Схема отопления двухэтажного дома с принудительной циркуляцией теплоносителя

Виды систем отопления с гравитационной циркуляцией

Несмотря на простое устройство системы водяного отопления с самоциркуляцией теплоносителя, существует как минимум четыре, пользующихся популярностью, схемы монтажа. Выбор типа разводки зависит от характеристик самого здания и ожидаемой производительности.

Чтобы определить, какая схема будет работоспособной, в каждом отдельном случае требуется выполнить гидравлический расчет системы, учесть характеристики отопительного агрегата, рассчитать диаметр трубы и т.п. При выполнении вычислений может потребоваться помощь профессионала.

Закрытая система с самотечной циркуляцией

В странах ЕС, системы закрытого типа пользуются наибольшей популярностью среди других решений. В РФ схема пока не получила широкого применения. Принципы действия водяной системы отопления закрытого типа с безнасосной циркуляцией заключается в следующем:

При нагревании теплоноситель расширяется, происходит вытеснение воды из контура отопления.
Под давлением жидкость поступает в закрытый мембранный расширительный бак. Конструкция емкости представляет полость, разделенную мембраной на две части. Одна половина бачка заполнена газом (в большинстве моделей используется азот). Вторая часть остается пустой для наполнения теплоносителем.
При нагревании жидкости создается давление, достаточное, чтобы продавить мембрану и сжать азот. После остывания, происходит обратный процесс, и газ выдавливает воду из бачка.

В остальном, системы закрытого типа, работают, как и остальные схемы отопления с естественной циркуляцией. В качестве минусов можно выделить зависимость от объема расширительного бака. Для помещений с большой отапливаемой площадью, потребуется установить вместительную емкость, что не всегда целесообразно.

Открытая система с самотечной циркуляцией

Система отопления открытого типа отличается от предыдущего типа только конструкцией расширительного бака. Данная схема чаще всего использовалась в старых зданиях. Преимуществами открытой системы является возможность самостоятельного изготовления емкости из подручных материалов. Бачок, обычно имеет скромные габариты и устанавливается на кровле или под потолком жилой комнаты.

Главным недостатком открытых конструкций является попадание воздуха в трубы и радиаторы отопления, что приводит к усилению коррозии и быстрому выходу из строя греющих элементов. Завоздушивание системы также частый «гость» в схемах открытого типа. Поэтому, радиаторы устанавливаются под углом, обязательно предусматриваются краны Маевского, для стравливания воздуха.

Однотрубная система с самоциркуляцией

Однотрубная горизонтальная система с естественной циркуляцией имеет низкую теплоэффективность, поэтому используется крайне редко. Суть схемы такова, что подающая труба последовательно подключена к радиаторам. Нагретый теплоноситель поступает в верхний патрубок батареи и выводится через нижний отвод. После этого тепло поступает к следующему узлу отопления и так до последней точки. От крайней батареи к котлу возвращается обратка. Преимуществ у данного решения несколько:

Отсутствует парный трубопровод под потолком и над уровнем пола.
Экономятся средства на монтаж системы.

Недостатки такого решения очевидны. Теплоотдача радиаторов отопления и интенсивность их нагрева снижается по мере отдаленности от котла. Как показывает практика, однотрубная система отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией, даже при соблюдении всех уклонов и подбора правильного диаметра труб, зачастую переделывается (посредством монтажа насосного оборудования ).

Двухтрубная система с самоциркуляцией

Двухтрубная система отопления в частном доме с естественной циркуляцией, имеет следующие конструктивные особенности:

Подача и обратка проходят по разным трубам.
Подающий трубопровод подсоединен к каждому радиатору через входной отвод.
Второй подводкой батарея подключается к обратке.

В результате, двухтрубная система радиаторного типа дает следующие преимущества:

Равномерное распределение тепла.
Отсутствие необходимости в добавлении секций радиатора для лучшего прогрева.
Проще выполнить регулировку системы.
Диаметр водяного контура, по крайней мере, на размер меньше чем в однотрубных схемах.
Отсутствие строгих правил установки двухтрубной системы. Допускаются небольшие отклонения относительно уклонов.

Главным достоинством двухтрубной системы отопления с нижней и верхней разводкой является простота и одновременно эффективность конструкции, что позволяет нивелировать ошибки, допущенные в расчетах или во время проведения монтажных работ.

Укладка пола

Самостоятельно смонтировать водяной теплый пол в состоянии любой человек, умеющий обращаться с гаечными ключами, дрелью, молотком и ножовкой. Самый сложный момент монтажа – это расчеты системы и выбор конфигурации укладки труб с водой. А непосредственно монтажные работы не должны вызвать проблем.

Монтаж утеплителя

Плиты ЭППС укладываются встык без прорех в швах. Бетон между них пройти при заливке не должен ни в коем случае. Если это произойдет, то образуются акустические и температурные мостики. Для выравнивания плит по горизонтали можно воспользоваться мелким песком, который подсыпается снизу.

Расстилать поверх утеплителя под теплый водяной пол фольгу или фольгированную пленку не стоит. Тонкий алюминий моментально будет съеден бетоном, так как цементный раствор отличается высокой щелочностью. Слой с фольгой актуален только при укладке водяного ТП по сухой технологии с настиланием сверху гипсоволокнистых и древесных плит.

Чтобы упростить себе монтаж, вместо обычных ЭППС можно взять специальные пенополистирольные плиты под «трубный теплый пол». Они сверху имеют пупырышки-выступы с шагом в 50 мм, между которых и укладываются трубы с прочной фиксацией на месте.

Укладка пола на пенолистирольную основу

Монтаж труб

Контур из трубы формируется из расчета – один на 15–30 м2 комнаты. По максимуму допускается закладывать его на 40 м2. Если помещение большое по площади, то придется в нем сделать несколько отдельных контуров. Причем в каждом из них трубопровод с теплоносителем в длину не должен превышать 100 м.

Соединять металлопластиковые трубные изделия с помощью фитингов или спайки в теплом водяном полу нельзя. В стяжке каждый контур должен состоять из непрерывной трубы, два конца которой подключаются к коллектору.

Фиксация трубопровода на утеплителе осуществляется при помощи имеющихся пупырышек-выступов либо за счет крепления его к армирующей сетке с шагом 0,5–1 м. Во втором случае применяются крепежная проволока либо хомуты. От внутренней перегородки труба должна отстоять минимум на 30 см, а от внешней стены – на 50 см.

Укладка пола на деревянную основу

Монтаж армирующей сетки

При устройстве теплого пола обычно применяется армирующая сетка из металлического прутка сечением 3–6 мм. Она не только усиливает прочность стяжки, но и упрощает раскладку труб. Каждая ее квадратная ячейка – это от 100 до 300 мм. После ее выкладки на основании получается ровная решетка, расстояние на которой можно легко определить без рулетки.

Укладывать армирующую сетку для стяжки следует поверх труб, чтобы арматура оказалась внутри бетона. Если положить ее непосредственно на утеплитель под трубопровод, то толку от такого армирования будет ноль.

Стяжка на теплый пол

Испытание системы

После монтажа труб водяные теплые полы подлежат обязательной промывке и проверке на протечки. Делается это с помощью опрессовочного насоса и до заливки бетонного раствора. Причем здесь разрешается использовать воду без подогрева до рабочих температур. Главное – выявить места, где возможно протекает теплоноситель. Если все нормально, то остается уложить вдоль стен демпферную ленту и можно заливать стяжку.

Основные схемы отопления

Отопительные системы, где предусматривается принудительная циркуляция теплоносителя, могут организовываться по самым различным схемам. Ниже рассмотрены наиболее распространенные. Следует начать с однотрубных схем водяного отопления:

Рисунок 2: однотрубная горизонтальная система с замыкающими участками.

Проточная (рис. 1). Для небольших домов отлично подходит однотрубная горизонтальная проточная система водяного отопления. Она предусматривает следующую схему функционирования: теплоноситель попадает в главный стояк, а потом распределяется между всеми горизонтальными стояками и начинает протекать последовательно по батареям, охлаждаясь, он сразу же возвращается по обратной магистрали.
С замыкающими участками (рис. 2). Существует еще одна горизонтальная однотрубная система, которая предусматривает создание участков, которые в последующем замыкаются. В ходе ее организации на каждый радиатор в обязательно порядке монтируется кран, предназначенный для удаления воздуха. Для регулирования температуры нагревательных элементов предусмотрена запорная арматура, которая устанавливается в начале системы отопления с принудительной циркуляцией на каждом этаже загородного дома.
Однотрубная (рис. 3). Система водяного отопления, предусматривающая организацию принудительной циркуляции, может быть вертикальной. В данном случае теплоноситель попадает сразу на самый верхний этаж дома, потом по стоякам он поступает в установленные радиаторы, далее жидкость уходит в нагревательные элементы, находящиеся на предыдущем этаже, и так далее, пока не опустится до самого низа. Такая система водяного отопления может быть организована как по проточной схеме, так и по той, где присутствуют замыкающие участки

При этом важно учитывать, что она имеет один существенный недостаток: прогревание батарей в доме на этажах происходит неравномерно.

Рисунок 3: однотрубная вертикальная система отопления.

Еще существуют двухтрубные системы водяного отопления, где предусматривается принудительная циркуляция теплоносителя (рис. 4). Они могут быть организованны по 3 схемам:

Тупиковая. Здесь каждый последующий элемент отопительной системы в направлении движения теплоносителя расположен на наиболее дальнем расстоянии от нагревательного элемента. Такая схема ведет к увеличению циркуляционного контура, что приводит к затруднению контроля над работой отопительного оборудования. Однако эта система предусматривает небольшую длину трубопровода, что позволяет минимизировать расходы, связанные с организацией отопления для дома.
Попутная. Тут присутствует равенство циркуляционных контуров. Данный фактор облегчает регулировку работы отопительной системы, где предусмотрена принудительная циркуляция. Однако здесь длина трубопровода по сравнению с тупиковой схемой существенно увеличивается, что приводит к дополнительным тратам при монтаже отопления.
Коллекторная. Здесь предусматривается подключение к системе отопления каждого элемента обогрева индивидуально. Благодаря этому теплоноситель в радиаторы поступает с одной температурой. Однако здесь тоже подразумевается большой расход труб при монтаже системы.

Рисунок 4: двухтрубная горизонтальная система.

Кроме того, существует еще одна схема вертикальной организации принудительного отопления (рис. 5). Она подразумевает наличие нижней разводки. Здесь теплоноситель поступает при помощи насоса в котел, затем он попадает в трубопровод и распределяется по всей системе, а затем переходит в отопительные элементы, отдав свое тепло, жидкость возвращается по обратному трубопроводу через насос и расширительный бак в нагревательный элемент. Вертикальную систему отопления можно также организовать с верхней разводкой (рис. 6). Тут подразумевается расположение магистральных трубопроводов выше отопительных элементов (на чердаке либо под потолком верхнего этажа). Вода, которая циркулирует при помощи насоса, поступает в котел, затем через стояки распределяется по отопительным элементам, жидкость, отдав свое тепло, уходит в обратную магистраль, которая находится в подвале или под полом нижнего этажа.

Водяное отопление

Схема с естественной циркуляцией

Нередко, многие застройщики желают иметь независимую от электроэнергии систему отопления двухэтажного дома, чтобы при этом эффективность ее не снижалась. Естественную циркуляцию теплоносителя в системе реализовать довольно проблематично, так как имеется перепад высот. Для этого трубопровод на всех участках располагают под небольшим углом 3-5 градусов, генерирующее оборудование располагается в точке, которая имеет минимальную высоту, а конструкция разгонного коллектора монтируется на максимальной высоте здания. Чтобы подобная система работала в нормальном режиме, следует правильно произвести расчеты гидравлики и сбалансировать ее при помощи дросселей.

Схема системы

Возможность автономности отопления, бесспорно, является значительным преимуществом, но и создает ряд неудобств:

Диаметр труб увеличивается.
Возникает необходимость соблюдения уклонов.
Температура теплоносителя имеет существенную разницу на выходе и на входе.
Затруднено регулирование температурного режима в разных помещениях.
Частичное испарение теплоносителя обуславливает необходимость контроля его объема и пополнение.
Низкая мощность системы.

Установка в отопительную систему насоса для принудительной циркуляции теплоносителя дает возможность более эффективно расходовать тепловую энергию, упрощает монтаж трубопровода и выбор оборудования.

Виды разводки трубопроводов

В зависимости от конкретных условий, разводка отопления двухэтажного дома может быть выполнена различными способами. Она может различаться от направления движения теплоносителя, по расположению относительно пола и по конструктивному решению в целом.

Коллекторная разводка

Суть лучевой или коллекторной системы отопления двухэтажного дома заключается в том, что запитка каждого из отопительных приборов происходит независимо друг от друга. Подобная система легко балансируется. Прокладка труб происходит по полу или в перекрытиях от коллектора, который монтируется на стене с заглублением в нише.

В зданиях, состоящих из двух уровней, на каждом из них имеется индивидуальный коллектор. Это дает в результате два автономных контура отопительной системы. Разводка при этом выполняется горизонтально, а теплоноситель перемещается принудительно.

Однотрубная схема отопления

Создание отопления двухэтажного дома по принципу ленинградской системы характеризуется последовательным подключением радиаторов, причем отдельная труба для обратной подачи отсутствует.

Движение теплоносителя из радиатора происходит в трубопровод, который служит для подачи. Отопление каждого уровня сооружение производится в двух параллельных контурах. При этом один из контуров ведет на второй этаж, и после запитки радиаторов идет на первый этаж, где соединяется с трубопроводом, который там пролегает. Каждый из контуров оборудуется краном, который располагается в его начале. При их помощи производится регулирование теплоотдачи и, при необходимости, прекращается подача на определенный этаж.

В работе однотрубной системы могут участвовать насосы или ее функционирование может осуществляться без них естественным образом. Существенным преимуществом этой конструкции является значительное снижение потребности в трубах. При этом очень затруднена балансировка системы, что связано с тем, что в каждый из последующих радиаторов поступает теплоноситель, потерявший температуру.

Двухтрубное отопление

Классической схемой отопления двухэтажного дома является сооружение двухтрубной горизонтальной системы. Не исключается возможность вертикального расположения стояков. Подобная конструкция предусматривает наличие линии, по которой производится подача теплоносителя, и труб, по которым теплоноситель, потеряв тепловую энергию, отводится в магистраль.

По сравнению с однотрубной системой, эта схема несколько дороже, но значительно практичней. С помощью двухтрубной системы имеется возможность регулировать индивидуально температурный режим в каждом помещении и этаже. На возможность реализации этой системы не оказывает влияние сложная конфигурация планировки и площадь дома.

Сложности в эксплуатации

При эксплуатации однотрубной отопительной системы существует одна главная трудность. Однотрубная схема отопления частного дома будет менее эффективной в случае, если в цепочке отсутствует такой компонент, как насос. Посредством насоса можно обеспечить наилучшую циркуляцию теплоносителя по всем трубам системы. Для того чтобы организовать правильную работу системы, необходимо произвести монтаж разгонного коллектора.

Система отопления с разгонным коллектором

В этих отопительных элементах должен постоянно поддерживаться такой разгон. Насколько эффективной будет вся однотрубная система отопления многоквартирного дома, зависит от того, на какой высоте расположена верхняя область коллектора разгона. От того, насколько качественно был произведен монтаж системы отопления, будут зависеть температурные показатели, а также уровень шума, который производится при работе системы отопления. Если частный дом имеет два или больше этажей, то установка коллектора разгона не обязательна, так как обогревательная труба в таком случае будет находиться достаточно высоко.

Как подключить твердотопливный котел

Каноническая схема подключения твердотопливного котла содержит два главных элемента, позволяющих ей надежно функционировать в системе отопления частного дома. Это группа безопасности и смесительный узел на основе трехходового клапана с термоголовкой и датчиком температуры, показанные на рисунке:

Примечание. Здесь условно не показан расширительный бак, поскольку он может располагаться в разных местах в различных отопительных системах.

Представленная схема показывает, как подключить агрегат правильно и должна всегда сопровождать любой котел на твердом топливе, желательно даже пеллетный. Вы можете где угодно найти различные общие схемы отопления – с теплоаккумулятором, бойлером косвенного нагрева или гидрострелкой, на которых данный узел не показан, но он там должен быть обязательно. Подробнее об этом рассказано на видео:

Задача группы безопасности, устанавливаемой прямо на выходе подающего патрубка твердотопливного котла, — сбрасывать в автоматическом режиме давление в сети при его росте сверх установленного значения (обычно – 3 Бар). Этим занимается предохранительный клапан, а кроме него элемент оснащен автоматическим воздухоотводчиком и манометром. Первый выпускает появляющийся в теплоносителе воздух, второй служит для контроля над давлением.

Внимание! На отрезке трубопровода между группой безопасности и котлом не допускается установка любой запорной арматуры

Как работает схема

Смесительный узел, предохраняющий теплогенератор от конденсата и температурных перепадов, работает по такому алгоритму, начиная от растопки:

Дрова только разгораются, насос включен, клапан со стороны системы отопления закрыт. Теплоноситель циркулирует по малому кругу через байпас.
При повышении температуры в обратном трубопроводе до 50—55 °С, где стоит накладной датчик выносного типа, термоголовка по его команде начинает нажимать на шток трехходового клапана.
Клапан потихоньку открывается и холодная вода понемногу поступает в котел, смешиваясь с горячей из байпаса.
По мере того как прогреваются все радиаторы растет общая температура и тогда клапан перекрывает байпас полностью, пропуская весь теплоноситель через теплообменник агрегата.

Данная схема обвязки – самая простая и надежная, ее монтаж можно спокойно выполнить своими руками и таким образом обеспечить безопасную работу твердотопливного котла. Касательно этого есть парочка рекомендаций, особенно при обвязке дровяного отопителя в частном доме полипропиленом или другими полимерными трубами:

Участок трубы от котла до группы безопасности сделайте из металла, а дальше прокладывайте пластик.
Толстостенный полипропилен плохо проводит тепло, из-за чего накладной датчик станет откровенно врать, а трехходовой кран – запаздывать. Для корректной работы узла участок между насосом и теплогенератором, где стоит медная колба, тоже должен быть металлическим.

Другой момент – место установки циркуляционного насоса. Лучше всего ему стоять там, где он изображен на схеме – на обратке перед дровяным котлом. Вообще, ставить насос можно и на подаче, но вспомните, о чем говорилось выше: при аварийной ситуации в подающем патрубке может появиться пар. Насос не может перекачивать газы, поэтому при попадании в него пара циркуляция теплоносителя остановится. Это ускорит возможный взрыв котла, ведь он не будет охлаждаться протекающей из обратки водой.

Способ удешевления обвязки

Схему защиты от конденсата можно удешевить, если поставить трехходовой смесительный клапан упрощенной конструкции, не требующий подключения накладного температурного датчика и термоголовки. В нем уже вмонтирован термостатический элемент, настроенный на фиксированную температуру смеси 55 либо 60 °С, как это изображено на рисунке:

Специальный 3-ходовой клапан для твердотопливных отопительных агрегатов HERZ-Teplomix

Примечание. Подобные клапаны, поддерживающие фиксированную температуру смешанной воды на выходе и предназначенные для установки в первичный контур твердотопливного котла, выпускают многие известные бренды — Herz Armaturen, Danfoss, Regulus и другие.

Установка такого элемента однозначно позволяет сэкономить на обвязке ТТ-котла. Но при этом теряется возможность изменения температуры теплоносителя с помощью термоголовки, а ее отклонение на выходе может достигнуть на 1—2 °С. В большинстве случаев эти недостатки несущественны.

Горизонтальная разводка

Горизонтальный тип разводки труб, в свою очередь, подразделяется на:

лучевой (коллекторный);
последовательный.

Для коллекторной схемы, которая, как самая популярная, будет подробнее описана далее, характерно наличие обособленной подводки для каждого радиатора.

Последовательный метод подразумевает существование отходящей от стояка единой отводки, пролегающей по периметру всех этажей и имеющей в составе подающую и обратную трубы.

Плюсы горизонтальной разводки:

высокий показатель гидравлической устойчивости;
возможность автоматически выставлять и поддерживать температуру в каждой отдельной комнате;
при использовании схемы допускается установка отдельных теплосчетчиков, как двух, так и более;
разводку такого типа можно размещать скрытно, не портя внешний вид комнат деталями трубопровода.

Минусы разводки:

усложнённая схема запуска отопления: для обеспечения бесперебойной работы предварительно нежно выпускать из неё воздух;
на всех радиаторах требуется устанавливать краны, чтобы спускать воздушные пробки;
стоимость проекта, предусматривающего наличие коллектора, довольно высока, поскольку для обустройства необходимо закупить больше стройматериалов.

Заключение

Установка отопительной системы, это сложный трудоемкий процесс, включающий проектирование, подбор оборудования, монтаж всех элементов. Это должны выполнять специалисты. Выбор схемы подключения тоже необходимо согласовать с профессионалами, так как без специальной квалификации невозможно учесть все факторы и нюансы.

Главное в данном вопросе стремиться получить качественное и надежное отопление, а экономичность установки должна отойти на второй план. Экономить на закупке оборудования тоже не стоит. Хорошая отопительная система будет стоить дорого, но зато она сэкономит вам немалые средства потом, в процессе эксплуатации.