Двухтрубная система отопления частного дома: используем схему и делаем своими руками

Самой популярной, несмотря на наличие инновационных технологий, остается «классическая» система отопления. То есть с нагревом воды (или какого-то иного жидкого теплоносителя) в котельной и ее дальнейшим переносом по системе проложенных трубопроводов по помещениям для осуществления теплообмена. Тип генератора тепла может быть разным (газовый котел, электрический, твердо— или жидкотопливный, или даже печь с водяным контуром), но общий принцип работы при этом остается тем же.

Двухтрубная система отопления частного дома

Она отличается достаточно высокой эффективностью, способностью создавать наиболее комфортный микроклимат, несложна и понятна в эксплуатации, и при правильном проектировании и монтаже – очень хорошо поддается регулировкам.

Но при всей внешней схожести применяемых водяных систем, они могут довольно существенно различаться конструкционно, использовать различные принципы транспортировки теплоносителя по радиаторам, установленным в помещениях. Предмет нашего сегодняшнего рассмотрения – двухтрубная система отопления частного дома, которую, при имеющихся недостатках, все же можно считать оптимальным вариантом.

Что такое двухтрубная система, и почему она считается оптимальной?

Если обрисовать принцип работы любой «водяной» системы отопления, так сказать, в двух словах, то он заключается в следующем.

• В котле за счет того или иного внешнего источника энергии производится разогрев воды или другого теплоносителя до определённого уровня температуры.
• Любая система представляет собой замкнутый контур труб, по которым теплоноситель и передается на приборы теплообмена (радиаторы или конвекторы), и возвращается обратно в котельную. Таким образом, вода отдает тепло в помещения, постепенно остывая при этом.
• Остывший теплоноситель поступает вновь в котельную, разогревается – и так цикл повторяется дальше и дальше, пока работает котел. В хорошо отлаженной автономной системе, кстати, котёл осуществляет нагрев далеко не постоянно – при достижении требуемого уровня обогрева в помещениях его работа приостанавливается автоматикой, и обратное включение произойдет при падении температуры до какого-то заранее установленного порога.

Этот принцип функционирования един для всех подобных систем. Замкнутость общего контура обеспечивает постоянную циркуляцию воды и передачу тепла. Но вот сам замкнутый контур может быть организован по-разному, в чем и кроется главное отличие систем.

Проще всего, конечно, связать подающий и обратный патрубок котла (или коллектора, если речь идет о каком-то выделенном участке системы) одной трубой, на которой расположить все необходимые радиаторы отопления, словно «нанизав» их на этот замкнутый петлей контур. Именно так (в той или иной вариации) устроена однотрубная система.

Действительно, очень просто, но давайте взглянем на схему – и совершенно очевидным покажется главный ее недостаток.

Однотрубная система – максимально простая, но имеющая массу недостатков

Даже незнакомому с законами теплотехники читателю совершенно должно быть понятно, что теплоноситель, последовательно переходящий от одного теплообменного прибора к очередному — значительно теряет в температуре. Это и понятно: что для предыдущего радиатора является «обраткой», для последующего уже становится подачей. В масштабах даже не самой большой системы отопления эта разница становится очень существенной. То есть по мере удаления от котельной нагрев батарей все меньше и меньше.

В таком примитивном виде, как показано выше, однотрубная система, конечно, практически не применяется – это было бы совсем уже бездарное исполнение. Чаще используют более совершенные схемы, позволяющие все же каким-то образом регулировать их работу.

Однотрубная система «ленинградка» — эффект понижения температуры на радиаторах по мере удаления от котла снижен, но полностью избавиться от него невозможно (схема показана с упрощением).

Примером может служить популярная однотрубная система, известная под характерным названием «ленинградка». И хотя в ней перепады температур на батареях уже не столь выражены, полностью избавиться от него не получается – все равно в трубу подачи идет постоянный подмес остывшего теплоносителя на каждом из радиаторов.

Существует, безусловно, немало способов свести к минимуму это негативное явление. Так, например, по мере удаления от котельной постепенно увеличивают количество секций радиаторов, устанавливают специальные термостатические устройства, варьируют диаметры труб на разных участках контура. Тем не менее, полностью избавиться от «температурного градиента» от радиатора к радиатору – невозможно. Все равно зависимость последующих отопительных приборов от предыдущих прослеживается.

Вот поэтому-то двухтрубная система отопления и становится оптимальным решением. В ней подобное явление исключается.

Каждый прибор теплообмена в обязательно порядке связан с двумя трубами – по одной подается горячий теплоноситель, поступающий из котельной, по другой отводится остывший, «поделившийся» своим теплом с воздухом в помещении.

Цены на газовые котлы

газовый котел Упрощенная схема двухтрубной системы отопления – каждый из радиаторов индивидуально подключен к трубе подачи и к «обратке»

Обратите внимание – нигде на всем протяжении трубы подачи к ней не производится подмеса остывшего теплоносителя. То есть можно говорить о том, что на входе в любой из радиаторов сохраняется «температурный паритет». Если разница и есть, то она связана лишь с тем, что возможны незначительные потери температуры за счет теплоотдачи от самого тела трубы. Но этот момент существенным считать нельзя, тем более что трубы при скрытой их проводке очень часто заключаются в термоизоляцию.

Одним словом, труба подачи превращается в своеобразный коллектор, от которого уже идет раздача на приборы теплообмена. А вторая труба-коллектор отвечает за сбор и транспортировку в котельную остывшего теплоносителя. И никакой значимой зависимости функционирования любого из отдельно взятых радиаторов от работы других – не прослеживается.

Какие преимущества характерны для такой системы?

• Прежде всего, равномерное распределение температуры на входах в радиаторы позволяет очень гибко управлять системой отопления в целом. Для каждой из батарей может быть выбран свой тепловой режим работы, например, установкой термостатических регуляторов – в зависимости от типа отапливаемого помещения и его реальной потребности в притоке тепла. Это никак не сказывается на работе других участков общего контура.

Осуществлять термостатическое регулирование на каждом из радиаторов при двухтрубной системе – значительно легче, и это никак не сказывается на режиме работы других батарей.

• В отличие от однотрубной системы, отмечаются минимальные потери давления в контуре. Этим достигается упрощение балансировки всех участков контура, появляется возможность использования не столь мощного, то есть менее дорогостоящего и более экономичного циркуляционного насоса.
• Нет никаких ограничений ни по длине контуров (в разумных пределах, естественно), ни по этажности здания, ни по сложности разводок. То есть систему можно вписать в частный дом любой планировки и площади.
• Любой из радиаторов при необходимости вывести из эксплуатации — отключить, если нет необходимости обогрева конкретного помещения, или даже демонтировать для проведения тех или иных профилактических или ремонтных работ. На общей работоспособности системы это никак не сказывается.

Как видно, уже перечисленных выше достоинств вполне достаточно, чтобы понять все выгоды установки именно двухтрубной системы отопления. Но, возможно, у нее есть серьезные недостатки?

• Да, конечно, и к таковым в первую очередь можно отнести более высокую стоимость первоначальных вложений. Причина банальна, и кроется уже в самом названии – труб для такой системы потребуется гораздо больше.
• Второй недостаток неразрывно связан с первым — раз больше труб, значит, масштабнее и сложнее монтажные работы в период создания системы.

Правда, и здесь можно сделать оговорку. Дело в том, что специфика двухтрубной системы отопления нередко позволяет обойтись трубами небольшого диаметра. Так что суммарные затраты, по сравнению с однотрубной разводкой с такими же показателями тепловой отдачи, могут различаться все же не столь пугающе. И это – с получением целого комплекта явных преимуществ!

Еще одним недостатком можно считать более значительный объем теплоносителя, циркулирующего по трубам. Это, конечно, не имеет существенного значения, если в этом качестве применяется обычная вода. Но в том случае, когда систему предполагается заполнять специальным теплоносителем-антифризом, разница может почувствоваться. Впрочем, тоже не настоль существенно, чтобы из-за этого пренебрегать достоинствами двухтрубной системы.

Какими бывают двухтрубные системы отопления?

Принцип подачи теплоносителя к радиаторам и его отвода по двум разным трубам – он общий для всего разнообразия подобных систем. А вот по иным параметрам они могут довольно серьезно различаться.

Системы открытого и закрытого типа

Как уже говорилось выше, любая система является замкнутым контуром. Но обязательным условием ее нормального функционирования является наличие расширительного бака. Объясняется это просто – любая жидкость при нагревании увеличивается в объеме. Стало быть, необходима какая-то емкость, способная «принять в себя» эти колебания объема.

Расширительный бачок имеется во всех системах. И разница в том, является ли он отрытым, сообщающимся с атмосферой, или герметичным.

Система открытого типа

Системы отопления открытого типа когда-то «властвовали единолично» — других доступных вариантов для собственника дома попросту не предлагалось. Да и в наши дни, даже при возможности иных решений, они все еще остаются весьма популярными.

Главная особенность таких систем – это наличие емкости, установленной в самой высокой точке трубной разводки. Обязательное условие – в баке поддерживается обычное атмосферное давление, то есть он не закрывается герметично.

Принципиальная схема двухтрубной системы отопления открытого типа

Пройдемся по основным элементам системы:

1 – котел обеспечивающий нагрев циркулирующего по конурам теплоносителя.

2 – стояк (труба) подачи.

3 – открытый расширительный бак.

4 – приборы теплообмена, установленные в помещениях (радиаторы или конвекторы).

5 – магистраль «обратки».

6 – насос с соответствующей обвязкой, обеспечивающий циркуляцию теплоносителя по контуру.

Что же такое открытый расширительный бак? Следует правильно понимать — из названия вовсе не следует, что он действительно полностью открытый, то есть не оснащён какой-либо крышкой. Безусловно, чтобы защитить емкость от попадания пыли или мусора, и чтобы хоть в какой-то мере снизить эффект испарения жидкости, как правило, крышка на нем предусматривается. Но она никак не ограничивает  прямой контакт его объема с атмосферой, то есть негерметична.

Расширительный бак открытого типа может быть приобретён в готовом виде, но очень часто домашние мастера изготавливают его и самостоятельно. Для этого может использоваться любая емкость необходимой вместительности (желательно – из материала, стойкого к коррозии).

Несколько примеров расширительных баков открытого типа заводского и кустарного изготовления

В нижней части бака имеется патрубок для подключения его к контуру отопления. Могут быть (необязательно) предусмотрены патрубки для подключения к системе подпитки и к трубе перелива – если объём расширившейся воды выходит за установленные пределы, излишек сбрасывается в дренаж.

Определяющим же условием является расположение бака в самой высокой точке системы. Это объясняется двумя обстоятельствами:

— Негерметичный бак установить ниже попросту невозможно – в противном случае, по закону сообщающихся сосудов, теплоноситель будет из него выливаться.

— Открытый расширительный бак в этой позиции отлично справляется с функцией воздухоотводчика. Все пузырьки воздуха или образовавшихся в результате возможных химических реакций газов поднимаются вверх и из бака выходят в атмосферу.

Кстати, показанное на схеме расположение расширительного бака – это вовсе не догма, хотя и практикуется чаще всего. Но возможны и иные варианты:

Возможные варианты расположения расширительного бака открытого типа

а — наиболее распространенный вариант: бак расположен непосредственно в верхней части вертикального «разгонного» участка магистрали подачи.

Цены на алюминиевые радиаторы

алюминиевые радиаторы

б — соединение с расширительным баком идет от магистрали «обратки», для чего используется длинная вертикальная труба. Иногда к подобному размещению вынуждают особенности самой системы или даже специфика строения. Правда, в этом случае практически сходит на нет функциональность бака, как газоотводчика. И приходится устанавливать дополнительные устройства на самом контуре в верхней его части и на радиаторах отопления.

в – бак установлен в верхней точке удаленного подающего стока. В принципе, это может быть любой участок верхней петли подачи – главное, чтобы емкость встала в самой высокой точке.

г – скажем сразу, нетипичное расположение бака, сходное с «а», но с насосным узлом непосредственного поле него.

Достоинствами системы открытого типа являются простота ее монтажа, отсутствие необходимости в дополнительных сложных узлах. Полностью исключается риск опасно повышенного давления в системе.

Но и недостатков у нее – немало:

• Самая высокая точка, где можно установить такой расширительный бак, в большинстве случаев в частном домостроении приходится на чердачное помещение. А это означает, что или чердак доложен быть теплым, или сам бак потребует качественной термоизоляции. В противном случае при сильных холодах вода в нем может замерзнуть — а это один шаг до серьезной аварии. Кроме того, нельзя сбрасывать со счетов и немалую непроизводительную утечку тепла из системы.

В интернете можно найти немало примеров, когда открытый расширительный бак пытаются установить внутри помещений под потолком. Вариант, безусловно, возможный, но не всегда. При верхнем расположении трубы подачи пространства под потолком может и не хватить, ведь объем бака рекомендуют выдерживать не менее 10% от объема всего теплоносителя в системе отопления. Да и интерьер помещения такое дополнение, согласитесь, не украсит. Проще будет уже приобрести закрытый мембранный бак.

Рабочая схема? – да, конечно. Удобно и красиво? – да, наверное, не очень…

• Второй явный минус – испарение жидкости, которое, конечно, можно минимизировать, но нельзя исключить полностью. Даже в случае с водой это потребует дополнительных хлопот – контроля за ее уровнем или использования специальных устройств автоматической подпитки. Иначе можно прозевать момент, и система «завоздушится».

Кроме того, открытый бак несовместим с системами, в которых используются специальные теплоносители-антифризы. Во-первых, это расточительно, а во-вторых — испарения многих «незамерзаек» отнюдь не безвредны для человеческого организма.

Не рекомендуется к применению открытый бак и в том случае, если в системе установлен электродный котел отопления. Ввиду особенностей принципа нагрева, эффективность работы котла напрямую зависит от сбалансированного химического состава теплоносителя. Естественно, при постоянном испарении поддерживать оптимальный состав будет чрезвычайно сложно.

Еще один нюанс. Некоторые приборы теплообмена, например, биметаллические радиаторы отопления, раскрывают свои преимущества только при довольно высоких показателях давления теплоносителя в системе. А в случае с открытым баком достичь этого – просто невозможно, так как давление уравновешивается внешним атмосферным. Это тоже следует иметь в виду.

Система отопления закрытого типа

В общую схему такой системы отопления также включен расширительный бак, но он уже имеет совершенно иную конструкцию. Если объяснить просто – то это герметичная емкость, разделённая на две части эластичной перегородкой – мембраной. Одна часть бака заполнена воздухом, с созданием определённого избыточного давления, вторая – сообщается через патрубок с контуром отопления. Примерная схема показана на иллюстрации ниже:

Так устроено большинство закрытых расширительных баком мембранного типа для систем отопления

1 – металлический корпус бака.

2 – патрубок для подсоединения к контуру системы отопления.

3 – мембрана, играющая роль эластичной перегородки между двумя камерами бака.

4 – камера, заполняемая теплоносителем.

5 – воздушная камера.

6 – ниппельное устройство для предварительной подкачки воздушной камеры.

Система отопления получается полностью герметичной. Пока она не работает, созданное заранее давление в воздушной камере удерживает мембрану в нижнем положении. По мере нагрева теплоносителя, по законам термодинамики, в системе повышается давление, жидкость старается расшириться в объеме. Единственная возможность для этого – именно расширительный бак. Под действием повышающегося давления теплоноситель начинает прожимать мембрану вверх, тем самым увеличивая объем водяной камеры бака и, соответственно, уменьшая объем воздушной. В воздушной камере от этого также возрастает давление.

Если все рассчитано правильно, и эксплуатационные характеристики расширительного бака соответствуют параметрам системы, то наступает примерный паритет давления в камерах. При измерении уровня нагрева в системе мембрана просто займет несколько иное положение в ту или иную сторону, и при этом равновесие не будет нарушено. При полностью же выключенном отоплении по мере остывания теплоносителя мембрана вновь возвратится на свою исходную нижнюю позицию.

Вот примерна та же упрощенная схема, что использовалась нами выше, но только уже для закрытой системы отопления:

Принципиальная схема простейшей системы отопления закрытого типа

Нумерация основных элементов и узлов системы сохранена, только добавлено два новых пункта.

7 – мембранный расширительный бак.

8 – «группа безопасности».

Все очень просто и весьма эффективно. Бак, безусловно, придется покупать – самостоятельное его изготовление вряд ли разумно. (Есть нюанс – некоторые современные модели котлов отопления, в особенности настенной компоновки, уже оснащены им, как говорится «по умолчанию»). Но эти дополнительные затраты выглядят необременительными, а взамен получается немало преимуществ.

• В принципе, нет вообще никаких ограничений по месту установки мембранного расширительного бака. Чаще всего его монтируют на обратке неподалёку от котла и насосного узла, но это вовсе не является обязательным правилом.

Мембранный расширительный для системы отопления среднестатистического частного дома – довольно компактен, и в принципе не существует особых ограничений по месту его расположения.

• Закрытая система отопления позволяет выполнять какую угодно разводку труб, если, конечно, в ней используется принцип принудительной циркуляции (об этом будет сказано ниже).
• Хозяин волен использовать любой из возможных теплоносителей.
• В системе можно поддерживать оптимальное значение давления (напора) воды в контурах.
• Теплоноситель не контактирует с воздухом, то есть и не насыщается им, а значит, процессы коррозии на металлических деталях контура не будут активизироваться.

Несколько слов о недостатках, так как их совсем немного:

• Если котел изначально не оснащен расширительным баком, его придется приобретать самостоятельно. Впрочем, с открытым баком ситуация примерно такая же.
• Закрытая система должна быть полностью герметична, с воздухом теплоноситель не контактирует, но процессов газообразования в котле, трубах и радиаторах полностью исключать нельзя. А выхода, как в открытой системе, для газов нет. То есть придётся устанавливать газоотводчики в самых высоких точках системы и на радиаторах.
• Герметичность системы требует контроля. Ситуации возможны разные, и иногда отказ какого-либо уровня защиты может привести к опасному росту давления в контурах. Это чревато и протечками на соединениях, и даже взрывоопасной ситуацией.

Для того чтобы бороться с указанными негативными особенностями, в закрытой системе обязательно предусматривается установка так называемой «группы безопасности».

Цены на биметаллические радиаторы

биметаллические радиаторы Такая компоновка «группы безопасности» может считаться «классической»

1 – контрольно-измерительный прибор. Это или просто манометр, показывающий уровень давление теплоносителя в системе, или даже комбинированный прибор, одновременно показывающий еще и температуру нагрева.

2 – автоматический возхдухоотводчик, самостоятельно стравливающий скопившиеся газы.

3 – предохранительный клапан, с предустановленным уровнем срабатывания. То есть в том случае, если давление достигнет возможного «потолка», клапан выпустит излишек жидкости, предотвращая создание опасной ситуации.

Очень часто группу безопасности устанавливают непосредственно в котельной – так проще отлеживать показания манометра. Нередко отопительные котлы уже имеют в своей конструкции подобный предохранительный узел. Правда, это не избавляет владельца от необходимости установки клапанов-воздухоотводчиков и в верхних точках системы отопления.

Подбор нужной модели расширительного бака подчиняется определенным правилам и проводится на основании расчетов. Об этом обязательно будет рассказано в серии публикаций, специально посвященной проведении расчетов всех основных элементов двухтрубной системы отопления.

Различия по принципу организации циркуляции теплоносителя.

Для нормального теплообмена теплоноситель не должен быть статичным – он постоянно перемещается по контуру отопления. А достигаться эта необходимая циркуляция может по-разному.

Двухтрубная система с естественной циркуляцией теплоносителя.

Еще не столь давно подобная система в частных домах считалась чуть ли не единственно возможной – приобрести насосное оборудование было очень непросто. Ничего, как говорится, вполне обходились. Не отказываются от нее многие и по сей день – за ее безотказность и полную энергонезависимость.

Перемещение потока теплоносителя в этой системе обусловлено воздействием естественных сил гравитации, возникающих из-за разности плотности разогретого и остывшего теплоносителя. Кроме того, этому же способствует и особое расположение отдельных элементов контура отопления.

Проще понять принцип поможет расположенная ниже схема:

Схема, поясняющая принцип естественной циркуляции теплоносителя в системе отопления

Вначале посмотрим на верхнюю часть схемы. Цифрами на ней обозначено следующее:

1 – котел отопления.

2 – труба подачи, и, в частности – ее вертикальный так называемые разгонный участок большого диаметра, обычно устанавливаемый непосредственно от котла.

3 – прибор теплообмена – радиатор. На схеме условно показан самый нижний радиатор в системе. Он обязательно должен располагаться с превышением относительно котла. Эта величина разницы высот показана буквой h.

4 – труба «обратки».

При нагреве теплоносителя в котле плотность жидкости меняется – горячая вода всегда имеет плотность (Ргор), которая меньше, чем у остывшей (Рохл). Естественно, это уже придает потоку направление вверх, по разгонному участку. От верхней точки все трубы прокладываются с небольшим уклоном вниз (в зависимости от диаметра – от 5 до 10 мм на метр длины трубы). Это – второй фактор, способствующий естественному потоку.

И, наконец, смотрим на нижнюю часть схемы. Отбросим верхний «красный» участок – оставим только «обратку» от последнего радиатора до котла. Здесь уже разницы в плотности нет – вода отдала свое тепло на последней батарее, и с примерно таким же уровнем температуры течет в сторону котельной. Но вот то самое превышение по высоте, о котором было сказано выше, делает свое дело. Перед нами – не что иное, как обычные сообщающиеся сосуды. Вполне понятно, что любая гидравлическая система с жидкостью равной плотности и температуры будет стремиться к равновесию. То есть, в данном случае – к равенству уровней в обоих «сосудах». Получается, что таким расположением, даже если не предусмотрен уклон (а он все равно обычно задается даже на этом участке), создаётся направленный ток теплоносителя в сторону котла. Чем значительнее это превышение «h», тем больше естественно создаваемый напор. Правда, эта высота даже в самой крупной системе все же не должна превышать 3 метров.

Консолидированное действие всех этих взаимосвязанных факторов и создает устойчивую циркуляцию в отопительном контуре.

Достоинства системы с естественной циркуляцией теплоносителя следующие:

• Надежность и безотказность – никаких сложных механизм или узлов не предполагается, и долговечность всей системы, в принципе, зависит исключительно от состояния труб контура и радиаторов.
• Полная независимость от электропитания. Не предполагается, естественно, и никаких затрат на потреблённую электроэнергию.
• Отсутствие насосного оборудования – это еще и бесшумная работа системы.
• Система с естественной циркуляцией обладает очень полезным качеством саморегуляции. Что это означает? Допустим, температура в помещениях дома близка к оптимальной. Теплоотдача на радиаторах идет не столь интенсивно, теплоноситель остывает меньше, стало быть, и разница в плотности становится менее ощутима. Это ведет к «успокоению» потока. Похолодало. Вода в батареях охлаждается сильнее, растет разница в плотности горячего и остывшего теплоносителя, и потому интенсивность его циркуляции самопроизвольно возрастает. Таким образом, система как бы сама постоянно стремится к оптимальному балансу температур. Это свойство существенно упрощает регулировку системы, так, что зачастую не приходится устанавливать дополнительных термостатических приборов в помещениях.
• Если появится желания, то любую систему с естественной циркуляцией можно без особого труда оснастить еще и насосным узлом.

Всё это замечательно, но и весьма серьезных недостатков у такой системы – порядочно.

• Ожидаются немалые сложности с монтажом контуров. Во-первых, должны применяться трубы довольно большого диаметра, что и утяжеляет всю конструкцию, и делает ее более дорогой. Причем на различных участках размеры труб должны правильно варьироваться. Во-вторых, обязательно должен соблюдаться уклон труб, и иногда это становится в силу особенностей помещений немалой проблемой. В-третьих, система будет корректно работать только при верхней подаче теплоносителя в радиаторы, то есть о скрытой подводке труб придется забыть.

Обязательное условие придания трубам подачи и обратки необходимого уклона нередко «вступает в противоречие» с геометрией самого здания и его помещений.

• Существуют ограничения по удалённости радиаторов от котельной, если рассматривать в плане. В противном случае гидравлическое сопротивление трубопроводов и арматуры могут превысить создаваемый естественный напор теплоносителя, и на удаленных участках циркуляция замрет.
• Малые показатели давления в трубах практически полностью лишают возможности использовать современные термостатические приборы для точной регулировки температуры на радиаторах. Система «теплых полов» при естественной циркуляции невозможна в принципе.
• Система получается довольно инертной. Чтобы она заработала в «штатном режиме», потребуется первичная работа котла на большой мощности, иначе циркуляция не пойдет.
• Энергоэффективность такой системы – не самая лучшая. Часть выработанной энергии растрачивается именно на создание условий для обеспечения циркуляции. Это обстоятельно делает нежелательным применение контуров с естественной циркуляцией, если установлен электрический котел – потери обойдутся слишком дорого.

Но , тем не менее, система с естественной циркуляцией — вполне жизнеспособна, и применяется довольно часто. Выше говорилось, что она не рассчитана на большие дома. Следует правильно понимать, что здесь имеется в виду «раскинутость» здания в плане – удаленность радиаторов от котла в горизонтальной проекции не может быть больше 25, максимум – 30 метров. Да и попробуйте соблюсти уклон на таком значительном расстоянии!

А вот для компактного в плане дома, даже в два этажа, система подойдет вполне. Практикой доказано, что естественная циркуляция, без применения какого бы то ни было насосного оборудования, справится с высотой разгонного участка до 10 метров. А это, согласитесь, немало. Скажем, если «отдать» на этаж по 3 метра высоты, и с учетом расположения котельной ниже уровня радиаторов (например, в полуподвальном или подвальном помещении), то для двухэтажного дома возможностей хватит даже с запасом.

Пример открытой двухтрубной системы отопления с естественной циркуляцией для двухэтажного дома приведен на иллюстрации ниже:

Примерная схема системы отопления двухэтажного дома (с естественной циркуляцией теплоносителя)

В самой нижней точке системы отопления расположен котел (поз.1). Как уже говорилось, он должен находиться ниже радиаторов первого этажа на величину h. В непосредственной близости от котла в магистраль «обратки» врезана труба водопровода (поз. 2), которая обеспечивает первичное заполнение системы или ее подпитку по мере необходимости – при постепенном испарении теплоносителя.

От котла вверх проложена «разгонная» труба полдачи большого диаметра. Она проложена до открытого расширительного бака, установленного в водочном помещении (поз. 3).  Бак в данном случае сделан большого объема и расположен примерно по центру здания. Дело в том, что в показанной схеме он исполняет еще одну интересную функцию – становится подобием коллектора, от которого в разные стороны расходятся стояки подачи. К этим стокам подключены радиаторы (поз. 4) и второго, и первого этажа, от которых, в свою очередь, опускаются трубы «обратки», замыкающиеся на обратном коллекторе, ведущем к котлу. На каждом из радиаторов установлены вентили (поз. 5), позволяющие и перекрывать это участок (например, для проведения профилактических и ремонтных работ), и довольно точно регулировать теплоотдачу батареи.

Выше уже упоминалось, что очень важное значение имеет правильный подбор диаметров труб для каждого из участков системы. Это в идеале требует специальных расчетов, хотя многие опытные мастера без проблем подбирают нужные диаметры, основываясь на практике многолетней работы.

На данной схеме диаметры обозначены буквами латинского алфавита. Участки труб с показанными диаметрами ограничены точками врезки ответвлений (тройников) или радиаторов.

a — ДУ 65 мм

b — ДУ 50 мм

c — ДУ 32 мм

d — ДУ 25 мм

е — ДУ 20 мм

(ДУ – диаметр условного прохода трубы).

Система отопления с принудительной циркуляцией

С этой системой подробных объяснений, наверное, и не потребуется. Циркуляция теплоносителя в ней обеспечивается установкой насосного узла (одного или даже нескольких, если система сильно разветвленная и требует различных значений напора на отдельных своих участках).

Правильно подобранный насос обеспечивает стабильную циркуляцию теплоносителя с требуемыми показателями напора и производительности

Установка насосного оборудования сразу дает немало важных преимуществ:

• Исчезают ограничения для систем отопления, вызванные как этажностью здания, так и его размерами. Все зависит от параметров установленного насоса.
• Появляется возможность использовать для монтажа контуров трубы со значительно меньшим диаметром – а это и проще в сборке, и дешевле. Нет требований к обязательному соблюдению уклона труб.
• Принудительная циркуляция позволяет плавно вводить систему в эксплуатацию, без «пикового» нагрева в начале работы. Да и в ходе работы значение температуры теплоносителя в контуре можно поддерживать в очень широком диапазоне. То есть даже при небольших уровнях нагрева циркуляция не остановится, что вполне вероятно в системе с естественным током жидкости. Это открывает широкие возможности точной регулировки как всей системы в целом, так и ее отдельных участков.
• Исходя из вышесказанного – нет большой разницы в температурах на патрубке «обратки» и подачи котла. А это приводит к меньшему износу теплообменников, продлевает «активную жизнь» оборудования.
• Система не налагает никаких ограничений ни по способу прокладки труб, ни по подключаемым приборам теплообмена. То есть вполне можно использовать скрытые прокладки, любые радиаторы или конвекторы, «теплые полы» или тепловые завесы.
• Стабильнее показатели давления теплоносителя в трубах подачи позволяют применять любые современные термостатические регуляторы нагрева на радиаторах или конвекторах.

Есть и недостатки, о которых тоже необходимо помнить.

Цены на конвекторы

конвекторы

• Создание системы, особенно если она отличается разветвлённостью и разноплановостью используемых приборов теплообмена, потребует тщательных расчетов для каждого из участков. Необходимо добиться полной «гармонии» работы всех контуров. Это обычно достигается установкой гидравлической стрелки.

Впрочем, недостатком это назвать сложно, так как любая система отопления должна создаваться с опорой на предварительные расчеты.

• Главный же недостаток – выраженная энергозависимость. То есть при перебоях в сети электропитания систему парализует. Если в населённом пункте где ведется строительство, такие явления случаются довольно часто, придется думать о приобретении источника бесперебойного питания.

Установка источника бесперебойного питания с аккумулятором достаточной емкости позволяет решить проблему с нестабильной работой местных электросетей

Очень часто прибегают к другому способу. Систему делают «гибридной», то есть с возможностью работы как при принудительной циркуляции теплоносителя, так и при естественной. В этом случае насос обвязывается по специальной схеме с использованием байпаса-перемычки. Хозяин имеет возможность при необходимости переключить с помощью кранов направление потока – через насос или напрямую по трубе «обратки».

Обычно насосный узел обвязывается вот таким образом. То есть имеется возможность перехода с принудительной циркуляции на естественную.

В некоторых насосных узлах даже предусмотрен автоматический клапан, который самостоятельно откроет проход через прямой участок, если насос по каким-либо причинам остановился.

Различия двухтрубных систем по схемам разводки

Возможные различия в вертикальной разводке

Начнем с «вертикали». Если дом планируется в несколько уровней, то может быть применена или система стояков, или поэтажная разводка.

• Система стояков была наглядно продемонстрирована на схеме выше. Там, правда, показана верхняя подача от расширительного бака открытого типа. Но это – частности. Даже если циркуляция будет обеспечиваться насосным оборудованием, то это ничего в принципе не меняет. Наоборот, появляется возможность применить схему с нижней подачей теплоносителя в стояки, которые при этом становятся подобием вертикальных коллекторов.

Принцип двухтрубной системы с нижней подачей по вертикальным стоякам.

При небольшой этажности (как раз для частного дома, где редко бывает более двух этажей), такая система показывает высокую эффективность. Контуры, отходящие вверх от основного коллектора (проложенного, например, в подвале или вдоль пола первого этажа), не отличаются большой длиной и разветвленностью, то есть и их гидравлический расчет, и регулировка на отопительных приборах тоже будет несложна.

 К таким схемам есть смысл прибегать, когда помещения на первом и втором (и более) этажах расположены симметрично, то есть радиаторы будут устанавливаться ровно один над другим. В противном случае особого смысла в этом не наблюдается.

Явным недостатком является то, что для каждой группы стояков придётся пробивать проход в межэтажном перекрытии. Это и лишние заботы, в том числе по утеплению, гидроизоляции и декоративной отделке, и ослабление конструкции. И еще один очевидный «минус» — вертикальные стояки практически невозможно расположить скрытно. Для многих хозяев это фактор имеет решающее значение.

• Поэтому очень часто поступают таким образом. Вертикальная пара стояков (подача и «обратка») — всего одна. Убрать ее с глаз – задача несложная. А вот на каждом из этажей выполняется собственная горизонтальная разводка труб по радиаторам отопления.

В данной схеме – только одна пара стояков, а по этажам выполнены индивидуальные горизонтальные разводки

Различия горизонтальных разводок по этажу

Теперь – о горизонтальных схемах разводки при одноэтажном строительстве, или же в пределах одного отдельно взятого этажа.

• Прежде всего, схема может различаться расположением трубы подачи.

— Она может располагаться сверху (обычно под потолком), и в таком случае подача теплоносителя в радиаторы отопления осуществляется только сверху.

Схема, которой практически невозможно избежать при монтаже системы отопления с естественной циркуляцией в одноэтажном доме.

К сожалению, такой подход может быть единственно возможным при оборудовании системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя. Как мы уже видели ранее, общая «дирекция» потока жидкости должна соблюдаться сверху → вниз. То есть расположить подачу ниже радиатора не получится – полноценной циркуляции через него может и не случиться. Увы, таковы издержки это системы.

Нет слов, такое расположение трубы капитально портит общий интерьер, так как замаскировать ее в районе потолка – задача непростая, да и от вертикального участка, проложенного от нее уже непосредственно к радиатору – тоже никуда не деться.

— В этом плане намного выгоднее схема с нижней подачей, для которой нет никаких ограничений, если в контуре установлен циркуляционный насос. Разместить такую разводку скрытно – особого труда не составит. Например, ее можно спрятать под декоративным покрытием пола, а иногда даже трубы и вовсе заливаются стяжкой.

Даже в открытом виде разводка с нижней подачей смотрится вполне аккуратно и не портит интерьера

Одним словом, именно такой принцип расположения труб подачи и «обратки» видится оптимальным.

• Очень серьезные различия могут быть по организации направления циркуляционного потока теплоносителя.

На схеме нижа показана схема, в которой на условных трех этажа показаны три возможных варианта прокладки контуров к радиаторам отопления.

Иллюстрация, демонстрирующая разные подходы к выбору схем горизонтальной разводки труб к радиаторам отопления

• Начнем с условного «первого этажа». Здесь применена схема тупиковой разводки, или, как ее еще иначе называют, со встречным потоком теплоносителя. Все приборы теплообмена при таком подходе разбивается на ветки – их количество может различаться (на примере показаны две). В каждой из таких веток труба подачи проложена до конечного радиатора (тупика), а навстречу ей движется поток охлажденного теплоносителя по трубе «обратки».

Тупиковая схема пользуется большой популярностью, так как она требует минимального количества труб и не столь сложна в монтаже. Но есть у нее и весьма серьезные недостатки. Так, в пределах даже одной небольшой тупиковой ветки с несколькими радиаторами приходится использовать трубы различного диаметра (с постепенным его уменьшением к тупиковой батарее). Кроме того, в обязательном порядке предстоит балансировка этого выделенного контура с помощью специальных вентилей, чтобы не допустить замыкания потока через ближайший к коллектору радиатор.

• На «втором этаже» показана схема с попутным движением теплоносителя. Она имеет еще одно название – петля Тихельмана. Для такой разводки применяются трубы одного диаметра. Утверждают, что такое расположение обеспечивает равное значение давления на входе в каждый из радиаторов, что предельно упрощает балансировку этого контура. Появляется возможность очень точной установки температурных режимов на каждой батарее. Правда, расход труб при монтаже такой схемы, безусловно, возрастает.

Правда, многие опытные мастера вовсе не в полном восторге от преимуществ системы с попутным движением теплоносителя. Мало того, приводятся теоретические раскладки, что некоторые достоинства – серьезно преувеличены, и расчёты показывают далеко не столь безоблачную картину.

Какой вывод из этого сравнения? Советы даются следующие:

— При небольших размерах контура по периметру (если он не превышает 30 ÷ 35 метров), оптимальным решение действительно станет петля Тихельмана. То есть ее преимущества будут показаны только на весьма ограниченном по общей длине замкнутом контуре.

— Вполне подойдет она и при больших размерах контура, но только если планируется очень «бюджетная» система, для которой не находится возможностей приобретения термостатических приборов для точной  регулировки температуры в каждом из помещений. Действительно, разброс давления на точках входа в батареи – невелик. Но вот гидравлическое сопротивление будет уже весьма значительным, потребуются трубы увеличенного диаметра, то есть никакого преимущества над тупиковой системой в этом плане уже не остается. Напротив, сложность монтажа и большой расход труб делает попутную разводку серьезно проигрышной.

— Если периметр здания (этажа) превосходит 35 метров, то намного выгоднее будет разбить систему на несколько (две или более) тупиковых веток. Да, потребуется произвести гидравлический расчет для каждой из них. Но это оправдается и меньшими затратами, и меньшими потерями тепла при транспортировке теплоносителя. Ну а для регулировки в любом случае не обойтись без термостатических клапанов.

• На условном «третьем этаже» — коллекторная или лучевая схема разводки. От общего коллекторного узла (который обычно стараются разместить ближе к геометрическому центру этажа) к каждому из радиаторов прокладывается отдельная «тупиковая линия» – труба подачи и «обратки».

Подобная схема позволяет использовать трубы минимального диаметра, правда, расход их может быть весьма значительным. На иллюстрации разводка показана вдоль стен, но на практике прокладку отдельных контуров чаще осуществляют по кратчайшему расстоянию, используя скрытую разводку под поверхностью пола.

Пример коллекторной разводки труб к радиаторам отопления. Понятно, что прибегают к такой разводке обычно еще до начала отделочных работ.

Точность регулировки каждого отдельно взятого радиатора здесь достигает максимума. Правда, сложность монтажа с необходимостью последующей отделки и большой расход материалов пока еще ограничивают широкое распространение подобного подхода к разводке системы.

Первые шаги в расчетах – определение общей мощности системы отопления и требуемой теплоотдачи радиаторов

Любая система отопления – это весьма сложный «организм», и каждый из ее элементов должен функционировать в тесной связи с другими. Обеспечивается такой «унисон» проведением точных расчётов каждого из участков.

В масштабе одной публикации рассмотреть все тонкости проведения расчетов – просто невозможно. Наверное, есть смысл собрать целый цикл статей, посвященных проектированию того или иного участка или узла двухтрубных систем различных разновидностей. И это будет в ближайших планах редакции.

Но начинать с чего-то все равно необходимо. И этим началом станет предварительны расчёт общей мощности системы отопления и необходимой теплоотдачи радиаторов для каждого из помещений.

Цены на популярные радиаторы отопления

На чем строится расчет?

Почему эти две указанных выше параметра собраны вместе? Все объясняется просто.

Планирование системы отопления правильнее будет начинать с оценки количества тепла, которое необходимо подать в каждое из помещений строящегося или уже имеющегося дома. Это позволит сразу наметить количество и характеристики приборов теплообмена, то есть виртуально расставить радиаторы по комнатам.

Общее количество тепловой энергии, необходимое в масштабах дома (то есть сумма всех значений рассчитанных для отдельных помещений) покажет требуемую мощность котельного оборудования.

Имея предварительный план расстановки радиаторов, можно определиться с выбором предпочтительной схемы системы отопления, с особенностями разводки труб по помещениям. Это создает базу для гидравлических расчетов, определения диаметров труб, скорости потока теплоносителя, характеристик насоса, производительности коллекторных узлов и т.п. И так до самого конца. Но начало, как видите, идет именно от потребностей каждого из помещений.

Существует довольно распространенная практика принимать необходимую тепловую мощность для обогрева помещения, равную 100 Вт / 1 м² площади. Увы, такой подход точностью не отличается, так как совершенно не учитывает прогноз возможных тепловых потерь, которые потребуют компенсации за счет системы отопления. Поэтому предлагаем иной, намного более подробный алгоритм, в котором принимается во внимание множество нюансов.

Заранее пугаться не надо – с нашим онлайн-калькулятором никаких трудностей в выполнении расчета вас не ожидает.

Мало того, калькулятор поможет читателю заранее оценить преимущества той или иной схемы подключения радиаторов к трубам, их размещения на стене. А если планируется приобретение и установка разборных батарей – то можно сразу подсчитать и необходимое количество секций.

Знакомимся с калькулятором, а ниже будет дан ряд пояснений по работе с ним.

Калькулятор расчета необходимой тепловой мощности по помещениям дома

Перейти к расчётам   Расчет проводится для каждого помещения в отдельности.
Последовательно введите запрашиваемые значения или отметьте нужные варианты в предлагаемых списках.
Нажмите «РАССЧИТАТЬ» Площадь помещения, м² 100 Вт на кв. м Высота потолка в помещении до 2,7 м 2,8 ÷ 3,0 м 3,1 ÷ 3,5 м 3,6 ÷ 4,0 м более 4,1 м Количество внешних стен нет одна две три Внешние стены смотрят на: Север, Северо-Восток, Восток Юг, Юго-Запад, Запад Положение внешней стены относительно зимней «розы ветров» — наветренная сторона — подветренная — параллельная направлению ветра Уровень отрицательных температур воздуха в регионе в самую холодную неделю года — 35 °С и ниже от — 30 °С до — 34 °С от — 25 °С до — 29 °С от — 20 °С до — 24 °С от — 15 °С до — 19 °С от — 10 °С до — 14 °С не холоднее — 10 °С Какова степень утепленности внешних стен? Внешние стены не утеплены Средняя степень утепления Внешние стены имеют качественное утепление Что расположено снизу? Холодный пол по грунту или над неотапливаемым помещением Утепленный пол по грунту или над неотапливаемым помещением Снизу расположено отапливаемое помещение Что расположено сверху? Холодный чердак или неотапливаемое и не утепленное помещение Утепленный чердак или иное помещение Отапливаемое помещение Тип установленных окон Обычные деревянные рамы с двойным остеклением Окна с однокамерным (2 стекла) стеклопакетом Окна с двухкамерным (3 стекла) стеклопакетом или с аргоновым заполнением Нет окон Количество окон в помещении Высота окна, м Ширина окна, м Двери, выходящие на улицу или на холодный балкон: нет одна две   ОСОБЕННОСТИ ПЛАНИРУЕМОЙ УСТАНОВКИ РАДИАТОРА Схема подключения радиатора: — диагональ сверху вниз — одностороннее, сверху вниз -двухстороннее нижнее — диагональ снизу вверх — одностороннее, снизу вверх Особенности планируемого расположения радиатора на стене: Радиатор на стене установлен открыто Радиатор сверху прикрыт подоконником или полкой Радиатор сверху прикрыт стеновой нишей Радиатор с лицевой части прикрыт декоративным экраном Радиатор полностью прикрыт декоративным кожухом   Можно расчитать общую тепловую мощность, или же необходимое количесво секций для сборных батарей.
Выберите интересующий вас путь расчета Планируется установка: — неразборного радиатора: будет произведен расчет общей тепловой мощности, необходимой для обогрева комнаты — разборного радиатора: будет произведен расчет количества секций, необходимого для обогрева комнаты Паспортная мощность одной секции радиатора, Вт

Пояснения по проведению вычислений

Итак, основополагающим принципом становится оценка размеров помещения и прогноз возможных тепловых потерь в существующих или планируемых условиях эксплуатации. Пользователю предлагается последовательно указать данные в полях ввода, а затем получить готовый результат.

Расчет ведется для каждого из помещений отдельно. Но, обратите внимание, некоторые из требуемых данных будут для всех комнат идентичными. При проведении нескольких последовательных расчетов последние введенные данные не сбрасываются, то есть можно менять только те, что требуется.

Ввиду этого наиболее удобной видится такая последовательность работы. Готовится таблица (на бумаге или, например, в каком-то из офисных приложений). В первом столбце перечисляются все помещения, в которых планируется установка отопительных приборов. Далее – указываются параметры каждого из помещений (именно те, что требуется в калькуляторе). И последний столбец остается пока свободным – туда будут вноситься результаты расчета.

В итоге после заполнения всей таблицы несложно будет подбить сумму, которая и покажет требуемую общую мощность системы отопления.

Итак, какие данные необходимо вносить в калькулятор:

• Площадь комнаты и высота полотков, для чего – понятно.
• Наличие и количество стен, контактирующих с улицей. Чем больше внешних стен, тем выше уровень тепловых потерь, даже при качественном утеплении.
• Положение внешней стены относительно сторон света – этим самым учитывается возможное влияние солнечного излучения.
• Для тех участков местности, где зимой преобладают ветра с одного направления, и для них нет значимых искусственных или естественных преград, можно учесть и это обстоятельство.
• Примерный нормальный для конкретного региона уровень температур в самую холодную зимнюю декаду. (Именно нормальный – запомнившиеся стоявшие когда-то аномальные холода в расчет не принимаются).
• Степень утепленности стен. Она несколько условна, но можно рассуждать так:

— Полноценное утепление – это выполненное в полном объёме на основании проведенных теплотехнических расчетов.

— Средняя степень – уступает по качеству предыдущей, но все же термоизоляция имеется. Как вариант, сюда же можно отнести стену из бревна или бруса толщиной не менее 200 мм, или кирпичную кладку (пустотный керамический кирпич) толщиной 490 мм (в два кирпича).

— Стена не утеплена – такого быть в принципе не должно, иначе нет смысла затевать создание системы отопления. Так что этот пункт больше для сравнения.

• На величину теплопотерь всегда влияют особенности плов и перекрытий. Поэтому следующие два поля ввода требуют указать, с чем конкретно соседствует помещение по вертикали.
• Далее, следует блок из четырёх полей, в которых оцениваются качество, количество и размеры окон в помещении. Безусловно, всё это напрямую влияет на объем тепловых потерь.
• В комнате может быть дверь в «холодную зону», которой регулярно пользуются. Понятно, что любое открытие такой двери сопровождается притоком холода, что потребует дополнительной компенсации.
• В следующем пункте предлагается выбрать схему врезки радиатора в контур. Все они различаются эффективностью теплоотдачи (указаны в порядке от большей к меньшей). Это позволит провести сравнение и выбрать оптимальный вариант.
• На эффективность теплоотдачи влияет и особенность планируемого расположения радиатора на стене – на это тоже следует внести поправку.
• Наконец, в последнем пункте пользователю предлагается выбрать путь расчета:

— Если целью ставится определение необходимой мощности для помещения, то выбирается верхний вариант. При этом в полученном результате берется значение «А», выраженное в киловаттах.

— Если планируется установка разборного радиатора, и требуется определить необходимое количество секций, то выбирается нижний вариант. При этом откроется еще одно дополнительное поле, в котором следует указать паспортную теплоотдачу одной секции в планируемом температурном режиме работы системы отопления. В результатах расчёта же берется значение «Б», которое выражено в штуках.

Надеемся, что калькулятор сделает ваш стартовые расчеты системы отопления системы быстрыми, точными и несложными.

*  *  *  *  *  *  *

Завершить настоящую публикацию можно интересной видеоинформацией по проектированию двухтрубной системы отопления в частном доме.

Видео: Важные нюансы проектирования двухтрубной системы отопления для собственного дома