Отопление двухэтажного дома с естественной циркуляцией


Система водяного отопления с естественной циркуляцией в удаленном от города частном или дачном доме – решение, востребованное в местности с нестабильным электроснабжением. Кроме того, гидравлическая система не требует финансовых вложений в электрооборудование, без которого не обойтись при обустройстве радиаторного обогрева с подачей теплоносителя насосом.

система водяного отопления с естественной циркуляцией в частном доме

Энергонезависимая система отопления доступна для самостоятельного расчета и монтажа.

Функционирование самотечной системы

Схема отопления частного дома с естественной циркуляцией обладает рядом достоинств:

  • нет потребности в покупке дорогостоящего оснащения;
  • энергонезависимость (подбирается соответствующий котельный агрегат);
  • монтаж легко осуществить собственными руками;
  • нетребовательность в обслуживании.

Циркуляция в такой системе обеспечивается за счет того, что плотность жидкости в результате нагревания уменьшается (она становится легче), а в ходе остывания плотность возвращается к первоначальной.

В самотечной конструкции практически отсутствует давление – расчеты показывают, что на 10 метров напора водяного столба давление составляет 1 атмосферу. Таким образом, гидростатическое давление в отопительной системе одноэтажного сооружения составит 0,5-0,7 атм., а в трубопроводе двухэтажного дома – не превысит 1 атм.

самотечная система отопления

Гравитационная циркуляция происходит благодаря расширению и уменьшению плотности нагреваемого теплоносителя – он поднимается по вертикальному разгонному участку и с верхней точки перемещается вниз по трубопроводу, смонтированному с уклоном и проходящему через последовательно подключенные приборы отопления, на пути обратно к котлу.

К трубопроводу с самотечным перемещением воды подсоединяется расширительный бак – резервуар для «излишков» теплоносителя, который образуется за счет теплового расширения жидкости. Буферная емкость (мембранная или открытая) монтируется в верхней точке контура на подающую трубу.

Отопительная самотечная система способна функционировать в комплексе:


  • С водонагревателем косвенного нагрева. Если бойлер установить в верхней части системы ниже расширительного бака, нагрев воды для ГВС будет осуществляться без использования электрооборудования. При невозможности такого монтажа бойлер комплектуется насосом и ставится обратный клапан, который предотвратит рециркуляцию теплоносителя.
  • С теплым полом. На проложенный в полу контур устанавливается циркуляционный насос. При временном отключении электроснабжения комната продолжит обогреваться настенным радиатором.

Виды самотечных систем

Планируя смонтировать отопление частного дома с естественной циркуляцией своими руками схемы подбирают в соответствии с планируемой производительностью системы и особенностями здания.

схема отопления дома

Отопительные контуры с самотечным движением теплоносителя делятся на типы по разным параметрам:

  • по характеристике расширительного бака (открытые и закрытые);
  • по принципу подключения радиаторов отопления (однотрубные и двухтрубные).

Чтобы определить оптимальный вариант, необходимо произвести гидравлические расчеты с учетом расположения и диаметра труб, принять во внимание характеристики котельного агрегата и тепловые потребности помещений. Расчет лучше доверить профессионалам, так как даже небольшие неточности негативно повлияют на эффективность обогрева дома.

Закрытый тип

Закрытая система безнасосной циркуляции теплоносителя с успехом применяется для отопления одноэтажного и двухэтажного дома. Функционирует она следующим образом:

  • при расширении теплоносителя излишки жидкости вытесняются из отопительного контура;
  • жидкость попадает в расширительный бак мембранного типа – это закрытая емкость с эластичной мембраной, которая разделяет предназначенную для теплоносителя часть и секцию бака, заполненную воздухом или азотом;
  • нагретая жидкость растягивает мембрану, сжимая газ во второй секции бака, при остывании теплоносителя газ расширяется и выталкивает жидкость обратно в систему, в результате чего водяной контур постоянно остается заполненным.

Установка мембранного бака в самотечный отопительный контур снижает риск коррозии металлических элементов системы. Но в России такое решение используется относительно редко, так как стоимость мембранного бака в разы превышает затраты на покупку или самостоятельное изготовление емкости открытого типа.

монтаж мембранного бака в закрытую систему отопления

Открытый тип

Принцип функционирования тот же, что и у закрытого варианта. Но в этом случае излишки теплоносителя вытесняются в бак открытого типа, который монтируется под потолком помещения или на чердаке.

Открытый бак представляет собой резервуар с негерметичной крышкой, который снабжают аварийным переливом – трубой, выведенной за пределы чердака на улицу или подключенной к канализации.

К недостаткам открытой системы относится постоянное поступление кислорода в теплоноситель, что ускоряет коррозию металла, из которого изготовлены элементы контура. Происходит и завоздушивание трубопровода – чтобы избежать этого, радиаторы крепят под небольшим уклоном и в верхней части монтируют автоматические воздухоотводчики – краны Маевского.


Помимо этого, жидкость из бака открытого типа испаряется и требуется регулярно подливать воду, чтобы открытая система могла нормально функционировать. Подливают воду в бак вручную из ведра, либо подводят водопроводную трубу с вентилем.

Преимущества баков открытого типа – доступная стоимость и возможность своими руками изготовить резервуар необходимых габаритов.

расширительный бак для открытой системы отопления

Однотрубный контур

Однотрубная система отопления с естественной циркуляцией не относится к эффективным. Она не подходит для прогрева помещений двухэтажного дома и применяется в одноэтажных зданиях небольшой площади.

Теплоноситель проходит по разгонному участку трубопровода вертикально вверх, затем попадает в трубу, которая ведет к горизонтальному трубопроводу, последовательно соединяющему радиаторы отопления. От крайнего радиатора остывший теплоноситель возвращается напрямую в котел.

При такой схеме подключения приборов отопления температура радиаторов снижается по мере удаления от подающего стояка – это серьезный недостаток системы. Чтобы повысить эффективность, используют байпасы – соединяют перемычками подающую трубу в тех местах, где подключены радиаторы. Это способствует более равномерному прогреву помещений.


К преимуществам однотрубной системы относятся простая конструкция, минимальные финансовые расходы на ее монтаж. Кроме того, не требуется монтировать трубы под потолком, ухудшая интерьер помещения.

Однотрубная горизонтальная схема даже при условии точных расчетов редко оправдывает себя, если речь не идет об отоплении двух-трех небольших помещений одноэтажного дома. В остальных случаях ее модернизируют, добавив циркуляционный насос.

однотрубная система отопления

Двухтрубный контур

Конструктивные особенности самотечного двухтрубного контура:

  • для подачи и обратки монтируются отдельные трубы;
  • труба подачи подключается к каждому прибору отопления через отдельный входной отвод;
  • труба обратки подсоединяется к каждому прибору отопления отдельно.

Двухтрубная самотечная система отопления частного дома отличается от однотрубной тем, что во все радиаторы подается не успевший остыть теплоноситель, благодаря чему:


  • тепло в доме распределяется равномерно;
  • не требуется увеличивать количество секций в радиаторе с целью улучшить обогрев;
  • легче регулировать температуру в системе;
  • для монтажа трубопровода требуются трубы меньшего диаметра, чем для однотрубного контура;
  • отсутствуют жесткие требования к соблюдению уклона при монтаже элементов системы – некоторые отклонения от расчетных значений не критичны.

Двухтрубная система отопления с разводкой верхней и нижней проста в монтаже и эффективна, ее можно использовать для обогрева двухэтажного дома.

двухтрубная система отопления с верхней разводкой

Особенности расчета

Расчет системы отопления с естественной циркуляцией значительно сложнее подготовки проекта отопительной системы с принудительной подачей теплоносителя. Так как давление в контуре отсутствует, на работоспособность системы напрямую влияет количество поворотов трубопровода, угол уклона каждого отрезка. Неправильный расчет или погрешности в монтаже отражаются на функциональности контура.

При расчете безнасосного контура принимается во внимание:


  • минимально допустимый угол уклона;
  • материал изготовления труб и их диаметр;
  • принцип подачи теплоносителя;
  • разновидность теплоносителя.

Рекомендуемый уклон труб

При расчетах следует опираться на строительные нормы для отопительных систем с самотечной циркуляцией (СНиП 41-01-2003 для гравитационных систем). На перемещение теплоносителя в трубопроводе негативное воздействие оказывает гидравлическое сопротивление в сложных местах – на поворотах, в углах и т.д.

Согласно СНиП, трубы монтируются под уклоном не менее 10 мм на 1 метр длины. Иначе системе грозит завоздушивание, плохой прогрев дальних радиаторов.

уклон труб отопления с естественной циркуляцией

Выбор труб

От материала изготовления трубопровода зависит гидравлическая сопротивляемость контура, его устойчивость к коррозии и теплотехнические параметры, технология монтажа. В список востребованных материалов входят:


  • Стальные трубы. Доступны по цене, устойчивы к механическим нагрузкам. Недостатки: монтируются со сваркой или большим количеством фитингов, склонность труб к коррозии и зарастанию.
  • Металлопластиковые трубы. Внутренняя поверхность идеально гладкая, что препятствует нарастанию отложений, устойчивость к коррозии, небольшой вес, устойчивость к термическому расширению. Недостатки: высокая стоимость, ограниченный срок эксплуатации (около 15 лет), необходимость использовать сварные фитинги или регулярно подтягивать резьбовые соединительные элементы.
  • Полипропиленовые трубы. Гладкие внутри, долговечны (срок службы от 25 лет), устойчивы к высоким температурам. Недостатки: высокая стоимость, монтаж при помощи специального инструмента.
  • Медные трубы. Максимальная теплоотдача и долговечность (свыше 100 лет), стильный внешний вид. Недостатки: высокая стоимость, необходимость пайки при монтаже.

Диаметр труб

Чтобы рассчитать диаметр труб, требуется:

  1. Выполнить тепловой расчет помещений и прибавить к результату около 20%.
  2. Рассчитать сечение трубопровода исходя из соотношения тепловой мощности и внутреннего сечения трубы (значения указаны в таблицах СНиП).
  3. Подобрать диаметр трубы, базируясь на выполненных теплотехнических расчетах и с учетом материала изготовления труб. Для стальных труб минимальный размер внутреннего сечения составляет 50 мм.

стальные трубы отопления

Чтобы самотек был интенсивнее, применяют следующий принцип: диаметр подающей трубы после каждого разветвления должен быть меньше предыдущей на 1 размер. Обратка должна собираться с расширением.

Таким образом, расчет позволяет определить минимальный диаметр подающей и обратной трубы, относительно этого значения определяются параметры труб на разных участках системы согласно подготовленной схеме для одноэтажного или двухэтажного дома.

Вид розлива

Естественная циркуляция воды в системе отопления зависит от принципа подачи теплоносителя от котла к отопительным приборам. Различаются контуры с нижним и верхним розливом.

Нижний розлив дает возможность обойтись без монтажа высоких вертикальных труб – коммуникации прокладывают на уровне пола. Такой вариант пригоден только для однотрубных контуров и относится к малоэффективным без установки циркуляционного насоса.

Верхний розлив – оптимальный вариант, поскольку распределительная труба двухтрубной системы располагается под потолком и обеспечивает активную подачу нагретого теплоносителя в каждый радиатор, из которого остывшая вода уходит в трубу обратки, размещенную вдоль пола. Для однотрубной системы розлив верхнего типа также предпочтительнее.

Выбор теплоносителя

Теплоносителем может служить вода или антифриз. Для самотечной системы предпочтительнее использование воды, поскольку у антифриза выше плотность и меньше теплоотдача, для его нагрева требуется больше тепловой энергии – то есть, расход топлива выше. Если в системе устанавливается мембранная буферная емкость, ее объем должен быть больше, чем у бака для теплоносителя-воды, так как антифриз расширяется сильнее.

Использование «незамерзайки» имеет смысл в том случае, если дом в зимний период отапливается нерегулярно с большими перерывами. В этом случае воду пришлось бы постоянно сливать, чтобы трубы не разорвало при перемерзании.

Заключение

Устройство безнасосной системы отопления позволяет сделать свой отапливаемый дом энергонезависимым на случай перебоев с электропитанием. Такая система подключается к отопительному котлу без электрооборудования для регулировки мощности или к обычной твердотопливной печи с водяным теплообменником в топочной камере.

Источник: blog.marisrub.ru

Что нужно учитывать при разработке схемы отопления двухэтажного дома

Перед тем, как начать делать схему отопительной системы, необходимо учесть некоторые особенности. Благодаря детальному изучению всех правил безопасности можно рассчитывать на длительную работу котла и другого оборудования.

Итак, перед тем, как делать схему отопления для двухэтажного дома нужно:

  • Рассчитать площадь, этажность, а также особенности строительства дома (его геометрию);
  • Какой котел будет устанавливаться и в каком месте;
  • Какая циркуляция будет у теплоносителя;
  • Будет ли задействоваться электроэнергия при обогреве дома или нет и т. д.

Основным критерием для выбора является именно вид циркуляции в отопительной системе. Менее используемой является естественная циркуляция, так как она нагревает жидкость в теплоносителе, затем проводить ее по всем трубам, и в конце опять возвращает воду к первоначальному источнику.

При гравитационной системе отопления устанавливаются трубы больших диаметров, также необходим бак для нагрева жидкости в теплоносителе. Чаще всего его устанавливают на чердаке в утепленном месте (обязательное условие). При самотечной системе необходимо додерживаться всех правил по установке труб. Они должны прикрепляться под уклоном, чтобы происходила циркуляция воды.

Гравитационная система отлично подойдет для той местности, где есть проблемы с электричеством, или его вовсе нет. Это могут быть дачные коттеджи, или частные дома, которые находятся в далеких поселках. Достоинство самотечной системы в том, что она полностью автономна, то есть не зависит от централизованного отопления. Но перед установкой нужно сделать правильный гидравлический расчет, который все перепады и сопротивления веток системы.

Какие виды схем отопления бывают

Видов систем с естественной циркуляцией всего две:

  • Однотрубная система. Труба с радиатора входит непосредственно сразу в котел.
  • Двухтрубная система отопления. Вода, которая остыла, идет не сразу по трубе в котел, а сначала она переходит в другую магистраль, а затем попадает обратно в котел.

Если в схеме разводки присутствует вертикальный стояк, то такая отопительная система является более удобной, так как прибор для отопления можно будет установить на каждом этаже. Но выгоднее все же в двухэтажном доме считается гравитационное отопление, которое имеет горизонтальную разводку.

Гравитационное отопление с горизонтальной разводкой
Рис. 2 Гравитационное отопление с горизонтальной
разводкой

Самое главное, что нужно знать при установке самотечного отопления в доме – это то, что радиаторы небольшое гидравлическое сопротивление.

Лучшими вариантами для установки являются:

  • Радиаторы из чугуна. Они имеют самый низкий показатель гидравлического сопротивления.
  • Радиаторы из алюминия.
  • Биметаллические радиаторы. Тоже хорошо подойдут для отопления, но нужно учесть перед покупкой, что внутренний диаметр должен быть не менее ¾.

Батареи в доме лучше между собой соединить разными типами подключения – так система будет лучше работать.

Трубы также нужно выбирать с умом, так как далеко не все для гравитационной системы подходят. Все параметры должны быть соблюдены обязательно. Нужно сначала смотреть на то, из какого материала сделаны трубы, а потом на диаметр самой трубы. Самый дешевый вариант – это простые металлические трубы. Но так как они шероховаты внутри, а по истечению некоторого времени станут еще более шероховатыми (от коррозии ит. д.), то их нужно покупать с самым большим диаметром.

Лучшим вариантов для гравитационной системы отопления двухэтажного дома считаются:

  • Металлопластиковые трубы.
  • Армированные полипропиленовые трубы.

В первом варианте в трубах есть так званые фитинги, которые сужают просвет, а для самотечного отопления это неприемлемо. Поэтому самый идеальный вариант – это установка армированных полипропиленовых труб. Но и здесь есть свое «но». Армированные трубы не могут выдержать температуру больше 100˚С, а вот металлопластиковые могут. Какой бы Вы вариант не выбрали, обязательно удостоверьтесь, что это качественное изделие.

Схема естественной циркуляции
Рис. 3 Схема естественной циркуляции

Достоинства и недостатки отопительной системы с естественной циркуляцией

Как и всяческое оборудование для отопления, это тоже имеет как свои недостатки, так и достоинства.

Итак, к плюсам можно отнести:

  • Если нет насоса, то котел для отопления будет работать бесшумно. Это очень хорошо тогда, когда агрегат для самотечной циркуляции находится в кухне, например, где всегда собирается вся семья.
  • Гравитационная система отопления работает без зависимости от электроэнергии. Это хорошо для тех людей, кто живет в местах, где есть проблемы с электропитанием, или для тех, кто хочет сэкономить на коммунальных услугах.
  • Котлы по схеме для гравитационного отопления двухэтажного дома стоят дешевле обычных агрегатов.
  • При обслуживании и эксплуатации данного оборудования уйдет минимальное количество денежных средств.
  • Теплоноситель имеет непрерывную ЕЦ. Она обеспечит тепло и уют в доме на протяжении всего отопительного периода.
  • При проектировании данной схемы отопления, а также при монтаже не нужно иметь специальные навыки. С этим дело может справиться даже новичок.
  • Если Вы сделали правильную схему отопительной системы, а затем идеально ее установили – тогда время работы котла буде бесперебойной до 30 лет подряд.

К недостаткам можно отнести:

  • По горизонтали действие будет по радиусу до 30 м, поэтому на слишком большой двухэтажный дом такая система отопления не подойдет.
  • Нужно обязательно установить расширительный бачок. Без него вода не будет циркулировать по системе двухэтажного дома. Но его не просто нужно поставить, но еще и установить в утепленном месте, чтобы вода в нем зимой не замерзла.

Как можно заметить, недостатков намного меньше, чем достоинств, поэтому устанавливать такой агрегат в двухэтажном доме можно безо всяких страхов.

При помощи каких средств работает данная отопительная система

Чтобы котел хорошо работал в двухэтажном доме, нужно учитывать некоторые особенности. Для начала установки нужно подобрать подходящий котел. Сейчас на рынке их существует множество вариантов, плюс ко всему можно выбрать агрегат для дома, к примеру, который работает на твердом топливе.

Схема гравитационной системы отопления
Рис. 4 Схема гравитационной системы отопления

Нужно также купить все необходимые трубы. Не стоит забывать, что их диаметр должен быть достаточно больших размеров. Это может несколько испортить интерьер дома, но в наше время есть множество вариантов деталей для ремонта дома, которые помогут спрятать трубы. Следующий этап – это покупка радиаторов для дома. Какими они должны быть написано выше.

Далее следует установить расширительный бак. После проектирования правильной схемы системы отопления монтаж будет несложным. Трубы должны быть установлены под уклоном в двухэтажном доме, как это было указано в схеме системы отопления.

Благодаря расширительному баку создается дополнительное давление в отоплении, а это, в свою очередь, благотворно влияет на всю систему отопления в двухэтажном доме.

Источник: kotlomaniya.ru

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.

Отопление двухэтажного дома с естественной циркуляцией

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.

Отопление двухэтажного дома с естественной циркуляцией

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.

Читайте также: Схема отопления частного дома с газовым котлом

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.

Отопление двухэтажного дома с естественной циркуляцией

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.

Отопление двухэтажного дома с естественной циркуляцией

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

Оперативность установки

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.

Отопление двухэтажного дома с естественной циркуляцией

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.

Читайте также: Схема однотрубного отопления частного дома

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.

Отопление двухэтажного дома с естественной циркуляцией

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

Отопление двухэтажного дома с естественной циркуляцией

  • Котёл. Независимо от того газовый он, электрический или твердотопливный основными его показателем является мощность (кВт). Также следует обратить внимание на количество контуров. Одноконтурные используются исключительно для отопления, двухконтурные еще нагревают воду для ГВС.
  • Расширительный бачок. Для гравитационных систем открытого типа, для систем с принудительной циркуляцией и избыточным давлением – мембранного.
  • Циркуляционный насос – для активации перемещения теплоносителя в контуре.
  • Бойлер косвенного нагрева. Использует температуру теплоносителя для нагрева воды ГВС.
  • Радиаторы отопления. Характеризуются материалом изготовления (чугун, сталь, биметалл), рабочим давлением, мощностью.
  • Трубы. Подбираются по величине сечения и материалу изготовления – чугунные, стальные, медные, полимерные.
  • Группа безопасности – элемент обвязки котла, включающий манометр, предохранительный и воздушный клапан.
  • Гребенка (распределительный коллектор системы отопления) – узел равномерного распределения теплоносителя по системе. Может дополнительно комплектоваться термометрами, регулирующей и запорной арматурой.
  • Гидрострелка – устройство для балансировки температуры теплоносителя.

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.

Читайте также: Выбираем отопление для частного дома

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;

Отопление двухэтажного дома с естественной циркуляцией

где:

    • kвс – коэффициент теплопередачи внешних стены, Вт/(м2×°C);
    • fвс – площадь внешних стены;
    • tр – температура воздуха внутри помещения, °C;
    • ti – температура воздуха снаружи сооружения, °C.

kвс рассчитывается по формуле:

Отопление двухэтажного дома с естественной циркуляцией

где:

    • 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 м2 площади помещения необходим 1 кВт мощности теплогенератора +12…15% резерв. Точнее тепловая мощность оборудование рассчитывается по следующей формуле:

Отопление двухэтажного дома с естественной циркуляцией

где:

    • 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:

Отопление двухэтажного дома с естественной циркуляцией

где:

    • Ln – объем удаляемого воздуха, принимается 3 м3/час на 1 м2 площади помещения;
    • ρ – плотность воздуха внутри дома, принимается 1,1 кг/м3;
    • 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 130м2.

Чтобы точнее подобрать параметры насоса необходимо рассчитать гидравлическое сопротивление системы.

Гидропотери в трубопроводе

Потери напора от трения теплоносителя в трубах:

Отопление двухэтажного дома с естественной циркуляцией

где:

    • ΔPpt – 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:

Отопление двухэтажного дома с естественной циркуляцией

где:

    • 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

Отопление двухэтажного дома с естественной циркуляцией

где:

    • V – скорость теплоносителя;
    • m – расход теплоносителя, кг/с;
    • ρ – плотность теплоносителя, кг/м3;
    • f – площадь сечения трубы, мм.

Расчет расхода теплоносителя

Отопление двухэтажного дома с естественной циркуляцией

где:

    • 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.

Источник: www.project-home.ru

На что оказывает влияние отопление открытого типа?

По каким-либо соображениям вы решаетесь начать монтаж самотечного вида отопления. При этом следует учитывать, что это отразится на подборе следующих факторов:

  1. дизайн в доме при данном типе обогрева должен отвечать пожарной безопасности;
  2. отсутствие контроля за равномерным распределением тепла;
  3. представленные схемы отопления с естественной циркуляцией позволяют производить обслуживание и ремонт всей системы без особых затрат;
  4. небольшие объемы работ, связанных с прокладкой трубопровода и подключением открытого расширительного бака для отопления;
  5. оптимальная стоимость необходимого материала.

Если вас заинтересовала схема естественного отопления, то всевозможные примеры вы сможете отыскать на нашем сайте. Однако разобраться в чертежах удается не каждому специалисту. Поэтому мы рекомендуем обратиться за помощью к инженерам. Именно они смогут правильно рассчитать всю систему отопления, составить смету.

Схема отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией - система отопления самотеком 2

Преимущества отопления частного дома с естественной циркуляцией

Есть ли смысл рассказывать обо всех гранях использования самотечной системы отопления? Наверное, нет. Поэтому мы затронем лишь основные показатели тех преимуществ, которые вы оцените сразу же после запуска.

  1. Экономичность отопления частного дома с естественной циркуляцией – это важный фактор. Этот показатель можно оценить в самом начале работ. Ведь на монтаж системы, ее обслуживание и ремонт не потребуется больших финансовых затрат.
  2. Отсутствие дополнительного оборудования (насосов) можно считать основным преимуществом данной системы отопления. Как же так? Во время монтажа по схеме отопления (с естественной циркуляцией) и после запуска системы вы обнаружите, что отсутствуют вибрации, посторонние шумы.
  3. Снижение стоимости на электроэнергию гарантировано. Ведь насосы требуют энергообеспечения. В самотечном же варианте отсутствуют подобные нужды и, соответственно, траты.
  4. Постоянное движение выбранного вами теплоносителя в действующей системе отопления является залогом равномерного и постоянного распределения тепла между радиаторами.
  5. При работах по установке и запуску данного типа отопления не требуется особых умений, знаний и навыков.

Единственный секрет, о котором стоит сказать сразу – в отоплении открытого типа теплоноситель должен быть химическим. Вода зимою замерзает, а значит, ваша цель достигнута не будет.

Однако если вы планируете проводить самотечную систему в дачном доме, то вполне допускается использовать воду.

Схема отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией - система отопления самотеком 3

Технология монтажа самотечной системы отопления

  1. Определение модели котла и его местоположения — это самое важное во всей самотечной системе отопления. Этот агрегат производит нагрев теплоносителя.
  2. Теперь, согласно самотечной системе отопления, по схеме определяем расположение трубопровода. Существуют 2 типа прокладки труб – одинарный и двойной.
  3. Выбираем радиаторы, которые будут располагаться в комнатах, подвале и на чердаке (при необходимости).
  4. Не забываем о том, что так же необходимо подобрать расширительный бак.

В процессе монтажа трубопровода следует помнить о том, что создаваемая линия должна иметь определенный уклон. Этот показатель рассчитывают таким образом, чтобы каждый метр трубы наклонялся на 0,005 м. Направлять угол наклона следует в сторону нагревающего бака.

Для чего необходимо реализовывать данное требование?

  • Наличие уклона трубы позволяет ускорить движение теплоносителя.
  • Во время работы системы отопления данного типа возникают пузырьки воздуха. Для того чтобы устранить их из труб, делается наклон трубопровода. В этом случае в процессе нагревания воды, происходит расширение теплоносителя. И пузыри оказываются в открытом расширительном баке для отопления. Здесь предусмотрен их вывод в атмосферу.

Схема отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией - система отопления самотеком 4

Правила подбора котла

В связи с тем, что самотечная система отопления двухэтажного дома рассчитана на то, что в здании отсутствует газ и электричество, следует правильно подобрать главный нагревательный элемент. Ведь покупка современного устройства, работающего от напряжения, окажется простой тратой бюджета. Следовательно, останавливаем выбор лишь на тех моделях котлов, которые работают на твердом топливе.

Источник: wikiteplo.ru


Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.