Сейчас в проектах частных жилых построек закладывается схема отопления двухэтажного дома с принудительной циркуляцией, как более оптимальная и современная. Некоторые домовладельцы до сих пор предпочитают отопление с естественной циркуляцией, видя в нем свои плюсы. Чтобы выяснить преимущества каждой их схем отопления, рассмотрим различные варианты разводок труб в двухэтажном доме.

1
Естественная циркуляция нагретой воды по трубам – еще актуальна, но отходит в прошлое

Сейчас в проектах отопления частного двухэтажного дома уже не встретишь чертежей отопительных контуров, работающих без включения в схему циркуляционных насосов. Но еще не так давно обогрев частных домовладений с индивидуальным водяным отоплением осуществлялся исключительно благодаря естественному движению воды по трубам. В некоторых домах, построенных и оборудованных всем необходимым раньше, системы отопления с самотечной циркуляцией теплоносителя функционируют по сей день.

Система отопления с естественной циркуляцией постепенно отходит в прошлое

Система отопления с естественной циркуляцией постепенно отходит в прошлое

За счет чего движется жидкость в таких трубных контурах? Циркуляцию здесь обеспечивает разница в плотности воды с различной температурой. Горячая жидкость легче (меньше плотность), поэтому стремится вверх, более холодная – вниз. Нагретый котлом теплоноситель уходит по стояку наверх, на его смену приходит остывшая вода из обратного трубопровода. Это называется конвекцией, которая обеспечивает половину энергии, необходимой для осуществления естественной циркуляции.

Вторую половину движущей силы придает жидкости гравитация. Чтобы сила притяжения действовала эффективнее, горизонтальные трубы контура (лежаки) устанавливают с уклоном в сторону движения теплоносителя. Подающий трубопровод наклонен к радиаторам отопления, обратный лежак – к котлу. Кроме уклона труб в самотечном контуре большое значение для успешного осуществления циркуляции имеют такие факторы:

  • положение котла относительно обратной трубы (чем ниже установлен агрегат, тем лучше);
  • диаметр трубных коммуникаций (чем шире просвет трубопровода, тем ниже сопротивление);
  • сечение внутренних отверстий в батареях (та же закономерность, что и для труб).

Соблюдение этих правил позволяет сделать эффективный самотечный контур в доме своими руками. Однако условия, которые необходимо соблюдать при монтаже системы с естественным движением теплоносителя, являются причиной таких ее недостатков:

  • громоздкие трубы (обычно стальные) нельзя проложить скрыто, они всегда на виду;
  • для котла необходимо делать углубленную площадку, что делает неудобным его обслуживание;
  • необходимо поддерживать разницу между горячим и остывшим теплоносителем не менее 25 градусов;
  • оптимальными батареями отопления, имеющими наибольший внутренний просвет и меньшую подверженность коррозии (при естественной циркуляции в теплоносителе много воздуха), являются чугунные (выбор невелик);
  • большой объем теплоносителя и необходимость монтировать громоздкий расширительный бак открытого типа;
  • сложно провести правильные теплотехнические расчеты для равномерного обогрева комнат.

Кроме того, самотечный контур не способен полноценно обогреть габаритные постройки. Эффективная естественная циркуляция возможна при длине лежаков до 45 м и площади до 180 м2 (в двухэтажном доме). Эти минусы делают самотечные контуры минимально востребованными у домовладельцев. Но все же остаются приверженцы отопительных гравитационных систем, аргументирующие свои предпочтения такими преимуществами самотечных контуров:

  • независимость от бесперебойной подачи электричества;
  • бесшумность движения жидкости по трубам;
  • эффективность отопительной системы при эксплуатации твердотопливных котлов (высокая инерционность частично нивелирует частые и значительные температурные перепады).
Жидкость по трубам в таких системах движется за счет разницы плотности горячей и холодной воды

Жидкость по трубам в таких системах движется за счет разницы плотности горячей и холодной воды

При монтаже гравитационных контуров применяются две схемы трубной разводки – однотрубная, когда теплоноситель от батарей отводится по той же трубе, что и подается, и двухтрубная, когда подача жидкости и ее отведение обратно к котлу осуществляется двумя коммуникациями. Для отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией применяются те же схемы разводки. На второй этаж теплоноситель подается по стояку, отходящему от котла, остывшая жидкость сверху отводится по обратной вертикальной трубе. Лежаки на обоих этажах присоединяются к стоякам согласно примененной схемы разводки отопительных коммуникаций.

2
Система с принудительным движением жидкости – оптимальная по сегодняшним меркам

Разрабатывая современный проект отопления двухэтажного дома, авторы документа наверняка включат в него отопительный контур с циркуляционным насосом. Системы с естественным движением жидкости по трубам не вписываются в концепцию современного интерьера, к тому же принудительная циркуляция обеспечивает лучшие эксплуатационные характеристики водяного отопления, особенно в частных домах с большой площадью.

Принудительная циркуляция позволяет намного проще относиться к расположению элементов системы отопления относительно друг друга, но все же существуют общие правила устройства обвязки котла, предпочтительного подсоединения батарей отопления, прокладки трубных коммуникаций. Несмотря на наличие в контуре циркуляционного насоса, при монтаже разводки стараются максимально уменьшить сопротивление труб, их соединений и переходов, чтобы снизить нагрузку на перекачивающее жидкость устройство и избежать завихрений жидкости в труднопроходимых местах.

Применение принудительной циркуляции в трубном контуре позволяет достичь таких эксплуатационных преимуществ:

  • высокая скорость движения жидкости обеспечивает равномерный прогрев всех теплообменников (батарей), благодаря чему достигается более качественный обогрев различных помещений;
  • принудительное нагнетание теплоносителя снимает ограничение с суммарной площади обогрева, позволяя делать коммуникации любой протяженности;
  • контур с циркуляционным насосом эффективно работает при низких температурах жидкости (менее 60 градусов), благодаря чему легче поддерживать оптимальную температуру в комнатах частного дома;
  • низкая температура жидкости и невысокое давление (в пределах 3 Бар) позволяет применять для монтажа системы отопления недорогие пластиковые трубы;
  • диаметр тепловых коммуникаций гораздо меньше, чем в системе с естественной циркуляцией и возможна их скрытая прокладка без соблюдения естественных уклонов;
  • возможность эксплуатации радиаторов отопления любых типов (предпочтение отдается алюминиевым батареям);
  • низкая инерционность обогрева (от запуска котла до набора радиаторами максимальной температуры проходит не более получаса);
  • возможность делать контур закрытым с использованием мембранного расширительного бака (хотя монтаж открытой системы также не исключается);
  • терморегуляцию можно осуществлять как в целом по системе, так и зонально или точечно (регулировать температуру на каждом обогревателе отдельно).

Еще одним плюсом принудительной системы отопления двухэтажного частного дома является произвольный выбор места для установки котла. Обычное его монтируют на первом этаже или в подвале, если есть цокольное помещение, но теплогенератор необязательно специально углублять и рассчитывать уровень его расположения относительно обратной трубы. Допускается как напольная установка котла, так и настенная, что предоставляет широкий выбор подходящей модели оборудования согласно личным предпочтениям домовладельца.

Система отопления с циркуляционным насосом чаще всего встречается в современных проектах

Система отопления с циркуляционным насосом чаще всего встречается в современных проектах

Несмотря на техническое совершенство отопления с принудительным движением жидкости, есть у такой системы недостатки. Во-первых, это шум, что образуется при быстрой циркуляции теплоносителя по трубам, особенно усиливающийся в местах сужений, резких поворотов трубопровода. Часто шум движущейся жидкости бывает признаком излишней мощности (производительности) циркуляционного насоса применимо к данному отопительному контуру.

Во-вторых, работа водяного отопления зависит от электричества, которое необходимо для постоянной прокачки теплоносителя циркуляционным насосом. Схема контура обычно не способствует естественному движению жидкости, поэтому при длительных отключениях электричества (если нет устройства для бесперебойной подачи электроэнергии), жилье остается без обогрева.

Как и контур с естественной циркуляцией, отопление двухэтажного дома с принудительной прокачкой теплоносителя делается однотрубной и двухтрубной разводкой. Как правильно выглядят подобные схемы, будет рассказано дальше.

3
Однотрубный контур с циркуляционным насосом – просто сделать, но далек от совершенства

При однотрубной схеме разводки с включением в контур циркуляционного насоса (все обогреватели на этаже подключены к одной коммуникации) по ней подводится горячий теплоноситель и в нее же сбрасывается остывшая жидкость. Благодаря высокой скорости циркуляции при небольшой протяженности лежака температурная разница между первым от стояка радиатором и крайней батареей незначительная. Но при большой длине контура разница становится заметна.

Часто такая схема разводки становится результатом усовершенствования отопительного однотрубного контура с естественной циркуляцией, когда в систему врезают циркуляционный насос, при этом отопление давно проведено.

Однотрубная разводка может функционировать как открытая система, так и с использованием мембранного расширительного бака. Если это усовершенствованная система, обычно оставляют атмосферный компенсационный резервуар. Когда же контур делают с нуля, устанавливают закрытый бак мембранного типа.

Однотрубная система отопления подойдет только для небольших помещений

Однотрубная система отопления подойдет только для небольших помещений

Преимуществом такого контура является возможность его временной эксплуатации без участия циркуляционного насоса (при отключении электричества), хотя и с меньшей эффективностью. Для того чтобы отопление могло работать в двух режимах, насос устанавливают в байпас – специальную трубную обводную петлю с системой клапанов и запорных кранов. Циркуляционный насос ставится на более тонкую трубу, огибающую основную магистраль. Когда нагнетающее теплоноситель устройство работает, жидкость движется обходным путем, при этом кран на центральной трубе перекрыт. Если нет электричества, кран на байпасе перекрывают, но открывают на основной магистрали и теплоноситель начинает циркулировать естественно.

Однотрубная схема отопления 2-этажного частного дома эффективна только при небольшой площади этажей. В таких ситуациях есть смысл делать разводку одним трубопроводом – выходит экономнее по затратам материалов (труб, фитингов) и намного быстрее. Если же квадратура этажей значительная, придется потратиться на трубы и сделать самую эффективную разводку с помощью двух тепловых коммуникаций.

4
Двухтрубные разводки отопления – варианты для двухэтажного дома, схемы

Все преимущества контура с принудительным движением теплоносителя реализуются при устройстве и эксплуатации двухтрубной системы отопления двухэтажного дома. При такой разводке, имеющей несколько вариантов рабочих схем, подача теплоносителя и его отвод от батарей производится по разным коммуникациям. Радиаторы подключаются к системе параллельно, то есть независимо друг от друга.

Двухтрубная система отопления идеально подойдет для контура с принудительным движением теплоносителя

Двухтрубная система отопления идеально подойдет для контура с принудительным движением теплоносителя

Горячий теплоноситель от котла поступает в стояк, от которого на каждом этаже отходит подающая ветка и снабжает каждый обогреватель. От батарей отводящие патрубки сбрасывают остывшую жидкость в обратную коммуникацию. "Холодные" лежаки впадают в отводящий стояк, переходящий на первом этаже в обратную трубу. На обратке перед входом в котел последовательно устанавливаются:

  • мембранный расширительный бачок;
  • циркуляционный насос в системе байпаса с комплексом запорной арматуры;
  • предохранительный клапан, сбрасывающий избыточное давление в отопительном трубном контуре.

Независимое снабжение теплоносителем каждой батареи в двухтрубном отопительном контуре дает возможность регулировать (в том числе автоматически) скорость тока жидкости через радиатор и за счет этого изменять температуру обогревателя. Это делается вручную с помощью запорного крана на входе подачи теплоносителя или с помощью термостатического клапана, который регулирует просвет входящего отверстия автоматически в соответствие с заданной температурой в помещении. На выходе радиаторов часто устанавливаются балансировочные клапаны, с помощью которых производится выравнивание давления на каждом участке системы и во всем контуре.

Двухтрубная отопительная система может быть реализована в нескольких вариантах, причем на разных этажах может быть применена другая схема. Самая простая разводка двумя трубами называется тупиковой. Она заключается в том, что обе трубы (подводящая и отводящая) прокладываются параллельно, поочередно подключаясь по пути к батареям, и замыкаются в итоге на последнем обогревателе. Сечение труб (обеих) по мере приближения к последнему радиатору уменьшается. Такая разводка требует тщательной регулировки давления с помощью балансировочных кранов (клапанов) чтобы добиться равномерного поступления теплоносителя к батареям.

Следующую схему разводки и подключения труб называют "петлей Тихельмана" или встречной. Суть ее в том, что подающая труба и обратка, имеющие одинаковый диаметр на всем протяжении, подводятся к радиаторам и подключаются с противоположных сторон. Эта разводка оптимальнее и не требует балансировки системы.

Самой совершенной, но и наиболее материалоемкой, является коллекторная система отопления двухэтажного дома. Снабжение каждого отопительного прибора на этаже производится индивидуально, от коллектора к радиаторам подводятся отдельные подающие и обратные трубы. Кроме батарей, к коллектору могут быть подключены внутрипольные конвекторы, теплые полы, фанкойлы. Преимущество в том, что на каждый обогревательный прибор или систему подается теплоноситель с необходимым давлением, температурой и скоростью циркуляции. Все эти параметры регулируются устройствами (сервоприводами, смесителями жидкости, термостатами, системами клапанов), установленными на распределительных коллекторах.