Отопление двухэтажного дома. Какие варианты существуют?

Двухэтажные дома завоевали большую популярность на просторах нашей страны. Их ценят не только за комфорт, но и за рациональное использование земельной площади, экономию строительных материалов и относительную простоту возведения. В то же время, грамотно организовать отопление двухэтажного жилья — задача не из легких. Здесь есть свои тонкости и секреты, без знания которых дом будет отапливаться неравномерно или неэффективно. Давайте обсудим основные системы отопления, которые можно рассмотреть для двухэтажного дома.

Отопление с естественной циркуляцией

Особенностью системы отопления с естественной циркуляцией двухэтажного дома является отсутствие насоса, создающего давление в трубах. Движение воды обеспечивается законами гидравлики и термодинамики, для чего трубы устанавливают под определенным углом друг к другу на заданной высоте. Хоть эта система и обладает несколько меньшей тепловой эффективностью, она является полностью автономной, то есть не зависит от электропитания и не расходует дополнительную энергию.

Отопление с естественной циркуляцией двухэтажного дома может выполняться как по однотрубной, так и по двухтрубной схеме. Достоинства и недостатки этих видов подробно рассмотрены ниже. Вот несколько особенностей, о которых нужно помнить при организации любого вида естественной циркуляции:

• потребуются трубы большого диаметра, в противном случае движение воды будет затруднено;
• недопустимо использование расширительных баков закрытого типа — это влечет создание избыточного давления и самотеком система уже работать не будет;
• в качестве места расположения расширительного бака выбирают наивысшую точку трубопровода, в то время как котел располагают внизу, чаще всего — несколько ниже обратной магистрали.

При монтаже системы с естественной циркуляцией в двухэтажном доме неизбежен значительный перерасход материалов и снижение теплоотдачи. Подобные сложности оправданы лишь в одном случае — когда слишком велик риск перебое с электроэнергией в холодное время года.

Однотрубные системы отопления

Под однотрубной системой отопления двухэтажного дома понимается комплекс радиаторов, использующих для приема горячего теплоносителя и сброса остывшего одну и ту же магистраль. Это позволяет существенно экономить на материалах, однако влечет ряд недостатков:

• требуется повышенная мощность котла;
• температура воды в магистралях последовательно снижается от радиатора к радиатору;
• каждый следующий радиатор должен иметь больше секций, чем предыдущий (что является следствием предыдущего пункта).

Таким образом, реализация однотрубных схем имеет смысл лишь в регионах с относительно мягким климатом для отопления небольших домов.

Отопление «Ленинградка»

Как несложно догадаться, эта схема отопления была разработана в Советском Союзе и повсеместно внедрялась в небольших зданиях северной столицы. Основой «ленинградки» является одна общая магистраль, идущая по периметру помещений ниже уровня установки радиаторов. Патрубки врезаются в нее сверху, а для перенаправления потока теплоносителя под каждым радиатором выполняют сужение трубы или устанавливают регулирующий вентиль.

Возможна как естественная, так и принудительная циркуляция. В первом случае рекомендуется устанавливать не более четырех радиаторов, во втором — не более шести. Подключение семи-восьми радиаторов возможно лишь после точных инженерных расчетов, при большем количестве потребителей тепла система считается неэффективной.

Альтернативные виды однотрубного отопления

Дальнейшей эволюцией «ленинградки» можно считать системы с разрывами магистрали и подрадиаторными перетяжками, которые играют роль «узких мест», перенаправляя поток жидкости. Это позволяет упростить основную магистраль, избавившись от сужений и вентилей, а также располагать радиаторы вдали от зоны прокладки основных труб. При достаточной мощности нагнетающего насоса в циклах принудительной циркуляции возможно некоторое увеличение отапливаемых площадей.

Двухтрубное отопление

Двухтрубная система отопления нашла применение в крупных двухэтажных домах, так как имеет значительно меньшие теплопотери от радиатора к радиатору. В структуру системы входят две основные магистрали: горячая и холодная. По первой нагретая жидкость подается к потребителям тепла, во вторую сбрасывается остывший теплоноситель. При этом магистрали не имеют никакой прямой связи друг с другом.

Расширительный бак устанавливается на отдельном первичном ответвлении горячей магистрали значительно выше трубопроводов. Обычно выбираются модели закрытого типа. Перед радиаторами могут врезаться вентили, позволяющие выборочно отключать от отопления отдельные комнаты, однако перекрытие слишком большого количества вентилей может привести к избыточному давлению и течам, особенно — в системах с принудительной циркуляцией и при неправильно проделанных тепловых расчетах.

Тупиковая схема и «петля Тихельмана»

Изначально все системы двухтрубного отопления работали по прямой тупиковой схеме. Это означало, что радиатор, первым получивший горячий теплоноситель, первым же и отдает остывший, что влечет последовательную потерю давления в радиаторах и снижение их эффективности. Пусть и не такое значительное, как при однотрубной компоновке. Тупиковая схема до сих пор применяется для отопления небольших зданий, так как требует значительно меньшего расхода материалов при монтаже и не так требовательна к мощности насоса.

Решение проблемы падения давления предложил инженер Альберт Тихельман. Он разработал реверсивную систему обратной подачи теплоносителя или, проще, обратную петлю. Таким образом, радиатор, первым получивший теплоноситель, сбрасывал его последним, а последний установленный радиатор сливал остывшую жидкость раньше, чем остальные. При этом, разумеется, вдвое увеличилась длина обратной магистрали. Тупиковая схема хорошо подходит для отопления двухэтажного дома.

Лучевая схема

Другой ветвью эволюции тупиковой системы отопления стала так называемая лучевая схема. Она предполагает наличие дополнительного узла — распределительного коллектора. Он необходим для разведения первичных и обратных магистралей к каждому радиатору в отдельности, что обеспечивает циркуляцию жидкости с равной температурой и равным давлением во всех элементах системы.

Дальнейшее усложнение отопительной системы по сравнению с тупиковыми и петличной схемами привело к еще большему расходу труб при прокладке магистралей. Тем не менее, это окупается высокой эффективностью. Требования к расширительному баку и нагнетающему насосу те же, что и в «петле Тихельмана».

Отопление теплыми полами

Главная «фишка» теплого пола — установка одного крупного, но маломощного «радиатора» в подпольное пространство, вместо использования системы стандартных навесных радиаторов. Это обеспечивает более равномерное распределение тепла, повышает комфорт в помещении и, при грамотной реализации системы, снижает энергозатраты. Однако и теплый пол не лишен своих недостатков. К ним можно отнести:

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

В ходе недавних исследований отмечено, что помещение с теплым полом при прочих равных факторов можно прогревать до температуры на 2ºC ниже, чем помещение с классическим отоплением, и это никак не скажется на комфорте человека. Один этот факт позволяет экономить до 10-15% энергии.

Сегодня довольно часто теплый пол применяют в отоплениидвухэтажного дома. Система может выступать в качестве основной, но для этого важно сделать все теплотехнические расчеты.

Отопление газовым котлом

Газовые котлы являются основным источником энергии в большинстве современных отопительных систем. Они гарантируют высокую производительность при относительно низких энергозатратах, отличаются высокой надежностью и безопасностью, конечно, при соблюдении всех норм и правил монтажа.

Тем не менее, в последние годы отмечается тенденция постоянного роста цен на природный газ, что вскоре приравняет удельные расходы на его приобретение с расходами на содержание электрической отопительной системы. А двухэтажные дома чаще всего строятся с большими площадями. До тех пор, пока сохраняется доступность газа, топить свой двухэтажный дом рекомендуем газовым котлом.

Какую схему отопления выбрать?

При выборе конкретного типа отопительной системы следует руководствоваться, в первую очередь, характеристиками здания, обращать внимание на доступность электричества и финансовых возможностей.. Если у Вас есть инженерные документы, загляните в них, как правило, так указаны все нужные цифры. В противном случае придется выполнять все измерения самостоятельно. Необходимый минимум — площадь пола, объем помещения, толщина и материал несущих стен и перегородок.

После этого стоит проанализировать климатические особенности региона, стоимость и доступность различных видов энергии. На основе этих данных осуществляется первичный выбор вариантов организации отопления, после чего просчитываются планируемые затраты на их приобретение и монтаж, а также будущее содержание. Именно экономические показатели, как краткосрочные, так и стратегические, являются решающими при выборе конкретного вида отопления.

Если с финансами наблюдаются сложности, наличие света нестабильно, а из энергоносителей только уголь, то возможно стоит смотреть в сторону простых однотрубных систем отопления. Если есть газ, стабильная подача света и позволяют финансы, то можно смотреть в сторону двухтрубных и лучевых систем отопления двухэтажного дома.

Схемы отопления в двухэтажном доме

В небольших двухэтажных домах отопление чаще делают опираясь на опыт создания и здравый смысл, проектные же расчеты не выполняются, так как в лицензированных организациях это довольно дорого. Тем не менее, самостоятельно созданное отопление в двухэтажном доме (или с мансардным этажом) обычно отлично работает и вполне надежно. Как это делается, какие схемы применяются — рассмотрим далее… подберем трубы, насосы, обратим внимание на нюансы…

Как делается разводка для двух этажей с помощью тупиковой схемы

Наиболее часто применяется и просто реализуется тупиковая двухтрубная схема для двух этажей. Для небольшого частного дома – два плеча на первом этаже и одно плечо на мансардном этаже. Если второй этаж полноценный — там, соответственно, тоже 2 плеча… В каждом простом (не ветвящемся) тупике рекомендуется до 5 шт. радиаторов. Таким образом для 2х тупиков на этаж — до 10 шт радиаторов, обычно это полностью устраивает по отапливаемой площади до 250 м кв.

Схема легко совмещается с теплым полом на первом этаже. Не требует глубоких балансировок, обеспечивает расход теплоносителя через все радиаторы с разницей не более 20%, что приемлемо, при этом наиболее дешева, может применяться и для прокладки труб по стенам с перебуриванием перегородок, и для прокладки под полом. Важно, что нет необходимости обходить дверные проемы — тупики располагают так, чтобы они заканчивались возле дверей…

На практике зачастую тупиковую разводку дробят для удобства подключения и укорачивания разводки под полом – один тупик делят еще на 2 — 3 ответвления, если их длина и тепловая нагрузка приблизительно одинаковые, по 2 – 3 радиатора в каждом ответвлении. Таким образом, в одном тупике может быть установлено без глубокой балансировки более 5 радиаторов.

Схема отопление двухэтажного здания, тупиковая с разветвлением тупиков на несколько ветвей. Здесь используются несколько стояков для подключения радиаторов второго этажа. Но по дизайнерским соображениям подобные схемы часто бракуются, их несложно заменить разводкой гибких труб над отшивкой потолка.

Петля Тихельмана – попутная схема для каждого этажа

На больших площадях, когда количество радиаторов на этаже больше 10 шт., при условии, если трубы прокладываются под полом, может оказаться практичней попутная схема разводки с замыканием полного кольца труб по контуру дома.

Ее не нужно балансировать, она самонастраивающаяся, если сделана по правилам. Тупиковая же схема, при больших площадях может оказаться громоздкой с 3 – 4 ветвящимися плечами на этаж, трудно настраиваемой, с включением балансировочных кранов на ветвях (каждый радиатор должен получать примерно одинаковое количество теплоносителя в единицу времени).

Основные правила создания петли Тихельмана:

• Все радиаторы желательно размещать на одном уровне, с примерно одинаковой длиной подключающих отводов, и приблизительно одной мощности.
• В кольце для магистралей используется один и тот же диаметр труб по всей длине.
• Не следует в одной петле объединять разные этажи, для каждого этажа делается своя попутная схема.

Лучевая схема получила распространение

Лучевая схема получила большее распространение в квартирах, когда разводку в каждую комнату проще сделать под полом через дверные проходы, а не перебуривать железобетонные конструкции по периметру всего помещения.

Все радиаторы подключаются длинными лучами к одному распределительному коллектору, который стараются установить в центре помещения, чтобы сделать одинаковыми длину труб и уменьшить их общую протяженность.

При этом регулировка расхода может настраиваться на самом коллекторе, на котором для удобства балансировки устанавливаются и ротаметры. Но система получается дороже по материалам. Сказывается применение теплоизоляционных кожухов на трубах и коллектора с регулирующей арматурой. В частных домах лучами иногда делают разводку на втором этаже, при этом пропускают их под отшивкой потолка, как и при других схемах подключения.

Однотрубные схемы – только в самых коротких тупиках

До сих пор есть заблуждение, что однотрубные схемы получатся проще и дешевле. На самом деле они дороже, так как диаметр трубы требуется большой, а также нужен значительный расход теплоносителя по кольцевой трубе, что влечет мощный насос и расход электроэнергии. Если этого не будет сделано, то последние радиаторы в кольце «замерзнут»… Этот недостаток также пытаются устранять глубокими балансировками, применением последних радиаторов «в два раза толще», — ненужные сложности и расходы…

С современными легко-монтируемыми и дешевыми трубами «ленинградка» «однотрубка» потеряла актуальность, которая была у нее ранее, когда стальные дорогие трубы было не просто сварить в систему, и каждый стык был дорог и значим…

Но в самых коротких кольцах до 3 шт. радиаторов, можно применить и однотрубную схему, это окажется проще и дешевле, возможно осуществить при обычном диаметре труб и с обычным насосом в системе, при этом разница нагрева радиаторов не столь заметна, балансировка не требуется.

Применяется на мансардных этажах, в отдельных ветвях отопления частных домов.

Самотечная для двухэтажного дома

Раньше, когда электроснабжение было не стабильным, а трубы применялись стальные и большого диаметра, о теплых полах еще не задумывались, самотек оказывался подходящим выбором. Сейчас же недостатки самотечной схемы для двух этажей слишком значимы:

• Система выйдет дороже в 2 раза за счет диаметра труб — минимум 50 мм от котла и 40 мм по плечам…
• Нельзя подключить дополнительные контуры работающие под давлением, например удаленные гараж и оранжерея, и главное, – теплый пол.
• Не выйдет оперативно регулировать температуру в каждой комнате автоматическими термоголовками на радиаторах, поэтому значительная экономия, путем автоматического отключения лишних комнат станет малодоступной…

Но самотечная схема нередко используется и сейчас на дачах, в «медвежьих» углах, там, где вообще нет электричества.

Сейчас подобные схемы самотечного отопления дополняют еще циркуляционным насосом на обратке, включенным параллельно байпасу. Насос помогает циркуляции теплоносителя, при отключении электроэнергии, жидкость идет через байпас.

Теплый пол в двухэтажном доме

Теплый пол дорог в создании, поэтому от него иногда отказываются. Но при недешевых энерогоносителях и при высоких потолках он может окупится и за какие-то 12 лет, ведь экономия на энергоносителях с ним может достигать и 20%.

Существуют две разновидности:

• Трубопровод заделывается в толстую (от 8 см толщиной) стяжку, которая распределяет тепло. Рекомендуется делать на первом этаже, как наиболее комфортную систему отопления.
• Теплораспределение от труб осуществляется металло-листами, которые накрываются тонкой сухой стяжкой из листов гипсоволокна или чего-то подобного. Такое возможно и на втором этаже.

На 2 этаже от подогрева полов в основном все же отказываются — напольное покрытие там и так не холодное за счет подогрева снизу воздухом, при этом звуко и теплоизоляция по перекрытию не делается, – это обычное экономичное решение при строительстве двухэтажных домов.

Но на 1 этаже создание тяжелой теплостабилизирующей нагреваемой стяжки рекомендуется. Это на уровень поднимает комфортность в холодное время. Радиаторы остаются обязательными для оперативного изменения температур в доме и для подогрева с самые холодные месяцы, но мощность радиаторов можно уменьшить на 1/2 — 2/3 от номинала, и таким образом получить экономию.

Схема включения теплого пола параллельно радиаторам, как дополнительная тупиковая ветвь. При длинах контуров теплого пола до 40 метров, они могут включаться в радиаторную сеть в любом месте через краны РТЛ без общего смесительного узла, которым готовится нужная температура теплоносителя.