Теплотехнический расчет системы отопления 2-х этажного частного дома

Чтобы верно подобрать схему, нужно учитывать множество факторов:

  • предпочитаемый вид топлива или энергоносителя;
  • величину отапливаемой площади;
  • надежность электроснабжения в вашей местности;
  • бюджет, выделяемый на закупку оборудования и монтаж;
  • материал, из которого построено здание;
  • сложность прокладки труб;
  • прочие условия.

Как уже говорилось, первое место во всех отношениях занимает двухтрубная система закрытого типа с мембранным расширительным баком. В двухэтажном коттедже средней площади (до 300 м²) вам хватит диаметра труб 20—25 мм, которые при желании нетрудно провести скрытым способом. Разве что в начале схемы придется поставить трубопровод Ø32 мм.

Предлагаем еще несколько рекомендаций по выбору отопительной схемы для дома в 2 этажа:

  1. При частых и длительных отключениях электричества нужно задуматься о монтаже открытой самотечной системы и установке напольного котла, способного работать автономно. Покупка блоков бесперебойного питания или генераторов не всегда оправдана.
  2. В тех же условиях нельзя монтировать напольные сети, подключаемые к гребенке. Без насоса они работать не смогут.
  3. В здании с печным отоплением лучше задействовать разводку с естественной циркуляцией и открытым расширительным баком. Как самостоятельно сделать водяной контур в печке, рассказывается в этой инструкции.
  4. Чтобы организовать обогрев теплыми полами без радиаторов от твердотопливного котла, придется ставить буферную емкость и смесительный узел, что не всем доступно. Дешевле сделать высокотемпературную радиаторную сеть и подсоединить по двухтрубной схеме. Блок резервного питания для насоса в этом случае обязателен.
  5. Ленинградку применяйте в домах малой площади (до 150 м²), причем делайте ее с принудительной циркуляцией. Если размеры здания больше, а вам нужна самотечная система, то смело монтируйте вертикальные стояки с верхней подачей теплоносителя и открытым бачком, установленным на чердаке.

Существует 2 способа удешевления закупки оборудования для теплых полов. Первый – установка вместо смесительного узла гребенки термоголовок RTL, показанных на фото. Они ставятся на коллектор обратной воды и регулируют расход в каждом контуре по температуре теплоносителя.

Второй вариант – использование настенного газового котла, способного поддерживать температуру на выходе до 50 °С. Правда, в таком режиме работы он станет расходовать больше газа и быстрее засоряться от сажи.

Отопительные коммуникации и котельная в доме

Теплотехнический расчет определяет рабочие параметры системы отопления — общую величину потерь тепла в здании, мощность оборудования, количество отопительных приборов и т.д.

Мощность теплогенератора рассчитывают по сумме теплопотерь дома, которая учитывает:

  • площадь отапливаемых помещений;
  • климатические условия местности;
  • наличие и состояние, в котором находится термоизоляция помещений;
  • материал и толщину наружных (несущих) стен, полов и перекрытий;
  • конструкцию кровли, наличие технического этажа;
  • герметичность и размер окон, уличных (балконных) дверей.

Теплопотери частного дома

Радиальный способ прокладки трубопровода и подключение независимых цепей в центральной части этажа. Одинаковая длина и диаметр лучей контура, обеспечивает гидравлический баланс, снижает сопротивление и улучшает теплообмен. Расчетного объема подачи в независимых звеньях цепи добиваются установкой регулирующей арматуры (балансировочный клапан) и циркуляционных насосов внутри контуров.

Увеличение расхода материалов и сложный монтаж окупает высокий уровень точности регулировки и удобство эксплуатации.

Особенности применения и минусы схемы с естественной циркуляцией

Под подобной схемой понимается естественное передвижение теплоносителя по трубам и сообщающийся с атмосферой расширительный бак. Она предполагает реализацию комбинированной разводки – теплоноситель подаётся и возвращается по двум горизонтально расположенным магистралям, объединённым рядом однотрубных стояков с батареями.

Есть и другие варианты организации самотёка на двух этажах. Так, можно осуществить разводку стояков непосредственно от расширительного бака, используя для этого трубы меньшего размера. Но претворить в жизнь подобный способ будет достаточно трудоёмко.

Недостатки – неэкономичность, неэстетичность, сложность монтажа, практическое отсутствие возможности регулировать температуру в комнатах.

Предлагаем ознакомиться  Как подключить группу безопасности для отопления

Отопительная система и ее виды

Как правильно смонтировать отопление в двухэтажном доме

Большую популярность получила водяная система отопления, которая применяется активно не только в частных домах, но и в квартирах. Принцип такой системы заключается в том, что теплоносителем является вода, которая транспортируется от котла к радиаторам. Радиаторы отдают тепло в помещение, после чего охлажденная вода вновь поступает к котлу для нагревания.

Различают 5 видов схем отопления, которые могут применять при монтаже отопительной системы двухэтажного частного дома. К таковым видам относятся:

  1. Самотечная или естественная циркуляция
  2. Однотрубная система
  3. Двухтрубная
  4. Коллекторная или лучевая
  5. Система напольного обогрева

Все виды способов отопления могут комбинироваться друг с другом, что позволит соорудить максимально эффективную схему. Чтобы узнать об особенностях каждого вида, нужно их проанализировать.

Варианты разводки

Принцип работы двухтрубного отопления двухэтажного дома довольно прост и поэтому не нуждается в подробном описывании.

Такая схема подразумевает прокладку двух отдельных магистралей для подачи и возврата теплоносителя. Её главное достоинство – высокая эффективность.

Другие преимущества:

  • равномерный и быстрый прогрев помещений;
  • морозостойкость.

Как правильно смонтировать отопление в двухэтажном доме

Кроме того, двухтрубный обогрев даёт возможность:

  • отапливать пространство любого размера;
  • использовать пластиковые трубы;
  • применять любые виды радиаторов;
  • регулировать температуру;
  • самостоятельно выбрать место для установки теплогенератора.

Недостатки тоже есть – как без них. Основных минуса два: шум при работе системы и зависимость от электричества.

Выделяют два типа двухтрубных систем:

  • Тупиковую (и подача, и обратка заканчиваются на последней батарее).
  • Попутную (подающая магистраль заканчивается на последнем радиаторе, а обратная – на котле)

Однотрубный тип отопления

Самой простой является схема однотрубной системы отопления двухэтажного дома. Также она называется «Ленинградкой». Такую схему отопления двухэтажного частного дома своими руками можно провести без особых сложностей. Отличается экономичностью, функционируя на газовом или электрическом котле, при помощи кирпичной печи, отапливаемой торфяными брикетами, дровами, углем.

  • Двутрубная системамалой трудоёмкостью при выполнении монтажа и его «бюджетностью»;
  • простотой ремонта;
  • не нарушает концепцию интерьера в доме (при небольшом количестве труб);
  • возможностью изготовления контура «тёплый пол» (при выполнении определённых требований).

Однотрубный контур можно «спрятать» под пол или развести над ним. При установке трубы можно располагать в горизонтальном положении и в вертикальном.

Однако такая самотёчная система отопления может применяться только в одноэтажной постройке. В двухэтажном доме схема однотрубной системы отопления сможет функционировать только при наличии циркуляционного насоса.

Существуют ещё недостатки:

  • невозможность изготовления «тёплого пола» при горизонтальном контуре;
  • требует выполнения сварочных работ и необходимой проверки соединений;
  • неравномерность теплоотдачи от батарей, находящихся в разных комнатах.

Как сделать систему отопления с естественной циркуляцией

Схема с однотрубной системой отопления двухэтажного дома способна нормально функционировать только с применением циркуляционных насосов.

Схема подключения нагревательных элементов для однотрубного типа имеет следующий вид:

  1. По периметру дома проходит одна магистраль.
  2. К этой магистрали подключены все радиаторы.
  3. Такая магистраль одновременно играет роль и подачи и обратки.

Такие системы еще называют «ленинградками», так как их монтаж впервые был применен в бывшем городе Ленинград (нынче Санкт-Петербург). Главное достоинство такого варианта заключается в значительной экономии на монтаже трубопроводов. Несмотря на простоту конструкции, монтаж такой схемы имеет некоторые сложности:

  1. Только при правильном расчете схемы будет осуществляться подача воды в каждый радиатор в одинаковом количестве.
  2. После прохождения радиатора, теплоноситель будет возвращаться в коллектор, снижая температуру потока на несколько градусов.
  3. Охлажденная вода на несколько градусов поступает к следующему радиатору. Принцип теплообмена повторяется. Чем больше радиаторов будет подключено к системе, тем быстрее вода охладится.
  4. После прохождения последнего радиатора, который располагается на нижнем этаже, происходит возврат теплоносителя обратно в котел.

О сочетаемости с разными котлами

Определяясь с отопительной схемой, надо учитывать тип источника тепла. Так, настенный газовый котёл не уместен при самотёчной системе — здесь лучше всего подойдёт энергонезависимый напольный аппарат или печь с водяным контуром.

Прочие системы могут работать с любыми видами котлов. Важно лишь следовать совету: твёрдотопливные аппараты нужно использовать в комплекте с теплоаккумулятором — он не допустит закипания теплоносителя.

Предлагаем ознакомиться  Аварийная группа в системе отопления

Монтаж отопления в двухэтажном доме своими руками – дело реальное, хотя и требующее длительной предварительной подготовки. Главное, начать – всё остальное приложится.

Преимущества и недостатки каждой системы

Зная виды системы отопления, которые можно применить для обогрева двухэтажного дома, нужно уделить внимание рассмотрению вопроса об их преимуществах и недостатках.

Для данной системы присущи следующие преимущества:

  1. Возможность использовать отопление даже тогда, когда отсутствует электричество.
  2. Отсутствие необходимости установки циркуляционного насоса, который потребляет электроэнергию.

К недостаткам данной схемы относят:

  1. Невысокая скорость подачи теплоносителя, что замедляет обогрев помещений;
  2. Необходимость расчета уклонов при монтаже такой схемы;
  3. Порча внешнего вида помещений, так как трубы монтируются под уклоном;
  4. Невозможность использования полипропиленовых труб;
  5. Невозможность монтажа теплого пола, так как для этого понадобится установка циркуляционного насоса;
  6. Увеличенные затраты топлива на медленный прогрев помещения;
  7. Высокая стоимость работ, так как для монтажа стальных труб понадобится помощь сварщика;
  8. Высокая стоимость стальных трубопроводов. Стальные трубы дороже, чем полипропиленовые.

Несмотря на то, что многие специалисты ценят такую систему, монтаж ее в частных домах, где осуществляется бесперебойное электроснабжение, является неактуальным.

Однотрубный вариант

К преимуществам однотрубной схемы относятся:

  1. Низкая стоимость материалов, так как для ее сооружения можно использовать полипропиленовые трубы.
  2. Невысокая стоимость монтажных работ. Монтаж одной магистрали обойдется намного дешевле, чем обустройство двух труб.
  3. Гораздо проще спрятать в стену одну ветвь, нежели две.

Из недостатков следует отметить:

  1. Высокая стоимость материалов, если для сооружения конструкции будут использоваться фитинги. Понадобится много фитингов, цена которых будет превышать стоимость сооружения двухтрубной системы.
  2. Необходимость наращивания числа секций, чтобы теплоноситель достигал дальних комнат.
  3. Необходимость проведения расчета остывания воды.
  4. Трудности сооружения закольцованной магистрали, так как ее проведению мешают дверные проемы и т.п.
  5. Негативное влияние отопительных приборов друг на друга, что значительно затрудняет процесс автоматического регулирования.

Двухтрубная схема

Для двухтрубной схемы характерны следующие преимущества:

  1. Надежность.
  2. Стабильность.
  3. Возможность автоматического регулирования температуры в доме.
  4. Возможность комплексного функционирования с теплым полом.

Однако имеются у такой системы и недостатки:

  1. Потребность в глубокой балансировке при протяжении ветвей с большим количеством радиаторов.
  2. Необходимость выполнения изгибов трубопроводов для обхода дверных проемов.
  3. Стоимость сооружения такой схемы обойдется дороже, чем для однотрубной системы.

Главным недостатком такого типа системы является дороговизна ее сооружения. Однако эта дороговизна оправдана функционированием устройства. Кроме того, еще одним недостатком является трудность сооружения системы в обжитых домах, так как для этого понадобится делать капитальный ремонт.

В остальном система имеет одни преимущества, собственно, поэтому и пользуется большой популярностью. Ее можно сооружать как с индивидуальными отопительными радиаторами, так и в комплексе с теплыми полами.

К преимуществам такого типа отопления относятся:

  1. Экономия энергоносителей.
  2. Равномерный обогрев помещений.
  3. Скрытость системы.

Немаловажно отметить и негативные моменты данной системы, к которым относятся:

  1. Высокая стоимость сооружения такого типа, особенно, если учитывать необходимость обогрева двухэтажного дома.
  2. Быстрота остывания теплоносителя при отсутствии его обогрева.
  3. Необходимость демонтажа бетонной стяжки при возникновении утечки воды.

Коллекторный тип распределения теплоносителя

Как правильно смонтировать отопление в двухэтажном доме

Ускорить движение теплоносителя можно с помощью циркуляционных насосов

Для принудительного движения теплоносителя используют циркуляционные насосы.

Комбинация разных видов обогрева

Насос врезают в месте соединения «обратки» и котла — здесь теплоноситель уже охлаждён и насос работает в щадящем режиме. На выходе из нагревателя температура теплоносителя достигает 80 – 100 градусов, что резко снижает ресурс оборудования. В котлах со встроенным насосом всё подключено по правильной схеме.

Схема движения воды работает по следующему алгоритму:

  1. После подачи питания включается насос и приводит в движение теплоноситель.
  2. Котёл нагревает воду/антифриз, а давление, создаваемое насосом, выдавливает теплоноситель в контуры.
  3. Горячая вода по трубам подаётся к радиаторам, где охлаждается, нагревает воздух и поступает в трубы «обратки».
  4. Процесс переходит в циклическое состояние.

Разработаны и на практике применяют отличные друг от друга схемы разводок, оптимально подходящие для разных условий эксплуатации.

По принципу подачи и сбора теплоносителя различают два вида конструкций: одно- и двухтрубные. В первом случае система похожа на гравитационную. По подающей трубе горячий теплоноситель подаётся в радиаторам. Вторая труба собирает охлаждённую воду и возвращает её в котёл. Именно этот вариант используют при замене старых котлов без насосов на новые автоматические модели. Схему трубопроводов в этом случае не меняют. Теплоноситель по стояку насосом подаётся на второй этаж и далее стекает вниз.

Предлагаем ознакомиться  Как правильно выбрать смеситель для раковины в ванную комнату

Двухтрубные схемы

Как правильно смонтировать отопление в двухэтажном доме

Разница между однотрубным и двухтрубным подключением

При обустройстве больших зданий используют именно двухтрубную схему. Радиаторы подключают параллельно. По расположению подающих труб различают схемы с верхней и нижней разводкой.

Преимущества двухтрубки:

  • не требует сложных расчётов и подбора диаметров труб;
  • независимая регулировка теплоотдачи каждого радиатора, что позволяет устанавливать температуру в каждом помещении и экономить энергоресурсы;
  • простая настройка и запуск в эксплуатацию;
  • мощность насосов невелика;
  • отсутствуют значимые потери давления в начале и конце контуров;
  • температура теплоносителя примерно одинакова во всех радиаторах контура;
  • перекрыв краны подачи и слива, батарею можно снять для замены или ремонта, не выключая всего отопления;
  • минимальное гидравлическое сопротивление трубопроводов.

Недостатком считают повышенный расход труб (на подачу и обратку). Учитывая стоимость полипропиленовых труб, удобство в монтаже и ремонте, этим минусом можно пренебречь.

Популярные схемы разводки двухтрубных систем отопления: тупиковая и Тихельмана.

Как правильно смонтировать отопление в двухэтажном доме

Схема со встречным движением теплоносителя – тупиковая

Тупиковая схема носит другое название — со встречным движением теплоносителя. Схема разделена на участки. По трубе от котла до самой дальней батареи поступает нагретый теплоноситель, который по обратной трубе возвращается в котёл. Популярность придаёт простота понимания, но требуется грамотный расчёт и настройка системы.

Как правильно смонтировать отопление в двухэтажном доме

Петля Тихельмана работает при попутном движении теплоносителя

Ленинградская схема

Петля Тихельмана работает при попутном движении теплоносителя. Разводку проводят трубами одного диаметра. Давление и температура теплоносителя в каждом из радиаторов одинакова, что упрощает балансировку. Регуляторами можно точно установить температуру в каждой отдельно взятой комнате.

Требования к схеме:

  • Длина контура до 35 м.
  • На протяженных участках используют трубы больших диаметров (40 – 60 мм) и не устанавливают терморегуляторы, так как они становятся бесполезны.
  • Периметр длиной свыше 30 м делят на несколько зон и монтируют лучевую разводку. Её же называют коллекторной. Стоимость большего количества труб компенсируется их меньшим диаметром. Для «питания» одного радиатора достаточно трубы 16 мм.

Каждый радиатор в таком варианте легко отрегулировать на нужную теплоотдачу.

Однотрубные схемы

Как правильно смонтировать отопление в двухэтажном доме

При однотрубной схеме последние радиаторы не получают достаточно тепла

Схемы однотрубного отопления оптимальны для одно- и двухэтажных зданий с числом батарей отопления в одном контуре до 5. Большее количество потребует точной настройки. Разветвления могут снижать давление в трубах и некоторые радиаторы не получат достаточного для нагрева теплоносителя.

Схемы позволяют осуществить верхнее или нижнее подключение. Во втором случае трубопровод можно скрыть под полом. Учитывают, что это немного снизит теплоотдачу радиаторов, так часть энергии расходуется на обогрев стяжки.

Проект разводки с открытым баком

Однотрубные варианты делают с открытым или закрытым расширительным бачком.

К недостаткам схемы относят трудности при замене радиаторов. Для сохранения работоспособности на место снятой батареи сразу необходимо устанавливать перемычку, иначе настройка системы будет нарушена. По этой же причине между входом и выходом теплообменника монтируют байпасы из труб меньшего диаметра.

Одной из популярных схем является «ленинградка». Для подключения используют диагональную (перекрёстную) или боковую (одностороннюю) схемы.

Коллекторную систему распределения теплоносителя еще называют лучевой, так как она имеет вид лучей и представляет собой разновидность двухтрубной разводки. Это модернизированная схема, удовлетворяющая требования эффективности, экономичности, а также индивидуальности дизайна. Особенности способа отопления обусловлены следующими факторами:

  1. От котла теплоноситель подается не в магистраль, а к главному распределительному узлу, который и называется коллектором.
  2. Каждый радиатор представляет собой отдельный луч, к которому подведена подающая труба и обратка.
  3. Подводящие трубы и обратка обычно скрываются в стенах, за напольным покрытием или за натяжным потолком. Чтобы снизить тепловые потери, подводящие трубы рекомендуется утеплять.
  4. Коллекторы еще называют ротаметрами, посредством которых выполняется ручная регулировка подачи теплоносителя. Ротаметры можно оснастить сервоприводами, подключаемые к терморегулятору, что позволит выполнять управление теплоносителем в автоматическом режиме.