Схема отопления 2-х этажного частного дома: виды разводки и расчет оборудования

Конструктивные особенности схемы отопления

В цепи отопления за элеваторным узлом находятся разные задвижки. Их роль нельзя недооценивать, поскольку они дают возможность регулировать отопление в отдельных подъездах или в целом доме. Чаще всего регулировка задвижек осуществляется вручную сотрудниками теплоснабжающей компании, если возникает такая необходимость.

В современных зданиях нередко используются дополнительные элементы, вроде коллекторов, тепловых счетчиков на батареи и другого оборудования. В последние годы почти каждая система отопления высотных зданий оснащается автоматикой, чтобы минимизировать вмешательство человека в работу конструкции (прочитайте: «Погодозависимая автоматика систем отопления — об автоматике и контроллерах для котлов на примерах «). Все описанные детали позволяют добиться лучшей производительности, повышают КПД и дают возможность более равномерно распределять тепловую энергию по всем квартирам.

Способ циркуляции воды

Первым делом, разберем наиболее важные моменты. Одним из них является способ циркуляции воды. Основной принцип работы системы отопления довольно прост. В специальном котле, виды которого мы обсудим позже, происходит нагрев теплоносителя. Затем горячая вода (или то, что ее заменяет) по трубам идет в место назначения, а точнее — в радиаторы. Этот маршрут называется прямым током.

В процессе своего путешествия теплоноситель естественным образом потихоньку остывает. Пройдя через радиаторы, он должен вернуться обратно для повторного подогрева. Таким образом, вода беспрестанно «бегает» по кругу. И это движение может происходить либо естественным, либо принудительным путем.

Естественная циркуляция

Циркуляция воды естественным способом происходит исключительно под влиянием законов физики, которые мы знаем еще из школьного курса. Если кто-то напрочь забыл, о чем говорилось на некоторых уроках, напомним: плотность горячей воды отличается от того же показателя холодной.

Что это нам дает? То, что более плотная холодная вода по факту возвращения в котел вытесняет горячую, как бы выпихивая ее оттуда и, тем самым, провоцируя на новый заход по нужному маршруту. С такой подачи теплоноситель устремляется в стояк, из которого разбегается по сделанным ответвлениям, ведущим к радиаторам.

Чтобы этот путь был еще проще, трубы, ведущие от стояка к батареям, монтируются под небольшим уклоном. Буквально 3–5 градусов в сторону радиатора — и вот уже воде ничто не мешает достичь цели.

С одной стороны, это самый простой способ получить тепло в доме. Единственная сложность заключается, пожалуй, в соблюдении необходимого уклона труб во время установки. Поэтому справиться с монтажом такой системы может даже неопытный мастер.

С другой стороны, давление при естественной циркуляции довольно невелико. И это приводит нас к первому различию систем в одноэтажном и двухэтажном доме. Дело в том, что при естественной циркуляции длина контура довольно ограничена, как и количество радиаторов, которые можно к нему присоединить.

Вода идет по трубам не слишком быстро, а в процессе постепенно остывает. Если маршрут будет слишком длинным, то к его концу теплоноситель уже не сможет выполнять свои функции, и вы получите практически неотапливаемые помещения. Да и для поднятия на второй этаж давления просто не хватит. Поэтому для двухэтажного здания такой вариант не подходит.

Принудительная циркуляция

В отличие от предыдущего метода, здесь все решает дополнительное оборудование — циркуляционный насос. Он отвечает за движение воды и, соответственно, за давление в трубах. С помощью циркуляционного насоса необходимое ускорение задается как прямому, так и обратному ходу теплоносителя.

Это оборудование может обладать различной мощностью, а потому вполне реально подобрать необходимые параметры для здания с любыми габаритами. Циркуляционный насос легко загонит воду и на второй этаж, и на третий, при этом она не успеет остыть. То есть ограничение длины контура, свойственное случаям с естественной циркуляцией, здесь не имеет значения.

Монтаж системы с циркуляционным насосом не вызывает особых затруднений. Некоторые моменты реализуются даже проще, чем при естественной циркуляции — например, отпадает нужда соблюдать необходимый уклон участков трубопровода, подводящих теплоноситель к радиаторам.

Но есть, конечно, и минусы. Помимо самого факта необходимости приобретения оборудования (и сопутствующих этому затрат), необходимо учитывать еще и то, что для работы циркуляционного насоса необходима электроэнергия. Если в вашем месте проживания отключение света является довольно регулярным событием, то необходимо позаботиться о приобретении и установке запасного генератора.

В противном случае, при отключении электричества в зимний период вы рискуете получить не только охлаждение помещений, но и нарушение работоспособности всей отопительной системы. Если насос простоит долгое время, а во внешней атмосфере будет температура ниже нуля, то вода в трубах замерзнет и расширится. Это напрямую скажется на состоянии трубопровода.

Впрочем, запасной генератор, в любом случае, является полезной вещью, поэтому его приобретение наверняка не раз вас выручит. Если же не зацикливаться на зависимости от электроэнергии, то принудительная циркуляция является оптимальным — а для двухэтажных домов и единственно возможным — вариантом.

Оформление и получение разрешительной документации

Среди нормативных актов, которые регламентируют устройство
индивидуальной системы отопления можно отметить:

закон «О теплоснабжении» содержит положения, которые
регулируют установку отопительных систем с предписаниями и ограничениями;

постановление Правительства РФ № 307 «О порядке подключения
к системам теплоснабжения», которое определяет характеристики котлов пригодных
для установки в квартире или частном доме.

Какие документы нужны для отопления с газовым котлом

получить технические условия на газификацию в газовой службе
района проживания. ТУ выдается после предъявления документа, удостоверяющего ваше
право собственности на жилье, разрешения архитектурно-планировочного
управления, копии технического паспорта БТИ, паспорта, идентификационного кода
и заявления на газификацию здания.

ТУ могут отличаться в зависимости от назначения помещения,
интенсивности отопления, места расположения и т.п. Услуга платная. Срок выдачи
ТУ – до 30 дней;

подготовить топографическую съемку участка;

подготовить проект газоснабжения – самостоятельно или с
привлечением специалистов. Согласовать проект с газовой службой района;

получить письменное разрешение соседей на газификацию вашего
дома (если газопровод пройдет по их участку);

предоставить документы на газовое оборудование и акт
обследования дымоходов;

получить документ о вводе системы в эксплуатацию (выдается
после монтажа). Срок его получения до 30 дней. На основании этого документа
производится пломбировка счетчиков, врезка в центральную магистраль и
заключение нового договора на поставку газа.

Какие документы нужны для электрической системы отопления

подать в РЭС пакет документов на получение разрешения к
подключению к сети. В пакет входит: заявление (где указывается вид объекта,
месторасположение, данные заявителя), документ подтверждающий оплату получения
ТУ на установку (разрешение) котла, опросный лист (согласие соседей), документ,
удостоверяющий право собственности на дом;

произвести согласование технического решения проекта с РЭС;

приобрести электрический котел и установить его
(самостоятельно или с привлечением специалистов);

заключить договор на пользование электроэнергией. Договор
содержит информацию о новых тарифах на энергию;

опломбировать новый счетчик.

Совет. Установка трехрежимного счетчика позволит оплачивать
энергию по разным тарифам, что более выгодно для пользователя.

В случае несанкционированного устройства системы отопления
полагается штраф, размер которого определяется местными органами и отключение
от системы газо-, электроснабжения. Чтобы подключить котел заново, нужно будет
уплатить штраф, а также согласовать проект, т.е. выполнить все этапы.

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;

Разводкой принято называть схему расположения отопительных радиаторов и соединяющих трубопроводов.

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.

Для обозначения выбранной схемы разводки под систему отопления частного дома принято указывать по одному показателю из каждого приведенного выше типа СО.

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.

Схема с естественной циркуляцией

Чтобы понять принцип действия гравитационной системы, изучите типовую схему, применяющуюся в двухэтажных частных домах. Здесь реализована комбинированная разводка: подача и возврат теплоносителя происходит по двум горизонтальным магистралям, объединенным однотрубными вертикальными стояками с радиаторами.

Как работает самотечное отопление двухэтажного дома:

1. Удельный вес нагреваемой котлом воды становится меньше. Более холодный и тяжелый теплоноситель начинает вытеснять горячую воду вверх и занимать ее место в теплообменнике.
2. Нагретый теплоноситель движется по вертикальному коллектору и распределяется по горизонтальным магистралям, проложенным с уклоном в сторону радиаторов. Скорость течения невелика – порядка 0.1—0.2 м/с.
3. Расходясь по стоякам, вода попадает в батареи, где успешно отдает теплоту и охлаждается. Под воздействием гравитации она возвращается в котел по обратному коллектору, собирающему теплоноситель из остальных стояков.
4. Прирост объема воды компенсируется расширительным баком, установленным в самой высокой точке. Обычно утепленная емкость располагается на чердаке здания.

В современном исполнении гравитационные системы оснащаются насосами, ускоряющими циркуляцию и прогрев помещений. Перекачивающий агрегат ставится на байпасе параллельно подающей магистрали и функционирует при наличии электроэнергии. Когда свет отключается, насос бездействует, а теплоноситель циркулирует за счет гравитации.

Сфера применения и недостатки самотека

Назначение гравитационной схемы – теплоснабжение жилищ без привязки к электричеству, что актуально в отдаленных регионах с частыми отключениями света. Сеть самотечных трубопроводов и батарей способна работать вместе с любым энергонезависимым котлом либо от печного (раньше говорили – парового) отопления.

Разберем отрицательные стороны использования самотека:

• из-за малой скорости протока нужно повышать расход теплоносителя за счет применения труб большого диаметра, иначе радиаторы не прогреются;
• чтобы «подстегнуть» естественную циркуляцию, горизонтальные участки прокладываются с уклоном 2—3 мм на 1 м магистрали;
• здоровые трубы, идущие под потолком второго этажа и над полом первого, портят внешний вид комнат, что заметно на фото;
• затруднено автоматическое регулирование температуры воздуха – на батареи нужно покупать только полнопроходные термостатические клапаны, не препятствующие конвективной циркуляции теплоносителя;
• схема неспособна работать с теплыми полами и в 3-этажном доме;
• увеличенный объем воды в отопительной сети подразумевает длительный прогрев и большие затраты топлива.

Чтобы выполнить требование №1 (смотри первый раздел) в условиях ненадежного электроснабжения, хозяину двухэтажного частного дома придется нести расходы на материалы – трубы повышенного диаметра и облицовку для изготовления декоративных коробов. Остальные минусы некритичны – медленный прогрев устраняется путем установки циркуляционного насоса, недостаток экономичности – монтажом специальных термоголовок на радиаторы и изоляцией труб.

Советы по проектированию

Если разработку самотечной схемы отопления вы взяли в свои руки, обязательно учтите следующие рекомендации:

1. Минимальный диаметр вертикального участка, идущего от котла, — 50 мм (имеется в виду внутренний размер условного прохода трубы).
2. Горизонтальный раздающий и собирающий коллектор допускается уменьшить до 40 мм, перед последними батареями – до 32 мм.
3. Уклон 2—3 мм на 1 м. п. трубопровода делается в сторону радиаторов на подаче и котла – на обратке.
4. Входной патрубок теплогенератора должен располагаться ниже батарей первого этажа с учетом уклона обратной магистрали. Возможно, в котельной придется сделать небольшой приямок под установку источника тепла.
5. На подводках к отопительным приборам второго этажа лучше поставить прямой байпас малого диаметра (15 мм).
6. Верхний раздающий коллектор постарайтесь уложить на чердаке, чтобы не вести под потолками комнат.
7. Используйте расширительный бак открытого типа с патрубком перелива, выведенным на улицу, а не в канализацию. Так удобнее следить за переполнением емкости. С мембранным бачком система работать не будет.

Расчет и проектирование самотечного отопления в коттедже сложной планировки стоит доверить специалистам. И последнее: магистрали Ø50 мм и более придется исполнять стальными трубами, медью либо сшитым полиэтиленом. Максимальный размер металлопластика составляет 40 мм, а диаметр полипропилена выйдет просто угрожающим из-за толщины стенок.

Способы подачи теплоносителя в отопительную систему

Выбирая наиболее подходящий вариант системы отопления, домовладельцу придется принять решение по главному вопросу: как заставить теплоноситель двигаться по отопительному контуру. Эта задача решается одним из двух способов:

• естественным образом;
• принудительно.

Схема отопления частного дома с естественной циркуляцией

Как известно, нагретый газ или жидкость из-за меньшей плотности выталкивается более холодной средой вверх. Это явление называется конвекцией. При правильном конструировании системы отопления она может играть роль двигателя, который заставит теплоноситель циркулировать по замкнутому контуру из труб и радиаторов.

Важнейшим элементом такой схемы является разгонный коллектор – вертикальный участок трубопровода, идущий сразу после котла. Образующееся здесь мощное восходящее течение хорошо проталкивает теплоноситель через контур. В такой системе применяется расширительный бачок открытого типа, представляющий собой обычную емкость, подключенную к верхней точке отопительного контура.

Отопление двухэтажного дома с естественной циркуляцией

Наличие второго этажа позволяет сделать разгонный коллектор достаточно длинным, что при хорошем утеплении этого участка обеспечивает вполне пристойную циркуляцию теплоносителя. Однако, несмотря на это, даже в двухэтажных домах схема с естественным движением рабочей среды встречается все реже. Причина заключается в характерных для нее недостатках:

• требуются трубы большого диаметра;
• на горизонтальных участках трубопровода приходится соблюдать значительный уклон – 5 – 7 см на 1 м длины;
• после обхода контура температура теплоносителя падает более, чем на 25 градусов (обязательное условие для хорошей естественной циркуляции), поэтому котел приходится эксплуатировать в режиме высокой производительности, что сокращает срок его службы;
• максимальная длина трубопровода ограничивается 30-ю метрами.

Принудительный способ

В двухэтажных домах схема с принудительной циркуляцией применяется гораздо чаще хотя бы потому, что длина отопительного контура в таких постройках составляет, как правило, более 30-ти метров. Здесь рабочая среда перекачивается специальным насосом, который получил название циркуляционного. Он устанавливается у входа в котел, где теплоноситель является наиболее холодным. Так как система отопления является замкнутой, развиваемый таким насосом напор не зависит от этажности здания и определяется лишь сопротивлением контура (гидравлическим).

Схема отопления с принудительной циркуляцией

При данной схеме скорость движения теплоносителя увеличивается, поэтому он не успевает сильно остыть. Это обуславливает более равномерное распределение тепла по всему контуру, а также возможность эксплуатации котла в щадящем режиме. Кроме того, система с принудительной циркуляцией является более практичной: весной и осенью, когда на улице не очень холодно, она может эксплуатироваться в низкотемпературном режиме, чего при естественной циркуляции среды добиться не удалось бы. Горизонтальные участки трубопровода устанавливают с уклоном в 0,5 – 1 см на 1 м.

Из-за высокого давления, развиваемого насосом, приходится усложнять конструкцию расширительного бачка. Здесь он является закрытым и состоит из двух полостей, разделенных гибкой мембраной. В одну полость поступает расширяющийся теплоноситель, в другой содержится сжатый воздух, давление которого уравнивает давление в системе. Закрытый бак не обязательно располагать в наивысшей точке контура, обычно его монтируют рядом с котлом.

Предусмотрительные проектанты оставляют разгонный коллектор даже в системах с принудительной циркуляцией. В этом случае при отключении электроснабжения и последующей остановке насоса система продолжит функционирование в режиме конвекции.

2 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.

Система отопления с циркуляционным насосом чаще всего встречается в современных проектах

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.