Схема отопления двухэтажного дома: обзор разновидностей и их характерных особенностей

По мере освоения отечественными строительными компаниями каркасной технологии двухэтажные коттеджи становятся все более доступными.

Сегодня такой дом, очень теплый и уютный (если верить рекламным проспектам), может позволить себе даже человек со средним достатком. Н

о каким бы теплым ни было жилище, придется решать вопрос о его отоплении, если только это не хижина где-нибудь в знойных тропиках.

Давайте посмотрим, какой может быть схема системы отопления двухэтажного частного дома и как среди множества вариантов выбрать самый подходящий.

Из чего состоит отопительная система

Перечень необходимого оборудования зависит от схемы организации отопления. Перечислим основные компоненты для всей совокупности решений.

Газовый котел. Его функция — греть теплоноситель. Часто он оснащен закрытым расширительным баком, а иногда и циркуляционным электронасосом. Выбор такой компоновки облегчает проектирование и монтаж теплосети. Подбор котла осуществляется исходя из мощности, необходимой для отопления жилплощади.

[!] Стандартная формула «100 Вт на 1 м²» усреднена. В действительности необходимая мощность зависима от отапливаемого метража, т.к. его увеличение непропорционально увеличению площади ограждающих конструкций — главной причины теплопотерь. Если для отопления 100-150 м² потребуется 130 Вт на метр, то для 400-500 квадратов хватит 80 Вт.

Отопительные приборы. Они нужны, чтобы отдавать тепло для поддержания нужной температуры в помещении. Это могут быть чугунные, стальные, алюминиевые или комбинированные радиаторы. Их энергоэффективность зависит от материала и количества секций батареи, а выражается в теплоотдаче и инерционности.

Трубопровод. Он применяется, чтобы передавать и распределять теплоноситель между батареями. Для его развертывания в основном применяют бесшовные изделия из полипропилена или стали. Низкий коэффициент внутреннего сопротивления позволяет использовать их в теплосетях с принудительной и естественной циркуляцией.

[!] Входящие в состав антифриза присадки могут разрушать полипропиленовый теплопровод. Если в доме не проживают постоянно, следует использовать стальные конструкции.

Фитинги. Необходимы для соединения труб. Важно, чтобы они не нарушали герметичность и не уменьшали проходимость теплопровода.

Расширительный бак. Компенсирует скачки давления внутри теплосети, вызываемые способностью вещества расширяться при нагревании. Устраняет риск разрушения отдельных ее компонентов. Существуют конструкции открытого и закрытого типов. Использование вторых предпочтительно из-за их универсальности, безопасности и простоты обслуживания.

[!] Поскольку эксплуатация открытого расширительного бака сопряжена с испарением теплоносителя, в такой компоновке нельзя использовать антифриз.

Запорная арматура. Позволяет отключать отдельные элементы теплосети от контура для проведения техобслуживания или регулировки температуры в помещении.

Предохранительная арматура. В эту категорию входят балансировочный вентиль, автоматический воздухоотводчик (кран Маевского), обратный и предохранительный клапаны. Их задачи заключаются в том, чтобы не допустить возникновение дросселирующих потоков и уберечь систему от гидроударов.

Регулирующая арматура. Предназначена для балансировки отопительной системы и управления теплоотдачей отдельных радиаторов. Это помогает установить в каждом помещении индивидуальный микроклимат, не изменяя общих показателей теплосети.

Распределительный коллектор и гидрострелка. Отвечают за разделение гидравлических контуров и распределение теплоотдачи. Улучшают проходимость сети. Уменьшают теплопотери. Поскольку они служат локальными центрами управления, на них устанавливают термометр, манометр, расходометр и др. датчики.

Циркуляционный электронасос. Перемещает теплоноситель по контурам. Устанавливается на обратный трубопровод непосредственно перед котлом.

Система отопления двухэтажного частного дома водяными теплыми полами

Теплые полы довольно популярный вид отопления в индивидуальных домах, их используют многие собственники невзирая на сложность конструктивного исполнения. Для нагрева воды применяют котлы на любом виде топлива, чаще отдают предпочтение двухконтурным моделям.

Для комфорта нахождения в помещении теплые полы обычно не нагревают выше 50 °С, при этом их температурные параметры могут отличаться в разных комнатах.

К преимуществам полового отопления относят равномерный прогрев всей площади помещений, а не только зоны у окон, а также способность длительный период удерживать тепло, аккумулируемое в массивной стяжечной плите.

Принцип организации

Для монтажа теплых полов используют трубы, которые укладывают под цементно-песчаной стяжкой в виде змейки или спирали с расстоянием между витками в 100 – 300 мм.

В последнее время для удобства укладки трубопровода применяют пенополистирольные теплоизоляторы с равномерно распределенными выступами, между которыми намного легче равномерно прокладывать спиральные ветви.

Существует два основных вида стяжек для теплых полов – мокрая и полусухая по немецкой технологии, вторая в настоящее время используется намного чаще. При ее заливке трубы укладывают на теплоизолятор из пенопласта или экструдированного пенополистирола (Пеноплекс), армированный металлической решеткой, и засыпают их полусухой стяжкой толщиной не менее 50 мм. Спустя некоторое время, не дожидаясь полного просыхания раствора, его поверхность уплотняют специальным приспособлением, носящим строительное название вертолет.

Обычное время высыхания стяжки до начала пользования нагреваемым полом составляет 28 дней и может изменяться в сторону уменьшения благодаря добавлению в растворные смеси присадок и пластификаторов.

Рис. 7 Система отопления двухэтажного частного дома с теплыми полами и радиаторами

Статья по теме:

Какой нужен расход трубы теплого пола на 1 м2 – расчет и таблица. Если ваша система отопления двухэтажного частного дома будет включать прокладку теплых полов, то почитайте про организацию отопления теплыми водяными полами, ее элементы и расход материала.

Оборудование

Обогрев помещений теплыми полами используют в принудительных системах отопления с циркуляционными электронасосами, прокачивающими воду. Обычно контуры теплых полов подключают к гребенкам специальных коллекторов, которые обычно стараются размещать по центру первого и второго этажей.

Также в коллекторных гребенках предусмотрена ручная или автоматическая возможность регулировки температуры отдельно для каждого контура за счет изменения объема подачи отопительной жидкости.

Для проталкивания теплоносителя по длинным контурам в цепь коллектора устанавливают дополнительные циркуляционные насосы.

Помимо этого, коллекторные гребенки оснащают дополнительными воздухоотводчиками, устройствами защиты электронасоса от перегрева теплоносителем.

Рис. 8 Коллекторная разводка и разные виды труб в теплых полах

Трубы

Главные требования к трубам теплых полов – высокая теплоотдача, гибкость для укладки змейкой или спиралью, отсутствие стыков под стяжкой, низкое гидравлическое сопротивление.

Для устройства контуров применяют трубопроводы из сшитого, термостойкого, а также из полиэтилена, армированного алюминием (металлопластик).

Обычно трубы подключают к гребенкам коллекторов при помощи компрессионных фитингов, зажимаемых вручную разводным или гаечным ключами.

Иногда для укладки теплых полов используют дорогостоящие трубопроводы из меди или гофрированной нержавейки, последняя в силу высокого гидравлического сопротивления ребер нежелательна в длинных контурах.

Основные требования

Если система проектируется с учетом СНиПа, проблем с ней не возникнет. Но этого мало. Хорошо продуманная конфигурация отличается такими качествами:

1. Энергоэффективность (экономичность). Эта характеристика особо важна в климатических зонах с низкой среднегодовой температурой и продолжительным отопительным периодом. Поддержание комфортного микроклимата в доме — одна из основных статей расходов домовладельцев.
2. Надежность и отказоустойчивость. Остановка системы посреди отопительного сезона опасна для здоровья жильцов. А регулярные перепады температуры и длительное промерзание наносят зданию непоправимый ущерб.
3. Максимальная безопасность. Следует предусмотреть все возможные негативные сценарии и минимизировать риск их возникновения.
4. Автономность и простота эксплуатации. Продуманная система отопления должна обходиться без вмешательства человека как можно дольше.
5. Полная управляемость. В грамотно реализованной системе настройке поддается все. Даже микроклимат в каждом отдельном помещении.
6. Эстетичность и бесшумность. Наличие отопительных инженерных сетей в доме должна выдавать только температура в помещениях. А работу электронасоса хорошо слышно даже днем. И если это не исправить, жильцы перестанут спать ночами.

Схема отопления с двухконтурным котлом

В действительности схема отопления двухэтажного дома с двухконтурным котлом ничем не отличается от обычной двухтрубной системы. Проблема несколько надумана и ее решение никак не зависит от сетей отопления. Суть вопроса в том, что двухконтурный котел во время подогрева воды отключается от системы и занимается исключительно ГВС. Если это занимает много времени, то здание начинает остывать и внутри становится прохладно.

Подобная ситуация – следствие неверного подбора мощности котла, монтаж отопления здесь ни при чем. Мощность теплогенератора должна определяться с учетом нагрева воды на ГВС. Если этого не сделано и котел уже установлен, то выход только один – уменьшать температуру нагрева воды и расходовать ее экономно.

Проектирование системы для двухэтажного дома

Ничего сложного в обустройстве инженерных сетей нет, но для разработки проекта лучше обратиться к профессиональным теплотехникам. Это убережет от просчетов и поможет сэкономить.

Если же хочется сделать все самостоятельно, придется глубже изучить предмет. Важно все — от климата и планировки до шумоизоляции и дизайна. Это поможет разобраться, какая схема отопления будет оптимальной в вашем случае: с принудительной или естественной циркуляцией, одно- или двухтрубная, открытого или закрытого типа, с водой или антифризом в качестве теплоносителя.

Чем руководствоваться, выбирая схемы разводки отопления в двухэтажном доме?

В вопросе выбора схемы отопления домовладелец вынужден балансировать между ее функциональностью и удобством эксплуатации с одной стороны, и стоимостью – с другой.
«Золотой серединой» с уверенностью можно считать двухтрубную систему.

Однако, утверждать однозначно, что она в любом случае окажется лучше однотрубной, нельзя – многое зависит от типа дома и расположения помещений в нем.

Если площадь этажа большим размером не отличается, и комнаты расположены в порядке убывания комфортности (например, детская – спальня – гостиная – кухня), то однотрубная система окажется более целесообразной.

Что касается коллекторной системы, то из-за значительных затрат на покупку материалов и монтаж рекомендовать ее пока можно лишь в исключительных случаях. Примером тому могут служить дома, часть которых сдается в аренду либо где помимо семьи проживает прислуга. То есть там, где домовладелец имеет ограниченный доступ в некоторые помещения, вследствие чего он не может непосредственно регулировать теплоотдачу установленных там радиаторов.

Особенности принудительной циркуляции

Длина отопительного контура в двух- и трехэтажных домах часто слишком велика, чтобы выбор в пользу отопительной системы гравитационного типа был оправданным решением. Есть у нее и другие недостатки, сделавшие схемы с принудительной циркуляцией стандартом де-факто для жилья большой площади.

Теплоноситель в такой системе движется по трубопроводу не под влиянием сил гравитации, а благодаря работе электронасоса. Из-за замкнутости контура на производительность насоса влияет только внутреннее гидравлическое сопротивление теплосети. Этажность не имеет решающего значения.

Поскольку теплоноситель движется быстрее, чем в конфигурациях с естественной циркуляцией, он не успевает сильно остыть, пройдя полный круг. Это обеспечивает равномерность теплоотдачи и экономию газа. Система может работать в низкотемпературном режиме, т.е. топить можно и в межсезонье, когда еще не слишком холодно.

Из-за высокого давления в трубопроводе крайне нежелательно использовать открытый расширительный бак. Но у него столько недостатков, что никакой проблемы в этом нет. Конструкция бака закрытого типа позволяет размещать его в любом месте. А в качестве теплоносителя можно использовать антифриз.

Есть у принудительной циркуляции и недостатки. Главный из них — зависимость от электроснабжения. Отключение электричества влечет за собой остановку насоса. Это приводит к прекращению подачи тепла и возникновению воздушных пробок.

Решается проблема путем установки разгонного коллектора. При отключении электричества такая система продолжит функционировать в режиме естественной циркуляции.

Поскольку электронасос создает много шума, придется выделить дополнительные средства на шумоизоляцию. Но если оборудование будет находиться в отдельном помещении, в этом нет необходимости.

Система отопления частного дома радиаторами

Радиаторное отопление по сравнению с теплыми полами хотя и менее эффективно, однако используется намного чаще благодаря простоте монтажа, меньшим финансовым расходам на его устройство.

Для его организации к котлу подключают трубопровод, который ведут в отапливаемые помещения и затем подсоединяют к нему радиаторные теплообменники.

Трубы для подачи теплоносителя к радиаторам прокладывают под стяжкой или по поверхности вдоль стен.

Температура радиаторов, как и теплоносителя в системе, обычно не превышает 80 С и может регулироваться как на отдельных теплообменных приборах при помощи терморегуляторов, так и в общем на котле.

Рис. 9 Самотечная отопительная система двухэтажного дома – схема

Самотечная

При организации отопления с естественной циркуляцией двухэтажного дома в самом верхнем помещении, которым обычно является чердак, устанавливают расширительный бак большого объема. От котла, расположенного в подвале, к нему подводят трубу, по которой нагретый теплоноситель поступает в емкость. Из расширительного бака по наклонному трубопроводу горячая вода направляется в радиаторы обычно по диагональной схеме подключения, и затем возвращается в котел для подогрева.

К недостаткам самотечной системы отопления в частном доме относят не слишком высокий напор – для создания давления в один бар бак должен находиться на расстоянии около 10 м от котла. Ситуацию исправляют, подключив в контур специальный повысительный или циркуляционный насос.

Так как скорость течения жидкости в самотечных системах невелика и редко превышает 0,2 м/с, для доставки теплоносителя в необходимых объемах используют трубопровод больших диаметров в 32 или 40 мм.

Хотя самотечная система может функционировать при отсутствии электричества, если котел энергонезависимым, ее практически не используют в современных домах коттеджного типа из-за низкой эстетичности и неудобства пользования помещениями виду прокладки труб большого диаметра под потолками и вдоль стен.

К тому же гравитационная система без циркуляционного электронасоса не позволяет подключать к ней контуры теплых полов.

Рис. 10 Принудительная система отопления система отопления двухэтажного частного дома коллекторной

Принудительная

Данный вид отопления используют в подавляющем большинстве индивидуальных домов, где подача теплоносителя к радиаторным теплообменникам происходит за счет проталкивания его по трубам насосом.

При монтаже отопления двухэтажного дома с принудительной циркуляцией используют закрытый расширительный бак, устанавливаемый рядом с насосом и котлом на нижнем этаже дома или в подвале. Для обеспечения циркуляции отопительной жидкости по контуру используют циркуляционный электронасос и дополнительные агрегаты, если применяют прогрев помещений теплыми полами.

Трубопровод принудительный системы прокладывают под полом или над его поверхностью, поэтому он имеет намного более высокую декоративность, чем гравитационный аналог. Также в принудительной системе в сравнении с самотечной иногда проще регулировать температуру отдельных теплообменных приборов.

Рис. 11 Биметаллический и панельный радиатор – конструктивное устройство

Радиаторы

В качестве радиаторов современных отопительных систем чаще других используют биметаллические разновидности, имеющие ряд неоспоримых преимуществ в сравнении с ранее популярными алюминиевыми. Они собираются из секций любой длины и имеют четыре резьбовых патрубка для подсоединения к трубопроводной магистрали по любой из выбранных схем подключения. Обычно к одному верхнему патрубку подключают трубу подачи с терморегулятором, ко второму нижнему обратки, вверху устанавливают кран Маевского, а внизу на четвертый отвод – заглушку.

Варианты подключения оборудования

Существует две основных схемы: одно- и двухтрубная. Оба варианта подразделяются на систему с вертикальными стояками и горизонтальными магистралями.

Применяется также лучевая разводка — в ней каждый радиатор подключается отдельно к централизованному коллектору. Поскольку в такой системе теплопровод монтируется в пол (дополнительный источник отопления), она не нарушает дизайнерскую концепцию помещения.

Существуют такие виды подключения отопительных приборов:

• боковое;
• нижнее;
• диагональное.

В первых двух вариантах трубы для подачи и отвода теплоносителя подключаются с одной ее стороны — соответственно сбоку или снизу. При диагональном — с противоположных и на разных уровнях. Последний тип присоединения гарантирует наименьшие теплопотери.

Нижнее подключение не рекомендуется использовать в схемах с естественной циркуляцией.

При боковом присоединении следует применять небольшие радиаторы (максимум 6 секций). При диагональном таких ограничений нет.

Однотрубная или двухтрубная?

Как можно понять из названия, эти системы различаются по числу магистральных трубопроводов, подающих теплоноситель в радиаторам. В однотрубной схеме все подводки от батарей присоединяются к одному общему трубопроводу, он является одновременно подающим и обратным. Ярким примером такой системы считается знаменитая «ленинградка», показанная ниже на рисунке:

При кажущейся простоте монтажа и экономии материалов однотрубная система обладает одним серьезным недостатком. Поскольку каждая батарея сбрасывает остывшую воду в общую магистраль, то к следующему радиатору теплоноситель приходит с более низкой температурой и так далее, до конца ветви. Из-за чего самый последний отопительный прибор может быть еле теплым. Что это значит?

Комнату все равно надо обогревать, а значит, придется наращивать теплоотдачу батареи, то есть, увеличивать количество секций. Получается, мы сэкономили на трубах и фитингах, но потратились на дополнительные секции. Прибавьте сюда трудности с регулированием в двухэтажных домах и невозможность естественной циркуляции.

Недостаток двухтрубной системы состоит лишь в том, что на ее сборку нужно больше материалов, так как в этом случае подающий и обратный коллектор разделены. То есть, теплоноситель приходит ко всем батареям по одной трубе, а уходит – по другой. Данная схема системы отопления частного дома обладает множеством достоинств, а потому наиболее популярна. Это повод для того чтобы остановить свой выбор именно на двухтрубной системе.

Варианты схем для двухэтажного дома

Однотрубная разводка

На установку такой системы уходит меньше всего материалов. Ее просто проектировать, а монтаж по силам каждому. Допускает подключение теплого пола, а реализовать ее можно как с применением электронасоса, так и по принципу естественной циркуляции.

Существуют такие разновидности:

• простая;
• «Ленинградка».

Простая однотрубная схема. Ее особенность в том, что теплоноситель попадает в следующий радиатор только после заполнения предыдущего. Пройдя круг, вода возвращается в котел.

Ее просто проектировать, а реализация обойдется недорого. Главный недостаток — температура каждой следующей батареи всегда ниже предыдущей. В зависимости от метража разница между первой и последней может быть настолько большой, что использование такой системы становится нецелесообразным.

В случае отказа от применения электронасоса обеспечить энергоэффективность получится на еще меньшей площади. Для жилого двухэтажного частного дома такой вариант скорее всего не подойдет.

«Ленинградка». От простой однотрубной эта схема отличается тем, что теплоноситель беспрепятственно движется по закольцованному контуру. В батареи же он вытесняется под влиянием давления через специальные отводы.

Благодаря этому температура воды примерно одинаковая на всей протяженности теплосети. А путем отключения от нее отдельных радиаторов можно устанавливать индивидуальный микроклимат в различных помещениях.

Невысокая стоимость реализации, а также простота проектирования и монтажа делают эту схему одной из самых популярных.

Двухтрубная разводка

Вода в такой системе подается и отводится с помощью разных контуров. Этим достигается более высокая энергоэффективность на больших площадях. А в контур может быть включено больше радиаторов без риска потери их продуктивности по мере отдаления от котла.

Однако, такие системы сложнее проектировать. А их реализация выйдет дороже ввиду использования большего количества материалов и дополнительного оборудования.

В малоэтажных постройках применяются такие двухтрубные схемы:

• тупиковая;
• лучевая или коллекторная;
• «Петля Тихельмана».

Тупиковая схема. Лучший вариант для помещений, в которых невозможно закольцевать контур. Например, из-за дверного проема.

Многие не любят ее по причине капризности. Поскольку вода подается и отводится по встречным направлениям, теплоноситель может замкнуть контур после первого же радиатора. Найдя путь наименьшего сопротивления, дальше вода не пойдет.

Устраняют эту проблему с помощью балансировочных вентилей и подключения батарей трубами меньшего сечения, чем используются в магистрали.

Лучевая схема. Подразумевает отдельное подключение каждой батареи к двум коллекторам — подающему и отводящему теплоноситель. Таким образом устраняется риск закольцовывания воды, присущий тупиковой разводке. Дополнительное преимущество такого подхода в том, что регулировать теплоотдачу каждого радиатора можно централизованно.

Это самая сбалансированная и легко управляемая схема. Позволяет комбинировать даже одно- и двухтрубные контуры. А ее коммуникации легко скрыть, что помогает сохранить привлекательность интерьера. Одновременно она же самая дорогая и трудоемкая в реализации из-за отдельного подключения каждого радиатора и применения дополнительного оборудования.

Есть у нее еще один недостаток — на ее основе нельзя собрать схему с естественной циркуляцией. А использование насоса не всегда оправдано ввиду зависимости функционирования системы от стабильности электроснабжения.

«Петля Тихельмана». Лучшая схема по соотношению стоимости, энергоэффективности, функциональности и простоты обслуживания. Она дешевле и проще в проектировании и установке, чем лучевая. Полностью лишена недостатков тупиковой, несмотря на последовательное подключение батарей. Не требует тонкой настройки и легко управляема.

Комбинированная разводка

Часто самое оправданное решение — совместить несколько различных схем. Пойти по такому пути заставляют разные причины. От особенностей планировки до нежелания избавляться от ранее установленных теплосетей в случае, когда второй этаж достроен недавно.

Общие правила организации комбинированных систем:

1. Допускается подключение любого количества контуров. Каждый из них может отвечать за отопление одного или нескольких этажей, помещений, а то и части комнаты. Ограничителями выступают только характеристики оборудования и бюджет.
2. Простые однотрубные конфигурации неэффективны при длинном отопительном контуре. Потому их использование в двухэтажном доме возможно только при малой жилой площади.
3. Теплый пол подключается отдельным контуром.

Если для разных контуров требуется различная температура и давление, вместо коллектора применяют гидрострелку.

Открытые и закрытые системы

Расширительный бак применяется всегда. Разница лишь в его типе, от которого и зависит, какая получится конфигурация — открытая или закрытая.

Расширительный бак открытого типа контактирует с внешней средой за счет наличия отверстия в верхней части. Это ограничивает возможность выбора места его установки (исключительно в наивысшей точке теплосети) и используемого теплоносителя (только вода, никакого антифриза).

Есть у него и другие недостатки:

• нужно регулярно доливать воду из-за испарения;
• высок риск возникновения воздушных пробок в отопительном контуре;
• нуждается в дополнительном утеплении при размещении на чердаке.

Расширительный бак закрытого типа менее капризен благодаря герметичной конструкции. Допускается его использование в системах с антифризом (применяется в загородных коттеджах, в которых не живут постоянно), а установить его можно в любом месте. Часто он изначально является встроенным компонентом теплогенератора компактной конструкции.

Варианты популярных отопительных систем для частных домов

При выборе систем отопления 2 -х этажных жилых домов основными критериями служат затраты на монтаж оборудования и топливо, удобство пользования, эффективность.

Если требуется выбрать наименее затратное по финансовым расходам отопление в частном доме, суммируют все издержки, связанные с получением разрешительных документов, монтажом и обслуживанием оборудования, ежегодными отчислениями на топливо, заменой износившихся приборов, техобслуживание. Таким методом не слишком сложно выбрать оптимальную систему отопления в любой период, к примеру, на срок от 10 до 30 лет.

Общепринятым приблизительным методом расчета тепловой мощности является расход 100 Ватт на квадратный метр жилой площади.

Для частных домов в зависимости от вида топлива чаще других используют следующие отопительные системы.

Рис. 2 Электронагревные полы с резистивным кабелем и инфракрасными пленками – монтаж

На электроэнергии

В подобном типе системах часто применяют электрические конвекционные нагреватели.

Другие, не менее популярные варианты – использование нагреваемых электрокабелем или инфракрасными пленками полов. Проблему с горячей водой решают применением электрического водонагревательного бойлера, наружная оболочка которого теплоизолирована от окружающей среды.

При электричестве можно использовать и водяное отопление с одновременным получением горячей воды, установив электрокотел косвенного нагрева.

Хотя по начальным затратам на оборудование отопление электричеством считается относительно недорогим, при длительной эксплуатации ежегодные отчисления на электричество превысят стоимость других видов топлива.

Поэтому данный вариант оптимально использовать в районах с небольшой стоимостью электроэнергии и по максимуму применяя ночной тариф для подогрева воды и аккумулирования ее в бойлере (тепловом аккумуляторе, буферной емкости) большого объема.

Помимо высокой стоимости при эксплуатации, не каждое жилье удается отопить электричеством ввиду ограничений по мощности многих подстанций, не позволяющих подавать достаточное количество электроэнергии в индивидуальные дома.

Рис. 3 Примеры обогрева комнат настенными электрическими конвекторами

На газе

Применение газа является самым дешевым видом топлива по энергоэффективности, однако и в данном способе есть масса отрицательных сторон.

В первую очередь это непомерные цены за услуги государственных организаций, подключающих индивидуальные дома к газовой магистрали. Для Московской области расценка в 2 миллиона рублей за подвод к забору индивидуального участка отрезка полимерного трубопровода небольшой длины в траншее под землей считается средней. К тому же придется тратить немало времени и средств на оформление документов, постройку отдельной котельной, внутреннюю разводку, закупку оборудования, монтаж теплых полов или радиаторов.

То есть начальные затраты на газовое отопление могут быть чрезмерно высокими для потребителей со средними доходами, но в дальнейшем из-за невысокой стоимости природного газа вложения окупятся.

В районах, где газовая магистраль проходит слишком далеко от дома, один из вариантов – применение газгольдеров. Обычно резервуар средним объемом около 5 кубических метров закапывают в землю и заправляют его сжиженным газом, которого многим хватает на один отопительный сезон.

Основной недостаток этого метода – высокая цена сжиженного газа, а также зависимость от энергетических компаний, устанавливающих цену на топливо по своему усмотрению.

Одно из главных преимуществ газа – возможность функционирования отопительной системы при отключении электроэнергии. Правда в этом случае придется использовать бензиновый генератор электричества для обеспечения функционирования котла и насосного оборудования.

Статья по теме:

Что такое автономная газификация индивидуального дома. В статье подробно рассказывается, как организовать автономную систему газификации в частном доме, какое нужно оборудование, кто его устанавливает, какие понадобятся документы!

Рис. 4 Схема отопления индивидуального дома с двухконтурным газовым котлом

Система отопления двухэтажного частного дома тепловыми насосами (ТН)

Использование природной энергии в последние годы набирает все большую популярность в мире. Если монтаж солнечных батарей и ветряных мельниц для отопления домов – эксклюзивный вариант, то широчайшее применение теплонасосов сдерживает лишь их высокая стоимость.

Существует несколько типов тепловых насосов по принципу действия: воздух – воздух (атмосферный теплонасос АТН), воздух – вода (воздушный теплонасос ВТН) и грунт – вода (геотермальный теплонасос ГТН). Соответственно агрегат может брать энергию из атмосферы или под землей, например, из водяных скважин, и нагревать в доме воздух или воду.

Для теплонасосов введен коэффициент преобразования, равный соотношению полученной тепловой энергии к затраченной электрической. В высокопроизводительных агрегатах он достигает 5-ти единиц не опускается ниже 2-х (зависит от состояния окружающей среды).

Лидерами по производству теплонасосов являются японцы – их агрегаты воздух – воздух (вода) способны уходить в плюс по выдаче тепловой энергии при температуре окружающей среды до -30 °С. Так же японские приборы отличается высоким сроком службы не менее 20 лет.

Весомое дополнительное преимущество теплонасосов – способность функционировать в режиме кондиционирования воздуха в теплое время года.

Тепловые насосы – отличный вариант для областей с умеренным климатом и могут отказаться даже выгодней газового отопления в районах с невысокой стоимостью электроэнергии.

На жидком и твердом топливе

Отопление углем, пеллетами, дровами, торфом, брикетом имеет два главных недостатка – требует присутствия человека при загрузке (не касается пеллет) горючих материалов своими руками и наличия помещения для их хранения. Использование в качестве энергоносителя жидкого дизельного топлива (солярки) по финансовым затратам является самым неудачным вариантом и поэтому применяют его очень редко.

К преимуществам использования твердых видов топлива относят его дешевизну и доступность, отсутствие высоких требований к мощности электросетей. Твердым топливом удобно отапливать дачные дома с периодическим проживанием людей.

Рис. 5 Система отопления двухэтажного частного дома с использованием геотермальных и атмосферных тепловых насосов, принцип работы

Совместимость с разными котлами

Настенная конструкция подходит для любых конфигураций с принудительной циркуляцией. Поскольку часто такие приборы снабжены встроенным насосом и закрытым расширительным баком, их применение упрощает проектирование и установку теплосети. Но ограничения по максимальной мощности не позволят справиться с отоплением жилья большой площади.

Существуют одно- и двухконтурные компоновки. Вторые помимо отопления обеспечивают горячее водоснабжение.

Энергонезависимые напольные агрегаты совместимы с любыми одно- и двухтрубными конфигурациями с гравитационной или принудительной циркуляцией. При подключении электронасоса такой котел справится с отоплением любой площади. Допускает сборку открытой системы. Главный недостаток, он же достоинство — прибор требует отдельного помещения с принудительной вентиляцией и дымоотводом.

Система с естественной циркуляцией

Принцип ее действия основан на конвективном движении воды. Горячий теплоноситель, выходящий из котла, имеет меньшую плотность и вес, нежели охлажденная вода, приходящая по обратной магистрали. Последняя стремится опуститься вниз и вытеснить более легкий нагретый теплоноситель. За счет этого и происходит естественная циркуляция. Для нормальной работы системы требуется выполнение нескольких условий:

• из-за низкой скорости движения жидкости диаметры труб должны быть увеличены, чтобы обеспечить необходимый расход теплоносителя;
• разность плотностей и масс воды с разной температурой невелика, поэтому схема отопления с естественной циркуляцией должна монтироваться с большими уклонами горизонтальных участков;
• сеть трубопроводов находится под естественным давлением, создавать избыточное – недопустимо, иначе течение жидкости прекратится. Значит, расширительный бак может быть только открытого типа и должен устанавливаться выше всей системы;
• чтобы выдержать все уклоны, котел часто приходится размещать в небольшом углублении.

Что же нам дает такая схема разводки отопления в двухэтажном доме, где соблюдение всех условий требует тщательных расчетов и приводит к большому расходу материалов и сложности монтажа? Ответ прост: гравитационная схема, функционирующая совместно с обычным твердотопливным или газовым котлом, делает водяное отопление двухэтажного дома независимым от электричества. Подчас это очень важный фактор, например, в районах с ненадежным электроснабжением. Это и есть сфера применения самотечных систем.

Что особенного в обогреве двух этажей

1. Важный нюанс – высота дома. Отопительное устройство находится на первом этаже, иногда в самой нижней точке системы. Всегда (даже если применяется настенный котёл) есть вертикальный участок подачи, который в некоторых случаях может иметь существенную протяжённость. Проблема заключается в необходимости поднимать теплоноситель на второй этаж, преодолевая силу тяжести.
2. Большая площадь/кубатура. Двухэтажные дома, как правило, крупнее одноуровневых, по суммарному внутреннему объёму уж точно. Поэтому обогреть их сложнее, так как требуется сгенерировать и развести куда больше тепла. Системы отопления двухэтажных домов более материалоёмкие и разветвлённые, здесь будет циркулировать больше теплоносителя, будут использоваться более мощные теплогенераторы и отопительные приборы.
3. Изолированность помещений. Большая площадь, которую нужно обогревать, в жилом доме почти всегда подразумевает наличие большого количества перегородок и отдельных комнат. В многоуровневом здании пространство также разделяется межэтажным перекрытием, которое мешает естественному переносу тепла (хоть нагретый воздух и стремиться подняться кверху). То есть довольно непросто распределить тепловую энергию по всем уголкам такого коттеджа, особенно сделать обогрев различных помещений равномерным.

Второй этаж нуждается в отдельных отопительных приборах

Виды водяного отопления частного двухэтажного дома своими руками со схемами

Самые популярные и подходящие варианты отопительных систем с использованием воды – это с принудительной и естественной циркуляцией. Второй вариант не требует постоянного подключения к сети, практичен, так как перебои в подачи электроэнергии никак на наго не влияют. Выполняя монтаж такой системы, необходимо использовать трубы, имеющие внушительный диаметр, и устанавливать их под наклоном.

Вариант схемы отопления частного дома с естественной циркуляцией

Схема с естественным поступлением носителя тепла более приемлема для одного этажа, в двухэтажных постройках применяют метод принудительной подачи воды. Для него следует монтировать котел, бак расширительный, коллектор, прибор отопления и систему труб. Циркуляция происходит за счет работы насоса, а для нагрева используется разнообразное топливо. Может питаться и от электроэнергии для осуществления обогрева дома.

Разберем, почему предпочтение отдают принудительной системе.

Естественный вариант поступления носителя тепла

Схема для двух этажей мало чем отличается от варианта с одним этажом. Она достаточно распространена и оправдывает свою популярность.

Обратите внимание! Правильно выбрать место монтажа расширительного бака.

Расширительный бачок совсем необязательно монтировать на чердаке, однако, оставить его сверху, на втором этаже. Таким образом будет обеспечиваться сток носителя тепла. Поступая сверху в батареи, тепло будет распределяться равномерно по площади всего дома. Следует соблюдать наклон труб в 3-5 градусов для постоянного стока жидкости.

Расширительный бачок находится на втором этаже

Подающие трубы могут располагаться под потолком или подоконниками. Такая система обогрева здания имеет ряд достоинств:

• нет надобности в постоянном подключении к сети;
• работает без перебоев;
• легкость в использовании;
• нет шума в процессе эксплуатации.

Водяной контур

На что обратить внимание

Мощность отопительной системы здания должна гарантированно компенсировать и превышать суммарные потери тепла. При расчете мощности водяного котла следует принимать во внимание следующие факторы:

• площадь дома и высота потолков;
• материал стен, кровли, перекрытий;
• качество теплоизоляции строительных конструкций
• количество и качество окон, дверей;
• климатическую зону и среднемесячные температуры, силу и направление ветра в регионе постройки.

Особенности выбора котла

Кроме тепловой мощности, на выбор котла влияет целый ряд факторов.

Виды котлов

По типу применяемого топлива отопительные котлы делятся на:

Твердотопливные

Работают на угле, дровах, торфяных брикетах. Обладают самой простой конструкцией и легки в обслуживании – достаточно периодически чистить их от сажи.

Плюсы:

• самая низкая стоимость калории
• самостоятельное обслуживание.

Минусы:

• низкая автономность – как минимум раз в сутки необходимо загружать топливо и удалять золу и шлаки;
• большой объем ручного труда;
• медленно изменяет мощность;
• загрязнение дымохода сажей.

Оптимальны для небольших домов в местах, где нет магистрального газа.

Рейтинг лучших производителей и моделей твердотопливных котлов

Газовые

Используют магистральный или баллонный природный газ.

Плюсы:

• средняя стоимость калории;
• не загрязняют дымоход;
• удобны в эксплуатации;
• простота регулирования мощности.

Минусы:

• сложности согласования установки и подключения;
• опасность утечки газа;
• специализированное периодическое обслуживание оборудования.

Газовый котел – эффективное и экономичное решение для трехэтажного дома.

Рейтинг лучших производителей и моделей газовых котлов

Электрические

Теплоноситель нагревается электронагревательным элементом, размещенным в утолщении трубы.

Плюсы:

• компактность;
• не требуется отдельное помещение котельной;
• быстрая и точная регулировка мощности.

Минусы:

• высокая стоимость калории.

Электрокотлы редко используются в качестве основных систем отопления.

Рейтинг лучших производителей и моделей электрических котлов

Комбинированные

Это твердотопливный или газовый котел, в теплообменник которого встроен вспомогательный электронагреватель. Он используется вместе с основной топкой в сильные морозы либо самостоятельно — в межсезонье, для периодического протапливания.

Плюсы:

• экономия места;
• не требуется гидравлическое и теплотехническое согласование основного и вспомогательного источника тепла;
• единая система управления мощностью.

Минусы:

• высокая стоимость оборудования;
• сложность обслуживания.

Рейтинг лучших производителей и моделей комбинированных котлов

Энергозависимость

Энергонезависимые котлы для своей работы не требуют подключения к электросети. Их системы регулировки и безопасности — целиком механические. Как правило, это твердотопливные или газовые котлы начального уровня. Система циркуляции жидкости при этом доступна только естественная.

Энергозависимые котлы требуют постоянного подключения и стабильного электроснабжения. От сети питаются циркуляционный насос, вентиляторы; системы автоматики. В районах с нестабильным электроснабжением используют источники бесперебойного питания с мощными аккумуляторами или генераторами.

Настенный или напольный

Настенное размещение котла позволяет сэкономить место. В таком исполнении делают электрокотлы и газовые котлы малой и средней мощности с закрытой камерой сгорания.

Твердотопливные котлы и мощные газовые, имеющие большой вес и габариты, монтируют на прочном напольном основании. Для таких устройств требуется отдельная комната.

Радиаторы или теплый пол: что выбрать

Жидкостные системы отопления используют два основных вида теплообменников в помещениях: это настенные радиаторы или теплый пол.

Радиаторы размещаются на внешних стенах под окнами и рядом с дверями как можно ближе к полу. Они нагревают холодный воздух, поднимающийся вверх и прогревающий все помещение.

Плюсы:

• простота устройства и монтажа;
• легкость обслуживания и ремонта;

Минусы:

• требуются радиаторы;
• остается прослойка холодного воздуха возле пола.
• пониженная эффективность отопления.

Теплый пол представляет собой изогнутую змейкой трубу, размещенную в цементной стяжке поверх чернового пола под напольным покрытием. Теплоноситель, проходя по трубе, нагревает стяжку, от нее нагревается пол.

Плюсы:

• высокая эффективность отопления;
• равномерный прогрев воздуха по высоте;
• комфорт и уют.

Минусы:

• сложность при установке;
• дороговизна;
• низкая ремонтопригодность.

Способы разводки труб

В частных домах чаще всего используются следующие способы разводки трубопроводов отопления:

Одноконтурный

Все радиаторы в доме подключены к одной трубе последовательно. Теплоноситель от котла проходит через них и в каждом отдает часть энергии, после чего возвращается в котел.

Плюсы:

• экономия труб;
• меньше отверстий в стенах.

Минусы:

• до последнего радиатора доходит остывший теплоноситель;
• сложно отрегулировать постоянную температуру в комнатах.

Двухконтурный

Все радиаторы в здании подключены параллельно к прямой и возвратной трубе. Прямая раздает нагретый теплоноситель, обратная собирает остывший и возвращает его в котел.

Плюсы:

• эффективность отопления;
• простота регулировки температуры в комнатах;
• легкость балансировки.

Минусы:

• выше затраты на материалы;
• сложнее монтаж.

Лучевой

Каждый радиатор в небольшом доме или на этаже многоэтажного здания подключен к главному или этажному прямому и обратному коллектору двумя трубами.

Плюсы:

• точность регулировки температуры в каждой комнате и в зонах внутри больших помещений;
• возможность обслуживания и ремонта отдельных радиаторов без остановки системы.

Минусы:

• высокая стоимость материалов;
• высокая трудоемкость монтажных работ.

Такая схема подключения наилучшим образом подходит для трехэтажного дома.

Отличие естественной циркуляции от принудительной

Нагретая жидкость имеет меньшую плотность и стремится подняться вверх, а холодная – наоборот, опуститься вниз. Это физическое явление используют для организации естественной циркуляции жидкости в системе.

Такое решение требует точного гидротехнического расчета и соблюдения углов установки горизонтальных участков труб. Напор при естественной циркуляции минимальный, прогрев системы идет медленно. Ее разумно использовать для одноэтажных зданий.

Если требуется обеспечить быстрый прогрев системы, а также если этажей два или три – используют принудительную циркуляцию. Жидкость перекачивается циркуляционным насосом, создающим необходимый напор. Требования к уклону труб менее строгие, можно даже отапливать помещения, расположенные ниже уровня котла.

Материал труб

Сталь

Стальные трубы широко применялись в прошлом веке. Сталь хорошо обрабатывается и поддается сварке. Требует покраски.

Плюсы:

• доступная цена;
• гибкость и прочность.

Минусы:

• подверженность коррозии;
• внешний вид;
• электропроводность.

Медь

Веками проверенный материал. Сочетает надежность с эстетичным внешним видом.

Плюсы:

• хорошо обрабатывается;
• не ржавеет.

Минусы:

• для пайки требуются высокие температуры и открытый огонь;
• дороговизна.

Дорогое решение используется в домах верхней ценовой категории.

Полимеры

Полипропиленовые трубы получили широкое распространение несколько десятилетий назад. Это бюджетное решение неплохо смотрится и сочетается с большинством интерьеров.

Плюсы:

• дешевизна;
• не ржавеет;
• при монтаже не нужен открытый огонь.

Минусы:

• требуется тщательное соблюдение технологии пайки;
• низкая стойкость к вибрации и изгибным напряжениям.

Полимерные трубы используются в различных категориях домов.

Дополнительное оборудование на систему

Кроме котла, радиаторов и трубопроводов, для работы системы отопления понадобится:

• циркуляционный насос: для организации принудительной циркуляции теплоносителя;
• расширительный бачок: для временного выхода излишков теплоносителя, расширившегося при нагреве;
• регулировочная и запорная арматура;
• система управления.

Варианты отопительных труб

Система отопления — это не только котел и радиаторы, но и трубы, по которым теплоноситель передвигается под давлением. Для установки отопительной развязки для частного трехэтажного дома можно использовать трубы из следующих материалов:

Статья по теме: Римские шторы в интерьере спальни

Схема системы отопления дома.

• стальные трубы (оцинкованные, нержавеющие). При монтаже таких труб необходимо учесть, что для соединения требуется сварочный аппарат. Такой материал прочен, срок его службы довольно большой. Но есть и минусы, к которым относятся необходимость использования сварки и наличие опыта работы с металлическими резьбовыми соединениями. Сегодня стальные отопительные трубы применяются все реже, так как есть более дешевые, но не менее качественные материалы;
• отопление может осуществляться и при помощи медных трубопроводов, которые на сегодня считаются самыми качественными и надежными. Они выдерживают высокое давление, не подвержены коррозии, но вот стоимость таких труб высока, их сегодня применяют только для эксклюзивного строительства. Для соединения используется специальная высокотемпературная пайка при помощи серебра. После работы все места соединений тщательно заделываются;
• полимерные трубы — это большая группа, включающая в себя полиэтиленовые, металлопластиковые, полипропиленовые с алюминиевой армировкой. Изделия легко монтируются, они качественны, некоторые можно монтировать внутри стены, что положительно сказывается на интерьере дома. Система отопления монтируется быстро, для соединения используются различные методы, в том числе прессовка, использование специального аппарата для сварки, температурного соединения труб.

При выборе труб надо учитывать, насколько сложной будет система, есть ли возможность прокладки трубопровода в стенах, какие требования предъявляются к соединениям.

Простейшая схема

Основная сложность монтажа отопительной системы заключается в необходимости подачи теплоносителя на второй этаж здания. А главное преимущество однотрубных сетей — в их простоте и дешевизне монтажа. Независимо от способа разводки — верхнего или нижнего — они позволяют существенно сэкономить на материалах и комплектующих, сократив общую протяженность трубопровода. При необходимости разные типы систем отопления можно комбинировать между собой, увеличивая тем самым эффективность их работы.

Схема однотрубной системы очень проста. От котла отходит одна труба, к которой подключаются радиаторы. Пройдя через все элементы отопительной сети, труба возвращается в нагревательный агрегат. В результате теплоноситель проходит по замкнутому кругу, повторяя этот цикл раз за разом.

Особенность однотрубных схем заключается в разнице температуры теплоносителя в разных частях сети. Выходя из котла, вода имеет максимальную температуру. По мере прохождения по замкнутому контуру она постепенно остывает, отдавая свое тепло каждому из установленных радиаторов. Они в свою очередь отдают его воздушному пространству помещений.

Принцип работы такой системы определяет ее технические особенности:

• В сети может быть строго определенное количество радиаторов.
• Система не может масштабироваться и изменяться в процессе эксплуатации.
• Радиаторы, расположенные в удалении от котла, меньше нагреваются и, как следствие, хуже обогревают помещение.
• Схема не подходит для домов большой площади с большим количеством отапливаемых помещений.

Эти особенности определяют и недостатки однотрубных систем, а также ограничения на их использование. С другой стороны, если правильно смонтировать сеть отопления в двухэтажном частном доме и подобрать эффективное нагревательное оборудование, можно обеспечить комфорт, уют, оптимальный микроклимат и благоприятный для человека температурный режим.

Типы принудительной циркуляции носителя тепла в обогреве

Для обогрева с таким видом циркуляции выбирают несколько вариантов схем:

• с одной трубой;
• двумя;
• коллекторная.

Каждую можно смонтировать самим или пригласить специалистов.

Особенности однотрубной системы отопления с принудительной циркуляцией

В данном варианте используют две ветви. На каждом этаже монтируется запорная арматура, чтобы обогревать часть комнат при необходимости. Пройдя через трубы, носитель тепла снова поступает в одну трубу, идущую к котлу.

Вариант схемы с одной трубой

На входе в батарею также монтируется запорная арматура, которая служит для регулировки температуры в комнате, а также необходимая при замене оборудования. Сверху радиатора устанавливают вентиль для спуска воздуха.

Вентиль на батареи

Чтобы повысить равномерность распределения тепла, радиаторы устанавливаются по линии байпасов. Если не использовать эту схему, то потребуется подбирать батареи разной мощности с учетом потери носителя тепла, то есть чем дальше от котла, тем больше секций.

Обратите внимание! Необходимо соблюдать последовательность монтажа радиаторов, чтобы обеспечить равномерное тепло во всех комнатах.

Использование запорной арматуры необязательно, но без нее снижается маневренность всей системы отопления. При необходимости вы не сможете отключить от сети второй или первый этаж для экономии топлива.

Чтобы уйти от неравномерного распределения носителя тепла, используют схемы с двумя трубами.

Статья по теме:

Теплоноситель для системы отопления загородного дома. В статье проведен комплексный анализ характеристик разных жидкостей, а также рассмотрены критерии выбора, чтобы избежать ошибок.

Система с двумя трубами

Чаще всего в домиках в два этажа монтируют двухтрубную систему отопления с принудительной циркуляцией, схемы которой могут быть различны. Они делятся на несколько подтипов:

• тупиковая;
• попутная;
• коллекторная.

Самый легкий вариант – первый. Основной недостаток такой системы – практически полное отсутствие контроля режима температуры. Необходимо устанавливать радиаторы с большим контуром в отдаленности от котла.

Варианты тупиковой и попутной схем

Попутный вариант позволяет легко контролировать уровень тепла, но необходимо увеличивать длину трубопровода.

Наиболее эффективной признана коллекторная схема, которая позволяет подводить к каждому радиатору отдельную трубу. Тепло поступает равномерно. Есть один минус – высокая стоимость оборудования, так как увеличивается количество расходного материала.

Схема коллекторного горизонтального отопления

Существуют еще вертикальные варианты подачи носителя тепла, которые встречаются с нижней и верхней разводкой. В первом случае сток с подачей носителя тепла проходит сквозь этажи, во втором, стояк идет вверх от котла на чердак, где идет разводка труб на элементы обогрева.

Схема отопления с принудительной циркуляцией двухэтажного дома может быть любой. Рассмотрим более подробно популярный самостоятельный вариант монтажа «Ленинградки».