Отопление в двухэтажном доме – делается без проблем своими руками

Двухэтажные дома и дома с мансардой популярны. Схемы отопления таких домов разработаны специалистами давно, проверены многократно, их главные моменты перекочевывают из проекта в проект.

Руководствуясь проектом, отопление в двухэтажном доме создать не сложно. Но что делать если проекта нет?

Отопление двухэтажного дома настолько несложное, что «мастеровые» делают его, проектируя буквально «на ходу». Применяя типовые схемы, приемы, методы, которые позволяют создать правильное отопление.

Нет особых препятствий, чтобы сделать отопление в двухэтажном доме своими руками. Или руководить работой «чужих рук» самостоятельно. Вся выполняемая работа по монтажу отопления не сложная.

В первую очередь важно не допустить кардинальных «промахов и ляпсусов». Тогда система в двухэтажном доме будет работать правильно и стабильно. Что же в первую очередь необходимо учитывать…

Что не следует делать при монтаже отопления в двухэтажном доме

В первую очередь стоит руководствоваться современными представлениями.

• 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 устанавливается в соответствии с проектом газификации. Твердотопливный — чтобы удобно вывести высокий дымоход. В любом случае оборудование шумит. Его размещают в отдельном помещении – топочной.

Газовый котел автоматизированный, может управлять и бойлером косвенного нагрева.
Обычная схема подключений к автоматизированному газовому котлу на 4 отвода (могут быть 3 отвода или 2 отвода, — необходимо пользоваться схемами производителя).

Схема подключений к напольному газовому котлу с выносным насосом

Твердотопливный котел требует установки насоса, группы безопасности, смесительного узла. Все это образует обвязку твердотопливного котла — как сделать правильную обвязку твердотопливного котла

Какой нужен насос и диаметры труб

Обычный вопрос при самостоятельном создании отопления в доме (в т.ч. и двухэтажном), какой понадобится циркуляционный насос для радиаторной системы. Выбор прост — либо насос 25-40 (0,4 атм.), либо 25-60 (0,6 атм.).

Для отапливаемой радиаторами площади до 170 м кв. годится 25-40. Если площадь в пределах 170 — 260 м кв. — 25-60. Если больше 260 м — 25-80. Не стоит брать насос с запасом, это только лишь ведет к неоправданному перерасходу денег и может привести к шуму в системе отопления.
О современных насосах для системы отопления
Автоматизированные котлы снабжаются встроенным насосом

Диаметры трубопровода (внутренние) для частного дома указаны на схеме.

От котла до первого разветвления — 25 мм. В ветвях на этаже — 20 мм, отдельные подключения, радиаторы (до 2 шт.) — 16 мм.
Пенопропилен характеризуют наружным диаметром, с учетом толщины стенки, — 32, 25, 20 (мм).

Обобщенная схема отопления двухэтажного дома

В пределах одного этажа схема разводки отопительного трубопровода может быть выбрана какой угодно:

• тупиковой, два плеча до 5 радиаторов в каждом,
• попутной, обычно при количестве радиаторов больше 10 шт.,
• лучевой, по прихоти создателя (заказчика), при невозможности прокладки труб вдоль стен, но возможности прокладки под полом…

На схеме для примера указаны 3 этажа и двухтрубные схемы отопления:
— 1 этаж — тупиковая,
— 2 этаж — попутная;
— 3 этаж — лучевая.

Балансировка системы

Важно установить балансировочные краны:

• на обратке второго этажа, чтобы настроить его относительно первого (второй этаж, как правило, требует энергии меньше);
• на каждом плече тупиковой схемы;
• на каждой ветви лучевой (коллекторной) схемы;
• на каждом радиаторе на обратке (на подаче – термоголовка при автоматизированном котле или запорный кран).

Также все оборудование подключается через шаровые краны (или балансировочные), для возможности демонтажа.

Отведение воздуха, слив, уклоны

При создании отопления в двухэтажном доме важно сделать требуемые уклоны труб.

Воздухоотводчик устанавливается в высшей точке каждого стояка (стояк также является отличным сепаратором — собирателем воздушных пузырьков).

Также воздухоотводчиками (кранами Маевского) снабжаются все радиаторы, которые устанавливаются горизонтально или с небольшим возвышением к крану Маевского (обратный уклон не допустим).

В нижней точке всей системы труб, на обратке у котла делается сливной кран и возможность выпуска воды в канализацию или емкость в подвале…

Уклоны всех труб делаются к стояку и могут быт минимальными.
Последний радиатор в тупиковой схеме — выше других. В кольцевой попутной схеме высшая точка в кольце выбирается произвольно, — понижение (слив) к стояку.

Недопустимы обратные уклоны, П-образные обходы, например, для двери и т.п. Если возникают проблемы с обеспечением одного уклона из-за препятствий, конфигураций помещения, то как правило, выбирают другую схему подключения радиаторов.

Тип трубопровода и радиаторов

Известно, что давление в индивидуальном отоплении дома или квартиры не превышает 4 атм. (работает предохранительный клапан при 3,5 атм.).

Жидкость, в основном вода, в объеме 50 -150 литров заливается в систему отопления один раз, что минимизирует наличие образива, солей. Как правило, для двухэтажного частного дома оптимальным выбором по цене-качеству являются алюминиевые секционные радиаторы.

На фото — подключение алюминиевого радиатора полипропиленовым трубопроводом с установкой дроссельных кранов в тупиковой схеме разводки.

Их характеристик достаточно для длительной беспроблемной работы в данных условиях. Но также возможна установка и панельных стальных.
Как выбрать и закрепить радиаторы

Так называемые программы расчета теплопотерь дома, калькуляторы, не могут быть точнее, чем примерные расчеты теплопотерь по площади дома.

Дело в том, что потребитель не может точно задать данные — сколько энергии уходит с вентиляцией (главные теплопотери) и сколько приходит с солнечным светом через окна (весьма существенный приток) и др. Не может точно указать и характеристики слоев в конструкциях. Поэтому все «тепло-калькуляторы» непригодны для точных объективных расчетов.

Но особая точности при подборе мощности радиаторов и не требуется. Так для низкотемпературного обогрева (рекомендуется) нужно брать количество секций с большим запасом в плюс.

Трубы для отопления

Многие умельцы рекомендуют полипропиленовые трубы для отопления, в том числе и для двухэтажного дома. Но монтажные конторы, которые дорожат своей репутацией не будут браться за полипропилен. Причина — отсутствие возможности контролировать качество стыков, а также сделать этот стык по стандарту. Какое будет сечение в конце трубы, сколько будет наплывов внутри, когда место сварки потечет… — на все воля дрожащей руки монтажника…

Трубопровод из металлопластика, например, сдается с гарантией. Сами трубы тоньше, соединения, конфигурации ровные, эстетичные.

Стоит ли браться за металлопластик, отложив в сторону дешевый полипропилен — решают заказчики, сообразуясь с видением перспектив и измерив толщину мешка с деньгами.
Как правильно выполнить монтаж металлопластикового трубопровода

Монтаж своими руками

Если действительно не умеете «держать молоток в руках», то за создание отопления двухэтажного дома своими руками браться не стоит. Придется выполнять процессы:

• задавать уровень расположение радиаторов, трубопроводов, находить точки крепления;
• бурить множество отверстий, в т.ч. и большого диаметра под трубы;
• соединять резьбовые соединения с подмоткой льняной паклей со смазкой,
• размечать положение фитингов, резать, трубы по длине, стыковать (сваривать) трубопроводы
• вести бетонные, штукатурные работы.
• проектировать, чертить схему соединений, высчитывать…

Как решить другие вопросы при создании отопления в двухэтажном доме, читайте на страницах ресурса.
Важно: — создание теплого пола — основные схемы

Система отопления двухэтажного дома

Существует несколько разновидностей систем отопления, которые могут быть использованы в жилой малоэтажной застройке. Они значительно отличаются по своей компоновке и составу. Эта статья посвящена следующим вопросам: какая схема отопления двухэтажного дома считается оптимальной, ее основные элементы, особенности построения и разводки. А также предоставлены формулы для самостоятельного расчета проекта отопления.

Разновидности систем отопления

Схемы отопления, помимо классификации по типу топлива, используемого котлом (газовые, твердотопливные, электрические), разделяют по следующим параметрам:

• по способу циркуляции теплоносителя – естественные/принудительные;
• по наличию избыточного давления – открытые/закрытые (безнапорные/напорные);
• по виду разводки контуров – горизонтальные/вертикальные, однотрубные/двухтрубные, верхние/нижние, последовательные/коллекторные (лучевые).

Рассмотрим подробней перечисленные компоновки отопительного оборудования применительно к двухэтажным жилым домам.

Естественная, принудительная, комбинированная циркуляция

Большинство современных схем отопления использует циркуляционные насосы для принудительной транспортировки теплоносителя в замкнутом контуре. Это позволяет:

• быстро и равномерно нагревать радиаторы на обоих этажах здания;
• поддерживать небольшой перепад температур между подачей и обраткой;
• создавать гидравлический напор 5-10 м и более (в зависимости от мощности циркуляционного насоса).

Недостаток напорной схемы – ее энергозависимость. При длительных отключениях электричества для поддержания работоспособности отопления требуется альтернативный источник электроснабжения.

Схема отопления с принудительной циркуляцией двухэтажного дома

Естественная (гравитационная) циркуляция теплоносителя до сих пор используется в схемах отопления двухэтажных домов с подвалами или цокольными этажами. Для неё характерна установка котла на самом нижнем уровне здания. Подача горячего теплоносителя осуществляется в разгонный коллектор – вертикальную трубу. Она оканчивается в своей наивысшей точке расширительным бачком. Теплоноситель перетекает по системе из-за разницы плотности холодной и горячей жидкости.

Если естественного гидравлического напора оказывается недостаточно, то циркуляцию теплоносителя обеспечивают за счет применения комбинированной схемы. В этом случае тепловой насос (достаточно маломощного агрегата) врезается не в разрыв магистрали подачи теплоносителя, а параллельно с ней. На участке подачи между двумя врезками (фактически – эта часть магистрали становится с байпасом) устанавливается кран или шаровый обратный клапан. При первичном запуске и/или интенсивном использовании отопления, теплоноситель по системе перегоняет циркуляционный насос. Если происходит сбой в электроснабжении (насос отключён) система самостоятельно (через обратный клапан) или принудительно (через байпасный кран) переводится на режим гравитационной циркуляции.

Расположение основных элементов системы отопления по гравитационной схеме движения теплоносителя в двухэтажном доме

Открытая и закрытая схемы

Её основное преимущество – простота обвязки котла. Открытая, зачастую гравитационная разводка, оборудуется атмосферным расширительным баком (он также выполняет функции воздухоотводчика и предохранительного клапана). Гидростатическое давление в открытом контуре равно расстоянию от зеркала воды в баке до самой нижней точки – обратки котла.

Закрытая компоновка характеризуется избыточным давлением, поэтому комплектуется мембранным расширительным бачком. При этом, если на стыках её элементов отсутствуют утечки, то обновление теплоносителя практически не требуется. Это служит хорошей профилактикой процесса формирования налетов накипи, которая снижает КПД теплопередачи и увеличивает гидросопротивление контуров.

Горизонтальная и вертикальная системы

Горизонтальная разводка используется не только в одноэтажных (одноуровневых) сооружениях. Она применяется как составная часть вертикальной, в схеме разводки отопления частного дома на 2 этажа. К примеру, стояк, проходящий от подвала или цокольного этажа к чердаку, является вертикальной разводкой, а подключённые к нему радиаторы отопления расположенные на этажах – горизонтальной.

Горизонтальная и вертикальная (двухтрубная) схема подключения

Схемы верхнего и нижнего подключения контуров

Они относятся к системам двухтрубного отопления. При верхней подаче, труба горячего теплоносителя выводится на чердак двухэтажного дома, затем оттуда разделяется на вертикальные и горизонтальные стояки. Обратка прокладывается в подвале. Для активации отопления достаточно открыть запорную арматуру на обеих магистралях и стравить воздух через единственный верхний воздухоотводчик.

В случае нижнего подвода теплоносителя подающая и обратная магистрали прокладываются в подвальном помещении, где к ним подсоединяются вертикальные стояки. При запуске отопления приходится стравить воздух уже с каждого из них.

Схемы двухтрубных систем отопления с нижней и верхней разводкой подающего трубопровода:

1. Котел
2. Циркуляционный насос
3. Расширитель закрытого или открытого типа.
4. Воздухосборник
5. Кран Маевского

Важно! С точки зрения эффективности обогрева особой разницы для двухэтажного дома между верхней и нижней разводкой нет. Однако первую проще активировать, вторую – настраивать.

Коллекторная (параллельная) и последовательная схемы

Коллекторная

Последовательная

ДОСТОИНСТВА

Температура каждого радиатора регулируется независимо и с одного места

Сравнительно небольшой метраж труб

Теплоноситель распределяется равномерно без дросселирования

НЕДОСТАТКИ

Большой расход труб

Неравномерный нагрев радиаторов

Необходим скрытый монтаж трубопровода

Необходимость установки регулирующей арматуры на каждый радиатор отдельно

Для двухэтажного жилого дома со сложной планировкой рациональней использовать коллекторную схему подключения. Она способствует более точной регулировке температуры, а также экономии энергоресурсов.

Однотрубная и двухтрубная компоновки

Однотрубная система подачи теплоносителя (ленинградка) – это кольцо, проложенное по периметру этажа, к которому подсоединены радиаторы отопления. Для двухтрубного отопления характерна подача теплоносителя по одной трубе, а его возврат по другой.

В системах отопления для двухэтажных домов наиболее целесообразно применять двухтрубные схемы с принудительной циркуляцией теплоносителя.

Однотрубная разводка

Радиаторы подключаются в разрыв или параллельно трубопроводу (по байпасной схеме). Второй вариант предпочтительнее. Он предоставляет возможность отключения радиатора без остановки всей системы и слива теплоносителя.

Нижняя схема подключения радиаторов, в которой труба подачи горячего теплоносителя выполняет функцию байпаса:

1. Котёл
2. Расширительный бачок открытого типа
3. Радиаторы отопления
4. Кран Маевского для стравливания воздуха
5. Кран для слива и наполнения системы

Эффективная высота однотрубной системы до 30м, что полностью перекрывает потребности 2-этажного дома. Тем не менее для неё известен ряд технических и эксплуатационных сложностей:

1. В 2-х этажном доме для качественного и равномерного прогрева помещений применяется несколько однотрубных контуров. Такая схема требует особо точного согласования гидродинамических характеристик всех трубопроводов. В противном случае теплоноситель пойдет только по одному из контуров, имеющему меньшее гидродинамическое сопротивление.
2. Низкая скорость теплоносителя приводит к его переохлаждению, что негативно отражается на камере сгорания котла.
3. Даже со специальной арматурой, установленной на каждой из батарей, температуру в отдельном помещении регулировать сложно. При изменении тепловых настроек одного радиатора, полностью нарушается гидродинамическое сопротивление, а значит и эффективность всей системы.

Двухтрубная

Различают два типа двухтрубной системы (рис. ниже):

1. Тупиковая схема (подача и обратка идут во встречных направлениях). Существенный недостаток тупиковой схемы – неравномерность нагрева радиаторов. Ближе к котлу они будут заметно горячее. На практике эта проблема решается установкой на радиаторы игольчатых дросселей или термоголовок. Они позволяют регулировать подачу теплоносителя в ручном или полуавтоматическом режиме соответственно.
2. Петля Тихельмана (подача и обратка идут в одном направлении). Контур формируется таким образом, что образуются параллельные петли. Они характеризуются одинаковыми длинами и близкими параметрами гидравлического сопротивления. В результате температура всех радиаторов имеет одинаковые значения без использования корректирующего оборудования.

Проект системы отопления частного двухэтажного дома по схеме Тихельмана предусматривает подключение радиаторов во всех помещениях к одной петле, а не на несколько колец на каждый этаж, как в однотрубной схеме.

Особенности схемы Тихельмана:

• Использование большего количества радиаторов, чем в однотрубной схеме;
• Установка в сооружениях со сложной планировкой;
• Нет необходимости в принудительной балансировке контуров, приобретении и монтаже дорогостоящих регулировочных устройств;
• Все помещения прогреваются одновременно и равномерно;
• Простота обслуживания;
• Отсутствие резких перепадов температуры способствует долговечности отопительных коммуникаций и оборудования.

Основной недостаток петель Тихельмана – некоторое увеличение себестоимости монтажа, вызванное удлинением трубопроводов.

Технические особенности построения отопительной системы

На практике, для двухэтажных домов «чистая» схема Тихельмана используется редко. Чаще применяется обустройство двухтрубного стояка, соединяющего этажи, от которого уже разводятся петли на каждый этаж. Такая схема требует врезки в линию подачи балансировочного крана на каждый контур.

Циркуляционный насос рекомендуется устанавливать через параллельную врезку на каждом этаже. Использование одного агрегата не рекомендуется, хоть и допустимо. Причина заключается в следующем. Теплоноситель в предложенной схеме не будет передвигаться самотеком, как при попутной двухтрубной или однотрубной схеме. И при выходе из строя единственного циркуляционного насоса система отопления перестанет функционировать.

Основные элементы системы отопления

Самостоятельный расчёт схемы отопления

Для расчета схемы необходимо собрать следующие исходные данные:

• Размеры всех внутренних помещений;
• Габаритные, наружные размеры сооружения;
• Размеры дверных и оконных проемов;
• Регион – средняя температура в зимний период;
• Требуемая температура внутри помещений;
• Позиционирование коттеджа по сторонам света;
• Высота и материал возведения наружных стен;
• Тип и толщина утеплителя на стенах, кровле, в подвале.

В конечном итоге на этапе закупок оборудования и материалов вам преимущественно потребуется знание мощности котла и радиаторов, на основе расчетов теплопотерь постройки, а также ряд гидравлических параметров для выбора насоса, расширительного бака и трубопроводов.

Расчет теплопотерь ограждающих конструкций

Его проще выполнить с использованием онлайн калькулятора (в интернете присутствует их достаточное количество). Однако результаты окажутся точнее, если воспользоваться соответствующей программой, к которой имеется развернутое объяснение. К примеру, можно скачать программу и видеоуроки к ней.

Теплопотери ограждающих конструкций – Тп, Вт;

• kвс – коэффициент теплопередачи внешних стены, Вт/(м 2 ×°C);
• fвс – площадь внешних стены;
• tр – температура воздуха внутри помещения, °C;
• ti – температура воздуха снаружи сооружения, °C.

kвс рассчитывается по формуле:

• d1 – толщина основного материала стены, мм;
• λ1 – теплопроводность материала, Вт/(м×K);
• d2 – толщина утеплителя, мм;
• λ2 – теплопроводность утеплителя, Вт/(м×K);
• dn, λn – аналогичные показатели последующих слоев – черновой штукатурки, внешних и внутренних отделочных материалов;
• αвн – показатель теплоотдачи воздуха стене изнутри помещения;
• αнар – показатель теплоотдачи стены наружному воздуху.

Все коэффициенты для расчетов берутся из нормативных документов – СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» (актуализированная редакция СНиП 23-02-2003). Таким же образом исчисляется расчёт теплопотерь через кровлю, оконные и дверные проемы, подвальное помещение. Все полученные данные суммируются.

Расчет мощности котла

Иногда мастера подбирают мощность котла и радиаторов по упрощенной методике – на каждые 10 м 2 площади помещения необходим 1 кВт мощности теплогенератора +12…15% резерв. Точнее тепловая мощность оборудование рассчитывается по следующей формуле:

• Мк – мощность котла;
• Тп – расчетные теплопотери дома.

Важно! Следует учитывать, что в этой формуле теплопотери должны включать расход тепла на вентиляцию помещений.

Затраты тепла на вентилирование

Этот вид теплопотерь (ε, Вт) для проектирования схемы отопления двухэтажного дома рассчитывается:

• Ln – объем удаляемого воздуха, принимается 3 м 3 /час на 1 м 2 площади помещения;
• ρ – плотность воздуха внутри дома, принимается 1,1 кг/м 3 ;
• C – удельная теплоемкость воздуха, принимается 1 кДж/(кг×K);
• tp – температура воздуха внутри дома, °C;
• ti – температура воздуха снаружи строения, °C;
• k – показатель учета встречного теплового потока, принимается 1.

Гидравлические расчеты для схемы отопления

В маркировке любого циркуляционного насоса, среди прочих, особенно важны две следующие цифры, к примеру, 25/40 или 25/80. Первая – соединительный размер, вторая – высота подачи жидкости. При этом основное назначение циркуляционного насоса состоит в преодолении гидросопротивления контуров отопления. На практике, насосы с маркировкой 25/60 способны обеспечивать циркуляцию теплоносителя в радиаторных схемах с 15 тепловыми приборами или теплых водяных полов до 130м 2 .

Чтобы точнее подобрать параметры насоса необходимо рассчитать гидравлическое сопротивление системы.

Гидропотери в трубопроводе

Потери напора от трения теплоносителя в трубах:

• ΔPp_t – снижение напора в трубопроводе из-за трения, Па;
• R – удельные потери напора от трения (указываются в документации производителей труб), Па/м;
• L – общая длина трубопроводов, м.

Гидропотери в местах максимального сопротивления

Местами максимального сопротивления считаются фитинги, запорная арматура, любые устройства и оборудование врезанные в систему:

• ΔРс – снижение напора в точках сопротивления, Па;
• Σξ – сумма показателей гидросопротивления на всех участках;
• V – скорость теплоносителя, м/с;
• ρ – плотность теплоносителя .

Расчет скорости теплоносителя

• V – скорость теплоносителя;
• m – расход теплоносителя, кг/с;
• ρ – плотность теплоносителя, кг/м 3 ;
• f – площадь сечения трубы, мм.

Расчет расхода теплоносителя

• Q – общая мощность системы отопления, кВт;
• Ср – удельная теплоемкость воды принимается 4,19 кДж/(кг×°С);
• ΔPt – разница температур подачи и обратки, °C.

Расчет объема бака

Независимо от его типа (закрытый, открытый), упрощенно его емкость можно принять на 10-15 % больше объема всего теплоносителя в системе.

Заключение

Схема отопления для двухэтажного дома – это сложная инженерная система, включающая множество взаимосвязанных элементов. Их расчет и подбор таит множество нюансов, изучение которые лучше доверить профильным инженерам.

Самостоятельное упрощенное проектирование отопительных коммуникаций также возможно. При этом обязательно следует согласовывать свои действия с практикующими специалистами с соответствующей квалификацией.