Как сделать самотечную систему отопления в двухэтажном доме

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 18.09.2024

Система отопления с естественной циркуляцией хороша тем, что работает вне зависимости от наличия электричества, что в некоторых районах очень важно. Другое дело, что получить комфортные условия при такой схеме чрезвычайно сложно, а в некоторых случаях невозможно. Потому часто отопление делают самотечным (одно из названий) для использования такого режима в качестве аварийного, а все остальное время работает насос. Но в некоторых случаях, например, на неэлектрофицированных дачных участках, система отопления без насоса – единственный возможный вариант.

Система с естественной циркуляцией (ЕЦ) называется иногда гравитационной из-за того, что работает на принципе гравитации. Еще одно название – самотечная. Все эти термины обозначают один принцип построения – без использования насоса.

Принцип работы системы ЕЦ

Теплоноситель в самотечных системах движется из-за разности температур теплоносителя и, соответственно, разной их плотности: из котла выходит горячая вода, плотность и вес которой гораздо меньше, чем у холодной. Потому горячая вода вытесняется вверх. Отсюда и главная особенность таких систем – котел должен располагаться ниже радиаторов. Далее теплоноситель движется по трубе с небольшим уклоном. От основной магистрали отходят трубы меньшего диаметра, ведущие к радиаторам/регистрам.

Проще такая система реализуется в системах с верхней раздачей воды – это когда от котла труба поднимается под потолок и оттуда уже опускается к радиаторам. В системах с нижней раздачей гравитационная система может быть реализована только при наличии разгонного контура – создается искусственный перепад высот: от котла труба поднимается почти под полоток, там, в верхней точке устанавливается расширительный бачок. После него труба опускается до уровня выше радиаторов, но не под потолком, а на уровне окон. Оттуда уже идет разводка на радиаторы. При устройстве разгонного контура помешать вам может только низкий потолок – желательно, чтобы от вершины котла труба отходила выше, чем на 1,5метра (а еще бачок).

Однотрубная система с естественной циркуляцией. Горизонтальная разводка

Виды систем отопления с естественной циркуляцией

Отопление ЕЦ в духэтажных и более домах может быть реализовано как в однотрубных, так и в двухтрубных системах.

При этом принцип сохраняется – от котла поднимается вверх труба на максимальную высоту, и лишь затем идет раздача теплоносителя по элементам отопления. Разница лишь в том, что в двухтрубной системе остывшая вода собирается в другую магистраль, и она заводится на вход обратки котла. В однотрубной же на этот вход котла идет труба от выхода последнего радиатора.

Все представленные выше схемы однотрубных разводок – с вертикальными стояками. Они более затратные по количеству материалов, но удобны тем, что к каждому стояку можно присоединить отопительные приборы на каждом из этажей. В принципе, в двухэтажном доме с большой площадью выгоднее реализовать водяное отопление с естественной циркуляцией с горизонтальной разводкой. Примерно выглядеть это может так (смотрите схему ниже).

Радиаторы отопления ЕЦ

Для гравитационных систем главное – минимальное сопротивление водяному потоку. Потому, чем шире будет просвет радиатора, тем лучше через него будет течь теплоноситель. Практически идеальны с этой точки зрения чугунные радиаторы – у них самое маленькое гидравлическое сопротивление. Хороши в использовании алюминиевые и биметаллические, но нужно смотреть, чтобы их внутренний диаметр был не менее 3/4”. Можно использовать стальные трубчатые батареи, однозначно не рекомендуются стальные панельные или любые другие с маленьким сечением и высоким гидравлическим сопротивлением – через них или не будет протекать вода или будет очень слабо, что, например, при однотрубной системе может привести к отсутствию циркуляции вообще.

Есть в подключении радиаторов свои тонкости. Особенно большое значение способ монтажа играет в однотрубной системе: только при помощи разных типов подключения можно добиться лучшей работы отопительных элементов.

Особенности подключения радиаторов в однотрубных системах

Два последних способа монтажа позволяют регулировать поток теплоносителя через радиатор и байпас — в них стоят устройства регулировки температуры радиатора. При таком включении схема уже может быть компенсирована (на каждом отопительном приборе выставляется теплоотдача).

Не менее важным является и тип подключения: боковой, диагональный или нижний. Оперируя этими подключениями можно облегчить/улучшить компенсацию системы.

Трубы для систем с естественной циркуляцией

При подборе диаметра труб играют роль не только размеры системы и количество радиаторов, но и материал, из которого они сделаны, вернее, гладкость стенок. Для гравитационных систем это очень важный параметр. Хуже всего дело обстоит у обычных металлических труб: внутренняя поверхность шероховатая, а после использования она становится еще более неровной из-за процессов коррозии и накопившихся отложений на стенках. Потому такие трубы берут самого большого диаметра.

Предпочтительнее с этой точки зрения металлопластиковые и армированные полипропиленовые. Но в металлопластиковых используются фитинги, значительно заужающие просвет, что для самотечных систем может стать критичным. Потому более предпочтительными выглядят армированные полипропиленовые. Но они имеют ограничения по температуре теплоносителя: рабочая температура 70 о С, пиковая – 95 о С. У изделий из особого пластика PPS рабочая температура 95 о С, пиковая – до 110 о С. Так что в зависимости от котла и системы в целом можно использовать эти трубы, с условием, что это качественные фирменные изделия, а не подделка.

Но если предполагается установка твердотопливного котла, то никакой полипропилен таких тепловых нагрузок не выдержит. В этом случае или все-таки использовать стальные, или оцинковку и нержавейку на резьбовых соединениях (сварку при монтаже нержавейки не использовать, так как швы очень быстро протекают). Подойдет и медь , но она также имеет свои особенности и с ней нужно обращаться осторожно: не со всеми теплоносителями она будет нормально себя вести, а уж с алюминиевыми радиаторами ее в одной системе лучше не использовать (они быстро разрушаются).

Особенность систем с естественной циркуляцией – их невозможно рассчитать из-за образования турбулентных потоков, которые расчетам не поддаются. Проектируют их основываясь на опыте и усредненных, опытным путем выведенных, нормах и правилах. В основном действуют правила:

поднять как можно выше точку разгона;
не заузить трубы подачи;
поставить достаточное количество секций радиаторов.

Потом применяют еще одно: от места первого разветвления и каждое последующее ведут трубой меньшего на шаг диаметра. Например, от котла идет 2-х дюймовая труба, далее от первого разветвления 1 ¾, потом 1 ½ и т.д. Обратку собирают от меньшего диаметра к большему.

Есть еще несколько особенностей монтажа гравитационных систем. Первая – трубы желательно делать под уклоном в 1-5% в зависимости от протяженности трубопровода. В принципе при достаточном перепаде температур и высоты, можно сделать и горизонтальную разводку, главное чтобы не было участков с отрицательным уклоном (наклоненных в обратную сторону), которые из-за образования в них воздушных пробок перекроют движение потока воды.

Самотечная система однотрубная с вертикальной разводкой на два крыла (контура)

Котел для гравитационных систем

Так как в основном такие схемы нужны для устройства независимого от электричества отопления, то и котлы должны работать без использования электричества. Это могут быть любые неавтоматизированные агрегаты, кроме пеллетных и электрических.

Чаще всего в системах с естественной циркуляцией работают твердотопливные котлы. Всем они хороши, но во многих моделях прогорает топливо быстро. А если за окном сильные морозы, а дом не утеплен в достаточной мере, то чтобы ночью удержать приемлемую температуру приходится вставать и подкидывать топливо. Особенно такая ситуация часто встречается там, где топят дровами. Выход – купить котел длительного горения (энергонезависимый, конечно).

Второй способ, который поможет увеличить время между топками, – повысить инерционность системы. Для этого устанавливают теплоаккумуляторы (ТА). Работают они хорошо именно с твердотопливными котлами, у которых нет возможности регулировать интенсивность горения: излишек тепла отводится на теплоаккумулятор, в котором энергия накапливается и расходуется по мере остывания теплоносителя в основной системе. Подключение такого устройства имеет свои особенности: его нужно располагать на подающем трубопроводе внизу. Причем для эффективного отбора тепла и нормальной работы — максимально близко к котлу. Впрочем, для гравитационных систем это решение далеко не самое лучшее. Они достаточно медленно выходят на нормальный режим циркуляции, но зато являются саморегулируемыми: чем холоднее в помещении, тем сильнее остывает теплоноситель, проходя по радиаторам. Чем больше разница в температурах, тем больше получается перепад плотности и быстрее движется теплоноситель. А установленный ТА делает отопление более инерционным, и времени, и топлива на разгон требуется намного больше. Правда, и отдается тепло дольше. В общем, решать вам.

Примерно те же проблемы у печного отопления с естественной циркуляцией. Тут роль аккумулятора тепла играет сам массив печи и также требуется много энергии (топлива) на разгон системы. Но в случае использования ТА обычно предусматривается возможность его исключения, а в случае с печью это нереально.

Теплоноситель для систем с естественной циркуляцией

Лучшим теплоносителем для таких систем является вода. Использование антифризов возможно, но при планировании нужно учесть этот момент и увеличить площадь радиаторов – или выбирать их большего размера, или увеличивать количество секций. Все дело в том, что эти составы имеют меньшую теплоотдачу, из-за чего хуже отнимают и передают тепло, что часто приводит к перегреву и котла и теплоносителя.

Повышение температуры незамерзающей жидкости выше рабочей — очень неприятное явление, так как начинается обильное образование осадков и отложений. За два месяца эксплуатации антифриза с постоянным перегревом теплообменник котла забивается наглухо, система почти зарастает. Так что если планируете использовать незамерзающую жидкость, позаботьтесь о том, чтобы она могла отдавать тепло и не перегревалась.

Заключение

Система с естественной циркуляцией не самый лучший по эффективности метод отопления, но иногда – единственно возможный – в тех местностях, где нет электроснабжения. В тех же регионах, где электроэнергия есть, на случай перебоев, схему можно создавать как самотечную, но встраивать при этом насос для штатной работы. Правда и такое решение не самое лучшее: увеличивается объем системы, она становится более инерционной и требует больших затрат на нагрев теплоносителя. Если перебои – исключение из правил, можно обезопасить себя установив резервное электропитание (блок бесперебойного питания и/или генератор). Если же перебои случаются часто – тогда ваш выход – системы с естественной циркуляцией.

Очень весомым плюсом самотечной системы водяного отопления является ее независимость от наличия электроэнергии. Самотечное отопление может быть создано и на удаленной даче на основе энергонезависимого твердотопливного котла. Система бесшумная и надежная, она, несомненно, будет востребована и в будущем.

Недостатками являются ограничения по мощности, отапливаемой площади, возможности подключения дополнительных контуров, при повышенной цене на создание.

Самотечное отопление обходится дороже, примерно в 2 раза по сравнению с системами принудительной циркуляции, так как требует большой диаметр труб и особенного размещения котла. Сложность при создании и в том, что трубы большого диаметра должны иметь общий уклон, а значит их положение фиксировано и поэтому они часто не вписываются в дизайн помещения, загромождают интерьер.

Как рассчитывается самотечная система

Можно заказать тепловой и гидравлический расчет у специалистов, в лицензированных организациях, но это обойдется недешево. Можно сделать эти расчеты приблизительно с помощью известных программ или вручную.

Но обычно пользуются общеизвестными рекомендациями и, как правило, этого вполне достаточно, чтобы создать работоспособную систему с самотеком жидкости.

Скорость движения жидкости по системе в любом случае не большая. Чем больше внутренние диаметры трубопровода и радиаторов, а также котла, тем большее количество жидкости будет проходить по ним, тем больше энергии сможет переноситься.

Важно ответить на вопрос — достаточно ли будет энергии переносить теплоноситель для отопления конкретного здания? В этом и заключается суть расчетов. Но если расчетов нет, то нужно обратиться к опыту создания подобного отопления и утепления зданий.

Потери энергии и обеспечение движения жидкости

Во первых, нужно определиться со степенью утепления здания, — соответствуют ли она требованиям нормативных документов. Если нет, то может не хватить мощности не только самотечной системы….. Обогреть холодное здание себе дороже, нужно утеплять, а не увеличивать мощность обогрева.

После того, как здание утеплено, можно обратиться к опыту создания подобных систем, откуда известно, что обычная предельная площадь самотечного обогрева составляет 150 м кв. на каждом этаже здания, при этом желательно распределение радиаторов на 2 плеча на каждом этаже, а длина подающего трубопровода каждого плеча не должна превышать 20 метров.

Обязательное условие для создания системы – превышение горячего теплоносителя (обычно принимается средняя линия радиаторов) над холодным (средняя линия теплообменника котла).

При большей длине трубопроводов, желателен бы расчет, или нужно мириться, что возможно, в пики морозов пропускной способности системы (скорости теплоносителя) может и не хватить что бы в здании было жарко.

Рассмотрим, отчего же будет зависеть работоспособность самотечной системы.

Особенности системы обогрева с естественной циркуляцией

Напор в самотечной системе будет напрямую зависеть от высоты водяного столба с разностью плотностей воды (разностью температур) и от самой разности плотностей воды. Формула напора приведена ниже.

Чем больше разность температур подачи и обратки, и чем выше водяной столб с этой разностью, тем быстрее будет циркулировать вода, тем больше тепла будет переноситься, тем надежнее система и большую площадь можно будет отопить.

Дело в том, что вода наиболее значительно остывает в радиаторах, до них она считается горячей. После радиаторов вода холодная движется по обратке к теплообменнику котла, где происходит ее нагрев. Следовательно, чем ниже находится теплообменник относительно радиаторов, тем больше будет напор в системе.

Кроме того, вода остывает и в самой трубе выходящей из котла, а это значит, что чем выше будет поднят горячий трубопровод, и чем он длиннее и больше отдает тепла, тем будет больше напор.

Впрочем, эта теплототдача будет иметь низкую эффективность для обогрева дома, если горячий трубопровод расположен под потолком. Лучше, если он находится вдоль пола отапливаемой массандры и является для нее отопительным прибором.

Не правильно делать просто высокий столб горячей воды, вынося расширительный бак выше крыши. Нужна наибольшая разность высот, на которой бы происходил перепад температур, а этого проще добиться опусканием котла.

Типичная ошибка при создании самотечной системы для 2-х этажей — подключение радиаторов на обоих этажах к одним стоякам. В результате на 1 этаже будет еще холодно, когда на 2 этаже уже очень жарко. Правильно для мансарды предусмотреть отдельное независимое плечо отопления со своим регулировочным вентилем.

Особенность системы:
— жидкость в самотечной системе обычно остывает значительно, вследствие небольшой скорости ее движения. Разница температур подачи и обратки чаще находится в пределах 25 — 30 градусов. Температурный режим, например, — 75град. выход из котла и 45 град. обратка. Поэтому недопустимо создавать схему с одним трубопроводом с последовательным подключением радиаторов. Подходят только попутная и тупиковая двухтрубные схемы разводки.

Как движется теплоноситель (вода)

Из вышесказанного вытекают и конструктивные особенности самотечной системы отопления.

Котел располагается в приямке, в подвале, во всяком случае, желательно, чтобы его теплообменник был ниже средней линии радиаторов.

Все трубопроводы делаются с общим уклоном по ходу движения жидкости:

вода из котла поднимается по вертикальному стояку в самую верхнюю точку;
от вертикального горячего стояка всегда должна вниз до входа в котел;
разница высот между начальной и конечной точкой трубы не менее одного процента, но по длине уклон может меняться как угодно;
всегда лучше обеспечивать максимальный уклон.

Какие применить трубы

Диаметр труб должен быть для подачи и обратки на одном крыле трубопровода не менее 32 мм, при этом радиаторы могут подключаться и трубами с внутренним диаметром 20 мм. А для стояка и подачи на крыло — не менее 50 мм. Впрочем никто не запрещает увеличить эти диаметры, что только сделает систему мощнее.

До сих пор оптимальным вариатном считаются обычные стальные трубы. При больших диаметрах они становятся конкурентноспособными пластику. К тому же стальная труба большого диаметра является и сама по себе отопительным прибором, ввиду значительной проводимости тепла металлом.

Котел, радиаторы, трубопровод

Применяется специальный котел (и газовый и твердотопливный) с собственным маленьким гидравлическим сопротивлением, предназначенный для самотечной системы.

Применяются радиаторы с низким гидравлическим сопротивлением, с большим диаметром внутренних отверстий — обычно или чугунные или алюминиевые.

В высшей точке трубопровода устанавливается клапан для стравливания воздуха (система под давлением с закрытым расширительным баком (гидроаккумулатором)). В систему встраивается на выходе из котла группа безопасности – манометр и аварийный клапан. Либо в высшей точке располагается расширительный бак открытого типа.

Сливной кран располагается в районе котла в низшей точке трубопровода, делается отвод либо в канализацию, либо на емкость.

Подборка котла по мощности ведется как обычно — в зависимости от теплопотерь здания, а радиаторов — от теплопотерь каждой комнаты где они устанавливаются.

При этом чаще пользуются правилом — радиаторы суммарно чуть мощнее котла (при этом учитывается, то что паспортная температура жидкости обычно больше реальной, т.е. радиторы приобретаются еще мощнее на 20 – 35 %), после чего общая мощность радиаторов распределяется по комнатам.

Схемы самотечного отопления на одно крыло

Типичная схема водяного отопления с самотечным движением жидкости. Здесь только лишь одно крыло. Горячий трубопровод располагается повыше, от него опускаются стояки вниз на каждый радиатор или на пару радиаторов. В схеме указан расширительный бак вместо гидроаккумулятора.

На практике часто подобные схемы реализуются так чтобы расширительный бак, верхний трубопровод располагались бы на чердаке а обратка часто опускается под пол в подвал. При этом трубопроводы меньше загромождают жилое пространство и не портят интерьер. Но тогда все трубопроводы в холодной зоне должны быть хорошо утеплены — слой не менее 15 см минеральной ваты. Пенопласт не подходит, так как его едят грызуны и его не стоит нагревать до 70 град.

Прокладка труб по чердаку

Подвариант данной схемы — обратка поднята вверх, так как не всегда есть возможность прокладывать ее понизу — мешают дверные проемы, нет подвала и т.д.

В небольшом доме

Вариант размещения радиаторов прямо возле котла. Это возможно лишь в климатических зонах с постоянной положительной температурой, и если окна достаточно утеплены (двойные стеклопакеты), и нет особой необходимости в создании тепловых завес путем размещения радиаторов под окнами. Схема применяется, когда нет возможности понизить уровень котла — максимально сокращаются трубопроводы.

Трубопровод на два крыла

Следующий пример более востребован в жизни. Чаще так и располагаются трубопроводы при самотечном движении жидкости в небольшом частном доме или на даче на уровне радиаторов с выдержкой общего уклона.

Трубопровод разделен на два крыла, которые желательно сделать одинаковой протяженностью. Все радиаторы подключаются через вентили для оперативной регулировки поступления воды.

Для двух этажей

Так как крыло мансарды маломощное, то оно включено трубопроводом меньшего диаметра — 25 мм. Здесь применяются стояки на каждую пару радиаторов в комнатах первого этажа, а горячий трубопровод проложен по полу мансарды и является для нее обогревающим элементом.

Схема требует создания достаточного напора, поэтому теплообменник котла располагается ниже средней линии радиаторов первого этажа минимум на пол метра.

Принципы и выводы

Также важно: — если самотечное отопление в доме создавалось самостоятельно, или владельцы принимали активное участие в его создании, то и все выявленные недостатки в процессе эксплуатации могут быть исправлены своими руками или система может быть без особых затрат доработана, при выявлении ее недостатков.

Домовладельцам нравится однотрубная система отопления двухэтажного дома, схема которой считается наиболее экономичной. Длина труб в ней меньше двухтрубного варианта, хотя диаметр труб больше, прогрев батарей неравномерный, повышенный объем теплоносителя, перекачивая который расходуется больше электроэнергии.

Выгодна ли самотечная однотрубная система двухэтажного дома

толстых труб для минимизации гидравлического сопротивления теплоносителю;
достаточности уклонов магистральных труб;
расположения отопительного котла ниже уровня отопительных приборов в приямке на кухне /в подвале, показанного на рисунке ниже.

Самотечному отоплению 2-х этажного дома присущ стандартный недостаток - батареи второго этажа прогреваются лучше первого. Установка байпасов, регулировочных устройств наращивает стоимость системы.

Самотечная однотрубная вертикальная система 2-х этажного дома.

Мансардный второй этаж вашего дома, имеющий окна в крыше (невысоких стенах) затрудняет монтаж самотечной системы. Мансарда исключает установку открытого расширительного бачка, наполненного антифризом. Герметичный бачок с газоотводящей трубкой, выведенной наружу, спасет положение, увеличивая затраты.

Однотрубная система отопления двухэтажного дома с циркуляционным насосом

Простейшая однотрубная система отопления двухэтажного дома, схема которой содержит два контура по 3 радиатора, показана ниже.

Однотрубная горизонтальная система 2-х этажного дома с насосом.

В каких домах выгоден монтаж насосных однотрубных систем?

Однотрубная система смешанного (вертикально - горизонтального) типа.

Распространенные ошибки при монтаже

Виды подключения радиаторов в горизонтальных однотрубных контурах.

Такой способ подключения радиаторов отопления является предельно дешевым. На каждый радиатор приходится один фитинг для присоединения металлопластиковой трубы Ду20 или Ду25 и отрезок трубы между соседними приборами. Дешевле не придумать. Но расплата за дешевизну – плохая работа половины радиаторов. Первый их них (по ходу движения теплоносителя) нагрет до температуры 55 °С, а последний при N=6-8 нагревается всего до 35 °С, поскольку теплоноситель, проходя через радиаторы, интенсивно остывает в них.

А как работает правильно собранная схема?

Как выровнять неравномерность нагрева радиаторов?

Обычный способ выравнивания их теплоотдачи при неодинаковом прогреве - постепенное наращивание тепловой мощности (или, что эквивалентно, числа секций) радиаторов по ходу движения теплоносителя в контуре. Если мощность первого в контуре отопительного прибора принять за 100 %, то у следующего она 110 %, и так далее вплоть до 150-200 % мощности у последнего (в зависимости от числа последовательных радиаторов).

Это участки меньшего диаметра, включаемые в разрывы магистрали под радиаторами, иногда еще и с устанавленным устройством регулирования расхода (игольчатым вентилем или др.). Регулировочные вентили ставятся и в одну (или в обе!) подводки к радиаторам. Получается, что вместо сплошной магистрали одного диаметра имеется труба переменного диаметра. При этом монтажники-практики ошибочно полагают, что для разветвления потока теплоносителя на две составляющих в тройнике подводки к радиатору требуется сузить основной проход для него. Это неверно, поскольку жидкость, находящаяся под давлением, заполнит любой свободный объем, встречающийся на пути ее потока.

Заключение

Статьи по теме:

Как выбрать электрический теплый пол для обогрева дома

Во время ремонта в помещении или устройства в нем системы обогрева возникает вопрос о том, как выбрать электрический теплый пол, в каких случаях он.

Ремонт встроенного циркуляционного насоса Wilo

Представлена информация о циркуляционном насосе Wilo MTSL 15/5 HE-2. Рассмотрим назначение устройства, его принцип действия, причины неисправности.

Закипает вода в котле отопления – что делать?

Описаны возможные причины и способы устранения перегрева теплоносителя в двухконтурных, автоматических и полуавтоматических газовых котлов отопления.

Устраняем обледенение коаксильного дымохода – пять практичных способов

В статье описаны пять практичных способа по устранению обледенения на коаксиальном воздухопроводе.

Диагностика и ремонт вентилятора газового котла

Рассмотрен принцип работы, показаны основные признаки и причины неисправности, способы диагностики и ремонта вентилятора (дымососа) газового котла.

Самостоятельно выполнить монтаж системы отопления можно не только в одноэтажном частном доме, но и в двухэтажном с площадью планировки до 200 кв. м. Самостоятельный монтаж системы отопления двухэтажного частного дома позволит существенно сэкономить финансы, но перед проведением работ важно ознакомиться с некоторыми особенностями обустройства отопительной сети.

Отопительная система и ее виды

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:

Самотечная или естественная циркуляция
Однотрубная система
Двухтрубная
Коллекторная или лучевая
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.

Схема самотечного типа

Система отопления с естественной циркуляцией – это одна из самых первых схем, которые применялись при монтаже водяной отопительной сети в частных домах. Такая схема может применяться как для одноэтажных, так и для двухэтажных частных домов. Принцип самотечного типа реализован в особенностях разводки: подача и возврат теплоносителя выполняется по двум магистралям горизонтального типа, которые объединяются однотрубными вертикальными стояками и радиаторами.

Схема системы отопления с естественной циркуляцией для двухэтажного дома функционирует следующим образом:

При нагревании воды в котле снижается ее удельный вес. Нагретая вода начинает вытесняться из теплообменника холодной.
Вертикальный коллектор – это путь, куда поступает горячая вода. Попадая в вертикальный коллектор, теплоноситель распределяется по горизонтальным магистралям, которые имеют уклон в сторону радиаторов. Самотечный способ отопления имеет невысокую скорость движения теплоносителя, которая не превышает 0,1-0,2 м/с.
Из стояков горячая вода направляется к радиаторам, где происходит отдача тепла и охлаждение.
Охлажденная вода под действием гравитации возвращается обратно в котел.
При нагревании происходит увеличение объема воды, поэтому для компенсации ее объема применяется расширительный бак. В системах с естественной циркуляцией установка расширительного бака осуществляется на самой верхней точке схемы отопления (зачастую для этого используется чердак).

Расширительный бак, устанавливаемый на чердаке, требует утепления. Если вода в баке замерзнет, то при включении отопления увеличенному объему воды некуда будет деваться, что может привести к разрыву трубы отопления.

Недостатком такой системы отопления является низкая скорость подачи теплоносителя к радиаторам, поэтому обогрев помещений происходит медленно. Очень часто такие варианты модернизируют путем установки циркуляционных насосов. Главным достоинством самотечной системы отопления является возможность обогрева помещения даже при отсутствии электроэнергии.

Отопление в двухэтажном доме с самотечной системой имеет смысл выполнять только тогда, когда в проживаемой местности часто происходят перебои с энергоснабжением. Такая схема хотя и имеет существенное преимущество, но в современных постройках применяется крайне редко.

Однотрубный тип отопления

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:

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

Схематически разводка трубопроводов однотрубного типа отопления выглядит следующим образом:

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

Одним из главных условий функционирования однотрубной системы отопления является выбор правильного диаметра трубы в зависимости от количества радиаторов. Диаметра главной магистрали должно хватать для того, чтобы теплоноситель подавался во все радиаторы. Обычно для этого используются трубы диаметром от 25 до 32 мм.

Отопление с применением двухтрубной схемы

Схема двухтрубной системы отопления для двухэтажного дома очень проста. Ее принцип заключается в использовании двух магистралей: подающей и обратки. По подающей магистрали теплоноситель поступает от котла к радиаторам, а в обратку поступает охлажденная вода, возвращаемая в
котел. Первоначально монтируются обе магистрали, после чего осуществляется подключение к ним радиаторов в любом количестве.

Двухтрубный вариант является максимально эффективным, так как на каждый радиатор будет поступать теплоноситель с одинаковой температурой.

Такая система отопления подразделяется на два вида:

Тупиковая. Принцип тупиковой системы заключается в том, что подающая и обратная магистраль заканчивается на последнем радиаторе. При этом происходит изменение направления движения теплоносителя, так как он начинает протекать обратно к котлу. Выше на схеме представлена схема тупикового типа отопления.
Попутная. Подающая магистраль заканчивается на последнем радиаторе, а обратка начинается от первой батареи. При попутной схеме отопления направление движения воды не изменяется.

Обе системы отопления двухэтажного дома функционируют с применением принудительной циркуляции. В качестве материала для монтажа магистралей можно использовать трубы из полипропилена.

Отопление в частном доме можно сооружать из полипропиленовых труб, за исключением системы самотечного типа. Использование полипропилена упрощает процесс монтажа, а также удешевляет его.

Коллекторный тип распределения теплоносителя

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:

От котла теплоноситель подается не в магистраль, а к главному распределительному узлу, который и называется коллектором.
Каждый радиатор представляет собой отдельный луч, к которому подведена подающая труба и обратка.
Подводящие трубы и обратка обычно скрываются в стенах, за напольным покрытием или за натяжным потолком. Чтобы снизить тепловые потери, подводящие трубы рекомендуется утеплять.
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.

Системы отопления напольного типа

Монтаж системы напольного отопления монтируется непосредственно в процессе проведения ремонтных или строительных работ. Для монтажа напольной системы используют два варианта:

Скрытие змеевиков из труб в цементной стяжке.
Укладка труб в теплораспределительных металлических пластинах. Стяжка пола при этом не выполняется.

Концы труб напольного типа соединяются с коллектором. В контур осуществляется подача теплоносителя с максимальной температурой нагрева 50 градусов. Это становится возможным благодаря монтажу на коллекторе термоголовок RTL.

Теплый пол пользуется огромной популярностью, так как при использовании такой системы отопления происходит равномерный прогрев всего помещения. Как показывает практика, при монтаже такой системы не требуется дополнительно устанавливать радиаторы в комнате.

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.

Система с естественной циркуляцией

Для данной системы присущи следующие преимущества:

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

К недостаткам данной схемы относят:

Невысокая скорость подачи теплоносителя, что замедляет обогрев помещений;
Необходимость расчета уклонов при монтаже такой схемы;
Порча внешнего вида помещений, так как трубы монтируются под уклоном;
Невозможность использования полипропиленовых труб;
Невозможность монтажа теплого пола, так как для этого понадобится установка циркуляционного насоса;
Увеличенные затраты топлива на медленный прогрев помещения;
Высокая стоимость работ, так как для монтажа стальных труб понадобится помощь сварщика;
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:

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

Из недостатков следует отметить:

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

Двухтрубная схема

Для двухтрубной схемы характерны следующие преимущества:

Надежность.
Стабильность.
Возможность автоматического регулирования температуры в доме.
Возможность комплексного функционирования с теплым полом.

Однако имеются у такой системы и недостатки:

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

Коллекторная система

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.

Напольный вид обогрева

К преимуществам такого типа отопления относятся:

Экономия энергоносителей.
Равномерный обогрев помещений.
Скрытость системы.

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

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

Выбор подходящего варианта

Когда известны все преимущества и недостатки каждого вида системы отопления для двухэтажного дома, можно сделать соответствующий вывод.

Если происходят частые перебои электроснабжения, то оптимальный вариант – это самотечный вариант отопления. Если имеется возможность, то можно соорудить камин, который бы поддерживал температуру в доме. Можно также сочетать отопление с циркуляционным насосом и камина, который бы использовался при отсутствии электроэнергии.
Если затрудняетесь принять правильное решение, то оптимальный вариант – это двухтрубная тупиковая система. Такой вариант легко адаптируется под различные условия и оборудование.
Если не желаете портить интерьер помещений, то оптимальный вариант – это сооружение коллекторной системы отопления.
Для обеспечения максимального комфорта в доме, можно отдать предпочтение сооружению напольного отопления или же комплексному варианту: теплый пол и радиаторы.

При выборе подходящей системы отопления немаловажно уделить внимание источнику тепла. Ведь не все системы способны работать с газовыми настенными котлами, как например, естественная циркуляция. В целях экономии многие устанавливают в частных домах несколько источников тепла. Ночью включается электрический котел, который функционирует по сниженному тарифу электроэнергии, а днем используется твердотопливный или газовый в зависимости от наличия газовой магистрали.

В случае отсутствия в помещении электроэнергии или газа устанавливается самотечная система отопления частного дома. Схема составляется после проведения всех расчетов. В зависимости от количества контуров она бывает разной степени сложности. По сравнению с принудительной циркуляцией воды самотек жидкости имеет множество недостатков, но иногда монтаж такой системы является единственно возможным вариантом.

Самотечное отопление частного дома представляет собой несложную конструкцию. В основу положены физические законы гидравлики. В качестве теплоносителя в большинстве случаев используется вода. Если в доме отсутствует газ, то устанавливается твердотопливный котел. Размещается он в самой нижней точке помещения.

В процессе нагрева начинается движение жидкости по стояку вверх. Перемещаясь дальше, она попадает в радиаторы. Схема отопления самотеком не предусматривает использования дополнительного оборудования, поэтому для обеспечения движения воды трубы прокладываются с уклоном. В процессе циркуляции теплоноситель остывает и возвращается в котел со значительно меньшей температурой. Одновременно с этим новые порции горячей воды постоянно поступают в систему.

Система отопления самотеком имеет много недостатков. К наиболее ощутимым из них относятся:

низкий коэффициент эффективности;
монтаж трудоемкий, требующий больших денежных затрат;
проложенные трубы смотрятся неэстетично;
высокая цена приобретаемых материалов.

Первые радиаторы нагреваются сильнее, учитывая последовательность движения воды. В дальнейшем идет остывание теплоносителя. Система нуждается в установке расширительного бачка. Он необходим для выхода воздуха, случайно попавшего в трубы.

Несмотря на большое количество недостатков, система востребована. Часто дачный домик располагается в загородной зоне и только так его можно отопить. Поскольку система простая, она меньше ломается, а движение теплоносителя проходит бесшумно.

Самотечная система отопления дома имеет несколько разновидностей, которые применяются в зависимости от характера помещения. Существует 4 разновидности самоциркуляции:

закрытая;
открытая;
однотрубный контур;
двухтрубный контур.

Закрытый или замкнутый водяной контур используется для отопления одноэтажных и двухэтажных домов. Принцип его работы заключается в следующем:

1. В процессе работы идет вытеснение воды из контура в расширительный бачок.
2. Бак состоит из 2 частей, которые разделены между собой мембраной. Одна часть заполнена воздухом или азотом, а во вторую попадает вытесненная жидкость.
3. Нагретый теплоноситель давит на мембрану и сжимает газ, частично заполняя вторую часть бачка.
4. Со временем температура воды падает, газ давит на мембрану и выдавливает воду. Она снова поступает в систему и заполняет ее до прежнего уровня.

К преимуществу такого вида самотека относится небольшая коррозия металла, поскольку в систему не попадает воздух. Однако есть и существенный недостаток — стоимость бачка с мембраной очень высокая.

У открытого варианта принцип работы такой же. Отличие заключается только в бачке, представляющем собой емкость открытого типа. Сверху располагается негерметичная крышка. Монтируется система в самой верхней точке (под потолком или на чердаке). От нее отходит труба, которая идет на слив в канализацию или на открытую местность. Этот вариант имеет ряд недостатков:

1. Поскольку в систему постоянно попадает воздух, идет коррозия металлических частей.
2. В контур попадает воздух. Приходится прокачивать всю систему, открывая вентиль подпитки. Иногда батареи монтируются под небольшим углом, а сверху ставится кран Маевского для выхода воздуха.
3. Регулярно происходит испарение жидкости, которую требуется постоянно доливать.

К преимуществу открытой самоциркуляции относится возможность изготовления бачка своими руками.

Однотрубный контур применяется только для отопления небольших площадей одноэтажного дома. После выхода из котла вода последовательно заходит во все радиаторы. Чтобы шло равномерное распределение тепла, в местах подключения радиаторов устанавливаются байпасы. В противном случае последние в цепи радиаторы заполняются остывшей водой.

К преимуществу однотрубного контура относится простота монтажа. Нет необходимости располагать трубы под потолком.

В двухтрубном контуре подача и возвращение жидкости ведутся по отводам, которые подведены к каждому радиатору отдельно. Другие отводки выполняют функцию забора воды от каждого прибора. Затем она подается в трубу, ведущую в котел. Это дает следующие преимущества:

тепло распределяется равномерно по всем радиаторам;
температура в системе легче контролируется;
используются трубы меньшего диаметра;
не такие жесткие условия соблюдения уклона.

Двухтрубный контур более эффективный. Допускается его монтаж в двухэтажном доме.

Самостоятельная циркуляция воды имеет существенный недостаток — отсутствие давления в системе. Любое отклонение от стандартов (маленький уклон, нарушение радиуса изгиба трубы или излишнее количество поворотов) приводит к нарушению работы. При монтаже учитываются следующие моменты:

необходимость обеспечения минимального уровня уклона;
материал и диаметр применяемых труб.

Такие нормативы прописаны в документации. Согласно норме, на каждый метр расстояния необходимо соблюдать понижение на 10 мм.

Если не придерживаться этого правила, то циркуляция воды нарушится. Ближайшие радиаторы прогреются, а до остальных тепло не дойдет. В некоторых случая может произойти закипание жидкости из-за отсутствия движения воды.

При самостоятельном монтаже системы учитывается материал, из которого сделаны трубы. Он бывает следующим:

1. Сталь. Материал стойкий к высокому давлению и недорогой. Монтаж отличается сложностью. Требуется применение сварочного аппарата.
2. Металлопластик. Благодаря гладкой внутренней поверхности на ней не задерживается грязь. Небольшой вес облегчает монтаж. Однако срок службы составляет только 15 лет.
3. Полипропилен. Самотечная система отопления из полипропилена характеризуется высокой прочностью и герметичностью. Монтаж ведется при помощи паяльника. Срок эксплуатации составляет 25 лет.
4. Медь. Лучший материал для использования. Обладая хорошей теплоотдачей, выдерживает температуру до 500 °C. Эксплуатируется в течение 100 лет.

Перед началом монтажа просчитывается необходимый диаметр используемых труб. Сначала рассчитывается величина тепловой энергии, необходимая для обогрева помещения. Затем к полученному значению прибавляется 20%. С учетом этой величины подбираются диаметры труб. При этом учитываются некоторые особенности:

завышение диаметра приводит к излишнему использованию энергии;
трубы из стали не ставятся диаметром меньше 50 мм;
после каждого разветвления сужение труб ведется на 1 размер.

Схема подачи жидкости оказывает существенное влияние на работу системы. Она бывает двух видов:

1. С нижним разливом. Характеризуется низкой эффективностью. Трубы прокладываются на уровне пола.
2. С верхним разливом. Подача горячей воды ведется из трубы, которая располагается под потолком. Часто используется в условиях частного сектора.

Как правило, в систему заливается вода, однако допускается применение антифриза. При этом следует учитывать, что он обладает меньшей теплоотдачей и более высокой плотностью. Поэтому энергии на его нагрев тратится больше, а отдача тепла такая же, как у воды.

Система самостоятельной циркуляции воды оправдывает себя только при отсутствии газа или электричества. В таком случае допускается ее установка в небольших домах. Расчеты показывают, что монтаж ее в целях экономии нецелесообразен из-за низкой эффективности.

Читайте также: