Отопление двухэтажного дома. Какие варианты существуют.

Преимущества напольного отопления очевидны: реальная экономия энергии на 15-20% за счет нагрева поверхности до температуры 20-25 °C и комфорт для жильцов дома. Теперь о недостатках:

Варианты систем отопления двухэтажного частного дома

Системы отопления для загородных домов высотой в 2 и более этажей обычно проектируются инженерами-теплотехниками. Однако владельцам домов с простой планировкой площадью до 200 квадратных метров не обязательно обращаться к профессионалам — они могут и сами спланировать и организовать отопление здания. Цель данной публикации — разъяснить, какая система отопления для двухэтажного дома лучше всего подходит для конкретных условий эксплуатации, котельных систем и радиаторов. Мы рекомендуем изучить имеющиеся варианты и выбрать оптимальный.

Практика показывает, что большинство домовладельцев предъявляют 3 основных требования к системе отопления двухэтажного дома:

1. В доме всегда должно быть тепло.
2. Минимальный расход энергоносителей – природного газа, дров, электричества и так далее.
3. Красота. Трубы, арматуру и приборы обогрева желательно убрать с глаз, чтобы не портили интерьер.

Требования перечислены в порядке важности с точки зрения пользователя. О стоимости установки мы поговорим при рассмотрении систем.

Желания понятны, но они должны быть увязаны с техническими возможностями. В отдаленных районах, например, могут быть перебои с электричеством или нехватка газа. Отсюда совет: сначала определитесь с основным и резервным топливом, выберите котел и отопительные приборы. Изложите свои желания на бумаге — составьте приблизительный план своими руками.

Не всегда владелец дома может самостоятельно организовать технические сети — нарисовать планы, установить приборы и трубы. В этом случае имеет смысл обратиться к специалистам инженерной компании для выполнения всех вышеперечисленных работ. В центральном регионе Российской Федерации, например, компания «ТеплоМосква» предлагает установку котлов и систем отопления.

Благодаря такому тщательному подходу вы сможете установить систему отопления для двухэтажного дома, которую впоследствии не придется повторять. На выбор предлагается 5 вариантов систем:

• самотечная (она же – гравитационная и конвекционная);
• однотрубная;
• двухтрубная;
• лучевая (иначе – коллекторная);
• водяные контуры напольного обогрева, называемые теплыми полами.

Примечание: 1. Первая система предполагает естественную циркуляцию хладагента по трубам и соединение с расширительным баком атмосферы. Остальные системы — это принудительная циркуляция через насос и работа под давлением (с использованием закрытого мембранного сосуда).

Эти системы можно комбинировать друг с другом. Например, на первом этаже можно установить напольное отопление, а на втором — лучистое. Давайте теперь рассмотрим каждый вариант по отдельности.

Схема с естественной циркуляцией

Чтобы понять, как работает гравитационная система, давайте рассмотрим типичную систему, используемую в двухэтажных частных домах. Здесь используется комбинированная разводка: Подача и отвод теплоносителя осуществляется по двум горизонтальным трубам, которые вертикальными трубами соединяются с радиаторами.

Информация. Существуют и другие способы организации самотечной разводки на двух этажах, например, подключение стояков непосредственно от расширительного бака к трубам меньшего диаметра. Такая система материалоемка, паутинна, а монтаж утомителен.

Так работает гравитационное отопление в двухэтажном доме:

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.

Современные гравитационные системы оснащены насосами, которые ускоряют циркуляцию и обогревают помещения. Передающий узел размещается на байпасе параллельно подающей линии и работает при наличии электричества. При отключении электричества насос стоит на месте, а теплоноситель циркулирует самотеком.

Сфера применения и недостатки самотека

Цель гравитационного контура — обеспечить теплом дома без электричества, что важно в отдаленных районах с частыми перебоями в подаче электроэнергии. Гравитационный трубопровод и сеть батарей могут работать с любым энергонезависимым котлом или печью (ранее называемой паровым отоплением).

Теперь проанализируем негативные стороны использования гравитационных трубопроводов:

• 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.

Наблюдение. Последний отрицательный момент не играет особой роли — энергия, затраченная на выработку тепла, никуда не девается. Она возвращается, когда трубы остывают.

Что не следует делать при монтаже отопления в двухэтажном доме

Прежде всего, стоит присмотреться к современным представлениям.

• Схемы отопления должны быть обычными двухтрубными. Последовательная, Однотрубная, Самотечная, «всякая там Ленинградка», — летят в мусорную корзину. Весь этот архаизм имеет недостатки весьма существенные, в первую очередь, потребует больше денег на создание, и при этом не будет работать нормально.
• Нужно не доверять «дельцам от радиаторов», которые пытаются усложнить, говорят о проблемах и рисуют замысловатые схемы-узоры. В отоплении все весьма просто. Как правило, не нужна гидрострелка. Разводка будет простейшей, если имеется обычный набор для двухэтажного дома, — один котел (в т.ч. один резервный), и 3 потребителя — бойлер косвенного нагрева, теплый пол, радиаторная система.

Размещение котла и оборудование котельной

Газовый котел должен быть установлен в соответствии с планом газификации. Твердотопливный котел — удобно запускать из высокого дымохода. В любом случае, прибор шумный. Он размещается в отдельном помещении — топочной.

Газовый котел автоматизирован, он также может управлять косвенным водонагревателем. Типичная схема подключения автоматического газового котла имеет 4 выхода (также может быть 3 или 2 выхода — см. схемы производителя).

Схема подключения напольного газового котла с дистанционным насосом

Твердотопливный котел требует установки насоса, группы безопасности и смесительного узла. Все эти компоненты составляют трубопровод для твердотопливного котла — как построить правильный трубопровод для твердотопливного котла?

Двухтрубное отопление

Двухтрубная система отопления использовалась в больших двухэтажных домах, поскольку в ней гораздо меньше тепловых потерь от радиатора к радиатору. Система состоит из двух основных труб: горячей и холодной. По первой подается нагретый теплоноситель к потребителям тепла, а по второй отводится охлажденный теплоноситель. Прямого соединения между трубами нет.

Расширительный бак устанавливается на отдельной ветке первичной горячей воды намного выше трубопровода. Обычно выбираются закрытые модели. Перед радиаторами можно установить вентили для выборочного отключения отдельных помещений от отопления. Однако закрытие нескольких вентилей может привести к избыточному давлению и утечке, особенно в системах с принудительной циркуляцией и при неправильном тепловом расчете.

Тупиковая схема и «петля Тихельмана»

Первоначально все двухтрубные системы отопления работали в прямой тупиковой конфигурации. Это означало, что первый радиатор, принимающий горячую среду, также первым возвращал теплоноситель, что означало, что радиаторы разгерметизировались один за другим, и эффективность радиаторов снижалась. Однако это было не так серьезно, как в случае однотрубной системы. Тупиковая схема по-прежнему используется для отопления небольших зданий, поскольку она требует гораздо меньше материалов для монтажа и меньшей мощности насоса.

Решение проблемы потери давления было предложено инженером Альбертом Тихельманом. Он разработал реверсивную систему возврата или, проще говоря, контур возврата. Таким образом, холодильник, получивший хладагент первым, сливал его последним, а холодильник, установленный последним, сливал охлажденную жидкость раньше остальных. Это, конечно, удваивает длину обратного контура. Тупиковая система подходит для отопления двухэтажного дома.

Лучевая схема

Другим дальнейшим развитием тупиковой системы отопления является так называемая лучистая система отопления. Она включает в себя дополнительный элемент — распределительный коллектор. Он необходим для прокладки подающих и обратных труб к каждому радиатору отдельно, обеспечивая циркуляцию теплоносителя при одинаковой температуре и давлении во всех элементах системы.

Дальнейшее усложнение системы отопления по сравнению с тупиковыми и петлевыми системами приводит к тому, что для прокладки сети используется еще больше трубопроводов. Однако это окупается высокой эффективностью. Требования к расширительному баку и напорному насосу такие же, как и для контура Тихельмана.

Отопление теплыми полами

Основная «хитрость» напольного отопления заключается в установке в полу одного большого маломощного «радиатора» вместо использования системы стандартных навесных радиаторов. Это обеспечивает более равномерное распределение тепла, повышает комфорт в помещении и, если система спроектирована правильно, снижает затраты на электроэнергию. Однако напольное отопление не лишено недостатков. К ним относятся:

• длительное время прогрева полностью остывшего помещения;
• возможность возникновения конденсата ввиду почти полной изолированности от внешних факторов;
• сложности расчета и монтажа системы.

Недавнее исследование показало, что при прочих равных условиях помещение с теплым полом может быть нагрето на 2ºC ниже, чем помещение с обычным отоплением, без ущерба для комфорта человека. Один этот факт позволяет экономить до 10-15% энергии.

Сегодня теплый пол часто используется для отопления двухэтажного дома. Система может выступать в качестве основной системы отопления, но для этого важно провести все тепловые расчеты.

Варианты реализации

Сценарий 1

Пример: одноэтажный дом площадью не более 100 квадратных метров. Несколько совершенно отдельных комнат, каждая из которых требует отопления. Какова разводка для двух котлов в этом случае?

Самой простой, отказоустойчивой и безотказной системой является так называемая «ленинградка» — однотрубная стержневая система отопления. Еще один важный аргумент в пользу этой системы — низкая цена материалов: один контур значительно дешевле двух (в двухтрубной системе).

Каково применение?

• Сравнительно небольшая площадь дома означает, что в нем небольшое число постоянных жителей. Стало быть, едва ли расход горячей воды будет серьезной проблемой. Ради увеличения тепловой инерционности мы не станем отказываться от красивых, недорогих и хорошо греющих алюминиевых радиаторов.
• Однако объем воды в контуре все же желательно увеличить. Самое простое и дешевое решение — увеличить диаметр трубы контура на один шаг. Скажем, с ДУ40 до ДУ50. Объем воды в трубе в этом случае увеличиться в (50/40)^2=1,5625 раза (внутренний объем трубы пропорционален квадрату ее сечения).
• Каждый отопительный прибор врезается параллельно основному контуру, не размыкая его. Схема врезки — нижняя или диагональная. На каждом радиатора ставится дроссель для балансировки на подаче, вентиль для полного отсечения радиатора на обратке и воздушник (кран Маевского или обычный вентиль) в любой из верхних пробок.

Нам нужен первый вариант. Основной контур не должен открываться или уменьшать сечение.

• Сразу после котла труба основного контура резко поднимается вверх, формируя так называемый разгонный коллектор. Далее она прокладывается с постоянным уклоном вниз.

Такое сложное (и не всегда эстетически приятное) распределение необходимо для того, чтобы при выключенном циркуляционном насосе радиаторы могли нагреваться за счет естественной циркуляции.

• Перед котлом по ходу воды в контуре врезается мембранный расширительный бак, призванный компенсировать изменение объема жидкости при нагреве. Инструкция по его выбору и установке стандартна: объем бачка берется равным 10% объема теплоносителя; бак монтируется подводкой вверх.

Сценарий 2

Дано: двухэтажный дом с несколькими отдельными комнатами; двухконтурный котел. Какова схема двухконтурного котла в этом случае?

Мы не будем изобретать сложных способов: Сделаем классическую двухтрубную схему с верхним розливом и постоянной разводкой радиаторов.

• Непосредственно от котла нагревшаяся вода поступает наверх, в подающий трубопровод, который опоясывает дом по чердаку или проходит под потолком второго этажа.
• Затем теплоноситель проходит через стояки, к которым подключены отопительные приборы. При этом они не размыкают стояк полностью: каждый радиатор снабжен перемычкой и дросселем для регулировки.

Вентиль на второй подающей линии не помешает, а вот воздушная линия — одна на весь дом и подведена к расширительному баку в самой высокой точке контура.

• По нижнему розливу, опоясывающему дом по полу первого этажа или подвалу, теплоноситель возвращается к котлу.