Схемы систем отопления для двухэтажного частного дома

Основные требования

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

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

Виды водяных систем отопления

Теперь давайте рассмотрим варианты монтажа водяного отопления. Как и в случае со способом циркуляции, мы имеем более простой и дешевый вариант, уступающий по техническим характеристикам более усложненному и затратному.

Однотрубные системы отопления

Первым — простым и дешевым — является однотрубная система водяного отопления дома, в которой жидкость будет последовательно проходить по всем трубам, радиаторам и другим приборам отопления, если они имеются в цепочке и по обратной трубе возвращаться в котел. Данный вариант лучше подходит, опять же, для небольшого помещения.

Минус таких систем – невозможность их грамотной балансировки. Первый прибор всегда горячий, последний всегда теплый.

Двухтрубные системы отопления

Для помещений большей площадью лучше остановить свой выбор на более совершенной двухтрубной системе. В этом случае будет использовано нижнее подключение радиаторов. Но действительно совершенной такая прокладка отопления станет в том случае, если вы подключите циркуляционный насос. В противном случае будет затруднен обогрев дальних комнат.

Кроме того, уменьшить скорость остывания жидкости в системе возможно с помощью установки специальных байпасов на каждую из батарей, а также регуляторов подачи жидкости к отдельно взятому радиатору.

Отличием двухтрубной системы водяного отопления является прокладка цельной трубы к дальнему из радиаторов, от которого делается разветвление к промежуточным приборам отопления. Таким образом, пройдя по всей системе отопления, теплоноситель возвращается в котел по специальной обратной трубе, что позволяет равномерно распределить теплоотдачу по всему помещению.

Конечно, главным недостатком такого обогрева является его дороговизна и сложность монтажа, но комфорт, который вы получите взамен того стоит.

Лучевая система отопления

Схема лучевой системы отопления

Два выше описанных вида прокладки отопительных труб являются представителями периметрального способа. Но есть альтернативный — лучевой. При такой прокладке трубы подводятся отдельно к каждому радиатору: одна, по которой теплоноситель поступает в отопительный прибор, другая — обратная. Такая система позволяет отрегулировать комфортный температурный режим в каждом из помещений дома. Кроме того при поломке одного из радиаторов или трубы нет необходимости отключать все отопление, достаточно сделать это только на нужном участке.

В виду большого количества труб при монтаже лучевой системы, все коммуникации монтируются прямо в пол или стены, что благоприятно сказывается на интерьере дома.

Наиболее оптимально при лучевой прокладке использовать насосную циркуляцию теплоносителя.

Отопление теплым полом

Наиболее оптимальным способом равномерно прогреть все помещение является прокладка водяных теплых полов в доме. Возможно использовать только эту систему, а возможно сочетать ее с другими отопительными приборами. Например, когда в комнатах установлены радиаторы, а в коридорах, ванной и санузле — теплый пол. То есть особенно актуальными теплые полы будут для помещений с кафельным или мраморным покрытиями.

Использование системы «теплый пол» возможно ё при принудительной циркуляции теплоносителя.

Из преимуществ, которые дает водяное отопление теплым полом можно выделить:

• Равномерный прогрев помещение. Стяжка, отдающая тепло путем излучения, отдает его в равных долях в каждом квадрате комнаты.
• Рациональное распределение тепла. Тепло движется снизу вверх.
• Комфорт и микроклимат.
• Отсутствие приборов отопления на стенах в большинстве случаем

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.

Куда ставить

Устанавливать циркуляционный насос рекомендуют после котла, до первого ответвления, а вот на подающем или обратном трубопроводе — все равно. Современные агрегаты делают из материалов, которые нормально переносят температуры до 100-115°C. Мало найдется систем отопления, которые работают с более горячим теплоносителем, потому соображения более «комфортной» температуры несостоятельны, но если вам так спокойнее, ставьте в обратке.

Можно ставить в обратном или прямом трубопроводе после/перед котлом до первого ответвления

Нет разницы и по гидравлике — котлу, да и остальной системе, абсолютно все равно, в подающей или обратной ветке стоит насос. Что имеет значение — это правильность установки, в смысле обвязки, и правильная ориентация ротора в пространстве

Остальное неважно

По месту установки есть один важный момент. Если в системе отопления две отдельные ветки — на правое и левое крыло дома или на первый и второй этаж — имеет смысл на каждой поставить отдельный агрегат, а не один общий — непосредственно после котла. Причем на этих ветках сохраняется то же правило: сразу после котла, до первого разветвления в этом отопительном контуре. Это даст возможность задавать требуемый тепловой режим в каждой из частей дома независимо от другого а также в двухэтажных домах экономить на отоплении. Как? За счет того, что на втором этаже обычно значительно теплее, чем на первом и там требуется намного меньше тепла. При наличии двух насосов в ветке, которая идет наверх, скорость движения теплоносителя задается намного меньше, а это позволяет сжигать меньше топлива, причем без ущерба для комфортности проживания.

Есть два типа систем отопления — с принудительной и естественной циркуляцией. Системы с принудительной циркуляцией работать без насоса не могут, с естественной — работают, но в таком режиме имеют более низкую теплоотдачу. Тем не менее, меньшее количество тепла, это все-таки намного лучше, чем его полное отсутствие, потому в местностях, где электричество отключают часто, проектируют систему как гидравлическую (с естественной циркуляцией), а затем в нее врезают насос. Это дает высокую эффективность и надежность отопления. Понятное дело, что установка циркуляционного насоса в этих системах имеет отличия.

Все системы отопления с теплым полом принудительные — без насоса через такие большие контура теплоноситель не пройдет

Принудительная циркуляция

Так как система отопления с принудительной циркуляцией без насоса неработоспособна, его устанавливают прямо в разрыв подающей или обратной трубы (по вашему выбору).

Большинство проблем с циркуляционным насосом возникают из-за наличия в теплоносителе механических примесей (песка, других абразивных частиц). Они способны заклинить крыльчатку и остановить мотор. Потому перед агрегатом обязательно ставят сетчатый фильтр-грязевик.

Установка циркуляционного насоса в систему с принудительной циркуляцией

Также желательно с двух сторон установка шаровых кранов. Они дадут возможность заменить или отремонтировать устройство без слива теплоносителя из системы. Перекрываете краны, снимаете агрегат. Сливается только та часть воды, которая была непосредственно в этом куске системы.

Естественная циркуляция

Обвязка циркуляционного насоса в гравитационных системах имеет одно существенное отличие — необходим байпас. Это перемычка, которая делает систему работоспособной при неработающем насосе. На байпасе ставят один шаровый отсечной кран, который закрыт, все время, пока работает перекачка. В таком режиме система работает как принудительная.

Схема установки циркуляционного насоса в системе с естественной циркуляцией

Когда пропадает электричество или агрегат выходит из строя, кран на перемычке открывают, кран, ведущий на насос, перекрывают, система работает как гравитационная.

Особенности монтажа

Есть один важный момент, без которого установка циркуляционного насоса будет требовать переделки: требуется разворачивать ротор так, чтобы он был направлен горизонтально. Второй момент — направление потока. На корпусе есть стрелка, указывающая в какую сторону должен течь теплоноситель. Вот так и разворачивайте агрегат, чтобы направление движения теплоносителя было «по стрелке».

Сам насос может быть установлен как горизонтально, так и вертикально, только при подборе модели смотрите, чтобы он мог работать в обоих положениях. И еще один момент: при вертикальном расположении мощность (создаваемый напор) падает примерно на 30%. Это надо учитывать при выборе модели.

Классификация однотрубных систем отопления

В данном виде отопления отсутствуют разделения на обратные и подающие трубопроводы, поскольку теплоноситель после выхода из котла идет по одному кольцу, после чего опять возвращается в котел. Радиаторы в данном случае имеют последовательное расположение. В каждый из этих радиаторов теплоноситель попадает по очереди, сначала в первый, потом во второй и так далее. Однако температура теплоносителя будет снижаться, и последний в системе отопительный прибор будет иметь температуру ниже первого.

Классификация однотрубных систем отопления выглядит так, каждый из видов при этом имеет свои собственные схемы:

• закрытые системы отопления, которые не сообщаются с воздухом. Отличаются избыточным давлением, воздух можно сбросить только вручную посредством специальных вентилей или же автоматических воздушных клапанов. Подобные системы отопления могут работать с циркулярными насосами. Такое отопление также может иметь нижнюю разводку и соответствующую схему;
• открытые системы отопления, которые сообщаются с атмосферой при помощи расширительного бака для сбрасывания лишнего воздуха. В данном случае кольцо с теплоносителем следует размещать выше уровня приборов отопления, в противном же случае в них будет собираться воздух и циркуляция воды будет нарушена;
• горизонтальные – в таких системах трубы теплоносителя размещены горизонтально. Это отлично подходит для частных одноэтажных домой или же квартир, где есть автономная система отопления. Однотрубный вид отопления с нижней разводкой и соответствующая схема – лучший вариант;
• вертикальные – трубы теплоносителя в данном случае размещены в вертикальной плоскости. Такая система отопления лучше всего подходит для частных жилых домов, состоящих из двух-четырех этажей.

Нижняя и горизонтальная разводка системы и ее схемы

Циркуляция теплоносителя в горизонтальной схеме прокладки труб обеспечивается при помощи насоса. А подающие трубы размещены над полом или под ним. Горизонтальная магистраль с нижней разводкой должна быть проложена с небольшим уклоном от котла, радиаторы же нужно ставить все на одном уровне.

В домах, где два этажа, подобная схема разводки имеет два стояка — подающий и обратный, вертикальная же схема допускает их большее количество. Во время принудительной циркуляции теплоагента с применением насоса температура в помещении повышается намного быстрее. Поэтому чтобы установить такую систему отопления нужно использовать трубы с меньшим диаметром, нежели в случаях естественного движения теплоносителя.

На трубах, которые входят в этажи, нужно ставить вентили, которые будут регулировать подачу горячей воды на каждый этаж.

Рассмотрим некоторые схемы разводки для однотрубной системы отопления:

• схема с вертикальной подачей – может иметь естественную или принудительную циркуляцию. При отсутствии насоса теплоноситель циркулирует посредством смены плотности во время остывания при теплообмене. От котла вода поднимается в магистраль верхних этажей, затем по стоякам распределяется по радиаторам и остывает в них, после чего опять возвращается в котел;
• схема однотрубной вертикальной системы с нижней разводкой. В схеме с нижней разводкой возвратная и подающая магистрали идут ниже приборов отопления, а трубопровод проложен в подвале. Теплоноситель подается по стоку, проходит через радиатор и возвращается вниз в подвал через опускной стояк. При данном методе разводки теплопотерь будет значительно меньше, чем тогда, когда трубы находятся на чердаке. Да и обслуживать систему отопления с данной схемой разводки будет очень просто;
• схема однотрубной системы с верхней разводкой. Подающий трубопровод в данной схеме разводки расположен над радиаторами. Подающая магистраль проходит под потолком или через чердак. Через эту магистраль стояки идут вниз и к ним по одному крепятся радиаторы. Обратная магистраль идет или по полу, или под ним или через подвал. Такая схема разводки подойдет в случае естественной циркуляции теплоносителя.

Помните, что если вы не хотите поднимать порог дверей с целью прокладки подающей трубы, вы можете плавно ее понизить под дверью на маленьком кусочке земли с выдерживанием общего уклона.

Чем руководствоваться, выбирая схемы разводки отопления в двухэтажном доме?

«Золотой серединой» с уверенностью можно считать двухтрубную систему.

Однако, утверждать однозначно, что она в любом случае окажется лучше однотрубной, нельзя – многое зависит от типа дома и расположения помещений в нем.

Если площадь этажа большим размером не отличается, и комнаты расположены в порядке убывания комфортности (например, детская – спальня – гостиная — кухня), то однотрубная система окажется более целесообразной.

Что касается коллекторной системы, то из-за значительных затрат на покупку материалов и монтаж рекомендовать ее пока можно лишь в исключительных случаях. Примером тому могут служить дома, часть которых сдается в аренду либо где помимо семьи проживает прислуга. То есть там, где домовладелец имеет ограниченный доступ в некоторые помещения, вследствие чего он не может непосредственно регулировать теплоотдачу установленных там радиаторов.

Виды сетей отопления для двухэтажных строений

Одноэтажный дом обогреть проще, не требуется особо сложных расчетов и материалов уходит меньше. Но и отопление двухэтажного дома бывает разным, классифицируется по многим показателям. В частности, различаются сети открытые и закрытые, по типу циркуляции воды есть принудительные и гравитационные.

Особенности открытой и закрытой системы

Вид определяется типом расширительного бака. Эта емкость устанавливается вне зависимости от типа системы и предназначается для сбора избытков объема теплоносителя. В процессе нагревания объем воды увеличивается, что повышает давление в магистрали. Чтобы не перегружать сеть, нужен расширительный бак – емкость соберет избыток объема воды. При остывании теплоносителя его объем снижается, давление падает – тут тоже пригодится расширительный бак, из него подается порция теплоносителя, давление нормализуется. В открытой сети устанавливается бак открытого типа, в закрытой – герметичного.

Вся схема состоит из следующих элементов:

• котел нагрева;
• трубопроводы подачи и обратной циркуляции теплоносителя;
• расширительный бак;
• батареи;
• циркуляционный насос;
• группа безопасности.

Особенности систем по типу классификации:

1. В открытую систему устанавливается открытый расширительный бак. Емкость может быть простым ведром с крышкой или без нее, устанавливают в самой высокой точке схемы. Врезается в трубопровод подачи, оснащается входным патрубком для подключения к магистрали. Мастера дополняют бак отводами для перелива и патрубками для доливания воды – эти детали нужны для компенсации избытка жидкости и дополнения при испарении.

1. Закрытая сеть подразумевает установку герметичного расширительного бака мембранного типа. Производители предлагают котлы, уже оборудованные баками, но бывают нагреватели и без них. В последнем случае емкость ставят на обратный контур до насоса. Герметичный бак поделен мембраной на две половины – одна для воздуха, вторая для воды. При нагреве теплоносителя его объем увеличивается, мембрана смещается в сторону воздушной камеры. Как только вода остывает, давление падает, и мембрана давит на воду, корректируя уровень давления до нормального показателя.

Герметичный расширительный бак устанавливается в любой точке сети, но лучше сразу за котлом. Открытые системы чаще всего с гравитационной транспортировкой воды, но в двухэтажных домах удобнее интегрировать в сеть насос, чтобы обеспечить нормальную циркуляцию теплоносителя. Его монтируют с фильтром для очистки воды на контуре обратного тока жидкости.

В закрытые системы отопления интегрируется группа безопасности из предохранительного клапана, воздухоотводчика и манометра. Клапан срабатывает при возникновении перегрузки сети. Воздухоотводчик сбрасывает скопления кислорода в трубопроводах. Манометр совмещается с термометром – это поможет регулировать интенсивность нагрева воды и устанавливать нужный уровень температуры в доме.

Характеристики сетей с принудительной и естественной циркуляцией

Система отопления двухэтажного частного дома классифицируется по типу перемещения жидкости. Бывает гравитационной, принудительной.

Особенности:

Гравитационная или самотечная сеть отличается естественной транспортировкой жидкости по трубам и радиаторам. Циркуляция поддерживается за счет разной плотности нагретого и холодного теплоносителя. Плотность горячей воды выше, она быстрее продавливает трубы, уложенные с наклоном в сторону контура обратного тока. Котел устанавливается в нижней точке схемы, чтобы вода не встречала сильного гидравлического сопротивления. Уровень наклона до 10 мм на каждый метр трубы. На подающем контуре от котла ставится высокий разгонный стояк (размещение вертикальное).

Если котел для системы закрытого типа уже оснащен баком и насосом, дополнительно оборудование не докупается. При перебоях с подачей электричества насос устанавливается на байпас, чтобы сеть была универсальной и работала при отсутствии электропитания.

Выбор отопительной системы

По типу теплоносителя для двухэтажных домов отопление выделяют:

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

Выводы

Отопление – главное условие комфорта в доме в холодный период. Правильный подбор оборудования не только повысит качество сети, но и снизит расход топлива на обогрев дома. Для двух этажных жилых домов система отопления выбирается исходя из параметров самих зданий.

Следует избегать ошибок в проектировании и монтаже оборудования, т.к. они приводят к неправильной циркуляции теплоносителя в трубопроводах и неправильному температурному режиму.

При проектировании системы также следует учитывать климатический район, т.к. для холодных регионов расход теплоносителя увеличивается для поддержания комфортной температуры в доме.

https://youtube.com/watch?v=Hz1sSNwy1Yw%3F