Схема отопления двухэтажного дома

Работа схем с принудительной циркуляцией

Ускорить движение теплоносителя можно с помощью циркуляционных насосов

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

Разница между однотрубным и двухтрубным подключением

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

Преимущества двухтрубки:

• 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.

Схема со встречным движением теплоносителя — тупиковая

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

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

При однотрубной схеме последние радиаторы не получают достаточно тепла

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.

Однотрубные СО

Однотрубные системы являются замкнутым контуром одного трубопровода. Образно выражаясь, секционные батареи отопления «нанизаны» на этот трубопровод, закольцованный от выхода котла к его входу.  Тепло, полученное от котла, переносится теплоносителем последовательно от радиатора к радиатору, омывая их внутренние поверхности. Соответственно, температура жидкости в каждом последующем радиаторе ниже, чем в предыдущем.

В любом отдельно взятом помещении двухэтажного частного дома, которое расположено территориально по проекту ближе к котлу-теплоисточнику, температура водяного теплоносителя будет выше, чем в отдаленных комнатах.

На рисунке проиллюстрирован принцип однотрубной концепции, основанной на подаче горячего (красная линия от котла) и отводе остывшего (синяя линия, идущая к котлу) теплоносителя по одной трубопроводной трассе.

Принцип работы однотрубной СО

При использовании однотрубной схемы монтажа отопления работают два способа подключения обогревательных приборов:

1. Трубопроводы магистральной теплосети подсоединяются к патрубкам радиаторов последовательно вдоль линии теплотрассы по схеме «сверху вниз»:

• вход горячей воды осуществляется в верхней точке теплоприбора (красная стрелка);
• выход остывающей воды – через нижнюю точку (синяя стрелка).

Данная схема наиболее проста для монтажа своими руками и наименее материалоемкая, в ней отсутствуют дополнительные соединения и элементы, однако у нее есть два огромных минуса:

• не допускается отключение отдельного радиатора для замены или проведения локальных ремонтных работ при заполненном контуре СО;
• отсутствует возможность выполнения регулировок работы отопительной системы жилища в целом и каждого прибора в отдельности.

Способы подключения батарей отопления однотрубной СО

1. Трубопроводы магистральной теплосети подсоединяются к патрубкам радиаторов последовательно вдоль линии теплотрассы по схеме, практикующей нижнее подключение горячей воды (красная стрелка) и отвод из нижнего противоположного патрубка (синяя стрелка). В обиходе эту схему называют «ленинградкой», поскольку широкое внедрение такого способа подключения батарей началось в Ленинграде в период широкомасштабных застроек в послевоенные годы.

В настоящее время однотрубную схему ленинградку для контуров с естественной или принудительной циркуляцией успешно  усовершенствовали, добившись от нее возможности:

• полного отсечения поступления водяного теплоносителя при необходимости локального ремонта в зоне отдельного радиатора;
• регулировки своими руками тепловой мощности прибора на локальном участке отопления.

Для этого в классическую схему однотрубной ленинградки на входе и выходе из батареи вмонтировали запорные вентили,  перенаправляющие  поток горячего теплоносителя от котла в обход радиатора.

Столь популярную ленинградку с успехом используют в двухэтажном и даже трехэтажном варианте частной постройки. В качестве примера можно указать вариант нижнего подключения секций радиатора с близкорасположенными вертикальными патрубками.

Современные модернизированные схемы ленинградки с нижним подключением отопительной аппаратуры

Принцип функционирования оборудования

Система предусматривает проталкивание горячей воды наверх. Использование данной схемы отопления дома позволяет выполнять монтаж котла ниже отопительных радиаторов.

С верхней части вода в трубе с небольшим углом продвигается дальше

Здесь нужно обратить внимание на трубы, что отходят от главной ветки, подключенные к отопительным батареям, поскольку они должны быть тоньше

Наиболее актуальным этот принцип является для систем с верхним типом раздачи, откуда самотечная система проталкивает воду к радиаторам.

В случае, когда используется схема, подразумевающая нижнюю раздачу, отопление частного двухэтажного дома самотечным способом возможно, только если есть разгонный контур. Это означает, что следует создать перепад высот, путем подключения трубы к котлу, подымающуюся к расширительному бачку. Далее труба опускается на уровень окон и оттуда делается разводка по батареям.

Следует учесть: помехой самотечной системы отопления может быть низкий потолок, поскольку предусмотрено, что труба от верхней точки котла должна на 1,5 метра отходить, и плюс расстояние на расширительный бачок.

Наибольшим плюсом, которым обладает гравитационная отопительная система, является, то, что самотек воды выполняется без участия других систем. Это означает, что в случае использования дровяного котла. горячая вода будет поступать в систему самотеком без использования насоса или какого-либо другого оборудования, требующего включения электричества.

Правда, при помощи таких схем можно обогревать только дома небольшой площади, поскольку существует ограничение длины контура труб не более 30 метров. Такая система еще носит название ленинградка.Разновидности самотечных отопительных систем

Используется одна или две трубы, и это не влияет на принцип работы, поскольку вода поднимается как можно выше, где учитывается уклон, а далее она поступает во все элементы системы. Двухтрубный вариант системы закрытого типа отличается тем, что вода переходит в соседнюю ветку, через вход обратки котла.

Отличием однотрубной системы является то, что здесь на вход вода поступает от последнего радиатора. Подобный принцип применяется и в отопительных системах, сделанных своими руками.

Одноконтурная трубная разводка отопления

Принцип ее работы – обеспечение передвижения рабочей жидкости по одной трубе. Что это значит? По общему стояку нагретая вода или антифриз выдавливается на верхний уровень системы отопления, а радиаторы последовательно подключаются в трубе обратной подачи теплоносителя в котел. Очевидно, что верхние этажи или самые первые в схеме радиаторы будут нагреваться быстрее и сильнее, поэтому однотрубная система отопления используется только в одноэтажных или малоэтажных (2-3 этажа) домах, где разница в температуре подачи и обратки не так заметна. В одноэтажном доме все радиаторы будут нагреваться практически до одной и той же температуры. Достоинства, особенности отличие однотрубной системы отопления:

1. Соблюдение гидродинамического равновесия в системе;
2. Простой проект, быстрый монтаж;
3. Низкие финансовые и трудовые затраты из-за монтажа только одной магистрали без датчиков и других приборов контроля и автоматического управления;
4. Организация движения рабочей жидкости по принципу естественной циркуляции (гравитационная схема), которая не требует врезки циркуляционного насоса и подключения электричества. Этим преимущественно и отличается однотрубная разводка от двухтрубной.

Но однотрубная система отопления имеет и недостатки, причем существенные:

1. Сложные расчеты из-за необходимости соблюдения гидравлической устойчивости и высокого гидравлического сопротивления;
2. Полная зависимость всех приборов и узлов системы из-за последовательного их включения;
3. Для одного стояка самым оптимальным будет подключение не более 5-7 радиаторов;
4. Нельзя регулировать температуру в каждом отдельном радиаторе;
5. Высокие потери тепла.

Для владельцев одноэтажных загородных домов вопрос о том, какая лучше — однотрубная или двухтрубная система отопления и что лучше выбрать, не стоит – если дом одноэтажный, то однотрубное отопление – наилучший вариант и в плане монтажа, и в плане трудозатрат, и с точки зрения экономии энергоносителей.

Как можно усовершенствовать одноконтурную схему разводки

Если вы не знаете, что лучше выбрать — систему отопления однотрубную или двухтрубную – то остановитесь на промежуточном варианте, схема которого носит название ленинградка. В этой схеме добавлен байпас – трубная перемычка для каждого радиатора, позволяющая его обойти полностью или частично. В байпас врезается запорный кран, которым можно регулировать полную или частичную подачу тепла в обход батареи.

Кроме того, к байпасу можно подключить термодатчик, и контроль за температурой улучшится. Также с байпасом можно проводить ремонт или замену узлов без остановки всего отопления. Перемычку можно легко установить в уже работающую систему.

Собирается однотрубная система отопления частного дома по горизонтальной и вертикальной схеме. Если основным будет вертикальный стояк, то все отводы и радиаторы подключаются к нему сверху вниз. Горизонтальный стояк работает по принципу последовательного подключения радиаторов. И в первом, и во втором варианте разводки трубопровода будут появляться воздушные пробки, и это также можно отнести к недостаткам, которыми обладает однотрубная система отопления.

Технология сборки одноконтурной системы

1. Сначала устанавливается котел, после чего по комнатам разводятся трубы;
2. Если собирается ленинградка, то в точках присоединения батарей и байпасов врезаются тройники;
3. В схеме с естественной циркуляцией соблюдается уклон труб 2-4 градуса на погонный метр;
4. В трубу обратной подачи жидкости врезается насос, и подключается к сети;
5. В самой высокой точке трубной разводки крепится и подключается расширительный резервуар;
6. Подключаются радиаторы, на них устанавливаются краны Маевского, чтобы можно было стравливать воздух;
7. Однотрубное отопление опрессовывается и запускается в работу.

Распространенные ошибки при монтаже

Выше изображены «ленинградские» схемы горизонтальных однотрубных этажных контуров с радиаторами, подключенными к общей магистрали двумя тройниками. Через каждый прибор протекает только часть полного объема теплоносителя, циркулирующего по контуру. Можно встретить ошибочное подсоединение без магистральной трубы (см. контур первого этажа на рис. ниже).

Виды подключения радиаторов в горизонтальных однотрубных контурах.

Такой способ подключения радиаторов отопления является предельно дешевым. На каждый радиатор приходится один фитинг для присоединения металлопластиковой трубы Ду20 или Ду25 и отрезок трубы между соседними приборами. Дешевле не придумать. Но расплата за дешевизну – плохая работа половины радиаторов. Первый их них (по ходу движения теплоносителя) нагрет до температуры 55 °С, а последний при N=6-8 нагревается всего до 35 °С, поскольку теплоноситель, проходя через радиаторы, интенсивно остывает в них.

Типы принудительной циркуляции носителя тепла в обогреве

Для обогрева с таким видом циркуляции выбирают несколько вариантов схем:

• с одной трубой;
• двумя;
• коллекторная.

Каждую можно смонтировать самим или пригласить специалистов.

Особенности однотрубной системы отопления с принудительной циркуляцией

В данном варианте используют две ветви. На каждом этаже монтируется запорная арматура, чтобы обогревать часть комнат при необходимости. Пройдя через трубы, носитель тепла снова поступает в одну трубу, идущую к котлу.

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.

Статья по теме:

Система с двумя трубами

Чаще всего в домиках в два этажа монтируют двухтрубную систему отопления с принудительной циркуляцией, схемы которой могут быть различны. Они делятся на несколько подтипов:

• тупиковая;
• попутная;
• коллекторная.

Самый легкий вариант – первый. Основной недостаток такой системы – практически полное отсутствие контроля режима температуры. Необходимо устанавливать радиаторы с большим контуром в отдаленности от котла.

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.

Схема отопления с принудительной циркуляцией двухэтажного дома может быть любой. Рассмотрим более подробно популярный самостоятельный вариант монтажа «Ленинградки».

Двухконтурная разводка батарей

Двухтрубная система отопления отличается от однотрубной разделением на две трубы — подачи и возврата теплоносителя. Она обеспечивает равномерный обогрев всех комнат. Такую разводку используют в большинстве новых домов.

Принцип работы

В двухтрубной схеме вода из котла поступает к радиаторам по подающей трубе (магистрали).

Возле каждого радиатора подающая магистраль имеет соединительный входящий патрубок, через который теплоноситель поступает в батарею. Подающая магистраль заканчивается возле последнего радиатора.

Кроме входящего патрубка, у каждого радиатора предусмотрен выходящий патрубок. Он соединяет её с обратной трубой. Обратная магистраль начинается от первой батареи и заканчивается входом в котёл.

Таким образом, нагретая вода поступает в радиаторы равномерно и одинаковой температуры. Из каждого радиатора вода выводится в обратную трубу, где собирается и подаётся в котёл для последующего нагрева. Благодаря такому движению теплоносителя все комнаты в помещении прогреваются одинаково.

Чем отличается

Двухтрубная система отопления включает в себя элементы однотрубной системы и дополнительные устройства. Кроме котла, радиаторов, труб подачи и обратного сбора воды (так называемой обратки), двухтрубная схема включает также циркуляционный насос.

Большая протяжённость магистралей, наличие углов и поворотов в трубах подачи осложняет движение теплоносителя. Поэтому необходима его принудительная циркуляция электрическим насосом.

Фото 1. Циркуляционный насос модели 32-40, напряжение 220 Вольт, производитель – «Oasis», Китай.

Также в двухтрубной схеме присутствует больше кранов, регулирующих подачу воды и её количество. Такой кран устанавливается перед каждым радиатором — на входе и на выходе.

Классификация по расположению

В горизонтальной двухтрубной системе трубы соединяют радиаторы горизонтально. Такая схема работает в отоплении одноэтажного дома или одного этажа многоэтажного коттеджа.

В вертикальной двухтрубной системе трубы соединяют радиаторы, расположенных друг над другом, в одном «стояке». При этом есть отличия от однотрубной вертикальной схемы. Здесь — благодаря наличию трубы подачи и обратки, в вертикальном отоплении могут использоваться батареи любой ширины — многосекционные (поскольку стояки подачи и обратки могут быть удалены друг от друга). Поэтому эффективность двухтрубного вертикального обогрева — выше.

Справка! Желательно, чтобы батареи комнат, расположенных друг над другом, имели одинаковое количество секций. Так проще прокладывать вертикальную трубу обратки.

Нижняя и верхняя обвязка: что эффективнее

Термин «нижней» и «верхней» обвязки обозначает способ подключения батарей в систему отопления. При нижней обвязке входящая вода попадает в батарею через нижний патрубок.

Если она выходит из радиатора также внизу, то эффективность работы радиатора будет снижена на 20-22%.

Если выходящий патрубок будет расположен вверху, то эффективность работы радиатора будет снижена на 10-15%. В любом случае при нижней подаче воды в батареи эффективность обогрева снижается.

При верхней обвязке (подаче) входящий патрубок подключается к радиатору в верхней части. В таком случае движение теплоносителя организовывается эффективнее, батарея будет работать на 97-100% (97% – если входящие и выходящие патрубки расположены с одной стороны радиатора, и 100% – если входящий патрубок с одной стороны сверху, а выходящий — с другой стороны снизу).

Достоинства и недостатки

Достоинства:

• Подходит для организации отопления частных домов большой площади, при этом в систему обязательно врезается циркуляционный насос.
• Обогревает все комнаты на этаже или в стояке равномерно.

Недостатки:

• Обходится дороже однотрубной системы, поскольку требуется вдвое больше материалов — труб между котлом и радиаторами, а также соединительных устройств, кранов, вентилей.
• Циркуляционный электрический насос делает работу системы зависимой от наличия электричества.

Важно! Увеличение количества труб и количества теплоносителя в системе — приводит к росту гидродинамического сопротивления и не даёт возможность воде двигаться самотёком. Необходима принудительная циркуляция и работающий циркуляционный насос

А как работает правильно собранная схема?

При выполнении классической однотрубной схемы («ленинградской»), когда под радиаторами проложена магистральная труба, ситуация другая. Движущийся теплоноситель, встречая на своем пути первый тройник, распределяется на два потока в соответствии с величинами гидравлических сопротивлений прямого пути и бокового отвода тройника. Из-за большего гидросопротивления бокового отвода в радиатор затекает небольшая часть общего потока теплоносителя (обычный «коэффициент затекания» составляет 0,2-0,3). Эта малая часть остывает внутри батареи на несколько градусов, как показано на рисунке ниже, подмешиваясь на выходе к основному неостывшему потоку. Результирующая его температура оказывается выше, чем при пропускании всего объема жидкости через отопительный прибор.

Распределение теплоносителя в обвязке радиатора «ленинградской» схемы.

При движении по контуру температура жидкости все равно снижается, но в меньшей степени, до температуры уже не 35 °С, а примерно 45 °С, т.е. батареи в цепочке оказываются более выровненными по нагреву. Специалисты высказывают мнение, что однотрубная схема («Ленинградка») позволяет добиться равномерного прогрева до 10-11 радиаторов в контуре (по десять секций в каждом приборе).

Теплотехнический расчет системы отопления 2-х этажного частного дома

Теплотехнический расчет определяет рабочие параметры системы отопления — общую величину потерь тепла в здании, мощность оборудования, количество отопительных приборов и т.д.

Мощность теплогенератора рассчитывают по сумме теплопотерь дома, которая учитывает:

• площадь отапливаемых помещений;
• климатические условия местности;
• наличие и состояние, в котором находится термоизоляция помещений;
• материал и толщину наружных (несущих) стен, полов и перекрытий;
• конструкцию кровли, наличие технического этажа;
• герметичность и размер окон, уличных (балконных) дверей.

Теплопотери частного дома

С байпасом или без?

Одним из важных недостатков однотрубных систем является неравномерность прогрева помещений. Для сокращения последствий этого недостатка можно установить радиаторы с байпасной линией. Если нет такой возможности, существует еще один метод увеличения равномерности прогрева — монтаж батарей разной тепловой мощности. На практике это выглядит следующим образом — чем дальше от котла находится радиатор, тем больше в нем должно быть секций.

Байпас — это инженерное устройство, позволяющее регулировать подачу воды к разным элементам. По сути, он представляет собой обычную перемычку, установленную между подающей и обратной проводкой батареи. Изготавливается байпас из небольшого отрезка трубы, диаметр которой меньше диаметра трубопровода на один калибр.

Байпас позволяет вернуть в стояк или лежак избыточный теплоноситель, поступивший в батарею. Количество теплоносителя в радиаторах может регулироваться вручную или автоматикой. Установка байпаса имеет еще одно преимущество. Система становится ремонтопригодной даже в том случае, если находится в рабочем состоянии. Байпасная линия позволяет проводить ремонт отдельных элементов отопительных коммуникаций без полного слива воды из системы.

В однотрубных сетях с принудительной циркуляцией байпас крайне необходим. Такие коммуникации энергозависимы, и при отключении электроэнергии они просто перестают функционировать. В таких ситуациях байпас позволяет перекрыть подачу воды на насосное оборудование. Сделать это можно вручную или с помощью автоматики. После таких несложных манипуляций система начинает работать как традиционная — в режиме естественной циркуляции.

Требования к индивидуальной системе отопления

Тепловой узел следует формировать таким образом, чтобы он соответствовал проекту здания. Расположение элементов функционального типа должно быть удобным для использования и проведения плановых работ по ремонту так, чтобы не были нарушены конструктивные целостности дома.

Итак, вот список базовых требований, которые предъявлены к современным системам отопления:

• Простота монтажных работ и технического обслуживания.
• Энергоэффективность.
• Высокие показатели тепловой отдачи.
• Частичная (а лучше полная) независимость от электрической энергии.

Перед тем, как начать проектирование теплового снабжения, следует выбрать самый экономный для вас источник энергии тепла – камин или печь, воздушное/водяное/электрическое/паровое отопление. Еще следует определиться с принципиальной схемой разводки, а также правильно произвести расчеты мощности и оценить нагрузку на систему с учетом всех особенностей.