Система отопления с естественной циркуляцией двухэтажного дома


Отопление двухэтажного дома с естественной циркуляцией

При покупке или постройке частного дома приходится сталкиваться со многими проблемами, в том числе с отоплением. Нужно все правильно рассчитать для того, что проживание в своем жилище было комфортным и приносило только удовольствие. Для этого нужно правильно подобрать и нарисовать схему отопления с естественной циркуляцией двухэтажного дома.

Рис. 1 Схема однотрубной системы отопления в двухэтажном доме

Лучше это делать, конечно же, с профессионалом, но в силу многих посторонних факторов это происходит крайне редко. Поэтому каждый хозяин старается сначала изучить нужную информацию, а потом подключить систему отопления самостоятельно. Технология подключения должна быть соблюдена на все 100%. Все особенности газового устройства изучить не получится, так как существует очень много информации, но самое главное нужно учитывать.

Самое главное, что нужно сделать – это правильно выбрать схему для отопительной системы. Нужно учесть размеры Вашего дома, а также определить то место, где будет стоять котел.

Как же работает система естественной циркуляции? А все начинается с того, что жидкость при нагреве расширяется, потом идет вверх по трубам и попадает в самую верхнюю точку отопительной системы. Затем вода немного остывает и идет по кругу обратно в котел. Цикл постоянно повторяется.

Что нужно учитывать при разработке схемы отопления двухэтажного дома

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

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

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

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

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

Какие виды схем отопления бывают

Видов систем с естественной циркуляцией всего две:

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

Рис. 2 Гравитационное отопление с горизонтальной разводкой

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

Лучшими вариантами для установки являются:

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

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

Лучшим вариантов для гравитационной системы отопления двухэтажного дома считаются:

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

Рис. 3 Схема естественной циркуляции

Достоинства и недостатки отопительной системы с естественной циркуляцией

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

Итак, к плюсам можно отнести:

К недостаткам можно отнести:

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

При помощи каких средств работает данная отопительная система

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

Рис. 4 Схема гравитационной системы отопления

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

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

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

Автономное отопление частного дома

Когда выгодна однотрубная система отопления двухэтажного дома – схема, монтаж и эксплуатация

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

Намереваясь смонтировать данную дешевую схему, домовладелец сильно ошибается. Самотечная система (в просторечии, «самотек») обойдется вдвое-втрое дороже оснащенной циркуляционным насосом. Естественная циркуляция требует:

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

В каких домах выгоден однотрубный «самотек»?

Только не в 3-х этажном доме. «Самотечный» теплоноситель движется «лениво». Имеющиеся 20 кг разницы в весе тонны нагретой и холодной воды не создадут достаточной разницы давлений между «подачей и «обраткой для интенсивного движения по трубам, батареям.

В двухэтажном доме «самотек» будет работать неплохо, но второй этаж должен быть полноценным, имеющим чердак, позволяющий установить расширительный бачок. От котла в подвале (приямке) до бачка идет главный вертикальный стояк подачи. От стояка отходит т.наз. «лежак», уклоняющийся вниз. От «лежака» опускаюся стояки к этажным радиаторам. Эта вертикальная система, показанная на рисунке ниже, напоминает устройство отопления многоэтажного дома.

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.

Наклонные трубы-«лежаки» плохо вписываются в пространство мансарды, могут пересекать оконные проемы, портя интерьер помещения.

«Самотек» больше подходит одноэтажным домам в местностях, характеризуемых ненадежным электроснабжением.

Однотрубная система отопления двухэтажного дома с циркуляционным насосом

Включает этажные контура с горизонтальной однотрубной разводкой, соединенные вертикальными стояками «подачи» и «обратки», Последние пространственно разнесены или объединены в двухтрубный стояк. Циркуляционный насос включается в обратную магистраль («обратку») перед отопительным котлом.

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.

Расход теплоносителя по горизонтальной магистрали в N раз больше (N – число последовательно соединенных радиаторов), требемого двухтрубной схемой. «Однотрубка», имеющая одинаковое числе отопительных приборов с «двухтрубкой», оснащается циркуляционным насосом большей мощности.

В каких домах выгоден монтаж насосных однотрубных систем?

Снижение длины труб отопления относительно двухтрубных схем присуще многоэтажным жилым домам, промышленным зданиям (цехам, складам), характеризуемым длинами контуров отопления в сотни метров. Применение «однотрубки» в них реально экономит отопительные трубы. Широкое применение в индивидуальном строительстве объясняется недопониманием реального соотношения затраты-достоинства данного типа отопления заказчиками и теплотехниками-практиками.

В небольших двухэтажных домах площадью около 100 кв.м (50 кв.м – первый этаж, 50 кв.м – второй) часто монтируют «однотрубку», хорошо работающую при коротких контурах, содержащих 4-5 отопительных приборов. Большие дома со множеством радиаторов плохо подходят для однотрубных схем, хотя реально работают объекты с десятком батарей в этажном контуре, как в показанной ниже смешанной вертикально – горизонтальной однотрубной схеме.

Однотрубная система смешанного (вертикально – горизонтального) типа.

Распространенные ошибки при монтаже

Выше изображены «ленинградские» схемы горизонтальных однотрубных этажных контуров с радиаторами, подключенными к общей магистрали двумя тройниками. Через каждый прибор протекает только часть полного объема теплоносителя, циркулирующего по контуру. Можно встретить ошибочное подсоединение без магистральной трубы (см. контур первого этажа на рис. ниже).

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?

При выполнении классической однотрубной схемы («ленинградской»), когда под радиаторами проложена магистральная труба, ситуация другая. Движущийся теплоноситель, встречая на своем пути первый тройник, распределяется на два потока в соответствии с величинами гидравлических сопротивлений прямого пути и бокового отвода тройника. Из-за большего гидросопротивления бокового отвода в радиатор затекает небольшая часть общего потока теплоносителя (обычный «коэффициент затекания» составляет 0,2-0,3). Эта малая часть остывает внутри батареи на несколько градусов, как показано на рисунке ниже, подмешиваясь на выходе к основному неостывшему потоку. Результирующая его температура оказывается выше, чем при пропускании всего объема жидкости через отопительный прибор.

Распределение теплоносителя в обвязке радиатора «ленинградской» схемы.

При движении по контуру температура жидкости все равно снижается, но в меньшей степени, до температуры уже не 35 °С, а примерно 45 °С, т.е. батареи в цепочке оказываются более выровненными по нагреву. Специалисты высказывают мнение, что однотрубная схема («Ленинградка») позволяет добиться равномерного прогрева до 10-11 радиаторов в контуре (по десять секций в каждом приборе).

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).

При выполнении однотрубной системы отопления двухэтажного дома, схема которой включает магистральную трубу, диаметр последней берется большим. Так при выполнении подводок к радиаторам металлопластиковой трубой Ду16, для восьми-девяти отопительных приборов в этажном контуре следует брать «магистралку» с Ду40. Труба Ду32 работать будет, но устойчивость системы понизится. Это означает, что любое изменение температуры теплоносителя будет вести к ее разбалансировке, т.е. заметному изменению разности температур нагрева соседних радиаторов в контуре.

Распространены схемы «однотрубок» с обвязкой радиаторов т.наз. «байпасами», как показано на фото ниже.

Подключение радиатора в «ленинградской» схеме с байпасом.

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.

Конечно, если в такой схеме со множеством устройств регулирования расхода постоянно заниматься ручным управлением прогревом каждого прибора, то можно-таки, тратя уйму времен, постоянно добиваться их равномерного нагрева. Но стоит ли «овчинка выделки»? Если делать «однотрубку», то присоединять радиаторы следует к магистрали неизменного большого диаметра, обеспечивая им стабильную работу при небольшом снижении нагрева приборов вдоль контура.

Заключение

Если радиаторы в однотрубной схеме присоединить к магистральной трубе с диаметром, по крайне мере вдвое превышающим диаметр подводок к ним (при соответствующем размере фитингов), то ценой таких затрат на материалы можно добиться снижения температуры в цепочке до 8-10 приборов. В двухтрубной схеме тот же результат достигается при небольшом диаметре всех труб отопления.

Как реализовать альтернативное отопление частного дома

  • Двухтрубная система отопления частного дома – классификация, разновидности и практические навыки проектирования

  • Однотрубная и двухтрубная разводка отопления в частном доме

  • Коллекторная система отопления частного дома – преимущества и недостатки

    Система отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией

    Владельцы собственных загородных домов знают, что отопление жилья – задача первостепенная и дорогостоящая, но она облегчается тем, что практически все существующие схемы отопления можно повторить самостоятельно, не прибегая к платным услугам профессионалов. Дом в один или два этажа – неважно, так как по закупкам и трудозатратам показатели увеличатся не в два раза, а меньше. Сэкономить еще немного поможет реализация схемы отопления с естественной циркуляцией (в быту ее называют просто – «гравитация» или «физика»), в которой не предполагается включение в работу циркуляционного насоса и сопутствующей фурнитуры. Тем более что схема обкатана десятилетиями, и за это время сбоев не показала, так как состоит из минимального количества узлов и деталей.

    Гравитационная схема отопления дома

    Из чего состоит и как работает гравитационная система

    Схем отопления дома с гравитационной циркуляцией теплоносителя много, и все они способны выдавать максимальный КПД только если трудная разводка не будет слишком длинной – не более 30-35 метров в каждом направлении.

    Основные узлы и элементы естественного отопления для одно- или двухэтажного частного дома следующие:

    1. Твердотопливный отопительный котел, реже – газовый или электрический;
    2. Трубная разводка – ее схема зависит от типа отопительной системы – с одной трубой или с двумя: подачей и обраткой;
    3. Радиаторы, батареи или регистры отопления;
    4. Расширительная емкость.

    Естественная циркуляция воды с верхней трубной разводкой

    Твердотопливная система отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией функционирует благодаря принципу сжигания в котле дров, угля или пеллетов. Подогретый теплоноситель по трубам подачи движется к радиаторам силами, возникающими из-за разницы давлений холодной и подогретой жидкости, и силами гравитации, возникающими из-за определенного уклона труб. Отдав некоторое количество тепла в атмосферу, теплоноситель движется по трубам обратной подачи в рубашку котла. Расширительный резервуар обеспечивает постоянное поступление жидкости в систему, а также служит для выхода образующегося в трубах воздуха. Цикл оборота теплоносителя будет непрерывным, пока вода нагревается и поддерживается хотя бы минимальное давление в трубах за счет расширительного бачка – поэтому емкость должна монтироваться выше верхней точки отопительной системы. Поэтому такая реализация отопления и носит название «естественной».

    Разница между естественной и принудительной циркуляцией

    В двухэтажном доме гравитационная схема работает так: на второй этаж нагретый теплоноситель подается по вертикальным трубам – стоякам. Давление в вертикальных стояках создается тремя факторами:

    1. Работой расширительного резервуара;
    2. Расширением нагревающегося теплоносителя;
    3. Давлением из-за разницы давлений между горячим и холодным теплоносителем.

    Проще говоря, горячая вода поднимается вверх по стоякам в соответствии с законами физики, а остывшая вода устремляется вниз, вытесняясь новым горячим напором. Попав на первый этаж, вода движется по горизонтальным трубам за счет перечисленных выше трех факторов – самотеком. Для полной уверенности в том, что движение теплоносителя не будет остановлено воздушными пробками или участком с застоявшимся теплоносителем, трубы монтируются с уклоном не менее 2 см на 5 погонных метров. Автоматическое удаление воздуха происходит через расширительную емкость – это обязательная часть естественной схемы циркуляции воды в отоплении. Также в бачок выдавливается лишняя жидкость, которая при расширении нагревается.

    Расширительная емкость для отопительной системы

    Поэтому нужно рассчитать объем резервуара, и сделать это можно по следующему алгоритму:

    1. Необходимо уточнить, как увеличится объем нагретого теплоносителя (ОТ). Стандартное значение для воды – 5%. Если теплоносителем служит антифриз, то параметр увеличится;
    2. Общий объем теплоносителя в контуре (ТК). Проще всего просто замерить количество литров теплоносителя в системе;
    3. Узнать значение максимального давления в котле и контуре (ДК) – параметр обычно указывается в сопроводительной документации к нагревательному прибору;
    4. Узнать давление в расширительном резервуаре (ДР) – также из документов к устройству.

    Для расчета объема расширительного резервуара существует простая формула:

    ОТ х ТК х (ДК + 1) / ДК – ДР

    Результаты рекомендуется округлять в бо́льшую сторону. Устройство расширительной емкости

    Даже при возникшем давлении в трубах теплоноситель не будет двигаться быстро по понятной причине: теплоноситель тормозится трением о шершавые внутренние стенки труб. Потеря скорости возрастает на поворотах и в разветвлениях труб, при прохождении через вентили и фитинги. Также скорость движения теплоносителя определяется такими факторами:

    1. Разностью в высоте центральной точки котла отопления и в высоте центральной точки батареи отопления. Чем больше разница между этими точками, тем быстрее скорость нагретой жидкости в системе;
    2. Разностью в плотности остывшего и нагретого теплоносителя – высокая температура создает меньшую плотность воды и бо́льшую разницу давлений.

    Температура во всех узлах отопительной системы изменяется скачкообразно, если начальной точкой считать центральные точки нагревательного котла и отопительных батарей. То есть, отопление двухэтажного дома с естественной циркуляцией всегда будет наполовину горячим – в верхней его части, и холодным снизу тоже приблизительно наполовину.

    Отопление двухэтажного дома с верхней и нижней трубными разводками

    Нагретый теплоноситель расширяется, и его удельная масса становится меньше, то есть плотность падает. Поэтому при одинаковом литраже горячая вода будет весить меньше, чем охлажденная. На практике этот эффект проявляется следующим образом: без наличия верхнего контура в трубной разводке она превращается в обычную схему с сообщающимися сосудами, в которой котел (один из сосудов) должен быть ниже других (труб и радиаторов). Такое расположение устройств приведет к появлению движения теплоносителя, так как он будет стремиться растекаться по всему имеющемуся объему (смотрите рисунок ниже).

    Простейшая гравитационная схема

    Из схемы понятно, что подающий трубопровод с нагретым теплоносителем проходит выше, чем труба обратки с охлажденной жидкостью, и по идее такая схема должна тормозить скорость движения теплоносителя. Но, так как теплоноситель в рубашке котла постоянно нагревается и его плотность становится меньше, он начинает подниматься вверх, и этому помогает выталкивающая его холодная вода из нижней трубы. Зацикленность процесса делает движение теплоносителя постоянным.

    На увеличение давления в системе в основном оказывает влияние разница в центральных точках монтажа котла и труб с радиаторами. Немного меньше на величину давления влияет уклон труб, подключающих теплоноситель к радиаторам, и уклон самих радиаторов. Труба подачи должна быть наклонена в сторону по направлению к радиаторам, обратка – в сторону от радиаторов. Все эти условия в сумме создают основную задачу – найти правильное место для установки котла.

    Отопление без насоса

    Если схема частного отопления монтируется в доме, то нагревательный котел желательно устанавливать в подвальном помещении. Но, так как это не всегда удобно и возможно, котел заглубляют в грунт на первом этаже минимум на 1,5 метра. Это – страховочный вариант, так как схема отопления для двухэтажного здания изначально предполагает достаточную разницу в высоте между агрегатом и батареями. При заглублении котла следует принять необходимые противопожарные меры – сделать бетонный фундамент, защитить стены ямы металлом и листами асбеста.

    Саморегулирующаяся система

    Разница в температурном режиме жидкости в трубах влияет на организацию ее передвижения по трубам. Схема с вертикальной или горизонтальной разводкой труб по дому с таким типом регулировки давления называется саморегулирующейся. При достижении такой плотности жидкости, при которой охлажденный теплоноситель становится тяжелее нагретого настолько, чтобы начать его передвижение по трубе, сразу же образуется поток, и увеличить скорость потока теплой жидкости можно только увеличением температуры в котле.

    Подключение котла к отоплению — схема

    Таким образом, естественный процесс сжигания топлива для обогрева дома помогает в другом способе отопления – при помощи радиаторов или батарей. Чем интенсивнее будет гореть топливо, тем быстрее прогреется дом не только от тепла котла, но и от быстро нагревающихся секций радиаторов, так как жидкость в трубах будет передвигаться с увеличенной скоростью. Ускоренное перемещение горячей воды будет наблюдаться, пока воздух в помещении не прогреется, и пока труба обратной подачи не прогреется по всей длине, чем немного замедлит скорость движения воды от котла. Теплый воздух в доме и нагретая обратка автоматически уменьшают разницу в температурах начальной и конечной точки системы, и тормозит передвижение теплоносителя.

    Замедление скорости потока автоматически приводит к уменьшению температуры в помещении. и увеличивает разницу в температурах начального и конечного цикла, ускоряя теплоноситель. Так организуется саморегулирование температуры в помещении и скорости движения воды в трубах.

    Саморегулирующаяся система регулировки температуры и скорости теплоносителя

    Особенности и разновидности схем отопления с естественной циркуляцией

    Отопление с естественным током теплоносителя используется так давно, как давно придумано само трубное отопление. Причем первое время. И достаточно долго, в домах работала только одна схема – с одним трубопроводом, однотрубная схема с разводкой труб по верху. В современных схемах отопления эта разновидность практически не используется, так как двухконтурная схема признана более эффективной. К тому же отопление по двум трубам можно организовать по схеме с нижней или верхней разводкой.

    Перечень преимуществ естественного отопления перед отоплением с принудительной циркуляцией:

    1. Монтаж и эксплуатация «физики» намного быстрее, проще и экономичнее;
    2. Система «гравитации» имеет абсолютную независимость от внешних факторов – электричества, газа, и т.д. В принудительных системах тепло в доме зависит от того, будет работать электрический насос, или нет. К тому же, при отключении насоса в системе обязательно будут появляться воздушные пробки, и все радиаторы придется проверять на их наличие или отсутствие открыванием кранов Маевского;
    3. Длительность гарантированной бесперебойной эксплуатации достигает 35-40 лет с металлическими трубами. С трубами ПВХ или из металлопластика система будет служить еще дольше, но из-за своей новизны еще нет такой статистики;
    4. Стабильная теплоотдача, обеспеченная саморегулированием системы.

    При правильной разводке с соблюдением хотя бы небольшого уклона можно организовать даже отопление по типу «теплый пол», и это не потребует больших капиталовложений или трудозатрат. Саморегулирование в системе с гравитационным движением теплоносителя помогает увеличить скорость перемещения горячей воды и, соответственно, повысить температуру воздуха в помещении, а в схеме по принудительному принципу – наоборот, автоматическая регулировка давления понизит теплоотдачу.

    Зависимость распределения температуры в разных схемах отопления

    1. Маленькая общая длина труб — при увеличении длины трубопровода нужно повышать давление, и не всегда это можно сделать средствами системы, без включения насоса. Поэтому для многоэтажных зданий естественная циркуляция воды не подходит;
    2. Система долго нагревается – намного дольше, чем радиаторы в схеме с циркуляционным насосом. Происходит это из-за того, что все трубы и сам воздух в помещении должны хорошо прогреться, прежде чем начнется ускоренное движение теплоносителя;
    3. Явный недостаток системы с гравитационным перемещением теплоносителя – некоторое непродолжительное время котел сжигает топливо почти вхолостую, и КПД отопления ниже, чем показатель системы с принудительной циркуляцией.

    Система отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией обновлено: Март 18, 2017 автором: kranch0

    Читайте по теме

    Источники: http://kotlomaniya.ru/otoplenie-doma/otoplenie-dvuhetazhnogo-doma-s-estestvennoy-cirkulyaciey.html, http://vse-pro-otoplenie.ru/systema-otopleniya/61-odnotrubnaya-sistema-otopleniya-dvuhetazhnogo-doma-shema.html, http://jsnip.ru/vodosnabzheniya/otoplenie-dvuhjetazhnogo-doma-s-estestvennoj-cirkuljaciej.html

  • teplosten24.ru

    Cхема отопления двухэтажного дома с принудительной циркуляцией

    Для владельцев частных домов и малоэтажных коттеджей проблема выбора между централизованным и автономным отоплением не стоит – преимущество явно на стороне газовых или твердотопливных котлов, работающих только на отопление частного домостроения. Этот способ намного эффективнее, чаще и экономнее, а собственная система отопления разрешает регулировать температуру в каждом отдельно взятом помещении в соответствии со своими требованиями. Поэтому основная задача – правильно выбранная схема отопления двухэтажного дома, например, такая:Пауковая схема

    Расчет отопления 2-этажного здания

    Расчет энергоэффективности, теплоотдачи и технических параметров отопления определяет ее рабочие характеристики, количество теплопотерь в доме, мощность теплогенератора, количество радиаторов, их месторасположение и т.д.

    Производительность котла, который обеспечивает эффективное отопление двухэтажного дома, вычисляется по общим результатам потерь тепла в здании. В исходные данные для расчетов должны входить:

    1. Площадь каждой их обогреваемых комнат и общая площадь всех помещений в доме.
    2. Климатические и географические особенности местности.
    3. Теплоизоляция здания и каждой комнаты.
    4. Стройматериалы, из которых выстроены несущие стены, межкомнатные перегородки, потолочные и другие перекрытия, а также их толщина.
    5. Конструктивное решение кровельной системы, наличие или отсутствие мансарды, чердака, надпотолочного технического места.
    6. Габариты окон и дверей, качество их утепления.
    Возможные тепловые потери в доме, которые следует устранить

    Смотреть видео или скачать ролик о разных схемах 2-трубного подсоединения можно здесь:

    Из чего состоит система отопления

    Электрический, твердотопливный, жидкотопливный, газовый теплогенератор – это основной узел в отопительной системе и в схеме с ГВС. Средний стандартный норматив производительности котла – 100 Вт/1 м2 площади с потолками высотой ≤ 3 м в утепленном помещении. Котел должен иметь запас мощности ≤ 20%. При организации ГВС запас мощности должен быть увеличен до 45-50%.

    Расчет тепловой отдачи

    Корпус любого котла отопления одноэтажного дома с естественной циркуляцией или с принудительной может быть чугунным или металлическим. Сам теплогенератор может крепиться на стене или стоять на полу. Напольный агрегат рекомендуется монтировать или в отдельном здании, или в отдельном изолированном помещении. В этом помещении должна быть оборудована вентиляция, установлен бойлер для ГВС, смонтирован дымоход.

    Если разрабатывается проект отопления двухэтажного дома с настенным агрегатом на газе, то дымоходный канал не нужен. Также не нужно выполнять требование к установке агрегата в отдельном здании или помещении. Котел в двухэтажном доме с одним контуром работает только на отопление здания. Если теплогенератор двухэтажного частного дома своими руками предназначен и для вырабатывания горячей воды (ГВС), то устанавливают двухконтурный агрегат.

    Энергия от теплогенератора в трубы и батареи передается двумя способами: отопление с естественной циркуляцией или обогрев с принудительной циркуляцией теплоносителя по трубам отопления двухэтажного дома. Современные модели 2-контурных котлов имеют свой собственный насос, обеспечивающий циркуляцию нагретой воды или антифриза, и снабжены расширительным резервуаром закрытого типа.Упрощенная система отопления «ленинградка» для двухэтажного дома

    Радиатор – это изделие из биметалла или с анодированием, также он может быть сделан из алюминия, стали, чугуна. Коэффициент теплоотдачи и степень инерционности радиатора находятся в прямой зависимости от габаритов и материалов, из которых сделан прибор. Габариты определяются количеством секций, стандартное их количество – семь. Также для работы радиатора на нем должен быть установлен кран Маевского, запорная арматура (вентиль) и терморегулятор.

    Где рекомендуется устанавливать батарею, обычно указывается в паспорте к нему. Это оконные проемы (под подоконниками), около входных дверей и расчетные места по периметру комнаты. К стоякам и трубам отопления радиаторы подключаются двухсторонним или односторонним способом по диагонали, сверху или снизу. Тип подключения определяет производительность батареи.

    Любые схемы отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией или с принудительным движением воды рассчитываются на определенное число батарей (I), и их количество определяют по следующей формуле:

    I = S х k1 х k2 х k3 х k4 х 100 / P (единиц), где

    Трубы отопления обеспечивают движение, распределение и обратный ход горячей воды в теплогенератор. Значение сопротивления потока определяется гладкостью внутренней поверхности магистрали и выбранным способом передвижения воды – схема отопления двухэтажного дома с принудительной циркуляцией или система отопления двухэтажного частного дома с естественной циркуляцией. Каждая схема отопления 2-этажного частного дома должна быть герметичной, что обеспечивается качеством обвязки.

    Расширительный бак, которым оснащается двухтрубная система отопления двухэтажного дома закрытого или открытого типа, нужен для сохранения требуемого объема воды, циркулирующей в трубах. Резкий нагрев теплоносителя – это увеличение его объема, и лишняя жидкость выдавливается в расширительный резервуар.Мембранный закрытый бачок

    В бачке есть воздушная камера и камера для теплоносителя, которые разделяются мембраной. Закрытые схемы смонтированы так, что резервуар крепится на обратке, перед всасом насоса. Но такая конструкция должна предусматривать крепление бачка на высоте ≥ 1 м.

    Расширительный резервуар открытого типа монтируется в самой высокой точке отопительной системы. Объем бачка должен иметь 10-процентный запас по объему. Отправной точкой объема считается общий литраж теплоносителя в трубах. Недостаток такой конструкции – быстрое испарение воды из бачка.Варианты фитингов

    Запорная арматура помогает смонтировать схемы отопления таким образом, чтобы их можно было ремонтировать или обслуживать, не отключая отопление полностью. Краны или вентили могут врезаться до или после любого прибора или узла, требующего дальнейшего обслуживания, а также на входе системы.

    Предохранительный и обратный клапаны, автовоздухоотводчик, запорная арматура для балансировки давления называются предохранительными. Эти устройства предохраняют трассу отопления от гидроударов и резких скачков скорости и давления теплоносителя. Отсекающий клапан перекрывает газ (электричество, подачу другого типа топлива), как только срабатывает любой из датчиков, например, газоанализатор, или прекращается работа насоса.

    Электромеханический или электронный вентили, терморегулятор – это регулирующая арматура, которая предназначена для стабилизации рабочих параметров отопительной схемы.

    Гидравлическая, термодинамическая стрелка, коллектор – для разветвления гидроконтуров, уменьшения теплопотерь, повышения проходимости воды и раздачи тепла по всей сети радиаторов. Рядом с коллектором обычно монтируют контрольные приборы и аппаратуру.

    Насос в системе отопления частного дома необходим для продвижения воды по теплотрассе, его наличие – это возможность не соблюдать уклоны и геометрию магистрали, которой требует система отопления с естественной циркуляцией.Монтаж схемы с насосом

    Расчет производительности насоса: Q = P/ ΔT х 1,16 (м/сек, л/сек, м3/час).

    Как рассчитать давление: H = R х L*Zƒ.

    СимволЧто обозначаетЕдиница измерения
    QМаксимальная прокачка подачи через насосл/с, м3/час
    PМаксимальная производительность теплогенераторакВт
    ΔTТеплоотдача с батарей, базовое значение 200C0C
    1,16Удельная плотность теплоносителя (вода)Вт/час
    HДавление замкнутой схемыПа
    RГидропотери в магистрали (если делать отопление в двухэтажном частном доме своими руками), 150Па/м
    LОбщая длина всех контуровм
    Коэффициент шероховатости1,3 – для фитингов и шаровой запорной арматуры;

    1,7 – для термовентилей, 2- или 3-ходовых вентилей

    Байпас на насосе

    Разные решения по отоплению

    Как устроена однотрубная система отопления двухэтажного дома, схема приведена ниже. Принцип состоит в последовательном включении обогревательных приборов. Поток жидкости будет стабильным, если использовать трубы Ø ≥ 32 мм. При таком диаметре трубной магистрали хорошо будет работать и гравитационная система отопления двухэтажного дома, то есть, без насоса.

    Из-за разницы температуры и давления в начале и в конце магистрали движение воды будет медленным, но постоянным. Недостаток такой схемы состоит в том, что каждая следующая батарея будет холоднее предыдущей. Поэтому перед тем, как сделать отопление по 1-трубной схеме, просчитайте общую длину труб. Чем длиннее магистраль, тем менее эффективно она будет обогревать дом.Естественная циркуляция открытого типа – 1-трубная схема

    Также первый вариант более известен, как ленинградская система отопления (схема для двухэтажного дома или одноэтажного здания). Чтобы повысить КПД схемы, можно врезать насос, запорную арматуру с термостатическими клапанами, установить байпас.«Ленинградка»

    Двухтрубное отопление в двухэтажном частном доме своими руками устраивают по принципу деления подающего и обратного потоков жидкости. Контур такой схемы требует параллельного подсоединения входа и выхода нагревательных батарей. Температура воды в секциях будет всегда одинаковой, а стабильная работа теплогенератора не зависит от расстояния и длины магистрали.2-хтрубный контур с естественной циркуляцией воды и нижним подключением

    Если сделать отопление по 2-трубной схеме, то врезка кранов и терморегуляционных вентилей поможет обслуживать и ремонтировать узлы и отдельные участки без полного отключения. Если же в такую схему включить гидравлическую стрелку с коллектором компланарного типа, то все дополнительные контуры можно будет разделить.

    Коллекторное подсоединение разводки

    Лучевая разводка (звезда) – это коллекторная система отопления двухэтажного дома, которая предусматривает радиальную укладку труб трубопровода и подсоединение к ним автономных схем. Если соблюдать одинаковую длину разводки в домике, то гидробаланс будет стабильным, теплообмен повысится, сопротивление в трубах уменьшится. Правильный расчет подачи будет соблюден при монтаже регулировочной арматуры и насоса в каждом из подключенных контуров. Недостаток схемы – большой расход стройматериалов, высокие трудозатраты. Достоинства – точная регулировка каждого радиатора, высокий КПД, легкое обслуживание.Лучевая коллекторная разводка

    Как правильно и равномерно распределить теплоноситель по высоте

    Подача воды снизу вверх в схеме отопления в частном доме в два этажа – это, прежде всего, подсоединение стояков на первом этаже или в подвале. 2-трубный контур – это сделанная параллельная трасса подачи и обратки. Вода движется наверх и, проходя через батареи, начинает движение вниз, к котлу.  Трубы подачи должны заканчиваться выше батарей второго этажа. Вся подающая магистраль должна иметь общий клапан для стравливания воздуха. На каждый радиатор ставят свой кран Маевского.Вертикальное подключение в двухэтажном здании

    Разводка с верхним подключением обогрева – это движение воды сверху вниз. По основной трубе подачи вода попадает в закольцованную разводку или в тупиковые отводы схемы. Подача в радиаторы осуществляется с чердачного утепленного помещения. Дальше по вертикально смонтированным трубам вода попадает в общую обратку и по ней – в рубашку теплогенератора. На этапе проектирования такой разводки необходимо учитывать месторасположение насоса – он должен быть включен в трубу обратного хода в непосредственной близости от котла. Пользоваться циркуляционным насосом в таком варианте подключения обязательно, иначе движения теплоносителя не будет, кроме первых радиаторов.

    Двухтрубное отопление частного дома в вертикальном исполнении с любым вариантом подключения подачи требует постоянного контроля за балансом давления и температуры. Но если условия контроля и возможности регулировки обеспечены, система будет работать стабильно и в плане выдерживания нужного давления, и в плане соблюдения температурного режима.Параллельное подсоединение батарей в 2-трубной схеме с расширительным закрытым резервуаром

    Изучить и понять, как работает отопление частного дома, достаточно просто. Сложнее проделать всю работу самостоятельно и бесплатно, поэтому помощь профессионалов здесь не помешает.

    jsnip.ru

    Отопление двухэтажного дома с естественной циркуляцией

    При покупке или постройке частного дома приходится сталкиваться со многими проблемами, в том числе с отоплением. Нужно все правильно рассчитать для того, что проживание в своем жилище было комфортным и приносило только удовольствие. Для этого нужно правильно подобрать и нарисовать схему отопления с естественной циркуляцией двухэтажного дома.

    Рис. 1 Схема однотрубной системы отопления в двухэтажном доме

    Лучше это делать, конечно же, с профессионалом, но в силу многих посторонних факторов это происходит крайне редко. Поэтому каждый хозяин старается сначала изучить нужную информацию, а потом подключить систему отопления самостоятельно. Технология подключения должна быть соблюдена на все 100%. Все особенности газового устройства изучить не получится, так как существует очень много информации, но самое главное нужно учитывать.

    Самое главное, что нужно сделать – это правильно выбрать схему для отопительной системы. Нужно учесть размеры Вашего дома, а также определить то место, где будет стоять котел.

    Как же работает система естественной циркуляции? А все начинается с того, что жидкость при нагреве расширяется, потом идет вверх по трубам и попадает в самую верхнюю точку отопительной системы. Затем вода немного остывает и идет по кругу обратно в котел. Цикл постоянно повторяется.

    Что нужно учитывать при разработке схемы отопления двухэтажного дома

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

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

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

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

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

    Какие виды схем отопления бывают

    Видов систем с естественной циркуляцией всего две:

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

    Рис. 2 Гравитационное отопление с горизонтальной разводкой

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

    Лучшими вариантами для установки являются:

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

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

    Лучшим вариантов для гравитационной системы отопления двухэтажного дома считаются:

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

    Рис. 3 Схема естественной циркуляции

    Достоинства и недостатки отопительной системы с естественной циркуляцией

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

    Итак, к плюсам можно отнести:

    К недостаткам можно отнести:

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

    При помощи каких средств работает данная отопительная система

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

    Рис. 4 Схема гравитационной системы отопления

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

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

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

    Автономное отопление частного дома

    Когда выгодна однотрубная система отопления двухэтажного дома — схема, монтаж и эксплуатация

    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

    Намереваясь смонтировать данную дешевую схему, домовладелец сильно ошибается. Самотечная система (в просторечии, «самотек») обойдется вдвое-втрое дороже оснащенной циркуляционным насосом. Естественная циркуляция требует:

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

    В каких домах выгоден однотрубный «самотек»?

    Только не в 3-х этажном доме. «Самотечный» теплоноситель движется «лениво». Имеющиеся 20 кг разницы в весе тонны нагретой и холодной воды не создадут достаточной разницы давлений между «подачей и «обраткой для интенсивного движения по трубам, батареям.

    В двухэтажном доме «самотек» будет работать неплохо, но второй этаж должен быть полноценным, имеющим чердак, позволяющий установить расширительный бачок. От котла в подвале (приямке) до бачка идет главный вертикальный стояк подачи. От стояка отходит т.наз. «лежак», уклоняющийся вниз. От «лежака» опускаюся стояки к этажным радиаторам. Эта вертикальная система, показанная на рисунке ниже, напоминает устройство отопления многоэтажного дома.

    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.

    Наклонные трубы-«лежаки» плохо вписываются в пространство мансарды, могут пересекать оконные проемы, портя интерьер помещения.

    «Самотек» больше подходит одноэтажным домам в местностях, характеризуемых ненадежным электроснабжением.

    Однотрубная система отопления двухэтажного дома с циркуляционным насосом

    Включает этажные контура с горизонтальной однотрубной разводкой, соединенные вертикальными стояками «подачи» и «обратки», Последние пространственно разнесены или объединены в двухтрубный стояк. Циркуляционный насос включается в обратную магистраль («обратку») перед отопительным котлом.

    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.

    Расход теплоносителя по горизонтальной магистрали в N раз больше (N – число последовательно соединенных радиаторов), требемого двухтрубной схемой. «Однотрубка», имеющая одинаковое числе отопительных приборов с «двухтрубкой», оснащается циркуляционным насосом большей мощности.

    В каких домах выгоден монтаж насосных однотрубных систем?

    Снижение длины труб отопления относительно двухтрубных схем присуще многоэтажным жилым домам, промышленным зданиям (цехам, складам), характеризуемым длинами контуров отопления в сотни метров. Применение «однотрубки» в них реально экономит отопительные трубы. Широкое применение в индивидуальном строительстве объясняется недопониманием реального соотношения затраты-достоинства данного типа отопления заказчиками и теплотехниками-практиками.

    В небольших двухэтажных домах площадью около 100 кв.м (50 кв.м – первый этаж, 50 кв.м – второй) часто монтируют «однотрубку», хорошо работающую при коротких контурах, содержащих 4-5 отопительных приборов. Большие дома со множеством радиаторов плохо подходят для однотрубных схем, хотя реально работают объекты с десятком батарей в этажном контуре, как в показанной ниже смешанной вертикально — горизонтальной однотрубной схеме.

    Однотрубная система смешанного (вертикально — горизонтального) типа.

    Распространенные ошибки при монтаже

    Выше изображены «ленинградские» схемы горизонтальных однотрубных этажных контуров с радиаторами, подключенными к общей магистрали двумя тройниками. Через каждый прибор протекает только часть полного объема теплоносителя, циркулирующего по контуру. Можно встретить ошибочное подсоединение без магистральной трубы (см. контур первого этажа на рис. ниже).

    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?

    При выполнении классической однотрубной схемы («ленинградской»), когда под радиаторами проложена магистральная труба, ситуация другая. Движущийся теплоноситель, встречая на своем пути первый тройник, распределяется на два потока в соответствии с величинами гидравлических сопротивлений прямого пути и бокового отвода тройника. Из-за большего гидросопротивления бокового отвода в радиатор затекает небольшая часть общего потока теплоносителя (обычный «коэффициент затекания» составляет 0,2-0,3). Эта малая часть остывает внутри батареи на несколько градусов, как показано на рисунке ниже, подмешиваясь на выходе к основному неостывшему потоку. Результирующая его температура оказывается выше, чем при пропускании всего объема жидкости через отопительный прибор.

    Распределение теплоносителя в обвязке радиатора «ленинградской» схемы.

    При движении по контуру температура жидкости все равно снижается, но в меньшей степени, до температуры уже не 35 °С, а примерно 45 °С, т.е. батареи в цепочке оказываются более выровненными по нагреву. Специалисты высказывают мнение, что однотрубная схема («Ленинградка») позволяет добиться равномерного прогрева до 10-11 радиаторов в контуре (по десять секций в каждом приборе).

    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).

    При выполнении однотрубной системы отопления двухэтажного дома, схема которой включает магистральную трубу, диаметр последней берется большим. Так при выполнении подводок к радиаторам металлопластиковой трубой Ду16, для восьми-девяти отопительных приборов в этажном контуре следует брать «магистралку» с Ду40. Труба Ду32 работать будет, но устойчивость системы понизится. Это означает, что любое изменение температуры теплоносителя будет вести к ее разбалансировке, т.е. заметному изменению разности температур нагрева соседних радиаторов в контуре.

    Распространены схемы «однотрубок» с обвязкой радиаторов т.наз. «байпасами», как показано на фото ниже.

    Подключение радиатора в «ленинградской» схеме с байпасом.

    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.

    Конечно, если в такой схеме со множеством устройств регулирования расхода постоянно заниматься ручным управлением прогревом каждого прибора, то можно-таки, тратя уйму времен, постоянно добиваться их равномерного нагрева. Но стоит ли «овчинка выделки»? Если делать «однотрубку», то присоединять радиаторы следует к магистрали неизменного большого диаметра, обеспечивая им стабильную работу при небольшом снижении нагрева приборов вдоль контура.

    Заключение

    Если радиаторы в однотрубной схеме присоединить к магистральной трубе с диаметром, по крайне мере вдвое превышающим диаметр подводок к ним (при соответствующем размере фитингов), то ценой таких затрат на материалы можно добиться снижения температуры в цепочке до 8-10 приборов. В двухтрубной схеме тот же результат достигается при небольшом диаметре всех труб отопления.

    Как реализовать альтернативное отопление частного дома

  • Двухтрубная система отопления частного дома — классификация, разновидности и практические навыки проектирования

  • Однотрубная и двухтрубная разводка отопления в частном доме

  • Коллекторная система отопления частного дома – преимущества и недостатки

    Система отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией

    Владельцы собственных загородных домов знают, что отопление жилья – задача первостепенная и дорогостоящая, но она облегчается тем, что практически все существующие схемы отопления можно повторить самостоятельно, не прибегая к платным услугам профессионалов. Дом в один или два этажа – неважно, так как по закупкам и трудозатратам показатели увеличатся не в два раза, а меньше. Сэкономить еще немного поможет реализация схемы отопления с естественной циркуляцией (в быту ее называют просто – «гравитация» или «физика»), в которой не предполагается включение в работу циркуляционного насоса и сопутствующей фурнитуры. Тем более что схема обкатана десятилетиями, и за это время сбоев не показала, так как состоит из минимального количества узлов и деталей.

    Гравитационная схема отопления дома

    Из чего состоит и как работает гравитационная система

    Схем отопления дома с гравитационной циркуляцией теплоносителя много, и все они способны выдавать максимальный КПД только если трудная разводка не будет слишком длинной – не более 30-35 метров в каждом направлении.

    Основные узлы и элементы естественного отопления для одно- или двухэтажного частного дома следующие:

    1. Твердотопливный отопительный котел, реже – газовый или электрический;
    2. Трубная разводка – ее схема зависит от типа отопительной системы – с одной трубой или с двумя: подачей и обраткой;
    3. Радиаторы, батареи или регистры отопления;
    4. Расширительная емкость.

    Естественная циркуляция воды с верхней трубной разводкой

    Твердотопливная система отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией функционирует благодаря принципу сжигания в котле дров, угля или пеллетов. Подогретый теплоноситель по трубам подачи движется к радиаторам силами, возникающими из-за разницы давлений холодной и подогретой жидкости, и силами гравитации, возникающими из-за определенного уклона труб. Отдав некоторое количество тепла в атмосферу, теплоноситель движется по трубам обратной подачи в рубашку котла. Расширительный резервуар обеспечивает постоянное поступление жидкости в систему, а также служит для выхода образующегося в трубах воздуха. Цикл оборота теплоносителя будет непрерывным, пока вода нагревается и поддерживается хотя бы минимальное давление в трубах за счет расширительного бачка – поэтому емкость должна монтироваться выше верхней точки отопительной системы. Поэтому такая реализация отопления и носит название «естественной».

    Разница между естественной и принудительной циркуляцией

    В двухэтажном доме гравитационная схема работает так: на второй этаж нагретый теплоноситель подается по вертикальным трубам – стоякам. Давление в вертикальных стояках создается тремя факторами:

    1. Работой расширительного резервуара;
    2. Расширением нагревающегося теплоносителя;
    3. Давлением из-за разницы давлений между горячим и холодным теплоносителем.

    Проще говоря, горячая вода поднимается вверх по стоякам в соответствии с законами физики, а остывшая вода устремляется вниз, вытесняясь новым горячим напором. Попав на первый этаж, вода движется по горизонтальным трубам за счет перечисленных выше трех факторов – самотеком. Для полной уверенности в том, что движение теплоносителя не будет остановлено воздушными пробками или участком с застоявшимся теплоносителем, трубы монтируются с уклоном не менее 2 см на 5 погонных метров. Автоматическое удаление воздуха происходит через расширительную емкость – это обязательная часть естественной схемы циркуляции воды в отоплении. Также в бачок выдавливается лишняя жидкость, которая при расширении нагревается.

    Расширительная емкость для отопительной системы

    Поэтому нужно рассчитать объем резервуара, и сделать это можно по следующему алгоритму:

    1. Необходимо уточнить, как увеличится объем нагретого теплоносителя (ОТ). Стандартное значение для воды – 5%. Если теплоносителем служит антифриз, то параметр увеличится;
    2. Общий объем теплоносителя в контуре (ТК). Проще всего просто замерить количество литров теплоносителя в системе;
    3. Узнать значение максимального давления в котле и контуре (ДК) – параметр обычно указывается в сопроводительной документации к нагревательному прибору;
    4. Узнать давление в расширительном резервуаре (ДР) – также из документов к устройству.

    Для расчета объема расширительного резервуара существует простая формула:

    ОТ х ТК х (ДК + 1) / ДК – ДР

    Результаты рекомендуется округлять в бо́льшую сторону. Устройство расширительной емкости

    Даже при возникшем давлении в трубах теплоноситель не будет двигаться быстро по понятной причине: теплоноситель тормозится трением о шершавые внутренние стенки труб. Потеря скорости возрастает на поворотах и в разветвлениях труб, при прохождении через вентили и фитинги. Также скорость движения теплоносителя определяется такими факторами:

    1. Разностью в высоте центральной точки котла отопления и в высоте центральной точки батареи отопления. Чем больше разница между этими точками, тем быстрее скорость нагретой жидкости в системе;
    2. Разностью в плотности остывшего и нагретого теплоносителя – высокая температура создает меньшую плотность воды и бо́льшую разницу давлений.

    Температура во всех узлах отопительной системы изменяется скачкообразно, если начальной точкой считать центральные точки нагревательного котла и отопительных батарей. То есть, отопление двухэтажного дома с естественной циркуляцией всегда будет наполовину горячим – в верхней его части, и холодным снизу тоже приблизительно наполовину.

    Отопление двухэтажного дома с верхней и нижней трубными разводками

    Нагретый теплоноситель расширяется, и его удельная масса становится меньше, то есть плотность падает. Поэтому при одинаковом литраже горячая вода будет весить меньше, чем охлажденная. На практике этот эффект проявляется следующим образом: без наличия верхнего контура в трубной разводке она превращается в обычную схему с сообщающимися сосудами, в которой котел (один из сосудов) должен быть ниже других (труб и радиаторов). Такое расположение устройств приведет к появлению движения теплоносителя, так как он будет стремиться растекаться по всему имеющемуся объему (смотрите рисунок ниже).

    Простейшая гравитационная схема

    Из схемы понятно, что подающий трубопровод с нагретым теплоносителем проходит выше, чем труба обратки с охлажденной жидкостью, и по идее такая схема должна тормозить скорость движения теплоносителя. Но, так как теплоноситель в рубашке котла постоянно нагревается и его плотность становится меньше, он начинает подниматься вверх, и этому помогает выталкивающая его холодная вода из нижней трубы. Зацикленность процесса делает движение теплоносителя постоянным.

    На увеличение давления в системе в основном оказывает влияние разница в центральных точках монтажа котла и труб с радиаторами. Немного меньше на величину давления влияет уклон труб, подключающих теплоноситель к радиаторам, и уклон самих радиаторов. Труба подачи должна быть наклонена в сторону по направлению к радиаторам, обратка – в сторону от радиаторов. Все эти условия в сумме создают основную задачу – найти правильное место для установки котла.

    Отопление без насоса

    Если схема частного отопления монтируется в доме, то нагревательный котел желательно устанавливать в подвальном помещении. Но, так как это не всегда удобно и возможно, котел заглубляют в грунт на первом этаже минимум на 1,5 метра. Это – страховочный вариант, так как схема отопления для двухэтажного здания изначально предполагает достаточную разницу в высоте между агрегатом и батареями. При заглублении котла следует принять необходимые противопожарные меры – сделать бетонный фундамент, защитить стены ямы металлом и листами асбеста.

    Саморегулирующаяся система

    Разница в температурном режиме жидкости в трубах влияет на организацию ее передвижения по трубам. Схема с вертикальной или горизонтальной разводкой труб по дому с таким типом регулировки давления называется саморегулирующейся. При достижении такой плотности жидкости, при которой охлажденный теплоноситель становится тяжелее нагретого настолько, чтобы начать его передвижение по трубе, сразу же образуется поток, и увеличить скорость потока теплой жидкости можно только увеличением температуры в котле.

    Подключение котла к отоплению — схема

    Таким образом, естественный процесс сжигания топлива для обогрева дома помогает в другом способе отопления – при помощи радиаторов или батарей. Чем интенсивнее будет гореть топливо, тем быстрее прогреется дом не только от тепла котла, но и от быстро нагревающихся секций радиаторов, так как жидкость в трубах будет передвигаться с увеличенной скоростью. Ускоренное перемещение горячей воды будет наблюдаться, пока воздух в помещении не прогреется, и пока труба обратной подачи не прогреется по всей длине, чем немного замедлит скорость движения воды от котла. Теплый воздух в доме и нагретая обратка автоматически уменьшают разницу в температурах начальной и конечной точки системы, и тормозит передвижение теплоносителя.

    Замедление скорости потока автоматически приводит к уменьшению температуры в помещении. и увеличивает разницу в температурах начального и конечного цикла, ускоряя теплоноситель. Так организуется саморегулирование температуры в помещении и скорости движения воды в трубах.

    Саморегулирующаяся система регулировки температуры и скорости теплоносителя

    Особенности и разновидности схем отопления с естественной циркуляцией

    Отопление с естественным током теплоносителя используется так давно, как давно придумано само трубное отопление. Причем первое время. И достаточно долго, в домах работала только одна схема – с одним трубопроводом, однотрубная схема с разводкой труб по верху. В современных схемах отопления эта разновидность практически не используется, так как двухконтурная схема признана более эффективной. К тому же отопление по двум трубам можно организовать по схеме с нижней или верхней разводкой.

    Перечень преимуществ естественного отопления перед отоплением с принудительной циркуляцией:

    1. Монтаж и эксплуатация «физики» намного быстрее, проще и экономичнее;
    2. Система «гравитации» имеет абсолютную независимость от внешних факторов – электричества, газа, и т.д. В принудительных системах тепло в доме зависит от того, будет работать электрический насос, или нет. К тому же, при отключении насоса в системе обязательно будут появляться воздушные пробки, и все радиаторы придется проверять на их наличие или отсутствие открыванием кранов Маевского;
    3. Длительность гарантированной бесперебойной эксплуатации достигает 35-40 лет с металлическими трубами. С трубами ПВХ или из металлопластика система будет служить еще дольше, но из-за своей новизны еще нет такой статистики;
    4. Стабильная теплоотдача, обеспеченная саморегулированием системы.

    При правильной разводке с соблюдением хотя бы небольшого уклона можно организовать даже отопление по типу «теплый пол», и это не потребует больших капиталовложений или трудозатрат. Саморегулирование в системе с гравитационным движением теплоносителя помогает увеличить скорость перемещения горячей воды и, соответственно, повысить температуру воздуха в помещении, а в схеме по принудительному принципу – наоборот, автоматическая регулировка давления понизит теплоотдачу.

    Зависимость распределения температуры в разных схемах отопления

    1. Маленькая общая длина труб — при увеличении длины трубопровода нужно повышать давление, и не всегда это можно сделать средствами системы, без включения насоса. Поэтому для многоэтажных зданий естественная циркуляция воды не подходит;
    2. Система долго нагревается – намного дольше, чем радиаторы в схеме с циркуляционным насосом. Происходит это из-за того, что все трубы и сам воздух в помещении должны хорошо прогреться, прежде чем начнется ускоренное движение теплоносителя;
    3. Явный недостаток системы с гравитационным перемещением теплоносителя – некоторое непродолжительное время котел сжигает топливо почти вхолостую, и КПД отопления ниже, чем показатель системы с принудительной циркуляцией.

    Система отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией обновлено: Март 18, 2017 автором: kranch0

    Читайте по теме

    Источники: http://kotlomaniya.ru/otoplenie-doma/otoplenie-dvuhetazhnogo-doma-s-estestvennoy-cirkulyaciey.html, http://vse-pro-otoplenie.ru/systema-otopleniya/61-odnotrubnaya-sistema-otopleniya-dvuhetazhnogo-doma-shema.html, http://jsnip.ru/vodosnabzheniya/otoplenie-dvuhjetazhnogo-doma-s-estestvennoj-cirkuljaciej.html

  • msklimat.ru

    Системы отопления для дома с естественной циркуляцией

    Сейчас системы отопления стали настолько сложными, что сделать многие из их видов самостоятельно уже практически невозможно. Однако еще совсем недавно все было по-другому. Самыми распространенными и тогда, и сейчас были системы отопления, которые называются гравитационными, или с естественной циркуляцией теплоносителя. Принципиальная схема такой системы включает весьма небольшое количество компонентов, однако она считается надежной и долговечной.

    Изображение 1. Схема гравитационного отопления: 1-котел, 2-бак, 3-подающая труба, 4- радиатор, 5-обратная труба.

    Состав и принцип работы системы

    Все системы отопления частного дома с естественной циркуляцией теплоносителя рассчитаны на небольшие протяженности трубопроводов — не больше 25-35 м в одну сторону.

    Состав системы отопления частного дома с естественной циркуляцией теплоносителя включает следующие элементы:

    На первом рисунке видна взаимосвязь всех перечисленных выше компонентов.

    Изображение 2. Схема возникновения циркуляционного напора.

    В котле сгорает топливо (дрова, брикет и так далее). По подающему трубопроводу нагретый теплоноситель доставляется до радиаторов. Здесь теплоноситель отдает часть своего тепла в окружающую среду. Посредством обратного трубопровода остывший теплоноситель отопительной системы попадает обратно в котел. Расширительный бачок нужен для непрерывной подачи теплоносителя в систему отопления.

    Такой цикл повторяется постоянно. Теплоноситель двигается за счет создаваемого давления. Его создает расширительный бачок. Давление воды создается за счет атмосферного давления, так как расширительный бачок находится выше всех остальных элементов системы отопления частного дома. Именно по этой причине такие системы называются системами с естественной циркуляцией.

    Системы отопления двухэтажного коттеджа работают по такому же принципу, только в них существуют еще и вертикальные трубопроводы, которые называются стояками.

    Вода течет по ним за счет давления, в образовании которого принимают участие сразу три фактора:

    Вода, сильно нагреваясь от котла, поднимается по стояку, а потом вытесняется более тяжелой холодной водой. Дальше вода растекается по горизонтальному трубопроводу. Эти движения происходят только за счет указанных выше составляющих общего давления, то есть самотеком. Таким же образом вода поступает обратно.

    Стоит заметить, что все радиаторы и трубопроводы должны быть расположены под небольшим углом, чтобы создать дополнительное давление в трубах.

    Схема разводящего трубопровода горячей и холодной воды.

    Кроме того, наклон трубопроводов способствует удалению воздушных подушек через расширительный бачок. Это происходит по той причине, что воздух легче воды, поэтому стремится попасть в самую верхнюю точку — расширительный бак.

    Расширительный бак имеет и другое предназначение — забирать нагретую воду, объем которой при нагревании увеличивается, при остывании вода возвращается обратно.

    Если говорить кратко, то принцип действия движения воды такой: вода поднимается по стояку вследствие нагревания, а также под воздействием давления. Циркуляция теплоносителя обуславливается разностью между двумя плотностями — нагретой и остывшей воды.

    Несмотря на наличие давления, хоть и небольшого, движение воды не имеет большой скорости. Это связано с тем, что атмосферное давление в системе отопления частного дома расходуется на преодоление сопротивления, которое возникает в результате трения воды о внутренние стенки труб. Особенно большое сопротивление теплоноситель испытывает в местах поворота трубы, в местах прохода через водопроводную арматуру и так далее.

    В общем смысле скорость движения теплоносителя, то есть ее напор, зависит от многих факторов:

    Вернуться к оглавлению

    Схема монтажа отопления в доме.

    Начать стоит с того, что температура и котла, и отопительных элементов изменяется дискретно, то есть скачками, относительно центральных осей этих приборов. Это значит, что гравитационная система наполовину горячая (сверху), наполовину холодная (снизу).

    Горячая вода обладает меньшей плотностью, чем холодная. Если вспомнить некоторые формулы из курса школьной физики, то можно понять, что при одинаковых объемах тело с меньшей плотностью обладает и меньшим весом.

    Теперь стоит представить, что верхней части отопительных контуров или одного контура система не имеет, есть только нижняя. Получается обычная система сообщающихся сосудов. Один сосуд (котел) расположен ниже второго сосуда (например, трубопровода). Этот эффект и приводит к возникновению движения, так как вода стремится растечься равномерно. На рисунке 2 схематично показана система сообщающихся сосудов.

    Однако труба в котле с горячей водой расположена выше, чем обратный трубопровод с холодной водой. Это должно мешать движению воды. Но этого не происходит по той причине, что вода в котле постоянно греется, то есть уменьшает свою плотность. При этом масса холодной воды становится больше, а значит, она толкает поток горячей воды по трубам. Вот этот процесс и становится потокообразующим. Только за счет него система отопления двухэтажного дома имеет постоянное движение теплоносителя.

    На величину напора, как уже было отмечено, главным образом влияет разность высот между центром котла и центром отопительных радиаторов. Небольшое влияние на создание напора оказывает и уклон радиаторов и трубопроводов.

    Схема уклона трубопровода.

    Стоит заметить, что подающие трубопроводы должны иметь наклон в несколько градусов в сторону отопительных элементов, а обратный трубопровод — в обратную сторону.

    Теперь становится понятным, что для обеспечения нормального напора необходимо правильно подобрать место для котла.

    Если речь идет о своем доме, то такой котел в идеальном варианте можно поставить в подвале. Однако это не всегда возможно. Хотя схема отопления двухэтажного дома сама по себе предполагает наличие большой разности высот. Но если все же нет возможности обеспечить нормальную разность, то для котла можно в полу сделать нишу. При этом необходимо позаботиться обо всех мерах пожарной безопасности.

    Вернуться к оглавлению

    Разность температур и масс нагретого и остывшего носителя тоже является определяющим фактором. Система отопления частного дома с горизонтальной или вертикальной разводкой такого типа является саморегулирующейся. Это означает, что как только холодный поток становится настолько тяжелее горячего, чтобы хватило силы сдвинуть последний, это происходит в тот же момент. Таким образом, влиять на этот показатель можно только одним способом — сильнее разогревать воду в котле.

    Это естественный процесс: чем холоднее в доме, тем больше нужно топлива, чтобы его согреть. Это значит, что горение протекает более интенсивно, то есть и вода разогревается до больших температур. Вода в трубопроводе будет циркулировать с большей скоростью. Так будет происходить до тех пор, пока обратный трубопровод сам немного не прогреется, как и воздух в комнате. Нагревание воздуха и обратного трубопровода автоматически уменьшит разность температур и снизит скорость потока.

    Это, в свою очередь, приведет к тому, что температура в помещении начнет снижаться, что увеличит разность температур. Система снова получит некоторое прибавление в скорости потока. Происходит саморегулирование.

    Вернуться к оглавлению

    Схема однотрубной системы отопления.

    Если взять в рассмотрение очень старые дома, построенные еще до второй половины прошлого столетия, то можно увидеть, что почти повсеместно была использована схема отопления домов, которая содержала только один трубопровод — однотрубная схема, как правило, с верхней разводкой труб.

    Сейчас такая схема нигде не применяется. Сегодня нормой считается такая система отопления частного дома, которая содержит два трубопровода. Причем она может иметь как верхнюю разводку, так и нижнюю.

    Итак, она имеет ряд преимуществ перед системами с принудительной циркуляцией:

    Например, в современных системах, если циркуляционный насос выходит из действия или частично становится непригодным, нарушается циркуляция, что даже при правильной работе котла ведет к снижению температуры воздуха.

    Вообще процесс саморегулирования является отличительной особенностью такой системы от системы с принудительной циркуляцией. В них данный процесс, связанный с изменением давления теплоносителя, является фактором, снижающим эффективность.

    Вернуться к оглавлению

    Виды двухтрубных разводок.

    Стоит сказать, что современное строительство предполагает наличие системы с принудительной циркуляцией. Связано это с тем, что она имеет больше преимуществ над гравитационными. Последние, в свою очередь, имеют недостатки, которые и ограничивают сферу их применения:

    Стоит отметить, что схемы отопления частного дома с естественной циркуляцией хорошо подходят для отопления дачных домиков или небольших домов. Здесь они показывают себя с лучшей стороны.

    1poteply.ru


    Смотрите также