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.

Однотрубная система водяного отопления с принудительной и естественной циркуляцией

Выбирая способ обогрева жилища в зимний период, среднестатистический домовладелец стремится убить 2 зайцев: смонтировать эффективно работающую схему с наименьшими вложениями. Распространенное решение — водяная однотрубная система отопления, подходящая для небольших частных домов площадью 50…250 м². В определенных условиях она потребует меньших затрат, нежели другие, более современные типы разводок – коллекторная, двухтрубная и петля Тихельмана.

Устройство и принцип раздачи теплоносителя

Система называется однотрубной, поскольку нагретая вода подается и уходит из радиаторов отопления по единому коллектору. Трубопровод является общим для всех батарей, подсоединенных к магистральной ветви. То есть, входная и выходная подводка каждого отопительного прибора подключается к одной трубе, как показано на примере схемы теплоснабжения одноэтажного здания.

Классический вариант закрытой схемы с принудительным движением теплоносителя, подключенной к газовому котлу

Как работает однотрубная радиаторная система отопления:

1. Поступающий от котла прогретый теплоноситель достигает первой батареи и делится тройником на два неравных потока. Основная масса воды продолжает двигаться прямо по магистрали, меньшая часть затекает в радиатор (примерно 1/3).
2. Отдав тепло стенкам батареи и охладившись на 10—15 °С (в зависимости от мощности и реальной отдачи радиатора), малый поток через выходящий патрубок возвращается в общий коллектор.
3. Смешиваясь с основным потоком, охлажденный теплоноситель снижает его температуру на 0.5—1.5 градуса. Смешанная вода доставляется к следующему отопительному прибору, где цикл теплообмена и охлаждения главного потока повторяется.
4. В результате каждая последующая батарея получает теплоноситель с более низкой температурой. В конце остывшая вода направляется обратно в котел по той же магистрали.

Важный момент. Чтобы схема отопления работала стабильно, диаметр раздающей трубы должен значительно превышать размеры радиаторных подводок. Правило не касается вертикальных стояков с верхним розливом, где теплоносителю помогает течь вниз сила тяжести (читайте ниже о видах систем).

Чем ниже температура циркулирующей воды, тем меньше тепла достается последним обогревателям. Проблема решается тремя способами:

• в конце магистрали ставятся батареи повышенной мощности – наращивается число секций либо увеличивается площадь панельных стальных радиаторов;
• путем увеличения диаметра трубы и производительности насоса повышается расход теплоносителя через основной коллектор;
• комбинация двух предыдущих вариантов.

Подключение радиаторов к единой распределяющей магистрали – главное отличие однотрубной разводки от остальных двухтрубных систем, где подача и возврат теплоносителя организован по двум раздельным ветвям.

Схемы однотрубных систем

Для обогрева загородных коттеджей и квартир многоэтажных домов применяется всего 2 типа однотрубных схем:

1. Классическая ленинградская система отопления с нижней горизонтальной разводкой представлена выше на первой картинке.
2. Радиаторная сеть с вертикальными стояками.

Справа изображена классическая «ленинградка» с нижним подключением батареи, слева — подсоединение к однотрубному стояку

«Ленинградка» предусматривает подключение радиаторов к общей кольцевой магистрали, проложенной горизонтально над полом. Классика жанра – нижнее боковое присоединение обеих подводок. При более современном подходе трубы подключаются к батарее диагонально, мастера-монтажники практикуют оба метода.

Вторая схема применяется в многоквартирных и двухэтажных частных домах. Сквозь перекрытия проходят вертикальные одинарные стояки, к ним схеме присоединены батареи на каждом этаже. Подача воды в стояки предусматривается из нижнего или верхнего горизонтального коллектора.

Вертикальные разводки многоквартирных домов с нижним и верхним розливом

Примечание. Обратите внимание: общая линия «ленинградки» с горизонтальной нижней разводкой — цельная труба, не меняющая диаметр на всем протяжении. На однотрубных стояках предусмотрены перемычки – байпасы, пропускающие часть теплоносителя мимо батарей.

Оба типа разводок могут функционировать с принудительной и естественной циркуляцией воды (самотеком). Схемы видоизменяются в зависимости от условий эксплуатации:

Для работы «ленинградки» в самотечном режиме придется нарастить внутреннее сечение кольцевого коллектора до 40—50 мм, сделать уклоны и поднять от котла вертикальный разгонный участок, иначе протока через радиаторы не будет. Открытый расширительный бак подсоединяется к высшей точке, как изображено на принципиальной схеме отопления одноэтажного дома.

Высота разгонной петли — под потолок котельной. Затем труба опускается к полу и горизонтально идет к радиаторам
Реализовывать самотечный принцип в двухэтажном здании лучше по схеме со стояками, проходящими сквозь нужные комнаты. Труба подачи Ø40—50 мм поднимается прямо к расширительной емкости, установленной на чердаке. В стороны от нее расходятся горизонтальные ветви с уклонами, подающие сверху воду к стоякам и радиаторам. На подъеме можно смонтировать байпасный узел с циркуляционным насосом.

Открытая гравитационная схема с вертикальными однотрубными стояками

Закрытая одноконтурная разводка с напорной циркуляцией представлена в начале этого раздела. В двухэтажном доме «ленинградку» нужно сделать двухконтурной – предусмотреть отдельную горизонтальную петлю с подачей теплоносителя через перекрытие, как показано на аксонометрической схеме.

Изначально ленинградская система задумывалась как дешевый вариант подачи тепла к приборам конвекционного отопления. Но при желании к магистрали можно подключить небольшой контур водяного теплого пола. Понадобится второй циркуляционный насос, обратный и трехходовой клапан, регулирующий температуру воды.

Важно. Контур напольного обогрева допускается присоединять в конце магистрали, за последним радиатором. Одно условие: необходимо обеспечить в коллекторе требуемый расход теплоносителя – увеличить диаметр и повысить производительность главного насоса. Иначе теплый пол отнимет часть тепла у батарей.

Сравнение по цене монтажа

Приверженцы однотрубных отопительных сетей любят напоминать о дешевизне данного типа разводки. Уменьшение затрат по сравнению с двухтрубной схемой обосновывается вдвое меньшим количеством труб. Мы утверждаем следующее: «ленинградка» обойдется дешевле тупиковой системы в одном случае — если паять отопление из полипропилена.

Докажем наше утверждение расчетами – возьмем в качестве примера одноэтажное жилище размерами 10 х 10 м = 100 м² (в плане). Нанесем на чертеж раскладку «ленинградки», посчитаем фитинги с трубами, затем сделаем аналогичную прикидку тупиковой разводки.

Общий обратный коллектор, проходящий через коридор, позволяет сохранить небольшой диаметр кольцевой линии. Если его убрать, сечение труб вырастет до Ø25 мм (внутренний)

Итак, для устройства однотрубного отопления понадобится:

• труба Ду20 на коллектор (снаружи Ø25 мм) – 40 м;
• тр. Ду25 Ø32 мм на обратку – 10 м;
• тр. Ду10 Ø16 мм на подводки – 8 м;
• тройник 25 х 25 х 16 (наружный размер) – 16 штук;
• тройник 25 х 25 х 20 – 1 шт.

Справка. Перемычку обратки, идущую по коридору, можно не делать. Тогда для 9 радиаторов придется нарастить сечение кольцевой магистрали до размера Ду25 (наружный – 32 мм).

Ориентируясь по следующей планировке, выясним потребность в трубах и фитингах для двухтрубной сети:

• тр. Ду15 Ø20 мм – 68 метров (магистрали);
• тр. Ду10 Ø16 мм – 22 м (подводки радиаторов);
• тройник 20 х 20 х 16 мм – 16 шт.

Теперь найдем актуальные цены на сантехнические фитинги и трубы из 3 материалов: армированный полипропилен PP-R, металлопластик PEX–AL–PEX и сшитый полиэтилен PEX от известных производителей. Результаты расчетов занесем в таблицу:

Примечание. Мы не учитываем стоимость батарей, радиаторных кранов и монтажа однотрубной «ленинградки» — предположим, что вы собираете систему своими руками. Стоимость определена в рублях РФ, но данный факт особой роли не играет, соотношение цен сохранится для любой страны.

Как видите, затраты на полипропиленовые тройники и трубы практически одинаковы для обеих схем – плечевая оказалась дороже всего на 330 руб. По другим материалам однозначно выигрывает двухтрубная разводка. Причина кроется в диаметрах – цены труб большего сечения резко увеличиваются сравнительно с «ходовыми» размерами 16 и 20 мм.

Вы можете взять более дешевую сантехнику других производителей и выполнить расчет – соотношение вряд ли изменится. Заметьте, мы пропустили отводы 90° для поворотов труб и остальную мелочевку, поскольку не знаем точное количество. Если скрупулезно подсчитать все материалы, стоимость «ленинградки» увеличится еще больше. К аналогичным выводам пришел эксперт, демонстрирующий расчеты на видео:

Плюсы и минусы однотрубных разводок

Постараемся дать объективную оценку и выделим реальные достоинства однотрубных водяных систем:

1. Закрытую схему с мембранным расширительным бачком проще монтировать. Одна труба прокладывается быстрее, чем две.
2. Одинарную магистраль либо стояк проще упрятать в стены, нежели двухтрубные ветви (пример ниже на фото). Ложка дегтя: кольцевой коллектор пересекает дверные проемы, затрудняющие прокладку.
3. Отопительная сеть со стояками незаменима, когда необходимо организовать самотек в здании на 2—3 этажа. Нет смысла проходить сквозь перекрытие двумя трубопроводами, одной вертикальной лини вполне достаточно.
4. Монтаж обходится дешево в одном случае: когда самотечная схема системы отопления применяется в одноэтажном частном доме. Экономия достигается за счет прокладки одной магистрали вместо двух (вспомните, для самотека априори нужны трубы больших диаметров Ø48—57 мм).
5. Система закрытого типа поддается автоматическому регулированию посредством радиаторных термостатических вентилей. Оговорка: надо учитывать специфику работы отопительных приборов и правильно подобрать арматуру. Ниже мы вернемся к данному вопросу.

Трубы малых диаметров замуровываются в стенах, больших — закрываются декоративными экранами

Примечание. Прямое подключение участка теплых полов нельзя отнести к преимуществам данной схемы. Нагревательный контур столь же просто подсоединяется к двухтрубной разводке.

Главная проблема «ленинградки» – остывание теплоносителя по мере продвижения к дальним батареям. Невозможно наращивать секции радиаторов и сечение магистрали до бесконечности, оптимальное количество приборов – 4—5 шт. на одном контуре.

Перечислим другие недостатки:

1. Гидравлическая неустойчивость — влияние одной батареи на работу остальных. Если перекрыть первый радиаторный вентиль, последующие приборы получат более горячую воду и станут перегревать комнаты.
2. Чтобы теплоноситель хорошо затекал в радиаторы при закрытой ленинградской схеме, нужно применять полнопроходную арматуру на ответвлениях. Увеличение гидравлического сопротивления подводки заставляет течь воду дальше по прямой, расход теплоносителя через батарею уменьшается.

Слева изображен стандартный угловой вентиль с небольшим отверстием, справа — радиаторный термостатический клапан с увеличенным проходным сечением

«Ленинградка» и вертикальная разводка дороже двухтрубной плечевой схемы. Если прибавить затраты на дополнительные радиаторные секции, то стоимость монтажа из сшитого полиэтилена сравнится с лучевой системой, где фитинги не применяются, зато есть распределительная гребенка.

Схема сложна в расчете и настройке (балансировке). Мощность и площадь поверхности теплоотдачи батарей надо определить максимально точно.

Дополнительный минус самотечных разводок – большие диаметры труб, проложенных с уклоном 3—5 мм на погонный метр. Выходящие из потолков стояки торчат на виду и портят интерьер помещений. Замуровать трубопроводы в стены не всегда возможно, приходится изощряться и делать декоративные короба.

Советы по выбору диаметров труб и подключению

Однотрубный вариант отопления можно спроектировать и смонтировать самостоятельно, не прибегая к сложным расчетам гидравлики. Упростим задачу и дадим полезные рекомендации по устройству одноконтурных систем:

1. Максимальное число нагревательных приборов на одной петле закрытой «ленинградки» – 5 шт. Чтобы доставить к батареям нужный объем теплоносителя, хватит трубы Ø25 мм (Ду20). Подводки делаем из патрубков Ø16 мм.
2. Если в силу объективных причин количество радиаторов на 1 кольце закрытой системы необходимо увеличить, сечение магистрали наращивается до диаметра 32 мм (Ду25), подводки – до 20 мм. Ставить на один трубопровод более 7 батарей экономически нецелесообразно, дешевле проложить 2 меньших линии.

Примеры устройства «ленинградки» в деревянном доме и офисном помещении

Минимальный диаметр горизонтального коллектора при естественной циркуляции – Ду40, наружный – Ø48 мм. В двухэтажном доме разгонный стояк и начало раздающих ветвей делается из трубы Ду50 (Ø57 мм), отдаленные участки уменьшаются до размера Ду32. Вертикальные линии до радиаторов – Ду20—25 в зависимости от тепловой мощности обогревателей.

Для автоматического регулирования теплоотдачи подбирайте полнопроходные клапаны с термоголовками. В стандартных радиаторных вентилях отверстие чересчур маленькое.

Подключение к настенному либо напольному газовому котлу производится по типовой схеме, изображенной внизу на картинке. Похожим образом делается обвязка электрического водогрейного аппарата.

К твердотопливному котлу «ленинградку» лучше присоединять через трехходовой смесительный клапан и буферную емкость. Поскольку в системе слишком мало теплоносителя, существует риск перегрева и закипания. Самотечную разводку, вмещающую более 200 литров воды, допускается подключать к ТТ-котлу напрямую.

Типовая схема стыковки двухконтурного настенного котла с «ленинградкой»

Важное уточнение. При сборке домовой сети теплоснабжения часто используются полипропиленовые трубы PN 22—28, армированные стекловолокном, алюминиевой фольгой или базальтовым волокном. В сортаменте ППР-труб STABI отсутствует типоразмер 16 мм, минимальный внешний диаметр составляет 20 мм. Соответственно, радиаторные подводки делаются сечением 20 х 2.8 мм.

Перечисленные рекомендации помогут правильно организовать отопление, если применять однотрубные разводки с умом. Разбор распространенных ошибок и вопросов касательно монтажа «ленинградки» смотрите в очередном видео:

Напоследок о сфере применения

Чтобы избежать проблем в процессе эксплуатации, используйте однотрубные сети отопления в подходящих условиях:

1. «Ленинградка» хорошо работает в одноэтажных дачах и небольших домиках площадью до 150 м². Если квадратура не превышает 70 м², достаточно одного общего кольца для всех батарей, в противном случае система делится на 2 контура либо прокладывается трубопровод большего сечения.
2. В 2-этажном здании можно собрать гравитационную однотрубную схему открытого типа либо закрытый вариант с нижней разводкой – на выбор. В случае перебоев с электроснабжением предпочтительнее организовать самотек и поставить циркуляционный насос на байпасе.
3. Самотек с разгонным коллектором, применяемый в одноэтажных постройках, отличается инерционностью. Радиаторы прогреваются медленно, вода сильно остывает из-за малой скорости течения, котел работает в экстремальном режиме. Эту схему лучше не использовать вовсе, она морально устарела и без насоса нормально работать не будет.

Трубы отопления легко прятать в домах из современных пористых материалов, например, газобетона

Не стесняйтесь делить «ленинградку» на 2—3 отдельных поэтажных петли с оптимальным числом батарей на каждой. Не объединяйте радиаторы всех этажей в единый циркуляционный контур – последние приборы останутся холодными.

Однотрубная ленинградская система – подходящий вариант для устройства автономного отопления 2—3—комнатной квартиры.

Совет. Не стоит монтировать однотрубную разводку в жилых домах большой площади и сложной конфигурации с разносторонним и многоуровневым расположением комнат.

Мастера, доказывающие незаменимость однотрубных систем отопления, часто ссылаются на многоэтажные дома советской постройки, мол, там по 20 батарей на стояке работает. Но забывают упомянуть о давлении и производительности насосов централизованной сети, недостижимой в частных домах. Не слушайте горе-специалистов и применяйте оптимальные варианты систем – двухтрубную, коллекторную либо попутную.