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.

Простое отопление самостоятельно – тупиковая схема

Перед всеми, кто создает отопление самостоятельно, возникает вопрос, — что проще всего сделать своими силами и что будет дешевле.
Наиболее часто решается вопрос в такой интерпретации, — применить тупиковую схему или выбрать другую разводку труб…
По оценкам специалистов, при создании отопления в домах, в 9 случаях из 10 применяется тупиковая система….

Когда можно сделать отопление самостоятельно

За самостоятельный монтаж системы отопления можно браться, когда вся система относится к понятиям «не сложная» и «не большая». Под такими терминами специалисты обычно подразумевают:

• «Не сложная» — только один основной насос в котле и максимум три контура – радиаторы, теплые полы, и бойлер. Нет других ответвлений, нет гидрострелки или схемы первичного кольца, а также узлов понижения температуры смешением (защита твердотопливного котла сюда не относится).
• «Не большая» – площадь отапливаемого этажа до 150 м кв., дома – до 300 м кв. Тогда не нужны расчеты или особый опыт по подбору диаметров труб, расстановка радиаторов не сложная, а также имеется возможность применить самую простую и дешевую схему – тупиковую.

Чем хорошим отличается тупиковая схема

Тупиковая схема самая простая в монтаже и наладке. А также самая дешевая. При этом работает она наиболее стабильно. При сравнении с другими вариантами разводки труб, здесь отсутствуют значительные недостатки.

Важно то, что тупиковую разводку можно выполнить в следующих вариантах.

• Разделить один тупик на несколько тупиковых ответвлений, что выручает при сложной конфигурации помещения.
• При необходимости на одно плечо установить повышенное количество радиаторов и сделать, так называемую «глубокую балансировку» — значительное повышение гидравлического сопротивления коротких плечей и первых по ходу радиаторов.
• Проложить трубопровод скрытно под полом, или под обшивкой потолка для 2 этажа. При этом магистрали большого диаметра можно сделать короче, а подводки к радиаторам – длиннее. Или же проложить поверхностно по стенам при необходимости.

Недостатки других схем

Явными недостатками других схем отопления является следующее.

• Лучевая
  Повышенная стоимость из-за большей длины труб и наличия коллектора. Также ее создание возможно только скрытно (разводка под полом) и в случае, когда коллектор удается разместить в помещении на примерно одинаковом удалении от всех радиаторов, чтобы избежать глубокой балансировки.
• Попутная
  Повышенная стоимость системы из-за большего диаметра магистрали. Во многих случаях возмножна только скрытая прокладка, так как по стенам замкнуть кольцо бывает проблематично из-за планировки помещений.
  Желательно чтобы радиаторы с их подключением имели примерно одинаковое сопротивление, а также – отсуствие ступеньки в диаметрах труб. В противном случае потребуется сложная балансировка, возникает нестабильность работы, возможно выпадение радиаторов (холодные радиаторы в середине кольца).
• Однотрубная
  Повышенная стоимость из-за большого диаметра, ограничение по количеству радиаторов (только малая площадь), проблемность прокладки кольца снаружи, нестабильность при перепадах давления (скорости струи).

Когда можно применить тупиковую схему

Как видно из схемы первый радиатор в тупике получит больше всего теплоносителя и будет самым горячим. Последний меньше всех. Но насколько это критично? Выровнять температуру радиаторов можно их балансировочными клапанами.

• При 5 радиаторах разница в температуре между 1-м и последним обычно не более 10%. В принципе можно даже не балансировать.
• При 6 радиаторах разница может достигать и 25%, при общем недостатке расхода от насоса, устранять можно обычной балансировой, приглушая первые 3 радиатора.
• При 7 радиаторах в тупике, нужна уже т.н. «глубокая» балансировка, — значительное повышение общего сопротивления системы, что неблагоприятно сказывается на насосе, влечет применение более мощного, перерасход электроэнергии… Подобных ситуаций нужно избегать по возможности.

Тупиковая схема на 2 этажа

Обычно требуется отопить и 2 этаж, в качестве которого в большинстве случаев (когда ведется самостоятельный монтаж) выступает мансарда.
Как сделать ответвление на 2 этаж при тупиковой схеме?

Достаточно установить на подаче и обратке от котла тройники: ответвления на 1 этаж и 2 этаж.

На каждом этаже как правило удобно разделить радиаторы на 2 тупиковых плеча. Например:

• Правое 1 этаж – 5 радиаторов
• Левое 1 этаж – 4 радиатора
• Правое 2 этаж – 2 радиатора
• Левое 2 этаж – 1 радиатор

Как разделить направления на «левое и правое плечо» на каждом этаже? Нужно установить тройники на подачу и обратку и этого достаточно.
Пример тупиковой разводки на 2 плеча — гидравлическая схема для монтажника.

Как осуществляется балансировка

Распределение расхода жидкости в указанном примере, при обычной отапливаемой площади около 200 м кв, как правило происходит естественным образом, без установки дополнительных балансировочных кранов на ответвлениях. При необходимости настройка выполняется кранами на самих радиаторах. Насосной установки 25-40 (или насоса в автоматизированном котле) достаточно, чтобы все радиаторы прогревались.

Но при значительно меньшем гидравлическом сопротивлении одного направления, по сравнению с остальными, нужно предусмотреть установку в его трубопроводах балансировочного крана. Например, установить балансировочный кран на ответвление подачи 2-го этажа, где только 2 – 3 радиатора, а на первом – 10 – 11, диаметр труб при этом одинаков.

Какой диаметр труб

Опыт создания систем отопления в небольших (до 250 м кв.) домах позволяет монтировать новые тупиковые системы не прибегая к сложным гидравлическим расчетам. Известно, что достаточным диаметром трубопроводов, чтобы скорость теплоносителя не превышала 0,7 м/сек., является:

• От котла до первого разветвления – 26 мм, тройник устанавливается соответственно – 20-26-20.
• Магистрали в плечах до предпоследнего радиатора – 20 мм, тройник 20-16-20. При количестве радиаторов до 5.
• Если радиаторов в плече 6,7,8, то тогда до 2 радиатора – 26 мм, далее 20 мм, последний 16 мм.
• Отводки на радиаторы и подключение последнего радиатора – 16 мм.

При общем кол-ве радиаторов в 4 — 5 шт. возможно вообще обойтись без дорогих диаметров 26 мм.

Эти значения для металлопластика. Для полипропилена — наружный диаметр 32, 25, 20 (мм) соответственно.

Схемы тупиков для различных вариантов

• Разводка для второго этажа. Особенности – лестничный марш является преградой, небольшое количество радиаторов. Одно плечо для 5 радиаторов делится на 2 тупика. Разводка под обшивкой потолка.

Особенности самостоятельного создания системы

Существует мнение, что дешевле и проще создать тупиковую систему из полипропилена. Ведь пайка самостоятельно не сложна.
На самом деле это весьма рискованное действие, так как возможен брак пайки с уменьшением внутреннего просвета труб и система работать должным образом не будет. Придется все переделывать с неизвестным результатом.

Гораздо надежней создать отопление самостоятельно из металлопластика. Для монтажа компрессионных фитингов понадобятся лишь простые ключи. Подробней о надежном монтаже фитингов для металлопластиковых труб