Балансировка системы отопления в частном доме

Как работает отопление по двухконтурной схеме

Конструкция двухтрубной системы водяного отопления предполагает подачу и отвод теплоносителя от каждого радиатора по двум отдельным магистралям. Упрощенно: входной патрубок батареи подключен к подающей линии, выходной – к обратной. По первому трубопроводу нагретая вода из котла раздается всем отопительным приборам, вторая труба собирает остывший теплоноситель и направляет обратно в теплогенератор.

Пример раздачи и возврата теплоносителя от батарей по двум линиям

Особенности двухконтурного распределения воды:

• если все элементы системы рассчитаны правильно, то каждый радиатор получает теплоноситель одинаковой температуры;
• изменение протока воды через одну батарею вследствие регулировки мало влияет на работу соседних отопительных приборов;
• число радиаторов на одной ветви может достигать 40 шт. при условии, что производительность насоса и диаметр подводящих труб обеспечивает расчетный расход воды.

Примечание. Цифра 40 взята на основании практического опыта проектирования и монтажа отопления в производственном цехе. В загородных коттеджах столько приборов к одной ветви не подключается, максимум – 10 шт. Если надо сделать разводку по многоэтажному зданию, сеть теплоснабжения делится на несколько двухтрубных контуров.

Движение воды по трубам и батареям обеспечивается двумя способами – естественным (конвекционным) и принудительным. Вариантов подвода теплоносителя тоже существует несколько, поэтому предлагаем рассмотреть каждую схему отдельно.

Двухтрубная классическая разводка закрытого типа — подключение к напольному котлу

Двухтрубная система отопления с нижней разводкой, схема устройства.

В данном типе трубы подачи и отвода подсоединяются к батареям снизу. Теплоноситель начинает двигаться от пола вверх к радиатору, затем отдаёт своё тепло и по обратному трубопроводу движется в котёл.

Нижняя и верхняя разводка двухтрубной системы отопления
Помимо этого двухтрубная система отопления с нижней разводкой может состоять из более чем одного контура.

Так же возможно устройство разводки с тупиком.

Основной минус данного типа конструкции — появление избытка воздуха. Для его устранения применяется кран Маевского.

Стоит отметить, что он должен быть установлен в каждом радиаторе. Поэтому при обустройстве системы в многоэтажном доме прокладывается особая воздушная линия, подключенная к системе отопления. Воздух из всего трубопровода скапливается в расширительном резервуаре. Оттуда весь его переизбыток выводится.

Схемы с нижней разводкой и самотёчной циркуляцией практически не используются, из за того, что большая часть радиаторов входящих в цепь являются последними. И для работы их нужно снабжать кранами Маевского. Помимо этого необходим монтаж воздушной линии вдоль стен под потолком. Это значительно усложняет установку двухтрубной системы и увеличивает её стоимость. Таким образом при монтаже двухтрубной конструкции с нижней разводкой применяют принудительное циркулировании теплоносителя.

Двухтрубная система отопления с нижней разводкой

Из плюсов данного типа следует выделить:

1. Компактность участка, на котором будет размещён управляющий узел. Обычно это подвал. 2. Понижение потерь тепла, благодаря тому, что трубопровод проложен внизу стен помещения. 3. Подключения и эксплуатация могут проводиться поэтажно. Для примера: 1 этаж уже отапливается, в то время как на последующих система ещё в стадии установки или ремонта. 4. Распределение тепла по помещениям, а следовательно его экономия.

Из минусов отмечается большое число составных элементов системы, необходимость кранов Маевского на каждой батарее и завоздушивание.

Плюсы и минусы двухтрубных разводок

Для удобства восприятия мы объединили достоинства и недостатки всех вышеописанных систем в один раздел. Вначале перечислим ключевые положительные моменты:

1. Единственное преимущество самотека перед другими схемами – независимость от электричества. Условие: нужно подобрать энергонезависимый котел и произвести обвязку без подключения к домовой электросети.
2. Плечевая (тупиковая) система – достойная альтернатива «ленинградке» и прочим однотрубным разводкам. Главные достоинства – универсальность и простота, благодаря которой двухтрубная отопительная схема дома 100—200 м² без проблем монтируется своими руками.
3. Основные козыри петли Тихельмана – гидравлическое равновесие и способность обеспечивать теплоносителем большое число радиаторов.
4. Коллекторная разводка – лучшее решение для скрытой прокладки труб и полной автоматизации работы отопления.

Лучший способ спрятать трубы — заложить их под стяжку пола

Примечание. Последние 3 схемы легко скомбинировать с контурами водяного напольного обогрева. Совмещать гравитационную радиаторную сеть с теплыми полами не всегда целесообразно – без электроэнергии принудительная циркуляция в греющих контурах невозможна.

Кратко выделим общие плюсы лучевой, попутной и тупиковой системы:

• небольшие сечения раздающих труб;
• гибкость с точки зрения прокладки, то есть, линии могут проходить по различным маршрутам – в полах, вдоль и внутри стен, под перекрытием;
• для монтажа подойдут различные пластиковые либо металлические трубы: полипропилен, сшитый полиэтилен, металлопластик, медь и гофрированная нержавейка;
• все 2-трубные сети хорошо поддаются балансировке и тепловому регулированию.

Чтобы запрятать трубные подводки, нужно прорезать борозды в стене
Отметим второстепенный плюс самотечной разводки – простота заполнения и удаления воздуха без применения клапанов и кранов (хотя с ними развоздушивать систему проще). Вода медленно подается через штуцер в нижней точке, воздух постепенно вытесняется из трубопроводов в расширительный бак открытого типа.

Теперь о значимых недостатках:

1. Схема с естественным движением воды громоздкая и дорогая. Понадобятся трубы с внутренним диаметром 25…50 мм, монтируемые с большим уклоном, в идеале – стальные. Скрытая прокладка сильно затруднена – большинство элементов окажется на виду.
2. В монтаже и эксплуатации тупиковых ветвей существенных минусов не обнаружено. Если плечи сильно отличаются по длине и числу батарей, равновесие восстанавливается путем глубокой балансировки.
3. Магистрали кольцевой разводки Тихельмана всегда пересекают дверные проемы. Приходится делать обходные петли, где впоследствии может скапливаться воздух.

   
   На плане дома видно, что попутная водяная система пересекает 2 дверных проема

4. Разводка лучевого типа требует финансовых затрат на оборудование – коллекторы с клапанами и ротаметрами плюс средства автоматизации. Альтернатива – сборка гребенки из полипропилена либо бронзовых тройников своими руками.

Дополнение. Для автоматического регулирования теплоотдачи батарей при самотеке понадобятся специальные радиаторные клапаны с увеличенным проходным сечением.

Какую схему лучше выбрать

Подбор разводки выполняется с учетом многих факторов – площади и этажности частного дома, выделяемого бюджета, наличия дополнительных систем, надежности электроснабжения и так далее. Дадим ряд общих рекомендаций по выбору:

1. Если планируется собирать отопление самостоятельно, лучше остановиться на двухтрубной плечевой системе. Она прощает новичкам множество ошибок и будет работать, несмотря на допущенные огрехи.
2. При высоких требованиях к интерьеру комнат возьмите за основу коллекторный тип разводки. Гребенку спрячете в стеновом шкафу, магистрали разведете под стяжкой. В двух– или трехэтажном особняке желательно установить несколько гребенок – по одной на этаж.

   
   При лучевой разводке коллектор желательно расположить в центре дома

3. Частые перебои с подачей электроэнергии не оставляют выбора – нужно собирать схему с естественной циркуляцией (самотек).
4. Система Тихельмана уместна в строениях большой площади и количеством обогревательных панелей. Монтировать петлю в малых зданиях нецелесообразно с финансовой точки зрения.
5. Для небольшого дачного домика или бани отлично подойдет тупиковый вариант разводки с открытой прокладкой трубопроводов.

Совет. Отопление дачи на 2—4 маленьких комнаты можно организовать с помощью однотрубной горизонтальной системы с нижней разводки – «ленинградки».

Если коттедж планируется отапливать радиаторами, теплым полом и водяными калориферами, стоит взять на вооружение тупиковый либо коллекторный вариант разводки. Две указанные схемы легко комбинируются с другим отопительным оборудованием.

Двухтрубная тупиковая система отопления (встречная).

Своё название получила из за встречного движения теплоносителя в подающей и отводящей трубах.

Двухтрубная тупиковая система отопления частного дома
Данный тип содержит не закольцованные ветви, ведущие в «тупик». Из основных особенностей отметим следующие:

• Циркуляцию теплоносителя осуществляется посредством насоса, расположенного около котла. (схема с естественной циркуляцией не находит широкого применения)
• Наиболее часто используется горизонтальный тип разводки.
• Накапливаемый системой воздух удаляется при помощи кранов Маевского.
• Расширение воды компенсируется резервуаром с мембраной.

Как рассчитать диаметр труб

При устройстве тупиковой и коллекторной разводки в загородном доме площадью до 200 м² можно обойтись без скрупулезных расчетов. Сечение магистралей и подводок принимайте согласно рекомендациям:

• чтобы подать теплоноситель к радиаторам в здании 100 квадратов и менее, достаточно трубопровода Ду15 (наружный размер 20 мм);
• подводки к батареям делаются сечением Ду10 (внешний диаметр 15—16 мм);
• в двухэтажном доме 200 квадратов раздающий стояк делается диаметром Ду20—25;
• если количество радиаторов на этаже превышает 5 шт., делите систему на несколько ветвей, отходящих от стояка Ø32 мм.

Совет. Выше на примерах схем довольно точно проставлены диаметры магистралей и подводок. Указанную информацию можете использовать при разработке проекта отопления жилища.

Самотечная и кольцевая система разрабатывается согласно иженерным расчетам. Если вы хотите определить сечение труб самостоятельно, первым делом посчитайте нагрузку на отопление каждого помещения с учетом вентиляции, затем выясните требуемый расход теплоносителя по формуле:

• G – массовый расход нагретой воды на участке трубы, питающей радиаторы конкретной комнаты (или группы помещений), кг/ч;
• Q – количество теплоты, потребное для обогрева данной комнаты, Вт;
• Δt – расчетный перепад температур на подаче и в обратке, принимайте 20 °С.

Пример. Для прогрева второго этажа до температуры +21 °С необходимо 6000 Вт тепловой энергии. Стояк отопления, проходящий через перекрытие, должен приносить 0.86 х 6000 / 20 = 258 кг/ч горячей воды из котельной.

Зная часовое потребление теплоносителя, нетрудно рассчитать сечение подводящего трубопровода по формуле:

• S – площадь искомого сечения трубы, м²;
• V – расход горячей воды по объему, м³/ч;
• ʋ– скорость течения теплоносителя, м/с.

Справка. Скорость движения теплоносителя в напорных системах с циркуляционным насосом принимается из диапазона 0.3…0.7 м/с. При самотеке течение медленнее – 0.1…0.3 м/с.

Продолжение примера. Посчитанный расход 258 кг/ч обеспечивается насосом, скорость воды берем 0.4 м/с. Площадь поперечного сечения подающего трубопровода равна 0.258 / (3600 х 0.4) = 0.00018 м². Пересчитываем сечение в диаметр по формуле площади круга, получаем 0.02 м – труба Ду20 (наружный – Ø25 мм).

Заметьте, мы пренебрегли разницей плотностей воды при различной температуре и подставили в формулу значение массового расхода. Погрешность невелика, при кустарном расчете вполне допускается.

Двухтрубная система отопления с верхней разводкой.

В данном случае труба подачи жидкости располагается на стене под потолком. Труба отвода устанавливается у самого пола на стене.

Из особенностей стоит выделить:

• Повышенное давление, являющееся плюсом при устройстве циркуляции естественным путём.
• Расширительный резервуар устанавливается в высочайшей точке. Обычно это чердак или, как вариант, в перекрытии.
• Эстетика помещения ухудшается, из за обилия труб (у потолка и у пола). Так же это повлияет на общую стоимость системы. Дополнительные средств могут потребоваться на декорацию труб.
• Тепло частично уходит наверх и следовательно уменьшается её эффективность.
• Установка циркуляционного насоса позволяет снизить диаметр труб до допустимого минимума.
• Концентрация воздуха в трубопроводе сводится к минимуму.
• Схема не позволит обогреть большие помещения.

Заключительный вывод

Практика показывает, что 2-трубная тупиковая система подходит для отопления большинства средних жилых домов. Техническое решение подкупает простотой и приемлемой стоимостью монтажных работ. Коллекторная и попутная разводка обойдется дороже – играет роль цена оборудования и протяженность линий. Взгляните на схему с петлей Тихельмана – распределяющие трубопроводы одинакового диаметра идут по всему периметру здания.

Отдельный разговор — двухтрубная система отопления с естественной циркуляцией воды. В условиях частых перебоев с электроэнергией лучше не рисковать и не гнаться за красотой интерьеров, а смонтировать энергонезависимый обогрев. Высокие первоначальные вложения компенсируются теплом и низким потреблением электричества.

Двухтрубная система отопления частного дома. Схема устройства.

Двухтрубная система отопления частного дома: схема.
Как и все остальные виды она состоит из замкнутого контура, в котором соединены все её части.

Принцип работы двухтрубной системы следующий: теплоноситель, нагреваясь до максимально допустимой температуры, начинает распространяться в батареи.

Число радиаторов зависит от нужд здания. В батарее происходит теплообмен между жидкостью и материалом прибора. В конечном итоге теплоноситель отдаёт всё своё тепло и поступает обратно в котёл. Затем цикл начинается заново. Для того, что бы исключить недостаток однотрубной схемы, где каждому последующему обогревателю доставалось меньше тепла, была придумана двухтрубная система отопления частного дома. В ней присутствуют два основных элемента (две трубы):

1. Труба подачи тепла. По ней вода направляется в батарею.
2. Труба отвода тепла («отводка»). По ней уже охлаждённая жидкость выходит из прибора.

Благодаря такой конструкции каждый обогреватель имеет максимально возможный КПД.

Двухтрубная система практически полностью исключает недостатки схемы с одной трубой:

1. Все батареи, входящие в систему, передают почти одинаковое количество тепла, благодаря тому, что в каждую поступает нагретая жидкость одинаковой температуры. 2. В данной конструкции возможно производить автоматическую или ручную регулировку каждого радиатора. Для удобства можно установить термостаты на каждый прибор и отрегулировать нужную температуру для помещения. 3. Снижение давления в системе практически незаметно. Это позволяет использовать менее мощный насос. 4. Процесс обогрева не остановится при поломках одной или нескольких батарей. При наличии шаровых кранов на трубах подводящих жидкость, ремонт или установку приборов можно произвести без полного отключения системы. 5. Количество этажей в здании и его площадь не важны для установки данной схемы. Главное правильно выбрать её тип. 6. Экономия средств на том, что потребуются трубы меньшего диаметра, чем для однотрубной системы. Но в тоже время необходимо помнить о том, что понадобится больший метраж труб.

Виды двухтрубной системы отопления частного дома
Существует несколько видов двухтрубной системы.