Схема отопления двухэтажного дома: виды систем с принудительной циркуляцией

Для обеспечения тепла и комфорта в двухэтажном доме нужно правильно определить схему отопления двухэтажного дома. Система отопления является важнейшей инженерной системой жизнеобеспечения любого дома. Ее предназначением является возмещение теплопотерь и создание определенного температурного режима, который нужен прежде всего для проживающих в доме людей, но не стоит недооценивать и того фактора, что эффективная система отопления призвана обеспечить, в том числе, стойкость и долговечность строительных конструкций.

Расчет и проектирование лучше доверить инженерам-теплотехникам, которые оценят теплопотери, дадут рекомендации по утеплению дома, а также сделают детальный расчет, что позволит избежать излишних расходов на дорогостоящее оборудование. Но выбор схемы отопления двухэтажного дома может сделать сам заказчик, исходя из многолетнего опыта функционирования различных систем.

Классификация отопления

Виды источников тепловой энергии — теплогенераторов

Прежде чем выбирать ту или иную схему отопления, полезно узнать уже существующие виды и какой из них подойдет для конкретно решаемой задачи. Известно, что основным источником тепла являются различные виды теплогенераторов, в качестве которых могут выступать:

• Печи и камины. Этот вид отопления когда-то был основным, но сейчас используется все реже из-за высокой стоимости топлива (дров и угля) и невозможности эффективно управлять температурой в доме. В некоторых регионах, где отсутствует газоснабжение, этот вид отопления является безальтернативным выбором.

• Различные виды отопительных котлов, которыми могут быть: газовые, твердотопливные, жидкотопливные, электрические, — в зависимости от наличия доступа к различным энергоносителям и их стоимости.
• Альтернативные источники энергии. В эту категорию относятся: геотермальная энергия, получаемая тепловыми насосами, а также солнечная, которую преобразуют в тепловую солнечные коллекторы. Такой вид отопления находится в стадии бурного развития и пока применяется в нашей стране достаточно редко из-за высоких цен на оборудование.

• Инфракрасное отопление. Источниками тепла являются специальные инфракрасные излучатели, которые используют в большинстве случаев электрическую энергию. Тепловая энергия при таком отоплении доставляется непосредственно «адресату» путем излучения. Для обогрева больших помещений или помещений с малой периодичностью появления в них людей инфракрасное отопление будет прекрасным выбором.

Виды теплоносителей

Любая система отопления должна перенести тепло, сконцентрированное в теплогенераторе до того теплового прибора, который обогревает конкретное помещение. Это делается при помощи теплоносителя, которыми могут быть:

• Воздух, который используется при отоплении печами, каминами, а также различными электрическими нагревателями. Ввиду того что воздух имеет низкую плотность, теплоемкость и коэффициент теплоотдачи, он сильно уступает жидкостным теплоносителям.
• Вода является практически идеальным теплоносителем в силу того, что обладает высокой теплоемкостью, плотностью, коэффициентом теплопередачи, и химической инертностью. Воду, подогретую котлом отопления, транспортируют к тепловым приборам при помощи системы трубопроводов.

В большинстве современных систем отопления в качестве теплоносителя применяют воду или различные антифризы, являющимися водными растворами этиленгликоля, пропиленгликоля или их комбинаций. Такое свойство как стойкость к незамерзанию при низких температурах может быть полезно в системах отопления таких домов, где не планируется проживание людей постоянно в зимнее время. В тех домах, где отопление будет работать всю зиму, применение антифризов экономически нецелесообразно.

Мнение эксперта:

Масальский А.В.

Редактор категории "строительство" на портале dc-gold.ru. Специалист по инженерным системам и водоотведению.  

Задать вопрос эксперту

Различные антифризы плохо «уживаются» с алюминиевыми радиаторами, некоторыми уплотнениями и трубами. Помимо этого теплоносители с содержанием этиленгликоля ядовиты. Поэтому использовать такие составы нужно только в тех случаях, когда без них просто не обойтись.

Виды отопительных приборов

Отопительные приборы можно разделить на два основных класса:

• Радиаторы – в переводе с латинского они переводятся как «излучатель», то есть такой прибор, который тепло передает в виде инфракрасного теплового излучения. Однако современные радиаторы не являются чисто излучателями, а еще передают часть тепла в виде конвекции, но свое название они сохранили.
• Конвекторы – передача тепловой энергии в помещение происходит за счет нагрева воздуха, а он уже отдает ее всем окружающим объектам. Такие отопительные приборы имеют медные (реже стальные) трубки, окруженные ребристыми теплообменниками. Воздух, попадая в теплообменник, нагревается его пластинами и поднимается, уступая место более холодному. Для того, чтобы воздухообмен был эффективным, вся конструкция конвектора помещена в специальный кожух.

В современных системах широко применяют еще  такой способ отопления как «теплый пол» или «теплые стены», которые по своей сути представляют собой большой радиатор, передающий Lb00;львиную долюMc64; тепла в виде излучения, а это повышает комфорт и позволяет снизить температуру воздуха в помещении примерно на 2 градуса, что ведет к экономии топлива примерно на 12%.

Типы радиаторов отопления

В системе отопления двухэтажного дома могут быть использованы совершенно разные типы радиаторов, в зависимости от решаемых задач, площади помещения, проектных данных, предпочтений. Радиаторы можно разделить на несколько типов:

• Чугунные секционные радиаторы – те, которые мы привыкли видеть в квартирах и домах старой постройки. Они имеют большую массу и высокую тепловую инерционность, но зато нетребовательны к качеству теплоносителя, не подвержены коррозии, имеют высокую теплоотдачу. Такие радиаторы отлично вписываются в любой интерьер, особенно классический.

• Алюминиевые секционные радиаторы – прекрасный выбор для автономных систем отопления, но они более чувствительны к качеству теплоносителя, не терпят прямого контакта с медными трубами. Такие радиаторы прекрасно вписываются в любые интерьеры.

• Биметаллические секционные радиаторы представляют собой сочетание стальных или медных трубок, по которым циркулирует теплоноситель и алюминиевую поверхность, отдающая тепло в помещение. Такие радиаторы нетребовательны к теплоносителю, выдерживают высокое рабочее давление, внешне практически неотличимы от алюминиевых.
• Стальные панельные радиаторы – это цельная конструкция из проштампованной и сваренной листовой стали. Такие радиаторы имеют только два резьбовых подключения к системе отопления, что повышает их надежность. Высокая теплоотдача, малый вес, низкая инерционность, эстетичный внешний вид, — все это сделало их самыми популярными в автономных закрытых системах отопления домов.

Помимо перечисленных моделей производители еще выпускают различные дизайнерские модели, к которым можно отнести цельнолитые чугунные, стальные трубчатые и даже керамические. Высокая цена на эти приборы объясняется тем, что дизайнерские амбиции в них преобладают над инженерной рациональностью.

Цены на популярные модели радиаторов отопления

Схемы отопления двухэтажного дома

Количество реализаций системы отопления двухэтажного дома бесконечно, так как зависит от многих факторов: размеров дома, наличия бесперебойного электроснабжения, постоянства проживания в доме людей и т. д. Поэтому будет разумно рассмотреть несколько типовых схем, которые доказали свою эффективность.

Схема отопления дома с естественной циркуляцией

Название такой системы само говорит за себя – циркуляция теплоносителя в системе отопления происходит за счет естественных природных процессов. Работу такой системы можно рассмотреть на рисунке.

Вода, подогретая в теплообменнике котла, уменьшается в плотности и вытесняется более холодной и плотной водой их обратной линии. Именно эта разница весов горячей и охлажденной воды обеспечивает циркуляцию в системе отопления. В самой верхней точке стояка горячей воды оборудуется расширительный бак, который дает воде расширяться при нагревании, позволяет контролировать уровень воды в системе и при необходимости производить подпитку. Кроме этого, весь воздух, который неизбежно будет присутствовать в системе, будет выходить в расширительный бак.

Узнайте, инструкции по промывке системы отопления, из нашей новой статьи.

Разводящие трубопроводы и обратные линии, называемые еще лежаками, для облегчения циркуляции воды всегда делают под уклонами: верхний лежак  к радиаторам, а нижний –  к котлу. В такой системе котел должен находиться в самой нижней точке. Подачу теплоносителя на радиаторы делают через стояки горячей воды, а слив охлажденной через обратные стояки.

Один из вариантов реализации двухтрубной системы отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией представлен на следующей схеме.

Следует обратить внимание в этой схеме на большое количество трубопроводов и их высокий условный проход — dу. Это объясняется тем, что в гравитационных системах для обеспечения циркуляции теплоносителя нужно минимизировать сопротивление, а это возможно только в трубах больших диаметров.

Системы с естественной циркуляцией, естественно, имеют преимущества:

• Независимость от электроснабжения – система отопления будет работать как при полном отсутствии электроэнергии, так и при перебоях в ее подаче.
• Доказанная долгими годами эксплуатации надежность и простота.
• Отсутствие насосов и малая скорость циркуляции теплоносителя делают такую систему бесшумной.

Несмотря на все преимущества, такие системы постепенно уходят в прошлое, так как уже не отвечают современным требованиям к системам отопления.

• Гравитационные системы чрезвычайно материалоемкие – для их монтажа применяются стальные трубы больших диаметров.
• Монтаж систем отопления со стальными трубами сложен технологически и занимает много времени.
• Системы с естественной циркуляцией имеют ограничения по площади обогреваемых помещений. По утверждениям специалистов суммарная длина горизонтальных участков (лежаков) не должна превышать 40 метров, а суммарная площадь 150 м2.
• Высокая инерционность — от момента запуска системы до прогрева всех радиаторов до расчетной температуры может пройти несколько часов.
• Большая разница температур подачи и обратки может плохо сказаться на теплообменнике котла.
• В теплоносителе гравитационных систем большое количество растворенного кислорода, что сказывается на коррозии труб и радиаторов, поэтому в таких системах можно использовать только чугунные или биметаллические радиаторы.

Системы отопления с принудительной циркуляцией

Практически все современные системы отопления используют только принудительную (искусственную) циркуляцию теплоносителя, что дает весомые преимущества:

• Использование циркуляционных насосов помогает отопить любую площадь при любой этажности здания.
• Диаметр труб может быть гораздо меньше, так как насос позволяет прокачивать теплоноситель с более высокой скоростью.
• Применение циркуляционных насосов позволяет снизить температуру в системах отопления при тех же параметрах теплоотдачи радиаторов, а это, в свою очередь, позволяет использовать более дешевые полимерные и металлопластиковые трубы.
• Возможность как общей, так и зональной регулировки в системах отопления.

Недостатками систем с принудительной циркуляцией являются:

• Зависимость от электроэнергии, что легко решается наличием источников бесперебойного питания или генераторов.
• Более высокий шум работы системы отопления, но при правильном расчете он не слышим человеческим ухом в отапливаемых помещениях.

Циркуляционный насос обычно врезают в систему отопления на обратной линии перед котлом, так как в этом месте самая низкая температура теплоносителя.

Чтобы принудительная циркуляция работала корректно, выбранная модель насоса должна отвечать параметрам системы. Существует специальная методика расчета ключевых характеристик — производительности и создаваемого напора.  Чтобы не утомлять читателя формулами, предлагаем воспользоваться встроенными калькуляторами.

Калькулятор расчета производительности насоса

Калькулятор расчета создаваемого напора теплоносителя

Цены на циркуляционные насосы

Однотрубная система отопления двухэтажного дома

В однотрубных системах автономного отопления может применяться как естественная циркуляция теплоносителя, так и принудительная. Теплоноситель от котла идет в стояк подачи, а затем разделяется на два этажа в лежаки, к которым последовательно подключаются радиаторы отопления.

Очевидно, что после каждого из радиаторов температура в трубопроводе будет снижаться, и это обязательно учитывают при расчетах. Достоинствами такой системы являются:

• Расход труб при монтаже такой системы минимален.
• Возможность реализации системы с естественной циркуляцией. Например, при отключении электроэнергии можно замкнуть насос при помощи байпасной перемычки, и система продолжит функционировать, хоть и с меньшей эффективностью.
• Время и стоимость монтажа ниже, чем других систем.

Недостатками однотрубной разводки являются:

• Сложность регулировки и настройки системы.
• Для снятия одного отдельного радиатора нужно останавливать всю систему.

 Видео: Однотрубная система отопления, ее достоинства и недостатки

Двухтрубная автономная система отопления

Требования к современным системам отопления предполагают тонкую регулировку как всей системы в целом, так и каждой части в отдельности, что позволяет управлять микроклиматом в помещениях, а также экономить энергоресурсы. И такую возможность дает именно двухтрубная система отопления.

В таких системах имеются два отдельных трубопровода: подающий и обратный, а радиаторы отопления подключаются к ним параллельно. Рассмотрим работу такой системы на примере. Теплоноситель, подогретый в котле обезвоздушивается автоматическим клапаном (2) и поступает в вертикальный стояк, который разделяется на горизонтальные участки первого и второго этажа. Обратный трубопровод подключается к соответствующему входу котла и аналогично подающему разделяется на два этажа.

На обратной линии перед котлом расположены:

• Предохранительный клапан (11), сбрасывающий избыточное давление в системе. Рабочее давление в закрытых системах отопления составляет 1—3 бар.
• Циркуляционный насос (9), поддерживающий ток теплоносителя с заданной скоростью, с арматурой его обвязки (7, 8).
• Мембранный расширительный бак, который компенсирует расширение теплоносителя и поддерживает постоянство давления в системе.

Радиаторы (4) подключены параллельно к подающему и обратному трубопроводу, причем лучше всего делать подключение именно так, как изображено на рисунке: подачу делать в верхней точке, а обратку в нижней диагональной, — при такой схеме идет наиболее равномерный прогрев и соответственно лучше теплоотдача.

Возможность самостоятельной регулировки каждого радиатора в отдельности дает специальный термостатический клапан (3), который, в зависимости от температуры воздуха в помещении, может ограничивать или вовсе перекрывать ток теплоносителя через радиатор. При этом это не будет влиять на работу систему в целом. Для того чтобы радиаторы не мешали работе друг друга, оказывали примерно равное сопротивление протеканию теплоносителя через них, на их выходе ставятся балансировочные клапаны (5) при помощи которых происходит настройка всей системы отопления.

Двухтрубная автономная система отопления имеет ряд неоспоримых преимуществ:

• Теплоноситель в каждый радиатор поступает с одинаковой температурой.
• Меньшие потери давления в системе позволяют использовать менее мощные циркуляционные насосы.
• К подающему и обратному трубопроводу двухтрубной системы могут быть подключены совершенно разные тепловые приборы: радиаторы, конвекторы, фанкойлы, система «теплый пол» со своим коллектором и насосной группой.
• Ремонт или настройка каждого отдельно взятого узла не влияет на работу в целом.

Варианты двухтрубных систем

Двухтрубные системы отопления имеют множество вариантов реализации. На аксонометрической схеме представлены три наиболее используемых случая разводки двухтрубных систем отопления.

• Двухтрубная тупиковая разводка труб, представленная на условном первом этаже схемы. В такой системе прямой и обратный трубопроводы монтируются рядом, параллельно друг другу вплоть до последнего радиатора ветки. Диаметры подающей и обратной трубы по мере приближения к тупиковому радиатору снижаются. При таком способе подключения требуется настройка системы при помощи балансировочных клапанов, чтобы радиаторы, расположенные ближе к котлу, не замыкали проток теплоносителя через себя.
• Двухтрубная встречная разводка трубопроводов представлена на условном втором этаже схемы. В таком способе подключения прямой трубопровод подходит с одной стороны к радиатору, а обратной с другой. Это позволяет стабилизировать проток теплоносителя и избежать балансировки радиаторов. Такой способ еще называют «петля Тихельмана». Подающий и обратный трубопроводы должны при этом иметь одинаковые сечения.
• Коллекторная разводка представлена на третьем этаже схемы. Магистральный прямой и обратный трубопровод подключен к коллектору, от которого уже идет разводка трубами одинакового диаметра на все радиаторы. Такая система требует большего расхода труб, зато балансировка ее очень простая. Для того, чтобы система работала лучше, коллектор должен располагаться близко к геометрическому центру этажа, при этом длины трубопроводов будут примерно равными.

Итоги

• Разработку схемы системы отопления двухэтажного дома лучше доверить инженерам-теплотехникам.
• Наиболее перспективными и современными являются двухтрубные системы отопления.
• Грамотное сочетание радиаторного отопление с теплым водяным полом дает наилучшие результаты.

Видео: Варианты радиаторных систем отопления

ТОП-10 лучших циркуляционных насосов для системы отопления

	Фото	Название	Рейтинг	Подробнее
Лучшие циркуляционные насосы для систем отопления с высоким сопротивлением
#1		Wilo TOP-S 30/10 EM PN6/10	? 4.95 / 5	Подробнее
#2		BELAMOS BRS 25 / 8G (180 мм)	? 4.9 / 5 2 - голоса	Подробнее
Лучшие циркуляционные насосы для систем отопления со средним сопротивлением
#1		Grundfos UPS 25-40 180	? 4.95 / 5 6 - голосов	Подробнее
#2		Grundfos UPS 32-80	? 4.9 / 5 6 - голосов	Подробнее
#3		Wilo Yonos PICO 25/1-6	? 4.85 / 5	Подробнее
#4		Wilo Star-RS 25/4	? 4.8 / 5 2 - голоса	Подробнее
#5		DAB VS 65/150 M	? 4.75 / 5	Подробнее
#6		Wilo Star-RS 30/6-180	? 4.7 / 5	Подробнее
Лучшие циркуляционные насосы для горячего водоснабжения
#1		Grundfos COMFORT 15-14 BA PM	? 4.95 / 5 3 - голоса	Подробнее
#2		Wilo Star-Z 20/1 CircoStar	? 4.9 / 5 1 - голос	Подробнее

Что бы вы выбрали из циркуляционных насосов для системы отопления или посоветовали бы приобрести?

Принять участие в опросе

Wilo TOP-S 30/10 EM PN6/10

Циркуляционный насос Wilo-TOP-S 30/10 можно применять в различных системах отопления. Основание выполнено из чугуна с катафорезным покрытием. Два типа подсоединения: резьбовое и фланцевое, 3 частоты вращения. За 1 час работы насос прокачивает до 12 м3 теплоносителя, подъем максимум до 10 м. Двигатель мощностью 410 Вт. Максимальная температура теплоносителя до 140 С, но при функционировании не более 2-х часов.

BELAMOS BRS 25/8G (180 мм)

Назначение перекачивать теплоноситель в трубопроводной системе. Используется в системах отопления, кондиционирования и теплого пола. Производительность максимум 5,28 куб.м/час, максимальный напор — 8 м. Работа насоса практически бесшумна (40дБ(А)), энергопотребление низкое, небольшой вес.

Grundfos UPS 25-40 180

Оборудование от компании Grundfos имеет высокую производительность, длительной срок службы и качество. Данная модель подойдет для системы теплоснабжения в Lb00;среднестатистическомMc64; загородном доме. Производительность в 1 час не более 3 куб.м., самый большой напор 4 м. В качестве теплоносителя подойдет как обычная вода, так и пропиленгликолевый антифриз. Насос имеет экономичный двигатель (не более 45Вт) и 3 положения регулятора. Ротор отделен от статора гильзой из нержавеющей стали, что очень важно во избежание протечек и использовании воды в качестве теплоносителя. Производители позаботились и о мелочах, чтобы получить доступ к клеммам не нужна отвертка, на крышке есть флажок, который достаточно повернуть.

Grundfos UPS 32-80

Циркуляционный насос с бронзовым корпусом оснащен однофазным двигателем с мокрым ротором и надежно защищенным статором. Пропускная способность жидкости 11 куб.м в час, создает сопротивление до 7,5 м, мощность двигателя — 135 Вт, поэтому данная модель подойдет для самой длинной системы отопления в загородном доме. Установка насоса может производиться как в вертикальное, так и в горизонтальное положение. Основное преимущество оборудования — это регулировка скорости вращения его рабочего вала. Насос имеет довольно простое управление, чтобы изменить его скорость, достаточно нажать одну кнопку.

Wilo Yonos PICO 25/1-6

Модель циркуляционного насоса Wilo-Yonos PICO 25/1-6 оснащена электронной системой регулирования. Уровень подъема теплоносителя до 6 м. Допустимо использовать этот насос для теплоснабжения дома с 2-мя этажами, но стоит учесть его небольшую производительность — 3,7 куб. м за 1 час. Наличие в электродвигателе технологии ЕСМ дает устойчивость к токам блокировки, электросистема регулирования частоты вращения плавно регулирует перепады давления. Есть возможность выбрать режим, соответствующий системе теплоснабжения: радиаторный, напольный или классический.

Wilo Star-RS 25/4

Насос с чугунным корпусом (может быть и бронзовый) и мокрым ротором, нержавеющий вал. Оснащен тремя режимами вращения. Установка производится только горизонтально, за час может перекачать до 3 м3 жидкости. Устойчив к разной температуре жидкости, но не подходит слишком жесткая вода. Практически бесшумен при работе.

DAB VS 65/150 M

Подходит для систем горячего водоснабжения как закрытого типа с повышенным давление, так и открытого. Можно применить даже для солнечных систем подогрева воды. Итальянский насос с хорошей производительностью: в 1 час 5,4 куб.м, напор до 6 м. Снаружи и внутри выполнен из качественных и прочных материалов: корпус из бронзы, для внутренних деталей использовалась керамика и нержавейка. Можно использовать подготовленную воду и антифризы, которые содержат до 30% гликоля. Допустимая температура: для воды от -10 градусов С до + 85; до +110 для других применений.

Wilo Star-RS 30/6-180

Циркуляционный насос, который можно установить даже не в самой хорошей системе теплоснабжения дома с двумя этажами. Подъем жидкости до 5,5 м, прокачивает до 3,5 куб.м/час. Не совсем экономичен, в 1 час потребляет до 84 Вт. Чугунный корпус. Неустойчив к коррозии, чтобы избежать этого необходимо применять теплоноситель с ингибиторами.

Grundfos COMFORT 15-14 BA PM

Ультрасовременная модель рециркуляционного насоса. Идеальное решение для теплоснабжения с двухконтурным котлом. Основным достоинством этой модели является наличие цифровой схемы управления, подстраивающей автоматически обороты под определенный режим работы. С комплектом идет термодатчик, которой крепится на трубе: скорость зависит от температуры теплоносителя и обеспечивает быстрый нагрев контура водоснабжения. Насос энергоэкономичен, в 1 час потребляет всего 7 Вт. Объем подачи жидкости в минуту — 8,3 литра.

Wilo Star-Z 20/1 CircoStar

Модель насоса Wilo Star-Z 20/1 CircoStar предназначена для Lb00;водяныхMc64; контуров, обеспечивающих подачу воды до 31,6 л/мин. Вал выполнен из керамики, что отлично подходит для питьевой воды. Основание из бронзы, а рабочее колесо полимерное. Допустимая температура жидкости от +2 до +65 градусов. Максимальная мощность в час — 38 Вт.