Система отопления двухэтажного дома: типовые схемы и специфика проекта разводки

Разновидности отопительных систем для частного дома

По принципу движения теплоносителя все системы обогрева делятся на:

• гравитационные (они же естественные, самотечные);
• принудительные.

В первом случае теплоноситель от котла к батареям поступает самотеком – по средству конвекции. Имеющая большую температуру жидкость стремится заместить собой более холодную. Но такая система имеет ограничения по количеству подключенных радиаторов. Если комнат в коттедже много, да еще он в два-три этажа, то без принудительного варианта не обойтись. Вода в этом случае нагнетается электронасосом.

Большинство из современных отопительных котлов уже идут с насосами. Но выбирая их, следует учитывать зависимость этих котлов от бесперебойности электроснабжения. При аварии на сетях они перестанут перекачивать теплоноситель по системе и в доме заметно похолодает. А вот гравитационный аналог продолжит функционировать.

Виды отопительной системы Ленинградка по типу циркуляции

Прежде чем приступить к разбору схем, надо остановиться на циркуляции. Как и у большинства других видов отопления, для Ленинградки приемлемо самотечное и принудительное движение теплоносителя. Во втором варианте схема усложняется установкой насоса.

Отопление Ленинградка с принудительной циркуляцией

При вертикальном способе разводки в многоэтажном здании отопление оснащают циркуляционным насосом. Необходимость узла возникает и в горизонтальной разводке, если длина контура больше 30 м. Благодаря работе насоса, теплоноситель лучше проходит через все батареи.

Система открытого типа с принудительной циркуляцией предусматривает установку расширительного бака

Важно знать, что схема отопления Ленинградка с насосом бывает открытого и закрытого типа. В первом случае от самотечной системы она отличается только наличием циркуляционного узла

В верхней точке аналогично устанавливают расширительный бак. Однако если самотечная система способна работать только с соблюдением уклона труб, то для отопления открытого типа с принудительной циркуляцией это требование необязательное. Теплоноситель будет двигаться по контуру за счет работы насоса.

Схема закрытого типа с принудительной циркуляцией требует установки гидроаккумулятора

Отличием закрытой системы является наличие гидроаккумулятора. Узел устанавливают в нижней точке для компенсации давления. В верхней точке вместо расширительного бака располагают воздухоотводчики. Отопление с принудительной транспортировкой теплоносителя работает под давлением, обычно 1,5 атмосфер.

Отопление Ленинградка с естественной циркуляцией

Самотечная система считается самой простой и приемлемой для частного дома. Теплоноситель циркулирует за счет выдержанного уклона труб. Выход трубопровода от котла идет на подъем, а обратка от последнего на кольце отопительного прибора опускается.

Для самотечной системы важно соблюдать уклон трубопровода

Отопление с естественным движением теплоносителя бывает только открытого типа. Ленинградку в верхней точке оснащают расширительным баком. Узел компенсирует количество теплоносителя в контуре, стравливает воздух.

Чтобы добиться естественной циркуляции, котел ставят ниже уровня отопительных приборов. Для этого в частном доме организовывают приямок или подвальное помещение. Контур собирают из трубы большего диаметра, чем этого требует отопление с насосным оборудованием. Если заузить сечение трубопровода, теплоноситель медленнее будет проходить. Снизится эффективность отопления.

Для двухэтажного здания самотечный вариант плохо подходит. Батареи хорошо прогреются только на втором этаже, а на первом они будут холоднее. Проблему решают установкой байпасов и балансировочной арматуры, но эффект несущественный. Лучший результат показывает монтаж на первом этаже длинных радиаторов с увеличенным количеством секций.

Важно! Ленинградку с естественной циркуляцией не устанавливают в доме с мансардной крышей. Во-первых, невозможно правильно расположить трубу

Во-вторых, из-за отсутствия чердака негде располагать расширительный бак.

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.

https://www.youtube.com/watch?v=olrD9qxCAhM

У принудительной циркуляции есть парочка недостатков – это необходимость в покупке циркуляционного насоса и повышенный уровень шума, связанный с его работой.

Состав и принцип работы системы

Все системы отопления частного дома с естественной циркуляцией теплоносителя рассчитаны на небольшие протяженности трубопроводов – не больше 25-35 м в одну сторону.

Состав системы отопления частного дома с естественной циркуляцией теплоносителя включает следующие элементы:

• котел, как правило, твердотопливный;
• трубопроводы: в зависимости от может быть один или два трубопровода – подающий и обратный;
• отопительные радиаторы;
• расширительный бачок.

На первом рисунке видна взаимосвязь всех перечисленных выше компонентов.

Изображение 2. Схема возникновения циркуляционного напора.

В котле сгорает топливо (дрова, брикет и так далее). По подающему трубопроводу нагретый теплоноситель доставляется до радиаторов. Здесь теплоноситель отдает часть своего тепла в окружающую среду. Посредством обратного трубопровода остывший теплоноситель попадает обратно в котел. Расширительный бачок нужен для непрерывной подачи теплоносителя в систему отопления.

Такой цикл повторяется постоянно. Теплоноситель двигается за счет создаваемого давления. Его создает расширительный бачок. Давление воды создается за счет атмосферного давления, так как расширительный бачок находится выше всех остальных элементов системы отопления частного дома. Именно по этой причине такие системы называются системами с естественной циркуляцией.

работают по такому же принципу, только в них существуют еще и вертикальные трубопроводы, которые называются стояками.

Вода течет по ним за счет давления, в образовании которого принимают участие сразу три фактора:

• давление за счет расширительного бачка;
• давление за счет расширения теплоносителя вследствие его нагревания;
• давление за счет действия холодного, более тяжелого теплоносителя.

Вода, сильно нагреваясь от котла, поднимается по стояку, а потом вытесняется более тяжелой холодной водой. Дальше вода растекается по горизонтальному трубопроводу. Эти движения происходят только за счет указанных выше составляющих общего давления, то есть самотеком. Таким же образом вода поступает обратно.

Схема разводящего трубопровода горячей и холодной воды.

Кроме того, наклон трубопроводов способствует удалению воздушных подушек через расширительный бачок. Это происходит по той причине, что воздух легче воды, поэтому стремится попасть в самую верхнюю точку – расширительный бак.

Расширительный бак имеет и другое предназначение – забирать нагретую воду, объем которой при нагревании увеличивается, при остывании вода возвращается обратно.

Если говорить кратко, то принцип действия движения воды такой: вода поднимается по стояку вследствие нагревания, а также под воздействием давления. Циркуляция теплоносителя обуславливается разностью между двумя плотностями – нагретой и остывшей воды.

Несмотря на наличие давления, хоть и небольшого, движение воды не имеет большой скорости. Это связано с тем, что расходуется на преодоление сопротивления, которое возникает в результате трения воды о внутренние стенки труб. Особенно большое сопротивление теплоноситель испытывает в местах поворота трубы, в местах прохода через водопроводную арматуру и так далее.

В общем смысле скорость движения теплоносителя, то есть ее напор, зависит от многих факторов:

• от разности двух высот – высоты центра котла и высоты центра отопительного радиатора. Чем больше эта разность, тем быстрее движется вода в системе отопления двухэтажного частного дома с естественной циркуляцией;
• от разности плотностей холодной и горячей воды – чем выше температура, тем меньше ее плотность, а соответственно, и разность больше.

Что из себя представляет система отопления «ленинградка»

Во-первых, откуда пошло само название – «ленинградка»? Поговаривают — это следствие того, что подобная система была впервые применена в строительных организациях Ленинграда. Впрочем, с таким безапелляционным утверждением очень трудно согласиться – система отопления настолько проста, что просто не могла не использоваться в любых других регионах. Возможно, в городе на Неве были разработаны какие-либо технические регламенты, которые затем распространились на всю страну? Но так или иначе, в период массового городского строительства, особенно в домах барачного типа и в одно – двухэтажных зданиях социального назначения, эта система отопления стала превалирующей. Это объяснялось предельной ее простотой и максимальной экономичностью – придумать что-нибудь дешевле, наверное, попросту невозможно.

Итак, «ленинградка» — это однотрубная система отопления, в которой теплообменники расположены на одной закольцованной линии последовательно, словно «нанизанные» на нее.

Самое простое схематическое изображение «ленинградки»

Таким образом, теплоноситель по пути от котла (или от ввода центрального отопления) последовательно проходил по всем радиаторам, от начала до конца. Понятно, что постепенно он терял температуру нагрева, поэтому, в теории, радиаторы, расположенные ближе к котлу, всегда более горячие, нежели расположены дальше, в особенности – последние в линии.

Такая система может работать как при естественной циркуляции (как показано на рисунке выше), так и с созданием принудительного перемещения теплоносителя (схема ниже). На схему размещения радиаторов отопления это особо не влияет.

«Ленинградка» может быть организована и по закрытому типу

Подобная разводка радиаторов чаще всего применяется в одноэтажном строительстве – когда все батареи отопления расположены на одном уровне. При этом магистральная труба, закольцовывающая контур от котла, всегда размещена вдоль пола. Кстати, это дает возможность без особых хлопот расположить ее скрытно, задекорировав напольным покрытием.

Классическое размещение «ленинградки» — контур кольцом по периметру

Впрочем, «ленинградка» может быть вполне оправдана и в двухэтажном доме (в интернете можно встретить схемы разводки даже на три этажа). Правда, в этом случае отопление потребует обязательно принудительной циркуляции – естественный подъем теплоносителя на значительную высоту создать — достаточно проблематично, так как требуется котел большой мощности, очень точный расчет диаметров труб на вертикальных и горизонтальных участках. А в этом случае рентабельность подобного подхода будет вызывать сомнения – проще врезать в контур циркуляционный насос нужной производительности.

В этом случае, кстати, не будет иметь особого значения и то, какой расширительный бачок будет использоваться. «Ленинградка» с принудительной циркуляцией хорошо вписывается и в закрытую, и в открытую систему отопления. Если контур устроен по закрытому принципу, герметично, то в качестве теплоносителя может использоваться и обычная вода, и специальные антифризы (подробнее об этом – в отдельной статье портала).

На рисунках, в качестве примера, показаны самые упрощенные схемы, которые на практике применяются чрезвычайно редко. Причина тому есть – она станет понятна после ознакомления с основными достоинствами и недостатками «ленинградки».

Однотрубные СО

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

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

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

Принцип работы однотрубной СО

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

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

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

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

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

Способы подключения батарей отопления однотрубной СО

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

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

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

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

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

Современные модернизированные схемы ленинградки с нижним подключением отопительной аппаратуры

О принудительной циркуляции

Более широко применяется искусственная циркуляция жидкости в системе отопления. Ее главное преимущество в том, что она способна подойти под любую схему отопления и диаметр трубопровода (к слову, последний должен быть как раз таким, чтобы обеспечить хорошую теплопередачу, ни больше, ни меньше). Это выгодно отличает ее от циркуляции естественного характера.

Но для работоспособности необходимо установить циркуляционный насос – его нужно поставить на обратном или подающем направлении системы, не имеет значения – который бы вынуждал жидкость перемещаться по магистрали. Такие факторы, как количество этажей, геометрия, наклон труб и прочие здесь не столь важны. Более того, современные модели котлов уже комплектуются подобными насосами.

Единственным минусом данной схем отопления является то, что она полностью зависит от электроэнергии. Конечно же, можно решить эту проблему покупкой генератора, допустим, дизельного, который будет запасным вариантом на случай отключения электричества. Это очень удобно, это предотвратит заморозку системы и это… дополнительные затраты.

Виды коллекторных узлов

Прежде чем рассматривать типы гребенок, укажем способы их применения в системах водяного отопления частных домов и квартир:

• распределение и регулирование температуры воды в контурах теплых полов, сокращенно – ТП;
• раздача теплоносителя радиаторам по лучевой (коллекторной) схеме;
• общее распределение тепла в жилом здании большой площади со сложной системой теплоснабжения.

В загородных коттеджах с разветвленным отоплением коллекторная группа включает так называемую гидрострелку (иначе – термогидравлический разделитель). По сути, это вертикальный коллектор на 6 выводов: 2 – от котла, два – на гребенку, один верхний для удаления воздуха, из нижнего сбрасывается вода.

Теперь о видах распределяющих гребенок:

1. Для ограничения температуры воды, регулирования расхода и балансировки контуров теплого пола используются специальные коллекторные блоки, сделанные из латуни, нержавейки или пластика. Размер присоединительного отверстия основной теплотрассы (на торце трубы) – ¾ либо 1 дюйм (DN 20–25), ответвлений – ½ или ¾ соответственно (DN 15–20).
2. В радиаторных лучевых схемах применяются те же гребенки систем напольного обогрева, но с урезанным функционалом. Разницу мы объясним ниже.
3. Для общедомового распределения теплоносителя используются стальные коллекторы больших размеров, диаметр соединения – свыше 1” (DN 25).

Заводские коллекторные группы недешевы. Ради экономии домовладельцы часто пользуются гребенками, спаянными своими руками из полипропилена, или берут дешевые распределители для систем водоснабжения. Дальше мы укажем проблемы, связанные с установкой самодельных и водопроводных коллекторов.

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.

По этой причине нередко контуры отопления с естественным побуждением движения тепла называют также гравитационными или самотечными системами.

Схема самотечного движения водяного теплоносителя при отоплении двухэтажки

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.

Гравитационная схема в какой-то степени морально устарела. К ней не применимы современные тенденции в модернизации систем отопления частных построек:

• 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.

Схема движения теплоносителя в СО напорного типа в двухэтажном здании

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.

В двухэтажных строениях старой постройки с установленной ранее самотечной системой допускается в рамках модернизации установка насоса, что позволит реализовать основные достоинства напорных систем.