Отопление двухэтажного дома с естественной циркуляцией

Естественная циркуляция – это ход теплоносителя в отопительной системе самотёком, без работы циркуляционного насоса.

Такое движение образуется силами гравитации благодаря свойству жидкости расширяться при нагреве.

Естественный самотёк позволяет отоплению работать без насоса и дополнительных трат электричества, в автономном режиме. Из чего собирают гравитационную схему обогрева и как она работает?

Принцип работы естественной циркуляции

При нагреве в котле вода расширяется, становится легче, поднимается вверх и освобождает место для притока остывшей жидкости.

На её место в котёл поступает остывшая вода из контура отопления – та, которая прошла радиаторы, отдала часть тепла окружающему пространству и остыла. Она имеет меньший коэффициент расширения, её плотность – больше, а вес — тяжелее.

Остывшая вода вытесняет из котла нагретую. Так образуется постоянный круговорот жидкости в системе отопления, называемый естественной циркуляцией теплоносителя в контуре.

Скорость движения воды самотёком зависит от нескольких факторов:

• разница температур на входе в котёл и на выходе из котла – формирует гравитационное давление жидкости;
• диаметр внутренних проходов в системе отопления – может снизить скорость хода потока;
• непрямое движение теплоносителя в системе – углы, повороты, сужения внутреннего диаметра труб или излучателей – снижают напор воды и замедляют её течение.

Преимущества и недостатки

Естественная циркуляция теплоносителя в частном доме имеет неоспоримые достоинства в виде автономности и незатратной работы. Но также сопровождается недостатками, с которыми приходится сталкиваться при её обустройстве.

Преимущества самотёка:

• Автономная работа отопления, независимая от наличия электричества.
• Доступная цена, один из самых недорогих вариантов обустройства системы.
• Долговечность – использование чугунных радиаторов и чугунных труб большого сечения обеспечивает длительную работу обогрева двухэтажного дома на протяжении 40-50 и более лет.

Недостатки:

• Система отопления имеет громоздкий вид – большие трубы вдоль стен, чугунные радиаторы.


• Невозможно использовать терморегуляторы.
• При обустройстве раздаточного коллектора на чердаке необходима хорошая теплоизоляция – для предупреждения остывания и замерзания воды.
• Достаточно большие теплопотери – в трубах на чердаке и в подвале. А значит – увеличенные расходы на отопление дома.

Особенности построения

Для организации движения жидкости самотёком выполняют следующее:

• Располагают котёл отопления как можно ниже – на первом этаже или в полуподвале. Раздаточный коллектор поднимают выше – под потолок или на чердак строения.

Таким образом, вода получает максимально допустимую для данной постройки высоту подъёма. Что создаёт максимально возможный гравитационный напор теплоносителя в трубах.

• Монтируют устройства с широкими внутренними просветами. Трубы увеличенного диаметра – не меньше 40 мм в сечении. Радиаторы с широким внутренним проходом – традиционные чугунные батареи. При необходимости установки запорных устройств – ставят шаровые краны, которые в открытом положении минимально сужают внутренний просвет.

• Прокладывание труб выполняют с минимальным количеством поворотов, углов, без змеевиков и без спиралей.
• Магистрали подачи и обратки прокладывают с уклоном.

Элементы самотёчной системы: из чего состоит

Перечислим устройства, из которых собирают самотёчную схему отопления:

• Нагревательный котёл – может работать на различных видах топлива – на газу, дровах, угле, электричестве.
• Радиаторы – устройства непосредственного обогрева – излучают тепло в пространство помещения.
• Магистральная труба подачи и обратного тока.
• Раздающий коллектор – располагается над котлом. В него поступает нагретая в котле вода, затем движется (раздаётся) в магистральную трубу.
• Расширительный бачок – для временного хранения теплоносителя, который при нагреве расширяется и увеличивается в объёме. Располагается в самой верхней точке системы, выполняется в открытом виде.
• Поворотные шаровые краны – на входе и выходе из радиаторов отопления.
• Кран для слива воды (также шаровый) – в самой нижней точке системы.

А теперь рассмотрим подробнее, как обеспечивают максимально возможный напор.

Уклон трубы

Для естественной циркуляции теплоносителя принимается ряд мер, которые облегчают его передвижение внутри радиаторов и труб. Одна из таких мер – прокладывание труб подачи и обратки под небольшим уклоном. Размер уклона выбирают – 2-3 ° на погонный метр.

Указанные градусы уклона визуально не нарушают геометрию прокладывания труб, но обеспечивают движение воды самотёком. Они также позволяют сливать жидкость из системы при необходимости замены батареи, ремонта.

Гравитационное давление

Гравитационное давление возникает как разница давлений воды в различных сегментах трубопровода.

В системе с естественным движением теплоносителя гравитационное давление создаётся нагревом воды и подъёмом её на высоту чердака или второго этажа дома. Так обеспечивается самотёк и работа отопления.

Величина гравитационного давления определяется высотой подъёма воды и разницей температур.

Возможные препятствия

Для эффективной естественной циркуляции стараются уменьшить количество факторов, которые препятствуют гравитационному давлению.

Схему организовывают с минимальным количеством углов и поворотов. Вместо изгибов труб под прямым углом, по возможности, делают плавные повороты. Для того чтобы вода не встречала препятствий, убирают сужения просветов и вентили.

Внутренние сечения радиаторов должны быть достаточно большими. Следствием широких просветов становится увеличенный объём теплоносителя, а также инертность работы отопления.

Схема однотрубной отопительной системы в частном помещении

Однотрубная схема – самый простой и доступный способ организации естественной циркуляции теплоносителя в трубах. Работает по принципу движения воды самотёком при нагреве в котле. Поток теплоносителя внутри магистральной трубы, проходя последовательно все радиаторы системы. Магистраль отопления начинается и заканчивается в котле отопления.

Существуют два варианта последовательного подключения батарей в однотрубную схему:

• Магистраль проходит непосредственно через каждую батарею помещения.
• Магистраль проходит рядом с батареями, при этом перед каждым радиатором от неё отходит ответвление, подающее горячую воду. И после из радиаторов в магистраль выводится охлаждённый теплоноситель.

Фото 1. Суть однотрубной отопительной системы заключается в движении воды самотеком при нагреве котла.

В обеих схемах вода постепенно охлаждается, двигаясь от первого радиатора к последнему. Оттого первые батареи в контуре будут значительно горячее последних. При этом в первой схеме разница между температурой жидкости в первом и последнем радиаторе будет больше, чем во второй. Поэтому вторая схема обеспечивает более равномерный прогрев всех комнат.

Преимущества однотрубной схемы с естественной циркуляцией:

• Простота монтажа.
• Самая демократичная цена – монтаж обходится дешевле всех других видов отопления.
• Технологическая доступность – однотрубную систему легче монтировать, чем двухконтурное отопление. Также проще организовать естественную циркуляцию теплоносителя в однотрубной схеме.

Двухтрубная система отопления в двухэтажном доме

Двухтрубная схема отопления выделяется присутствием двух магистралей. Нагретая вода движется из котла по одной магистрали — подачи. А остывшая вода входит в котёл по другой магистрали – обратке.

Двухтрубная схема имеет увеличенное количество углов и поворотов. В ней сложнее организовать самотёк теплоносителя. Часто – приходится встраивать в циркуляционный насос.

Главное преимущество двухтрубной системы – равномерное отопление всех комнат. Недостаток – снижение гравитационного давления и сложность естественной циркуляции жидкости в трубах.

Фото 2. Двухтрубная система отопления имеет две магистрали, большее количество углов и поворотов.

Для непосредственного самотёка в двухтрубной схеме необходима большая температура нагрева воды. Поэтому в зависимости от её величины, самотёк может быть более или менее эффективным. Для движения теплоносителя в магистраль врезают насос по параллельной схеме. Так, чтобы он не создавал преграду и давал возможность самотёка.

Полезное видео

В видео представлена одна из схем отопительных систем, основанных на движении воды самотеком, в двухэтажном доме.

Одно- или двухтрубная схема: что лучше?

Для организации естественной циркуляции теплоносителя лучше других подходит однотрубная схема подключения. Она создаёт минимальные сопротивления движению воды, незначительно сокращает напор. Её обустройство проще, чем в двухтрубной схеме.

Двухтрубная система также может быть с естественной циркуляцией. Однако её монтаж потребует профессиональных знаний, расчётов и опыта.

ogon.guru

Классификация СО

Отопительный комплекс «двухэтажки» является весьма непростым проектом как в плане планирования, так и в практическом воплощении. Основная причина кроется в необходимости подачи теплоносителя на высоту второго этажа, тем самым создавая определенные нагрузки. Монтаж оборудования и коммуникаций следует выполнять с особой тщательностью и ответственностью. Для практической реализации своими руками требований проекта используются различные схемы СО, классификация которых базируется по ряду отличительных признаков. В соответствии с конструктивными отличиями, системы отопления 2х-этажного частного дома условно разделяют на несколько типов, в числе которых основными являются:

• СО с однотрубной и двухтрубной разводкой теплоносителя;

Правильный выбор схемы и способа подключения батарей отопления своими руками во многом предопределяет эффективность отопительного комплекса, экономичность, эстетичность и длительный срок безаварийной работы.

• С естественной и принудительной циркуляцией теплоносителя;
• С верхней или нижней разводкой;
• По направлению движения теплоносителя – с тупиковым или попутным (магистральным) перемещением.

К примеру, вариант схемы может быть однотрубным или двухтрубным, с естественной или принудительной циркуляцией водяного теплоносителя, с нижней или верхней разводкой, движение теплоносителя – тупиковое или попутное.

Кроме перечисленных четырех типов отопительных систем различают также СО  с вертикальным и горизонтальным расположением стояков. Для частного дома с одним пользователем тепла эти два вида разводок равнозначны и явных различий между собой не имеют.

Рассмотрим особенности каждого из указанных типов систем отопления применительно к двухэтажным частным домам.

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.

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.

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).

• 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.

2. 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.

Двухтрубные СО

В двухтрубных контурах циркуляции подвод горячей воды от котла и возврат остывшего теплоносителя к котлу осуществляются по двум независимым трубопроводам, называемым, соответственно, подачей и обраткой. В отличие от однотрубной ленинградки, отопительные двухтрубные системы способны подавать радиаторам на обоих этажах частной двухэтажки теплоноситель одинаковой температуры, что благоприятно сказывается на микроклимате жилища.

На рисунке ниже приведена схема движения водяного теплоносителя через отопительные приборы  на обоих этажах:

• красная линия – контур движения горячей воды;
• синяя линия – контур с остывшей водой, выходящей из радиаторов.

Наиболее весомыми аргументами в пользу двухтрубной системы перед ленинградкой принято считать следующие факторы:

• равномерный нагрев помещений на обоих этажах частного дома;
• возможность регулировки температурного диапазона в каждой комнате в автоматическом режиме, согласуя работу СО с котлом отопления.

Типы циркуляции в СО

В отличие от многоквартирных жилых зданий, в которых централизованная поставка горячего теплоносителя ограничивает жителей квартир в выборе системы отопления (практически у всех жильцов – ленинградка с принудительной подачей жидкости), владельцы частных двухэтажек вправе самостоятельно определяться с типом установки своими руками СО с естественным типом циркуляции или принудительным вариантом транспортировки тепла. Рассмотрим отличительные особенности каждого из типов подачи применительно к двухэтажным строениям.

Естественная

Принцип действия данной системы базируется на процессе вытеснения горячей воды более холодной за счет разницы плотностей жидкостей при разных температурах нагрева.

Для контура циркуляции на гравитационном побуждении водяного теплоносителя характерны следующие особенности:

• низкая скорость перемещения водяной массы по теплотрассе;
• необходимость использования труб больших диаметров (Д_у не менее одного-полутора дюймов);
• строгое соблюдение при монтаже своими руками необходимых уклонов горизонтальных участков;
• для обеспечения всех уклонов нередко котел приходится утапливать в специальном углублении.

• в самотечных контурах не ставят полимерные трубы, поскольку существует вероятность их расплавления при вскипании воды в трубопроводе при высоких нагрузках на котел;
• отсутствует возможность регулировки локального участка теплотрассы или отдельного отопительного прибора;
• невозможность отключения отдельного радиатора без нарушения работы всей СО.

Все эти недостатки перекрываются одним огромным плюсом, благодаря которому самотечные системы до сих пор монтируются. Этот важный фактор  – энергонезависимость отопления, то есть возможность обогревать дом без электроэнергии в районах с перебоями с электричеством.

Принудительная

В данных системах движение теплоносителя происходит за счет нагнетания избыточного давления циркуляционным насосом.

По сравнению с гравитационными контурами принудительная циркуляция в двухэтажных домах имеет ряд преимуществ:

• более высокая скорость перемещения жидкости в трубах;
• небольшие диаметры проходного сечения труб теплотрассы;
• возможность укладки труб удобным для монтажа способом;
• возможность реализации любого проекта по автоматизации управления микроклиматом в жилище;
• несложная регулировка параметров системы.

Тип разводки трубопроводов

Верхняя разводка теплотрассы осуществляет отправку горячего теплоносителя сразу от котла на чердак. Оттуда горячая вода разводится по радиаторам обоих этажей. В случае нижней разводки горячая вода от котла будет направляться к стоякам отопления снизу, то есть из подвального помещения. Оба типа подачи работоспособны для однотрубных и двухтрубных контуров, хотя для двухтрубных СО более приемлемы варианты верхней подачи.

Тупиковые и попутные схемы

На рисунке ниже представлены схемы обоих вариантов систем отопления. По тупиковой схеме горячий теплоноситель (красная линия) входит в радиатор и покидает его с одной стороны, при этом внутри радиатора водяной поток движется до определенной тупиковой точки, разворачивается, меняет свой маршрут на противоположное направление и выходит из радиатора с измененным вектором движения (синяя линия).

При попутной схеме разводки поток остывшей воды (синяя линия) выходит из радиатора с противоположной стороны, чем он туда попадает в горячем состоянии (красная линия).

aqueo.ru

Что нужно учитывать при разработке схемы отопления двухэтажного дома

Перед тем, как начать делать схему отопительной системы, необходимо учесть некоторые особенности. Благодаря детальному изучению всех правил безопасности можно рассчитывать на длительную работу котла и другого оборудования.

Итак, перед тем, как делать схему отопления для двухэтажного дома нужно:

• Рассчитать площадь, этажность, а также особенности строительства дома (его геометрию);
• Какой котел будет устанавливаться и в каком месте;
• Какая циркуляция будет у теплоносителя;
• Будет ли задействоваться электроэнергия при обогреве дома или нет и т. д.

Основным критерием для выбора является именно вид циркуляции в отопительной системе. Менее используемой является естественная циркуляция, так как она нагревает жидкость в теплоносителе, затем проводить ее по всем трубам, и в конце опять возвращает воду к первоначальному источнику.

При гравитационной системе отопления устанавливаются трубы больших диаметров, также необходим бак для нагрева жидкости в теплоносителе. Чаще всего его устанавливают на чердаке в утепленном месте (обязательное условие). При самотечной системе необходимо додерживаться всех правил по установке труб. Они должны прикрепляться под уклоном, чтобы происходила циркуляция воды.

Гравитационная система отлично подойдет для той местности, где есть проблемы с электричеством, или его вовсе нет. Это могут быть дачные коттеджи, или частные дома, которые находятся в далеких поселках. Достоинство самотечной системы в том, что она полностью автономна, то есть не зависит от централизованного отопления. Но перед установкой нужно сделать правильный гидравлический расчет, который все перепады и сопротивления веток системы.

Какие виды схем отопления бывают

Видов систем с естественной циркуляцией всего две:

• Однотрубная система. Труба с радиатора входит непосредственно сразу в котел.
• Двухтрубная система отопления. Вода, которая остыла, идет не сразу по трубе в котел, а сначала она переходит в другую магистраль, а затем попадает обратно в котел.

Если в схеме разводки присутствует вертикальный стояк, то такая отопительная система является более удобной, так как прибор для отопления можно будет установить на каждом этаже. Но выгоднее все же в двухэтажном доме считается гравитационное отопление, которое имеет горизонтальную разводку.

Самое главное, что нужно знать при установке самотечного отопления в доме – это то, что радиаторы небольшое гидравлическое сопротивление.

Лучшими вариантами для установки являются:

• Радиаторы из чугуна. Они имеют самый низкий показатель гидравлического сопротивления.
• Радиаторы из алюминия.
• Биметаллические радиаторы. Тоже хорошо подойдут для отопления, но нужно учесть перед покупкой, что внутренний диаметр должен быть не менее ¾.

Батареи в доме лучше между собой соединить разными типами подключения – так система будет лучше работать.

Трубы также нужно выбирать с умом, так как далеко не все для гравитационной системы подходят. Все параметры должны быть соблюдены обязательно. Нужно сначала смотреть на то, из какого материала сделаны трубы, а потом на диаметр самой трубы. Самый дешевый вариант – это простые металлические трубы. Но так как они шероховаты внутри, а по истечению некоторого времени станут еще более шероховатыми (от коррозии ит. д.), то их нужно покупать с самым большим диаметром.

Лучшим вариантов для гравитационной системы отопления двухэтажного дома считаются:

• Металлопластиковые трубы.
• Армированные полипропиленовые трубы.

В первом варианте в трубах есть так званые фитинги, которые сужают просвет, а для самотечного отопления это неприемлемо. Поэтому самый идеальный вариант – это установка армированных полипропиленовых труб. Но и здесь есть свое «но». Армированные трубы не могут выдержать температуру больше 100˚С, а вот металлопластиковые могут. Какой бы Вы вариант не выбрали, обязательно удостоверьтесь, что это качественное изделие.

Достоинства и недостатки отопительной системы с естественной циркуляцией

Как и всяческое оборудование для отопления, это тоже имеет как свои недостатки, так и достоинства.

Итак, к плюсам можно отнести:

• Если нет насоса, то котел для отопления будет работать бесшумно. Это очень хорошо тогда, когда агрегат для самотечной циркуляции находится в кухне, например, где всегда собирается вся семья.
• Гравитационная система отопления работает без зависимости от электроэнергии. Это хорошо для тех людей, кто живет в местах, где есть проблемы с электропитанием, или для тех, кто хочет сэкономить на коммунальных услугах.
• Котлы по схеме для гравитационного отопления двухэтажного дома стоят дешевле обычных агрегатов.
• При обслуживании и эксплуатации данного оборудования уйдет минимальное количество денежных средств.
• Теплоноситель имеет непрерывную ЕЦ. Она обеспечит тепло и уют в доме на протяжении всего отопительного периода.
• При проектировании данной схемы отопления, а также при монтаже не нужно иметь специальные навыки. С этим дело может справиться даже новичок.
• Если Вы сделали правильную схему отопительной системы, а затем идеально ее установили – тогда время работы котла буде бесперебойной до 30 лет подряд.

К недостаткам можно отнести:

• По горизонтали действие будет по радиусу до 30 м, поэтому на слишком большой двухэтажный дом такая система отопления не подойдет.
• Нужно обязательно установить расширительный бачок. Без него вода не будет циркулировать по системе двухэтажного дома. Но его не просто нужно поставить, но еще и установить в утепленном месте, чтобы вода в нем зимой не замерзла.

Как можно заметить, недостатков намного меньше, чем достоинств, поэтому устанавливать такой агрегат в двухэтажном доме можно безо всяких страхов.

При помощи каких средств работает данная отопительная система

Чтобы котел хорошо работал в двухэтажном доме, нужно учитывать некоторые особенности. Для начала установки нужно подобрать подходящий котел. Сейчас на рынке их существует множество вариантов, плюс ко всему можно выбрать агрегат для дома, к примеру, который работает на твердом топливе.

Нужно также купить все необходимые трубы. Не стоит забывать, что их диаметр должен быть достаточно больших размеров. Это может несколько испортить интерьер дома, но в наше время есть множество вариантов деталей для ремонта дома, которые помогут спрятать трубы. Следующий этап – это покупка радиаторов для дома. Какими они должны быть написано выше.

Далее следует установить расширительный бак. После проектирования правильной схемы системы отопления монтаж будет несложным. Трубы должны быть установлены под уклоном в двухэтажном доме, как это было указано в схеме системы отопления.

Благодаря расширительному баку создается дополнительное давление в отоплении, а это, в свою очередь, благотворно влияет на всю систему отопления в двухэтажном доме.

kotlomaniya.ru

Система с принудительным движением жидкости – оптимальная по сегодняшним меркам

Разрабатывая современный проект отопления двухэтажного дома, авторы документа наверняка включат в него отопительный контур с циркуляционным насосом. Системы с естественным движением жидкости по трубам не вписываются в концепцию современного интерьера, к тому же принудительная циркуляция обеспечивает лучшие эксплуатационные характеристики водяного отопления, особенно в частных домах с большой площадью.

Принудительная циркуляция позволяет намного проще относиться к расположению элементов системы отопления относительно друг друга, но все же существуют общие правила устройства обвязки котла, предпочтительного подсоединения батарей отопления, прокладки трубных коммуникаций. Несмотря на наличие в контуре циркуляционного насоса, при монтаже разводки стараются максимально уменьшить сопротивление труб, их соединений и переходов, чтобы снизить нагрузку на перекачивающее жидкость устройство и избежать завихрений жидкости в труднопроходимых местах.

Применение принудительной циркуляции в трубном контуре позволяет достичь таких эксплуатационных преимуществ:

• высокая скорость движения жидкости обеспечивает равномерный прогрев всех теплообменников (батарей), благодаря чему достигается более качественный обогрев различных помещений;
• принудительное нагнетание теплоносителя снимает ограничение с суммарной площади обогрева, позволяя делать коммуникации любой протяженности;
• контур с циркуляционным насосом эффективно работает при низких температурах жидкости (менее 60 градусов), благодаря чему легче поддерживать оптимальную температуру в комнатах частного дома;
• низкая температура жидкости и невысокое давление (в пределах 3 Бар) позволяет применять для монтажа системы отопления недорогие пластиковые трубы;
• диаметр тепловых коммуникаций гораздо меньше, чем в системе с естественной циркуляцией и возможна их скрытая прокладка без соблюдения естественных уклонов;
• возможность эксплуатации радиаторов отопления любых типов (предпочтение отдается алюминиевым батареям);
• низкая инерционность обогрева (от запуска котла до набора радиаторами максимальной температуры проходит не более получаса);
• возможность делать контур закрытым с использованием мембранного расширительного бака (хотя монтаж открытой системы также не исключается);
• терморегуляцию можно осуществлять как в целом по системе, так и зонально или точечно (регулировать температуру на каждом обогревателе отдельно).

Еще одним плюсом принудительной системы отопления двухэтажного частного дома является произвольный выбор места для установки котла. Обычное его монтируют на первом этаже или в подвале, если есть цокольное помещение, но теплогенератор необязательно специально углублять и рассчитывать уровень его расположения относительно обратной трубы. Допускается как напольная установка котла, так и настенная, что предоставляет широкий выбор подходящей модели оборудования согласно личным предпочтениям домовладельца.

Несмотря на техническое совершенство отопления с принудительным движением жидкости, есть у такой системы недостатки. Во-первых, это шум, что образуется при быстрой циркуляции теплоносителя по трубам, особенно усиливающийся в местах сужений, резких поворотов трубопровода. Часто шум движущейся жидкости бывает признаком излишней мощности (производительности) циркуляционного насоса применимо к данному отопительному контуру.

Во-вторых, работа водяного отопления зависит от электричества, которое необходимо для постоянной прокачки теплоносителя циркуляционным насосом. Схема контура обычно не способствует естественному движению жидкости, поэтому при длительных отключениях электричества (если нет устройства для бесперебойной подачи электроэнергии), жилье остается без обогрева.

Как и контур с естественной циркуляцией, отопление двухэтажного дома с принудительной прокачкой теплоносителя делается однотрубной и двухтрубной разводкой. Как правильно выглядят подобные схемы, будет рассказано дальше.

obustroen.ru

Система отопления является важнейшей инженерной системой жизнеобеспечения любого дома. Ее предназначением является возмещение теплопотерь и создание определенного температурного режима, который нужен прежде всего для проживающих в доме людей, но не стоит недооценивать и того фактора, что эффективная система отопления призвана обеспечить, в том числе, стойкость и долговечность строительных конструкций.

Расчет и проектирование лучше доверить инженерам-теплотехникам, которые оценят теплопотери, дадут рекомендации по утеплению дома, а также сделают детальный расчет, что позволит избежать излишних расходов на дорогостоящее оборудование. Но выбор схемы отопления двухэтажного дома может сделать сам заказчик, исходя из многолетнего опыта функционирования различных систем.

Классификация отопления

Виды источников тепловой энергии — теплогенераторов

Прежде чем выбирать ту или иную схему отопления, полезно узнать уже существующие виды и какой из них подойдет для конкретно решаемой задачи. Известно, что основным источником тепла являются различные виды теплогенераторов, в качестве которых могут выступать:

• Печи и камины. Этот вид отопления когда-то был основным, но сейчас используется все реже из-за высокой стоимости топлива (дров и угля) и невозможности эффективно управлять температурой в доме. В некоторых регионах, где отсутствует газоснабжение, этот вид отопления является безальтернативным выбором.

• Различные виды отопительных котлов, которыми могут быть: газовые, твердотопливные, жидкотопливные, электрические, — в зависимости от наличия доступа к различным энергоносителям и их стоимости.
• Альтернативные источники энергии. В эту категорию относятся: геотермальная энергия, получаемая тепловыми насосами, а также солнечная, которую преобразуют в тепловую солнечные коллекторы. Такой вид отопления находится в стадии бурного развития и пока применяется в нашей стране достаточно редко из-за высоких цен на оборудование.

• Инфракрасное отопление. Источниками тепла являются специальные инфракрасные излучатели, которые используют в большинстве случаев электрическую энергию. Тепловая энергия при таком отоплении доставляется непосредственно «адресату» путем излучения. Для обогрева больших помещений или помещений с малой периодичностью появления в них людей инфракрасное отопление будет прекрасным выбором.

В некоторых ситуациях будет разумно сочетать различные виды теплогенераторов для отопления. Например, если имеется дачный дом, куда семья приезжает только на выходные. В этом случае будет разумно иметь газовый котел для основного отопления и электрический – для предотвращения замерзания зимой воды в системе и поддержания минимальной допустимой температуры в доме.

Виды теплоносителей

Любая система отопления должна перенести тепло, сконцентрированное в теплогенераторе до того теплового прибора, который обогревает конкретное помещение. Это делается при помощи теплоносителя, которыми могут быть:

• Воздух, который используется при отоплении печами, каминами, а также различными электрическими нагревателями. Ввиду того что воздух имеет низкую плотность, теплоемкость и коэффициент теплоотдачи, он сильно уступает жидкостным теплоносителям.
• Вода является практически идеальным теплоносителем в силу того, что обладает высокой теплоемкостью, плотностью, коэффициентом теплопередачи, и химической инертностью. Воду, подогретую котлом отопления, транспортируют к тепловым приборам при помощи системы трубопроводов.

В большинстве современных систем отопления в качестве теплоносителя применяют воду или различные антифризы, являющимися водными растворами этиленгликоля, пропиленгликоля или их комбинаций. Такое свойство как стойкость к незамерзанию при низких температурах может быть полезно в системах отопления таких домов, где не планируется проживание людей постоянно в зимнее время. В тех домах, где отопление будет работать всю зиму, применение антифризов экономически нецелесообразно.

Различные антифризы плохо «уживаются» с алюминиевыми радиаторами, некоторыми уплотнениями и трубами. Помимо этого теплоносители с содержанием этиленгликоля ядовиты. Поэтому использовать такие составы нужно только в тех случаях, когда без них просто не обойтись..

Виды отопительных приборов

Отопительные приборы можно разделить на два основных класса:

• Радиаторы – в переводе с латинского они переводятся как «излучатель», то есть такой прибор, который тепло передает в виде инфракрасного теплового излучения. Однако современные радиаторы не являются чисто излучателями, а еще передают часть тепла в виде конвекции, но свое название они сохранили.
• Конвекторы – передача тепловой энергии в помещение происходит за счет нагрева воздуха, а он уже отдает ее всем окружающим объектам. Такие отопительные приборы имеют медные (реже стальные) трубки, окруженные ребристыми теплообменниками. Воздух, попадая в теплообменник, нагревается его пластинами и поднимается, уступая место более холодному. Для того, чтобы воздухообмен был эффективным, вся конструкция конвектора помещена в специальный кожух.

В современных системах широко применяют еще  такой способ отопления как «теплый пол» или «теплые стены», которые по своей сути представляют собой большой радиатор, передающий «львиную долю» тепла в виде излучения, а это повышает комфорт и позволяет снизить температуру воздуха в помещении примерно на 2 градуса, что ведет к экономии топлива примерно на 12%.

Типы радиаторов отопления

В системе отопления двухэтажного дома могут быть использованы совершенно разные типы радиаторов, в зависимости от решаемых задач, площади помещения, проектных данных, предпочтений. Радиаторы можно разделить на несколько типов:

• Чугунные секционные радиаторы – те, которые мы привыкли видеть в квартирах и домах старой постройки. Они имеют большую массу и высокую тепловую инерционность, но зато нетребовательны к качеству теплоносителя, не подвержены коррозии, имеют высокую теплоотдачу. Такие радиаторы отлично вписываются в любой интерьер, особенно классический.

• Алюминиевые секционные радиаторы – прекрасный выбор для автономных систем отопления, но они более чувствительны к качеству теплоносителя, не терпят прямого контакта с медными трубами. Такие радиаторы прекрасно вписываются в любые интерьеры.

• Биметаллические секционные радиаторы представляют собой сочетание стальных или медных трубок, по которым циркулирует теплоноситель и алюминиевую поверхность, отдающая тепло в помещение. Такие радиаторы нетребовательны к теплоносителю, выдерживают высокое рабочее давление, внешне практически неотличимы от алюминиевых.
• Стальные панельные радиаторы – это цельная конструкция из проштампованной и сваренной листовой стали. Такие радиаторы имеют только два резьбовых подключения к системе отопления, что повышает их надежность. Высокая теплоотдача, малый вес, низкая инерционность, эстетичный внешний вид, — все это сделало их самыми популярными в автономных закрытых системах отопления домов.

Помимо перечисленных моделей производители еще выпускают различные дизайнерские модели, к которым можно отнести цельнолитые чугунные, стальные трубчатые и даже керамические. Высокая цена на эти приборы объясняется тем, что дизайнерские амбиции в них преобладают над инженерной рациональностью.

Схемы отопления двухэтажного дома

Количество реализаций системы отопления двухэтажного дома бесконечно, так как зависит от многих факторов: размеров дома, наличия бесперебойного электроснабжения, постоянства проживания в доме людей и т. д. Поэтому будет разумно рассмотреть несколько типовых схем, которые доказали свою эффективность.

Схема отопления дома с естественной циркуляцией

Название такой системы само говорит за себя – циркуляция теплоносителя в системе отопления происходит за счет естественных природных процессов. Работу такой системы можно рассмотреть на рисунке.

Вода, подогретая в теплообменнике котла, уменьшается в плотности и вытесняется более холодной и плотной водой их обратной линии. Именно эта разница весов горячей и охлажденной воды обеспечивает циркуляцию в системе отопления. В самой верхней точке стояка горячей воды оборудуется расширительный бак, который дает воде расширяться при нагревании, позволяет контролировать уровень воды в системе и при необходимости производить подпитку. Кроме этого, весь воздух, который неизбежно будет присутствовать в системе, будет выходить в расширительный бак.

Разводящие трубопроводы и обратные линии, называемые еще лежаками, для облегчения циркуляции воды всегда делают под уклонами: верхний лежак  к радиаторам, а нижний –  к котлу. В такой системе котел должен находиться в самой нижней точке. Подачу теплоносителя на радиаторы делают через стояки горячей воды, а слив охлажденной через обратные стояки.

Один из вариантов реализации двухтрубной системы отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией представлен на следующей схеме.

Следует обратить внимание в этой схеме на большое количество трубопроводов и их высокий условный проход — dу. Это объясняется тем, что в гравитационных системах для обеспечения циркуляции теплоносителя нужно минимизировать сопротивление, а это возможно только в трубах больших диаметров.

Системы с естественной циркуляцией, естественно, имеют преимущества:

• Независимость от электроснабжения – система отопления будет работать как при полном отсутствии электроэнергии, так и при перебоях в ее подаче.
• Доказанная долгими годами эксплуатации надежность и простота.
• Отсутствие насосов и малая скорость циркуляции теплоносителя делают такую систему бесшумной.

Несмотря на все преимущества, такие системы постепенно уходят в прошлое, так как уже не отвечают современным требованиям к системам отопления.

• Гравитационные системы чрезвычайно материалоемкие – для их монтажа применяются стальные трубы больших диаметров.
• Монтаж систем отопления со стальными трубами сложен технологически и занимает много времени.
• Системы с естественной циркуляцией имеют ограничения по площади обогреваемых помещений. По утверждениям специалистов суммарная длина горизонтальных участков (лежаков) не должна превышать 40 метров, а суммарная площадь 150 м2.
• Высокая инерционность — от момента запуска системы до прогрева всех радиаторов до расчетной температуры может пройти несколько часов.
• Большая разница температур подачи и обратки может плохо сказаться на теплообменнике котла.
• В теплоносителе гравитационных систем большое количество растворенного кислорода, что сказывается на коррозии труб и радиаторов, поэтому в таких системах можно использовать только чугунные или биметаллические радиаторы.

Системы отопления с принудительной циркуляцией

Практически все современные системы отопления используют только принудительную (искусственную) циркуляцию теплоносителя, что дает весомые преимущества:

• Использование циркуляционных насосов помогает отопить любую площадь при любой этажности здания.
• Диаметр труб может быть гораздо меньше, так как насос позволяет прокачивать теплоноситель с более высокой скоростью.
• Применение циркуляционных насосов позволяет снизить температуру в системах отопления при тех же параметрах теплоотдачи радиаторов, а это, в свою очередь, позволяет использовать более дешевые полимерные и металлопластиковые трубы.
• Возможность как общей, так и зональной регулировки в системах отопления.

Недостатками систем с принудительной циркуляцией являются:

• Зависимость от электроэнергии, что легко решается наличием источников бесперебойного питания или генераторов.
• Более высокий шум работы системы отопления, но при правильном расчете он не слышим человеческим ухом в отапливаемых помещениях.

Циркуляционный насос обычно врезают в систему отопления на обратной линии перед котлом, так как в этом месте самая низкая температура теплоносителя.

Чтобы принудительная циркуляция работала корректно, выбранная модель насоса должна отвечать параметрам системы. Существует специальная методика расчета ключевых характеристик — производительности и создаваемого напора.  Чтобы не утомляъть читателя формулами, предлагаем воспользоваться встроенными калькуляторами.

Калькулятор расчета производительности насоса

Перейти к расчётам

Калькулятор расчета создаваемого напора теплоносителя

Перейти к расчётам

Однотрубная система отопления двухэтажного дома

В однотрубных системах автономного отопления может применяться как естественная циркуляция теплоносителя, так и принудительная. Теплоноситель от котла идет в стояк подачи, а затем разделяется на два этажа в лежаки, к которым последовательно подключаются радиаторы отопления.

Очевидно, что после каждого из радиаторов температура в трубопроводе будет снижаться, и это обязательно учитывают при расчетах. Достоинствами такой системы являются:

• Расход труб при монтаже такой системы минимален.
• Возможность реализации системы с естественной циркуляцией. Например, при отключении электроэнергии можно замкнуть насос при помощи байпасной перемычки, и система продолжит функционировать, хоть и с меньшей эффективностью.
• Время и стоимость монтажа ниже, чем других систем.

Недостатками однотрубной разводки являются:

• Сложность регулировки и настройки системы.
• Для снятия одного отдельного радиатора нужно останавливать всю систему.

 Видео: Однотрубная система отопления, ее достоинства и недостатки

Двухтрубная автономная система отопления

Требования к современным системам отопления предполагают тонкую регулировку как всей системы в целом, так и каждой части в отдельности, что позволяет управлять микроклиматом в помещениях, а также экономить энергоресурсы. И такую возможность дает именно двухтрубная система отопления.

В таких системах имеются два отдельных трубопровода: подающий и обратный, а радиаторы отопления подключаются к ним параллельно. Рассмотрим работу такой системы на примере. Теплоноситель, подогретый в котле обезвоздушивается автоматическим клапаном (2) и поступает в вертикальный стояк, который разделяется на горизонтальные участки первого и второго этажа. Обратный трубопровод подключается к соответствующему входу котла и аналогично подающему разделяется на два этажа.

На обратной линии перед котлом расположены:

• Предохранительный клапан (11), сбрасывающий избыточное давление в системе. Рабочее давление в закрытых системах отопления составляет 1—3 бар.
• Циркуляционный насос (9), поддерживающий ток теплоносителя с заданной скоростью, с арматурой его обвязки (7, 8).
• Мембранный расширительный бак, который компенсирует расширение теплоносителя и поддерживает постоянство давления в системе.

Радиаторы (4) подключены параллельно к подающему и обратному трубопроводу, причем лучше всего делать подключение именно так, как изображено на рисунке: подачу делать в верхней точке, а обратку в нижней диагональной, — при такой схеме идет наиболее равномерный прогрев и соответственно лучше теплоотдача.

Возможность самостоятельной регулировки каждого радиатора в отдельности дает специальный термостатический клапан (3), который, в зависимости от температуры воздуха в помещении, может ограничивать или вовсе перекрывать ток теплоносителя через радиатор. При этом это не будет влиять на работу систему в целом. Для того чтобы радиаторы не мешали работе друг друга, оказывали примерно равное сопротивление протеканию теплоносителя через них, на их выходе ставятся балансировочные клапаны (5) при помощи которых происходит настройка всей системы отопления.

Двухтрубная автономная система отопления имеет ряд неоспоримых преимуществ:

• Теплоноситель в каждый радиатор поступает с одинаковой температурой.
• Меньшие потери давления в системе позволяют использовать менее мощные циркуляционные насосы.
• К подающему и обратному трубопроводу двухтрубной системы могут быть подключены совершенно разные тепловые приборы: радиаторы, конвекторы, фанкойлы, система «теплый пол» со своим коллектором и насосной группой.
• Ремонт или настройка каждого отдельно взятого узла не влияет на работу в целом.

Недостатками двухтрубной системы являются большая материалоемкость, что сказывается на стоимости и сложности, а это может при неграмотном расчете и монтаже сказаться на надежности.

Варианты двухтрубных систем

Двухтрубные системы отопления имеют множество вариантов реализации. На аксонометрической схеме представлены три наиболее используемых случая разводки двухтрубных систем отопления.

• Двухтрубная тупиковая разводка труб, представленная на условном первом этаже схемы. В такой системе прямой и обратный трубопроводы монтируются рядом, параллельно друг другу вплоть до последнего радиатора ветки. Диаметры подающей и обратной трубы по мере приближения к тупиковому радиатору снижаются. При таком способе подключения требуется настройка системы при помощи балансировочных клапанов, чтобы радиаторы, расположенные ближе к котлу, не замыкали проток теплоносителя через себя.
• Двухтрубная встречная разводка трубопроводов представлена на условном втором этаже схемы. В таком способе подключения прямой трубопровод подходит с одной стороны к радиатору, а обратной с другой. Это позволяет стабилизировать проток теплоносителя и избежать балансировки радиаторов. Такой способ еще называют «петля Тихельмана». Подающий и обратный трубопроводы должны при этом иметь одинаковые сечения.
• Коллекторная разводка представлена на третьем этаже схемы. Магистральный прямой и обратный трубопровод подключен к коллектору, от которого уже идет разводка трубами одинакового диаметра на все радиаторы. Такая система требует большего расхода труб, зато балансировка ее очень простая. Для того, чтобы система работала лучше, коллектор должен располагаться близко к геометрическому центру этажа, при этом длины трубопроводов будут примерно равными.

Итоги

• Разработку схемы системы отопления двухэтажного дома лучше доверить инженерам-теплотехникам.
• Наиболее перспективными и современными являются двухтрубные системы отопления.
• Грамотное сочетание радиаторного отопление с теплым водяным полом дает наилучшие результаты.

stroyday.ru

Другие статьи по теме:

Какое отопление лучше в частном доме Нихромовый провод Гидравлическое испытание системы отопления Состав нихром Система отопления частного дома Расход пеллет на отопление дома 150м2