Схема отопления двухэтажного дома

Комплектация

В первую очередь рассмотрим все компоненты системы.

Котел

Назначением данного агрегата является выработка тепловой энергии, которая будет передаваться рабочей среде контура отопления.

По виду используемого топлива котлы делятся на следующие виды:

• газовые;
• электрические;
• твердотопливные;
• жидкотопливные;
• комбинированные (например, способные работать на электричестве и солярке).

Наиболее удобным в эксплуатации, а потому и самым востребованным, является газовый котел. При выборе данного агрегата определяющими параметрами являются мощность и материал теплообменника.

Мощность

Бытует мнение, что мощность отопительного котла надо выбирать из расчета 100 Вт на метр квадратный отапливаемой площади. Однако эти данные являются чересчур усредненными. Как показывает опыт, для небольших строений площадью около 100 кв. м потребная мощность составляет примерно 130 Вт/кВ. м, в то время как для более крупных домов, площадь которых достигает 500 кв. м, этот показатель уменьшается до 80 Вт/кВ. м. Почему так получается?

Напольный отопительный котел в доме

Дело в том, что с увеличением отапливаемой площади, скажем, в 4 раза площадь ограждающих конструкций, через которые и «улетучивается» тепло, увеличивается только в 2,5 раза. Таким образом, объем теплопотерь, приходящийся на 1 кв. м отапливаемой площади, уменьшается, соответственно меньшей становится потребность в тепловой энергии на тот же кВ. м.

Материал теплообменника

Существует два варианта:

• сталь;
• чугун.

Чугун прочнее стали, да и коррозии он противостоит лучше.

Трубы и радиаторы

В индивидуальных системах отопления стальные трубы все чаще заменяют металлопластиковыми или полипропиленовыми.

Эти материалы теряют прочность при высокой температуре, но в частном доме, где настройкой работы отопительного контура занимается сам домовладелец, скачки температуры теплоносителя до критических значений исключены.

Традиционным материалом для радиаторов считается чугун, но при необходимости в увеличенной теплоотдаче применяют медные или алюминиевые приборы. При наличии высокого давления в системе вместо них следует устанавливать биметаллические радиаторы. В них наиболее ответственные элементы изготавливаются из прочной стали, а теплоотдающие поверхности – из мягких меди или алюминия.

Арматура

В отопительных системах применяется арматура трех видов:

1. Запорная: в настоящий момент чаще всего применяют шаровые краны, недостатки которых с развитием технологий были сведены к минимуму. Если же предполагается частое использование запорного элемента, лучше установить традиционный вентиль.
2. Регулирующая: позволяет плавно менять объем пропускаемого теплоносителя. Теоретически с этой целью можно использовать и запорную арматуру, но она очень быстро придет в негодность, поскольку на такой жесткий режим работы не рассчитана. Сегодня вместо ручных регулирующих кранов активно применяются автоматические, подключаемые к термодатчикам. Такие регуляторы самостоятельно управляют потоком теплоносителя, поддерживая заданный температурный режим.
3. Кран Маевского: этот элемент используется с целью удаления воздушных пробок.
4. Расширительный бачок: в эту емкость поступают излишки рабочей среды, образующиеся вследствие ее температурного расширения.
5. Циркуляционный насос (применяется не всегда).

В некоторых моделях крана Маевского можно полностью выкрутить шток

Если сделать это по неосторожности в момент, когда система пребывает в рабочем состоянии, теплоноситель хлынет в помещение и будет заливать все вокруг, пока вы не перекроете ближайший запорный кран. Во избежание аварийных ситуаций такие краны Маевского лучше не устанавливать.

Естественная и принудительная циркуляция

Однотрубные системы могут монтироваться с естественной или принудительной циркуляцией теплоносителя. Схема всегда выбирается исходя из планировки и архитектурных особенностей здания. Для 1-этажных домов предпочтительна естественная циркуляция воды в магистрали. Подходит такая схема и для двухэтажных частных домов. Нужно только учитывать планировочные особенности здания.

Работоспособность системы отопления определяется правильным местом установки расширительного бачка. В одноэтажных домах нередко приходится выносить его в чердачные помещения, что чревато его перемерзанием в холодные месяцы зимы. В двухэтажном здании такая проблема отпадает сама собой. Расширительный бак можно разместить в любом месте на втором этаже. Такое расположение обеспечит необходимый сброс теплоносителя.

Системы с естественной циркуляцией чаще всего монтируют с верхней разводкой, когда теплоноситель поступает в радиаторы сверху. Основной плюс такого способа — максимально равномерное прогревание отопительных приборов. Для обеспечения гравитационного движения воды в трубах их прокладывают под уклоном 3–5 градусов. Трубы подбираются таким образом, чтобы по мере подвода обратной магистрали к котлу их диаметр увеличивался. В результате получается эффективная, простая в эксплуатации и надежная система.

Несмотря на достоинства система с естественной циркуляцией в двухэтажных зданиях монтируется не так уж часто. Основная причина этого — ограничения на площадь помещения, где можно создавать такие коммуникации. Напора теплоносителя, передвигающегося по трубам естественным путем, достаточно для того, чтобы обогреть дом не более 130 кв. метров. Этажность здания значения не имеет. Негативно сказывается на работе и значительная дельта температур в подающей трубе и обратке.

Однотрубная система с принудительной циркуляцией более эффективна. Лучше использовать схему, при которой от котла отходят две ветви — одна на каждый этаж. При использовании такого подключения обязательно нужна установка запорной арматуры на входе трубы.

Работа системы при этом выглядит следующим образом. Теплоноситель выходит из котла по подводящей трубе и расходится по двум веткам. На каждой ветке установлены радиаторы, нагреваемые за счет прохождения теплой воды. Далее теплоноситель поступает в единую трубу-обратку, которая ведет к котлу. Установка запорной арматуры позволяет обогревать не все помещение, а только его половину, поскольку при необходимости одну ветку можно легко отключить.

Но подобное решение является энергозависимым, а в случае отключения электроэнергии дом останется без тепла. Ведь циркуляционный насос остановит свою работу.

5 Положительные и отрицательные характеристики

Принудительная циркуляция позволяет свободно располагать элементы отопительной системы относительно друг друга. Всё же основные правила монтажа обвязки котла, подключения радиаторов, установки трудных линий не следует игнорировать. Используя принудительную циркуляцию, можно заметить такие преимущества:

1. 1. Благодаря высокой скорости теплоносителя равномерно прогреваются все теплообменники (радиаторы), из-за чего обогрев помещений осуществляется более качественно.
2. 2. Принудительным нагнетанием водяного потока можно обогревать помещение любой площади и устраивать контур довольно большой протяжённости.
3. 3. Даёт возможность системе работать при пониженном температурном режиме (менее 60 градусов), благодаря чему создаётся оптимальная температура в частном доме.
4. 4. С низкой температурой и невысоким давлением (3 бара) для устройства системы можно использовать трубы из пластика, которые дешевле металлических.
5. 5. Диаметр тепловых линий меньше, по сравнению с тем, который необходим в контуре с естественной циркуляцией.
6. 6. Использование батарей отопления любых видов (рекомендуются алюминиевые радиаторы).
7. 7. Принудительная циркуляция теплоносителя способствует быстрому обогреву помещения.
8. 8. Регулирование температуры можно выполнять как по всему контуру, так и в определённых точках (корректировать нагрев на каждом теплообменнике).

При всех достоинствах такого способа отопления существуют и недостатки. Например, при прохождении теплоносителя по системе слышен шум, который усиливается на поворотах тепловой линии и в местах сужения. Часто это может быть причиной излишней производительности насоса, несоответствующей конкретной отопительной системе. Второй недостаток — зависимость от электричества. При его отключении остановится движение теплоносителя в системе, так как питание циркуляционного насоса происходит от электросети.

Особенности отопления двухэтажного дома

Самая большая особенность отопительной системы в двухэтажном доме — это подъем теплоносителя на определенную высоту. Но во всем остальном это обычная схема, в которой присутствуют отопительный котел, радиаторы, трубная система, запорная арматура, расширительный бачок и приборы контроля и управления. Если правильно подобрать все составляющие системы, то отопление будет работать, как швейцарские часы

И неважно, на каком топливе функционирует оборудование — все зависит от правильной комплектации

Основные схемы отопления

По конструктивным особенностям систему отопления двухэтажного дома можно разделить на несколько видов:

• Одно- и двухтрубная.
• С верхней или нижней разводкой.
• С горизонтальным или вертикальным расположением стояков.
• С естественной или принудительной циркуляцией теплоносителя.
• С магистральным или тупиковым движением теплоносителя.

Подключение системы к котлу

Как видите, вариантов немало, но есть среди них один, который объединяет все виды и является оптимальным. Эта схема с принудительной циркуляцией

При этом неважно, какую форму вы выберите для собственного дома. Установив в систему циркуляционный насос, вы решаете сразу все проблемы

Поэтому многие загородные застройщики стараются обойтись малыми силами и выбирают малозатратный вариант разводки труб, тем самым экономя на приобретении труб и запорной арматуры, а также на монтажных работах

Поэтому многие загородные застройщики стараются обойтись малыми силами и выбирают малозатратный вариант разводки труб, тем самым экономя на приобретении труб и запорной арматуры, а также на монтажных работах.

Почему принудительная циркуляция позволяет избежать любых проблем? Дело в том, что циркуляционный насос создает внутри трубной системы небольшое давление, которое помогает распределить теплоноситель равномерно. Горячая вода движется со скоростью выше той, что действует при естественной циркуляции, но при этом эта скорость позволяет эффективно нагреваться воде в отопительном котле. При такой системе появляется возможность достичь эффективного разноса теплоносителя по всем радиаторам.

Выбираем схему отопления

Из разных схем разводки труб однотрубная система в двухэтажных домах используется редко. Причина — неудобство регулирование теплоотдачи отдельного прибора отопления. Да и при проведении ремонта приходится отключать всю систему полностью и сливать теплоноситель, что приводит к быстрому остыванию дома. Вот почему специалисты отдают предпочтение двухтрубной схеме.

Последняя во всех отношениях является универсальной и практичной. Ведь конструкция трубной схемы подразумевает подсоединение каждого радиатора к двум отдельным магистралям — к подаче и обратке. А если установить регулировочный кран или вентиль, то можно каждый прибор регулировать на предмет повышения или понижения температуры. Это в последнее время становится немаловажным фактором, влияющим на экономию расхода энергоносителя. К примеру, ночью нет необходимости отапливать некоторые комнаты. Можно в них на радиаторах уменьшить зазор подачи теплоносителя, и потребление тепла сразу снизится, что уменьшит подачу топлива на горелку отопительного котла.

Подсоединение труб к котлу

Но из всех представленных схем разводки труб коллекторная считается оптимальной. Почему? Есть несколько позиций, которые говорят об эффективности этой схемы:

Во-первых, от обогревательного котла, который может быть расположен на первом этаже или в подвале, отходит один вертикальный стояк. Венец стояка — это сам коллектор и расширительный бак. Если говорить о коллекторе, то это трубный узел, который распределяет теплоноситель по отопительным батареям. При этом в каждый прибор поступает горячая вода с одинаковой температурой. Во-вторых, в коллекторе установлены регулировочные клапаны. Не на радиаторах, а на отводных трубах коллектора. Так что узел является не только распределительным, но и регулировочным. Нет необходимости бегать по комнатам и регулировать подачу теплоносителя у каждого радиатора — все скомпоновано в одном месте, что очень удобно. В-третьих, с коллекторной системой есть возможность провести скрытую разводку трубопроводов. Сам коллекторный узел и расширительный бачок можно расположить в чердачном помещении и оттуда спустить контуры, пряча их в стены. Это позволяет улучшить дизайн интерьера, что и привлекает потребителей

Но обратите внимание на то, чтобы чердак был отапливаемым. Если это условие не выполняется, то придется провести ряд мер по теплоизоляции оборудования

Из чего состоит отопительная система

Перечень необходимого оборудования зависит от схемы организации отопления. Перечислим основные компоненты для всей совокупности решений.

Газовый котел. Его функция – греть теплоноситель. Часто он оснащен закрытым расширительным баком, а иногда и циркуляционным электронасосом. Выбор такой компоновки облегчает проектирование и монтаж теплосети. Подбор котла осуществляется исходя из мощности, необходимой для отопления жилплощади.

Стандартная формула “100 Вт на 1 м²” усреднена. В действительности необходимая мощность зависима от отапливаемого метража, т.к. его увеличение непропорционально увеличению площади ограждающих конструкций – главной причины теплопотерь. Если для отопления 100-150 м² потребуется 130 Вт на метр, то для 400-500 квадратов хватит 80 Вт.

Отопительные приборы. Они нужны, чтобы отдавать тепло для поддержания нужной температуры в помещении. Это могут быть чугунные, стальные, алюминиевые или комбинированные радиаторы. Их энергоэффективность зависит от материала и количества секций батареи, а выражается в теплоотдаче и инерционности.

Трубопровод. Он применяется, чтобы передавать и распределять теплоноситель между батареями. Для его развертывания в основном применяют бесшовные изделия из полипропилена или стали. Низкий коэффициент внутреннего сопротивления позволяет использовать их в теплосетях с принудительной и естественной циркуляцией.

Входящие в состав антифриза присадки могут разрушать полипропиленовый теплопровод. Если в доме не проживают постоянно, следует использовать стальные конструкции.

Фитинги. Необходимы для соединения труб

Важно, чтобы они не нарушали герметичность и не уменьшали проходимость теплопровода

Расширительный бак. Компенсирует скачки давления внутри теплосети, вызываемые способностью вещества расширяться при нагревании. Устраняет риск разрушения отдельных ее компонентов. Существуют конструкции открытого и закрытого типов. Использование вторых предпочтительно из-за их универсальности, безопасности и простоты обслуживания.

Поскольку эксплуатация открытого расширительного бака сопряжена с испарением теплоносителя, в такой компоновке нельзя использовать антифриз.

Запорная арматура. Позволяет отключать отдельные элементы теплосети от контура для проведения техобслуживания или регулировки температуры в помещении.

Предохранительная арматура. В эту категорию входят балансировочный вентиль, автоматический воздухоотводчик (кран Маевского), обратный и предохранительный клапаны. Их задачи заключаются в том, чтобы не допустить возникновение дросселирующих потоков и уберечь систему от гидроударов.

Регулирующая арматура. Предназначена для балансировки отопительной системы и управления теплоотдачей отдельных радиаторов. Это помогает установить в каждом помещении индивидуальный микроклимат, не изменяя общих показателей теплосети.

Распределительный коллектор и гидрострелка. Отвечают за разделение гидравлических контуров и распределение теплоотдачи. Улучшают проходимость сети. Уменьшают теплопотери. Поскольку они служат локальными центрами управления, на них устанавливают термометр, манометр, расходометр и др. датчики.

Виды разводки труб и построения систем отопления

Виды системы отопления определяются пространственным размещением радиаторов и трубопровдов.

Различают схемы компоновок:

• горизонтальную или вертикальную;
• верхнюю или нижнюю разводку;
• с прямым и обратным течением теплоносителя;
• разводок труб до радиаторов – тупиковые, лучевые, кольцевые.

Каждому виду и их комбинациям присущи качественные характеристики, определяющие выбор в зависимости от условий эксплуатации.

Верхняя или нижняя разводка

Схема двухтрубной системы отопления с верхней разводкой.

Верхняя разводка может быть обустроена в системах с гравитационной и принудительной циркуляцией, а также в их комбинированном варианте. Горячий теплоноситель по центральному стояку подаётся в верхнюю горизонтальную трубу из которой происходит распределение по стоякам. Трубы располагают под потолком верхнего этажа.

Преимущества	Недостатки
Разница в давлении позволяет использовать большое количество радиаторов	Часть тепла трубы отдают в верхней части помещения, что снижает эффективность
Подходит для различных схем построения	Требуется разводка большого диаметра, что дороже
Низкое гидравлическое сопротивление	Внешний вид не подходит для части интерьеров
Возможность установки терморегуляторов на каждый радиатор или стояк	Расширительный бак иногда придётся выносить на неотапливаемый чердак и осуществлять качественное утепление
Невысокое давление в сети (до 3-4 атм) подходит для любых типов радиаторов, в том числе алюминиевых	Для монтажа тёплого пола потребуется дополнительное оборудование

Диаметр труб и протяженность контуров увеличивает объём теплоносителя, для перекачки которого покупают мощные насосы.

Схема двухтрубной системы отопления с нижней разводкой.

Системы с нижней разводкой отличаются расположением подводящей трубы и обратки ниже уровня радиаторов.

Преимущественно такие схемы используют в системах с принудительной циркуляцией.

Достоинства нижней разводки:

• трубопроводы можно скрыть в полу или стенах;
• не требуется делать общий стояк, что позволяет организовать отопление первого построенного этажа, а второй и последующий оборудовать в по мере необходимости;
• установив коллекторы, можно организовать систему «тёплый пол».

Пример коллекторного узла, распределяющего теплоноситель по контурам «теплого пола».

Среди недостатков пользователи отмечают частые завоздушивания, а монтажники – трудности с первоначальной настройкой и балансировкой.

Вертикальная и горизонтальная разводка

Схема горизонтальной и вертикально разводки двухтрубной СО.

Горизонтальная и вертикальная схема отличаются наличием главного стояка.

Вертикальные типы в основном применяют в многоэтажных зданиях. Горизонтальный вид подходит для строений любой этажности, при обустройстве учитывают конструкцию и подбирают насос необходимой мощности.

Проектировщики и монтажники различают несколько принципиальных схем разводки труб в системах отопления.

Три принципиальных схемы разводки труб.

Тупиковая схема монтируется в большинстве загородных домов и имеет ещё одно название – с обратным (встречным) движением теплоносителя. К каждому радиатору подключают подающую и отводящую трубы. Циркуляция осуществляется насосом. Главное преимущество системы заключается в том, что ко всем радиаторам теплоноситель доходит одинаковой температуры, а с помощью регуляторов можно поддерживать необходимый микроклимат в каждом помещении.

Недостатки:

• большое количество сварных и муфтовых соединений;
• требуется профессиональный гидравлический расчёт, если в одном контуре находится больше 3-х радиаторов;
• часто возникают шумы от движущегося теплоносителя.

Петля Тихельмана или схема с попутным движением теплоносителя используется в нижней горизонтальной разводке и позволяет скрыть трубы под напольным покрытием или в стяжке. Попутная схема по отзывам монтажников требует минимальной настройки. Петля Тихельмана отлично работает при большом количестве радиаторов, но потребует при этом увеличенного диаметра труб.

При монтаже лучевой разводки используют коллекторы, устанавливаемые на каждом этаже здания.

Схема лучевой разводки двухтрубной СО к радиаторам с нижним подключением.

Схема раздельно питает каждый радиатор и позволяет монтировать систему «тёплый пол». Важный недостаток – большие затраты на приобретение труб.

Основные узлы системы отопления

Котел, в котором происходит нагрев теплоносителя. Располагается ниже уровня радиатора и трубопроводов. После определения оптимального месторасположения котла необходимо наметить место установки радиаторов, прокладки трубопроводов и источника подачи воды в систему.

Трубопровод. Могут быть применяться стальные и пластиковые трубы.
Металлические трубы характеризуются высокой теплопроводностью, высокой стойкостью к механическим воздействиям. К недостаткам относят подверженность коррозии.

Поливинилхлоридные трубопроводы имеют ряд преимуществ: малый вес, быстрый монтаж, длительный срок эксплуатации, устойчивость к коррозии. За счет низкой температуры уменьшаются тепловые потери в трубопроводах.

Важно! Антифриз нельзя использовать в качестве теплоносителя в трубах из металла.

Радиаторы – для осуществления теплоотдачи. Применяются из разных материалов:

• чугунные;
• алюминиевые;
• биметаллические.

Алюминиевые рассчитаны на давление до 18 атмосфер. Главным преимуществом является высокая теплоотдача. Не рекомендован слив теплоносителя из сети на долгое время из-за подверженности материала коррозии.

Элементы управления системой отопления

Биметаллические. Применяют при повышенных напорах до 40 атмосфер. Характеризуются высокой теплоотдачей и прочностью.

Стальные. Рассчитаны на работу при давлении до 8 атмосфер. Как и алюминиевые, подвержены коррозии.

Чугунные — классический тип радиаторов. Имеют высокий коэффициент теплоотдачи. Преимущества: медленное остывание, устойчивость к коррозии.

• Циркуляционный насос (в случае искусственной циркуляции) для принудительной подачи воды в систему.
• Расширительный бак – для отвода избыточного давления теплоносителя.
• Термостатический и предохранительный клапан.
• Запорная арматура.
• Приборы КИПиА.

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.

Разводка труб для теплоснабжения двухэтажного дома

Следующим этапом является выбор способа разводки трубопроводов. Он влияет на скорость прохождения теплоносителя, степень его остывания и возможности регулирования характеристик теплоснабжения.

Проектирование отопления 2 этажного частного дома своими руками выполняется на основе анализа всех факторов. Рассмотрим важнейшие из них, влияющие на выбор разводки подающих магистралей:

• Однотрубная. В системе имеется только один трубопровод, к которому в последовательном порядке подключаются радиаторы. Для однотрубного отопления частного 2х этажного дома своими руками характерно быстрое остывание теплоносителя. Поэтому оно используется для обогрева зданий с небольшой площадью до 80 м²;
• Двухтрубная. Она предназначена для равномерного теплового распределения. Дополнительная обратная магистраль позволяет подключать батареи последовательно, что снижает потери тепла при циркуляции теплоносителя. Оптимальный вариант для низкотемпературной системы отопления 2х этажного частного дома;
• Коллекторная. С ее помощью можно сделать несколько отдельных контуров отопления, подключенных к одному распределительному коллектору. В коллекторной схеме водяного отопления частного 2 этажного дома можно регулировать объем притока горячей воды в каждом отдельном контуре. Недостаток – большое количество необходимых материалов.

Немаловажным моментом является выбор материала изготовления труб. В закрытой схеме отопления 2-х этажного дома рекомендуется использовать полипропиленовые магистрали

Важно учитывать, что максимально допустимая температура горячей воды при этом не должна превышать +90°С

Также обязательным является установка запорной и предохранительной арматуры. К последним относятся воздухоотводчики, спускные клапана и расширительные баки.

В качестве теплоносителя чаще всего применяют воду или антифриз. Последний предпочтителен в том случае, если есть вероятность воздействия низких температур на систему.