Какая лучше схема отопления двухэтажного дома
Если для отопления небольшого одноэтажного частного жилого дома можно использовать обычную каменную или кирпичную печь, то для обогрева больших домов и коттеджей, более эффективными являются всевозможные схемы водяного отопления двухэтажного дома, рассчитанные на использование газовых или твердотопливных нагревательных котлов.
Вариант 1. Однотрубная схема подключения
Наиболее постой, но в то же время наименее эффективной является однотрубная схема системы отопления двухэтажного дома, представляющая собой цепочку радиаторов отопления, установленных в разных комнатах, которые последовательно соединены между собой при помощи металлических или пластиковых водопроводных труб.
Варианты подключения радиаторов в двухэтажном доме по двухтрубной и однотрубной схеме
Такой вид подключения позволяет минимизировать количество используемых материалов и выполняемых работ, однако при этом он обладает некоторыми существенными недостатками.
- Разогретая вода, проходя по трубам и радиаторам, отдает свое тепло неравномерно, и по мере продвижения к удаленным комнатам дома, постепенно остывает.
- Для компенсации этого явления, чтобы увеличить площадь теплоотдачи, в удаленных помещениях требуется устанавливать большее количество водяных радиаторов.
- При таком варианте подключения, становится невозможным своими руками отрегулировать оптимальную температуру для каждого отдельно взятого помещения в жилом доме.
Однотрубная схема отопления
Вариант 2. Подключение по двухтрубной схеме
Более эффективной, но в то же время более дорогостоящей является двухтрубная схема водяного отопления двухэтажного дома, монтаж которой требует расхода большего количества материалов и трудовых затрат.
При таком подключении каждый водяной радиатор по отдельности, входным патрубком соединяется с прямым контуром отопления, а выходным патрубком – с обратным контуром отопительной системы.
Подключение первого и второго этажа по двухтрубной схеме
Для двухэтажных домов такой вариант подключения считается наиболее оптимальным, так как обладает следующими преимуществами:
- Благодаря равномерной теплоотдаче, обеспечивается одинаковый прогрев всех помещений жилого дома, независимо от их взаимного расположения относительно отопительного котла.
- Отдельное подключение каждой секции дает возможность самостоятельно регулировать необходимую температуру для каждой конкретной комнаты или помещения жилого дома.
- Более эффективное распределение тепла приводит к повышению энергоэффективности всей системы, а соответственно к существенной экономии топлива.
Двухтрубная схема отопления в двухэтажном доме
Кроме всего прочего, подключение по двухтрубной схеме позволяет убрать с посторонних глаз магистральные прямые и обратные трубопроводы, разместив их под чистовым полом, или за элементами декоративной отделки стен.
Вариант 3. Комбинированная схема подключения
При проектировании и строительстве жилого дома с системой теплых полов, наиболее рациональной будет комбинированная схема отопления частного двухэтажного дома, сочетающая в себе одновременно однотрубное и двухтрубное подключение.
Проект системы отопления с комбинированной схемой
В этом случае, параллельно прямому и обратному трубопроводу, через трехходовой кран подключается отдельный коллектор для теплоносителя. К нему, в свою очередь, последовательно присоединяется система теплого водяного пола.
Такое подключение обладает всеми преимуществами двухтрубной схемы. Кроме того, зтот вариант позволяет по отдельности включать радиаторы отопления и систему теплого пола, что дает возможность более гибко регулировать необходимую температуру в помещении.
Принципиальная схема комбинированного подключения теплого пола и водяных радиаторов
Параллельно водяным коллекторам системы теплого пола, также можно подключить водяные обогреватели и полотенцесушители, расположенные в ванной комнате, в душевой или на кухне.
Подбор оптимальной схемы отопления
Для обогрева жилища чаще всего используются следующие схемы, как установить котел отопления в частном доме:
- Однотрубные. Один коллектор обеспечивает все радиаторы. Он играет роль и подачи, и обратки, так как прокладывается замкнутым контуром рядом со всеми батареями.
- Двухтрубная. В этом случае применяется отдельная обратка и подача.
Чтобы выбрать наиболее оптимальную схему установки котла отопления в частном доме, рекомендуется проконсультироваться со специалистом. Однако в любом случае, двухтрубная система является более прогрессивным решением вопроса какая схема отопления лучше для частного дома. Хотя на первый взгляд может показаться, что однотрубная система позволяет сэкономить на материале, однако практика показывает, что такие системы и дороже, и сложнее.
Важно понимать, что внутри однотрубной системы остывание воды происходит намного быстрее: в результате более дальние радиаторы приходится оснащать большим числом секций. Также у раздающего коллектора должен быть достаточный диаметр, превосходящий линии двухтрубной разводки. Кроме того, в данной схеме существует серьезное затруднение при организации автоматического управления из-за влияния радиаторов друг на друга
Кроме того, в данной схеме существует серьезное затруднение при организации автоматического управления из-за влияния радиаторов друг на друга.
Небольшие строения типа дач, где число радиаторов не превышает 5, можно без опасения оснащать однотрубной горизонтальной схемой системы отопления частного дома своими руками (ее еще называют «ленинградкой»). Если число батарей увеличить, будут наблюдаться сбои в ее функционировании. Еще одно применение подобной развязки – однотрубные вертикальные стояки в двухэтажных коттеджах. Подобные схемы встречаются довольно часто и работают без сбоев.
Двухтрубная развязка обеспечивает доставку на все батареи теплоносителя одинаковой температуры. Это позволяет отказаться от наращивания секций. Наличие подающей и обратной трубы создает оптимальные условия для внедрения автоматического управления радиаторами, для чего используются термостатические вентили. В этом случае можно брать трубы меньшего диаметра и более простые схемы.
Какие бывают схемы отопления частного дома двухтрубного типа:
- Тупиковыми. В этом случае трубопровод состоит из отдельных ветвей, внутри которых используется встречное движение теплоносителя.
- Попутными двухтрубными. Здесь обратка выполняет роль продолжения подачи, что обеспечивает кольцевое движение теплоносителя внутри схемы.
- Лучевыми. Наиболее дорогостоящие схемы, где каждый радиатор имеет отдельно проложенную скрытым способом (в полу) линию от коллектора.
Если при укладке горизонтальных магистралей большого диаметра использовать уклон 3-5 мм/м, то будет достигнут гравитационный способ работы системы, и циркуляционные насосы можно не применять. Благодаря этому достигается полная энергетическая независимость системы. Этот принцип можно применять как однотрубных, так и двухтрубных схемах: главное – создать условия для самотечной циркуляции теплоносителя.
В открытых отопительных системах потребуется наличие в самой верхней точке расширительного бака: такой подход является обязательным при обустройстве самотечных контуров. Однако обратная труба рядом с котлом может быть оснащена мембранным расширителем, что позволит сделать систему закрытой, работающей в условиях избыточного давления. Такой подход считается более современным, и чаще всего используется в системах принудительного типа.
Особого упоминания при исследовании, какую схему отопления выбрать для частного дома, заслуживают теплые полы. Стоит такая система довольно дорого, так как требует укладки в стяжку нескольких сотен метров трубопровода: это позволяет обеспечить каждую комнату отдельным нагревающим водяным контуром. Трубы коммутируются на распределительном коллекторе, который имеет смесительный узел и собственный циркуляционный насос. В результате помещения прогреваются очень равномерно и экономично, в комфортной для людей форме. Подобный тип отопления может применяться в различных жилых помещениях.
Отличие однотрубной и двухтрубной систем
Системы водяного отопления разделяют на два основных типа – это однотрубные и двухтрубные. Отличия этих схем заключается в способе подсоединения теплоотдающих батарей к магистрали.
Магистраль однотрубного отопления – это замкнутый кольцевой контур. Трубопровод прокладывают от нагревательного агрегата, радиаторы подсоединяют к нему последовательно, и ведут обратно к котлу.
Отопление с одной магистралью просто монтируется и не имеет большого количества комплектующих, поэтому позволяет существенно экономить на установке.
Однотрубные контуры отопления с естественным движением теплоносителя устраивают только с верхней разводкой. Характерная черта – в схемах есть стояки подающей магистрали, но нет стояков для обратки
Движение теплоносителя двухтрубного отопления осуществляется по двум магистралям. Первая служит для доставки горячего теплоносителя от устройства нагрева к теплоотдающим контурам, вторая – для отвода остывшей воды к котлу.
Батареи отопления подключаются параллельно – нагретая жидкость поступает в каждую из них непосредственно от подающего контура, поэтому имеет практически одинаковую температуру.
В радиаторе теплоноситель отдает энергию и остывшим уходит в отводящий контур – «обратку». Такая схема требует удвоенного количества фитингов, труб и арматуры, однако позволяет устраивать сложные разветвленные конструкции и снижать затраты на отопление за счет индивидуальной регулировки радиаторов.
Двухтрубная система эффективно обогревает большие площади и многоэтажные здания. В малоэтажных (1-2 этажа) домах площадью менее 150 м² целесообразнее устраивать однотрубное теплоснабжение как с эстетической, так и с экономической точки зрения.
Двухтрубная схема подсоединения радиаторов не получила широкого распространения в устройстве индивидуального теплоснабжения частных домов, поскольку ее более сложно монтировать и обслуживать. Кроме того, удвоенное количество труб выглядит неэстетично
Воздушное отопление
Этот вид системы отопления частного дома заслуживает внимания для применения благодаря своей универсальности. Нагретый в теплообменниках воздух может подаваться как в отдельное помещение, так и по всему зданию.
При воздушном отоплении дом очень быстро прогревается и становится пригодным для комфортного проживания. До появления и внедрения водяного отопления обогрев подаваемым по воздуховодам горячим воздухом широко использовался в нашей стране. Наиболее эффективным он показал себя при использовании зданий с большими жилыми площадями.
Плюсы использования воздушного отопления:
- Экономичность и эффективная доставка тепла. Отсутствует промежуточный носитель (напомним, его роль в водяном отоплении выполняет вода или иная жидкость), не нужны дополнительные приборы обогрева.
- Легкий и быстрый запуск в работу. Такое отопление не может протечь, затопить дорогой интерьер, замерзнуть.
- Высокий коэффициент полезного действия и долговечность. При правильном техническом обслуживании аварийные ситуации сведены к минимуму. Оборудование воздушного обогрева служит безотказно десятилетиями.
- Высокий уровень интеграции с вентиляционными системами, что положительно сказывается на снижении стоимости работ и материалов, а также в простоте и экологическом преимуществе монтажа.
Водяное отопление
Наиболее широкое распространение получило водяное отопление.
Преимущества
- Можно использовать как один, так и несколько источников тепла. По физическим параметрам вода хорошо переносит тепловую энергию. Приборы обогрева, например, радиаторы отдают это тепло, нагревая воздух в помещении.
- Универсальность в использовании топлива. Нагревать воду можно множеством способов. Можно отапливать помещения дровами или углем, приобрести котел на жидком топливе, подвести природный газ. Наконец имеется возможность производить нагрев воды с помощью котлов, работающих на электричестве.
- Доступность материалов и широкий выбор изделий. Легко выбирается наиболее подходящий вариант приборов отопления (батареи чугунные, современные биметаллические радиаторы, конвекторы и другие устройства). Большой выбор труб из различных материалов (железо, медь, полипропилен, металлопластик и др.) позволит создать систему отопления сообразно любого бюджета.
Водяное отопление может быть подключено как от централизованных сетей, так и быть выполнено автономно. По исполнению системы водяного отопления бывают:
а) Однотрубные. Подключение радиаторов осуществляется последовательно.
б) Двухтрубные. Радиаторы в этом случае запитываются параллельно между магистралями подачи и обратки.
в) Коллекторные или по другому лучевая. Все приборы отопления запитываются от общего распределителя, именуемого коллектором.
Недостатки
Недостатки водяного отопления также общеизвестны. Это высокая подверженность процессам коррозии и окисления, неравномерность прогрева радиаторов в некоторых случаях, достаточно большие потери при транспортировке тепла. При аварийных ситуациях может образоваться утечка теплоносителя.
Также такая система требует соблюдения температурного режима. В минусовые температуры необходим полный слив теплоносителя из сетей, чтобы исключить их заморозку.
Типы принудительной циркуляции носителя тепла в обогреве
Применение схем отопления с принудительной циркуляцией в двухэтажных домах используется из-за протяжённости линий системы (более 30 м). Такой способ осуществляется при помощи циркуляционного насоса, перекачивающего жидкость контура. Он монтируется на входе в отопительный прибор, где температура теплоносителя является самой низкой.
При замкнутом контуре степень напора, которую развивает насос, не зависит от этажности и площади строения. Скорость водяного потока становится больше, поэтому при прохождении по трубопроводным линиям теплоноситель сильно не остывает. Это способствует более равномерному распределению тепла по всей системе и использованию теплогенератора в щадящем режиме.
Расширительный бак можно располагать не только в наивысшей точке системы, но и возле котла. Для совершенства схемы проектировщики ввели в неё разгонный коллектор. Теперь, если отключится электроэнергия с последующей остановкой насоса, система будет продолжать работу в режиме конвекции.
- с одной трубой;
- двумя;
- коллекторная.
Каждую можно смонтировать самим или пригласить специалистов.
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.
- тупиковая;
- попутная;
- коллекторная.
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.
Вертикальная схема
Двухэтажные дома могут иметь самую разную площадь, начиная от нескольких десятков и заканчивая сотнями квадратных метров. Также они отличаются расположением комнат, наличием пристроек и отапливаемых веранд, положением к сторонам света. Ориентируясь на эти и многие другие факторы, следует определиться с естественной или принудительной циркуляцией теплоносителя.
Простая схема циркуляции теплоносителя в частном доме с системой отопления с естественной циркуляцией.
Схемы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя отличаются своей простотой. Здесь теплоноситель движется по трубам самостоятельно, без помощи циркуляционного насоса – под действием тепла он поднимается вверх, попадает в трубы, распределяется по радиаторам, остывает и попадает в обратную трубу, чтобы вновь отправиться в котел. То есть, теплоноситель движется самотеком, подчиняясь законам физики.
Схема закрытой двухтрубной системы отопления двухэтажного дома с принудительной циркуляцией
- Более равномерный прогрев всего домовладения;
- Значительно большая длина горизонтальных участков (в зависимости от мощности используемого насоса, она может достигать нескольких сотен метров);
- Возможность более эффективного подключения радиаторов (например, по диагональной схеме);
- Возможность монтажа дополнительной фурнитуры и изгибов без риска снижения давления ниже минимального предела.
Таким образом, в современных двухэтажных домах лучше всего использовать отопительные системы с принудительной циркуляцией. Также возможен монтаж байпаса, который поможет выбирать между принудительной или естественной циркуляцией в целях выбора наиболее оптимального варианта. Мы делаем выбор в сторону принудительных систем, как более эффективных.
У принудительной циркуляции есть парочка недостатков – это необходимость в покупке циркуляционного насоса и повышенный уровень шума, связанный с его работой.
Классификация систем отопления частного дома
В первую очередь отопительные системы отличаются видом теплоносителя и бывают:
- водяными, самыми распространенными и практичными;
- воздушными, разновидностью которых является система открытого огня (т.е. классический камин);
- электрическими, наиболее удобными в эксплуатации.
В свою очередь, системы водяного отопления в частном доме классифицируют по типу разводки и бывают однотрубными, коллекторными и двухтрубными. Кроме того, для них существует еще и классификация по энергоносителю, требуемому для работы нагревательного прибора (газ, твердое или жидкое топливо, электричество), и по количеству контуров (1 или 2). Также разделяют эти системы по материалу труб (медь, сталь, полимеры).
Как самостоятельно рассчитать однотрубную отопительную систему
Основные этапы расчета водяного отопления:
- расчет необходимой мощности котла
- расчет мощности всех отопительных приборов, которые будут подключены к системе
- подбор диаметра труб
Рассчитываем мощность котла
Мощность котла рассчитывается с учетом будущих показателей потери тепла через стены, полы, крышу здания
При определении показателей мощности следует брать во внимание площадь указанных поверхностей, материал изготовления, а также разницу в показателях температуры внутри и снаружи помещения в период, когда планируется обогрев дома
Схема расчета мощности котла: Wк = Wуд х S/10, где
- S – суммарная площадь помещения
- Wуд – удельная мощность, которая требуется на каждые 10 кв.м. помещения
- Wк – показатели мощности котла
Как определить необходимую мощность радиаторов и диаметр труб
Для расчета мощности радиаторов в отопительной системе с естественной циркуляцией используется приведенная выше формула с небольшой поправкой: вместо суммарной площади дома подставляются значения площадей каждой комнаты.
Расчет необходимого диаметра труб проводится следующим образом:
- Определяется циркуляционное давление, которое зависит от длины и высоты труб, а также разницы температуры воды на входе/выходе из котла.
- Вычисляются потери давления на поворотах, прямых участках и в каждом отопительном приборе.
Произвести такие подсчеты человеку без специальных знаний, как и рассчитать всю отопительную схему с естественным типом циркуляции, очень сложно. Малейшая ошибка чревата огромными теплопотерями. Поэтому расчеты и последующий монтаж отопительной системы целесообразно поручить специалистам.
Отопление с помощью электричества
Ни для кого не секрет, что не все коммуникационные и инженерные сети доходят до загородных поселков. Но одна сеть присутствует всегда и везде. Это линия электропередач. Правда, о качестве поставки можно в большинстве случаев поспорить, но электроэнергия есть везде.
Поэтому обогревать дом с помощью электрического тока — это оптимальный вариант. При этом можно использовать такие отопительные приборы, как:
- Масляные радиаторы
- Электрические конвекторы
- Тепловые вентиляторы
- Инфракрасные излучатели
- Электрические котлы для водяного отопления
Четыре первых варианта самые простые. Для их подключения достаточно только розетки. Такие устройства можно устанавливать в любом помещении и в любом его месте. Простота, удобство и безопасность — вот что для них характерно. А единственный минус — это квитанции, которые вы получите за потребляемую электроэнергию. Цифры в них будут немаленькие.
А вот с отопительным котлом, который работает на электричестве, проблем больше:
- Во-первых, вам придется монтировать всю отопительную систему, куда входят трубы, радиаторы отопления, запорная арматура и всевозможные приборы для контроля и регулирования температурного режима.
- Во-вторых, это сам котел. Стоит он не дешево, да плюс еще его обвязка и подключение. Так что без финансовых трат не обойтись.
Есть еще один момент, на который стоит обратить особое внимание. Подача электричества во многом зависит от качества проложенных линий и от мощности трансформатора. И отключения электроэнергии в большинстве случаев связаны именно с этими двумя факторами
И отключения электроэнергии в большинстве случаев связаны именно с этими двумя факторами.
Первый чреват обрывом линий зимой. А если на всех потребителей не хватит мощности трансформатора, то котел будет работать неэффективно. Что можно предпринять? Вариант один — установить комбинированный котел, который работает, например, и на электричестве, и на дровах. Можно подобрать и другую комбинацию разных видов топлива.
Принцип построения отопительной системы с естественной циркуляцией
Поскольку работа системы основана на естественном стремлении нагретой среды образовывать восходящий поток, радиаторы следует располагать выше котла.
Наилучшим местом для теплогенератора в этом случае будет подвал или хотя бы цокольный этаж.
За неимением таковых в полу можно сделать углубление для установки котла.
Так поступают не только в частных домах, но и в квартирах с автономным отоплением: срезают небольшой участок напольного покрытия вместе со стяжкой, так чтобы котел можно было установить прямо на плиту.
Наилучшим образом естественной циркуляции способствует так называемый разгонный коллектор – вертикальный участок трубопровода, поднимающийся сразу от котла до самого потолка. Далее труба прокладывается под потолком, а в соседнем помещении делается опуск к радиаторам.
Минимальная высота разгонного коллектора относительно верха котла составляет 1,5 м. При этом необходимо помнить, что между верхней точкой коллектора и потолком должно оставаться пространство для расширительного бачка, если в качестве последнего используется открытая емкость (этот элемент «обязан» располагаться в наивысшей точке контура).
При низких потолках бачок приходится выносить на чердак (он должен быть утеплен, иначе вода замерзнет), либо система делается в закрытом исполнении – с мембранным расширительным баком, который можно устанавливать на любом уровне.
Следует отметить, что закрытая система, хоть и обходится несколько дороже, является более предпочтительной по следующим причинам:
- Значительно сокращаются теплопотери через расширительный бак.
- В отличие от открытой, закрытая система не требует регулярного развоздушивания.
- Уменьшается объем расширителя, а значит и тепловая инерция системы.
Очевидно, что наличие второго этажа позволяет сделать разгонный коллектор особенно эффективным, поэтому обеспечить естественную циркуляцию теплоносителя в двухэтажном доме гораздо проще, чем в одноэтажном.
При монтаже системы следует придерживаться некоторых правил:
- Горизонтальные участки труб в отопительном контуре обязательно должны иметь уклон по ходу теплоносителя от 1 см (на протяженных участках) до 5 см (на коротких) на 1 м длины
- При сооружении гравитационной системы отопления следует всеми силами стараться уменьшить гидравлическое сопротивление контура. С учетом этого требования следует выбирать и радиаторы. Наиболее подходящими являются чугунные приборы, имеющие наибольший просвет. Выбирая какой-либо другой тип, следует удостовериться, что диаметр внутреннего канала составляет хотя бы ¾».
- Наименьшим гидравлическим сопротивлением обладают полимерные трубы – они имеют гладкую стенку и не зарастают накипью. Но металлопластиковые лучше не применять, так как устанавливаемые на них фитинги существенно уменьшают проходное сечение. Наилучший вариант – полипропиленовые трубы (рабочая температура – 70 градусов) или из сшитого полиэтилена (могут эксплуатироваться при 95 градусах).
- Если в контуре имеются разветвления, то после каждого из них следует применять трубу на размер меньше. При схождении контуров в обратку диаметр, наоборот, постепенно увеличивают.
Поскольку основная идея данной системы состоит в энергонезависимости, котел также должен обходиться без подключения к электричеству. Такие модели имеются у многих производителей, например, Bertta, Stropuva, Buderus, а также российских «Энергия», «Огонек», «Конорд».
Пластик нельзя устанавливать только при наличии твердотопливного котла. В этом случае применяют стальные трубы, а шероховатость их внутренней поверхности компенсируют увеличением диаметра.
Выводы и полезное видео по теме
В этом видео-материале представлен пример подробного гидравлического расчета 2-трубной отопительной системы закрытого типа для 2-этажного дома в программе VALTEC.PRG:
Здесь детально рассказано об устройстве однотрубной системы отопления:
Выполнить монтаж закрытого варианта системы отопления самостоятельно возможно, но без консультаций специалистов не обойтись. Залог успеха — правильно выполненный проект и качественные материалы.
Появились вопросы по специфике устройства закрытого отопительного контура? Есть сведения по теме, интересные посетителям сайта и нам? Пишите, пожалуйста, комментарии в расположенном ниже блоке.
