают терморегуляторы, так как они становятся бесполезны.
• Периметр длиной свыше 30 м делят на несколько зон и монтируют лучевую разводку. Её же называют коллекторной. Стоимость большего количества труб компенсируется их меньшим диаметром. Для «питания» одного радиатора достаточно трубы 16 мм.

Каждый радиатор в таком варианте легко отрегулировать на нужную теплоотдачу.

Однотрубные схемы

Схемы однотрубного отопления оптимальны для одно- и двухэтажных зданий с числом батарей отопления в одном контуре до 5. Большее количество потребует точной настройки. Разветвления могут снижать давление в трубах и некоторые радиаторы не получат достаточного для нагрева теплоносителя.

Схемы позволяют осуществить верхнее или нижнее подключение. Во втором случае трубопровод можно скрыть под полом. Учитывают, что это немного снизит теплоотдачу радиаторов, так часть энергии расходуется на обогрев стяжки.

Однотрубные варианты делают с открытым или закрытым расширительным бачком.

К недостаткам схемы относят трудности при замене радиаторов. Для сохранения работоспособности на место снятой батареи сразу необходимо устанавливать перемычку, иначе настройка системы будет нарушена. По этой же причине между входом и выходом теплообменника монтируют байпасы из труб меньшего диаметра.

Одной из популярных схем является «ленинградка». Для подключения используют диагональную (перекрёстную) или боковую (одностороннюю) схемы.

Выбирая радиаторы уточняют как выполнены выходы для подключения — для нижнего или бокового. При необходимости приобретают угловые переходники. Важно выполнить рекомендации производителя.

Этапы оборудования и эксплуатация

Если принято решение своими руками сделать схему отопления дома в два этажа, строго выполняют последовательность работ.

1. Расчёт потребности в тепловой отдаче радиаторов по каждому отдельному помещению и общей мощности. Информация нужна для выбора котла и количества батарей. Учитывают расположение дверей и окон относительно сторон света, площадь и степень утепления пола, стен, перекрытия.
2. Составление проекта — общего и поэтажного, согласование мест установки газового оборудования со снабжающей организацией. Выделение необходимой электрической мощности, если используется электричество.
3. Выбор и покупка котла, труб, теплообменников, комплектующих для сборки единой системы.
4. Разводка трубопроводов.
5. Сборка единой схемы, опрессовка.
6. Первый запуск и настройка, устранение течей.

При дальнейшей эксплуатации в рабочем режиме выполняют следующие виды работ:

• очистка всех комплектующих от пыли и грязи;
• своевременное устранение течей;
• развоздушивание радиаторов при снижении температуры отдельных устройств;
• проверка давления, своевременная доливка теплоносителя;
• поддержание уровня жидкости в системе в течение всего года в том числе в межтопочный период.

Знание возможных схем оборудования двухэтажного дома отоплением поможет сделать правильный выбор, проконтролировать ход монтажных работ и в дальнейшем правильно реагировать на возникшие неисправности.

Схема отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией — система отопления самотеком

Самотечная система отопления двухэтажного дома является единственным выходом в условиях, когда отсутствуют газ и электричество. Естественно, подобных проблем в современном мире просто не существует. Однако все-таки случаются ситуации, в которых приходится монтировать отопление открытого типа.

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.

Преимущества отопления частного дома с естественной циркуляцией

Есть ли смысл рассказывать обо всех гранях использования самотечной системы отопления? Наверное, нет. Поэтому мы затронем лишь основные показатели тех преимуществ, которые вы оцените сразу же после запуска.

1. Экономичность отопления частного дома с естественной циркуляцией – это важный фактор. Этот показатель можно оценить в самом начале работ. Ведь на монтаж системы, ее обслуживание и ремонт не потребуется больших финансовых затрат.
2. Отсутствие дополнительного оборудования (насосов) можно считать основным преимуществом данной системы отопления. Как же так? Во время монтажа по схеме отопления (с естественной циркуляцией) и после запуска системы вы обнаружите, что отсутствуют вибрации, посторонние шумы.
3. Снижение стоимости на электроэнергию гарантировано. Ведь насосы требуют энергообеспечения. В самотечном же варианте отсутствуют подобные нужды и, соответственно, траты.
4. Постоянное движение выбранного вами теплоносителя в действующей системе отопления является залогом равномерного и постоянного распределения тепла между радиаторами.
5. При работах по установке и запуску данного типа отопления не требуется особых умений, знаний и навыков.

Единственный секрет, о котором стоит сказать сразу – в отоплении открытого типа теплоноситель должен быть химическим. Вода зимою замерзает, а значит, ваша цель достигнута не будет.

Однако если вы планируете проводить самотечную систему в дачном доме, то вполне допускается использовать воду.

Технология монтажа самотечной системы отопления

1. Определение модели котла и его местоположения — это самое важное во всей самотечной системе отопления. Этот агрегат производит нагрев теплоносителя.
2. Теперь, согласно самотечной системе отопления, по схеме определяем расположение трубопровода. Существуют 2 типа прокладки труб – одинарный и двойной.
3. Выбираем радиаторы, которые будут располагаться в комнатах, подвале и на чердаке (при необходимости).
4. Не забываем о том, что так же необходимо подобрать расширительный бак.

В процессе монтажа трубопровода следует помнить о том, что создаваемая линия должна иметь определенный уклон. Этот показатель рассчитывают таким образом, чтобы каждый метр трубы наклонялся на 0,005 м. Направлять угол наклона следует в сторону нагревающего бака.

Для чего необходимо реализовывать данное требование?

• Наличие уклона трубы позволяет ускорить движение теплоносителя.
• Во время работы системы отопления данного типа возникают пузырьки воздуха. Для того чтобы устранить их из труб, делается наклон трубопровода. В этом случае в процессе нагревания воды, происходит расширение теплоносителя. И пузыри оказываются в открытом расширительном баке для отопления. Здесь предусмотрен их вывод в атмосферу.

Правила подбора котла

В связи с тем, что самотечная система отопления двухэтажного дома рассчитана на то, что в здании отсутствует газ и электричество, следует правильно подобрать главный нагревательный элемент. Ведь покупка современного устройства, работающего от напряжения, окажется простой тратой бюджета. Следовательно, останавливаем выбор лишь на тех моделях котлов, которые работают на твердом топливе.

Секрет монтажа расширительного бака

Казалось бы, что может быть сложного в том, чтобы следовать готовой схеме системы отопления. Однако на чертеже невозможно показать, точное местоположение элементов отопления. И в результате потраченное время и усилия окажутся излишними. Ведь при монтаже расширительного бака стоит помнить, что его следует закреплять в верхней точке всей системы отопления.