система отопления частного дома с верхней разводкой
Типовые схемы систем отопления и способы подключения радиаторов
Системами отопления являются искусственно созданные инженерные сети различных сооружений, основными функциями которых является обогрев зданий в зимнее и переходное время года, компенсация всех теплопотерь строительных конструкций, а также поддержание параметров воздуха на комфортном уровне.
Разновидности разводки отопления
В зависимости от способа подвода теплоносителя к радиаторам распространение получили следующие схемы систем обогрева зданий и сооружений:
Данные способы отопления принципиально различаются друг от друга, и каждый обладает как положительными свойствами, так и отрицательными.
Однотрубная схема отопительных систем
Однотрубная система отопления: вертикальная и горизонтальная разводка.
В однотрубной схеме систем отопления подвод горячего теплоносителя (подача) к радиатору и отвод остывшего (обратка) осуществляется по одной трубе. Все приборы относительно направления движения теплоносителя соединены между собой последовательно. Поэтому температура теплоносителя на входе в каждый последующий радиатор по стояку значительно снижается после снятия тепла с предыдущего радиатора. Соответственно теплоотдача радиаторов с удалением от первого прибора снижается.
Такие схемы используются, в основном, в старых системах центрального теплоснабжения многоэтажных зданий и в автономных системах гравитационного типа (естественная циркуляция теплоносителя) в частных жилых домах. Главным определяющим недостатком однотрубной системы является невозможность независимой регулировки теплоотдачи каждого радиатора в отдельности.
Для устранения этого недостатка возможно использование однотрубной схемы с байпасом (перемычкой между подачей и обраткой), но и в этой схеме первый радиатор будет на ветке всегда самый горячий, а последний самым холодным.
В многоэтажных домах используется вертикальная однотрубная система отопления.
В многоэтажных домах использование такой схемы позволяет экономить на длине и стоимости подводящих сетей. Как правило, отопительная система выполнена в виде вертикальных стояков, проходящих через все этажи здания. Теплоотдача радиаторов рассчитывается при проектировании системы и не может быть отрегулирована с помощью радиаторных вентилей или другой регулирующей арматуры. При современных требованиях к комфортным условиям в помещениях, эта схема подключения приборов водяного обогрева не удовлетворяет требованиям жителей квартир, находящихся на разных этажах, но присоединенных к одному стояку системы отопления. Потребители тепла вынуждены «терпеть» перегрев или недогрев температуры воздуха в переходный осенний и весенний период.
Отопление по однотрубной схеме в частном доме.
В частных домах однотрубная схема используется в гравитационных отопительных сетях, в которых циркуляция горячей воды осуществляется благодаря дифференциалу плотностей нагретого и остывшего теплоносителей. Поэтому такие системы получили название естественных. Главным плюсом этой системы является энергонезависимость. Когда, например, при отсутствии в системе циркуляционного насоса, подключаемого к сетям электроснабжения и, в случае перебоев с энергопитанием, система отопления продолжает функционировать.
Главным недостатком гравитационной однотрубной схемы подключения является неравномерное распределение температуры теплоносителя по радиаторам. Первые радиаторы на ветке будут самые горячие, а по мере удаления от источника тепла температура будет падать. Металлоемкость гравитационных систем всегда выше, чем у принудительных за счет большего диаметра трубопроводов.
Видео о устройстве однотрубной схемы отопления в многоквартирном доме:
Двухтрубная схема отопительных систем
В двухтрубных схемах подвод горячего теплоносителя к радиатору и отвод остывшего из радиатора осуществляются по двум разным трубопроводам отопительных систем.
Существует несколько вариантов двухтрубных схем: классическая или стандартная, попутная, веерная или лучевая.
Двухтрубная классическая разводка
Классическая двухтрубная схема разводки система отопления.
В классической схеме направление движения теплоносителя в подающем трубопроводе противоположно движению в обратном трубопроводе. Эта схема наиболее распространена в современных системах отопления как в многоэтажном строительстве, так и в частном индивидуальном. Двухтрубная схема позволяет равномерно распределять теплоноситель между радиаторами без потерь температуры и эффективно регулировать теплоотдачу в каждом помещении, в том числе автоматически путем использования термостатических клапанов с установленными термоголовками.
Такое устройство имеет двухтрубная система отопления в многоэтажном доме.
Попутная схема или «петля Тихельмана»
Попутная схема разводки отопления.
Попутная схема является вариацией классической схемы с тем отличием, что направление движения теплоносителя в подаче и обратке совпадает. Такая схема применяется в системах отопления с длинными и удаленными ветками. Использование попутной схемы позволяет уменьшить гидравлическое сопротивление ветки и равномерно распределить теплоноситель по всем радиаторам.
Веерная (лучевая)
Веерная или лучевая схема используется в многоэтажном строительстве для поквартирного отопления с возможностью установки на каждую квартиру прибора учета тепла (теплосчетчика) и в частном домостроении в системах с поэтажной разводкой трубопроводов. При веерной схеме в многоэтажном доме на каждом этаже устанавливается коллектор с выходами на все квартиры отдельного трубопровода и установленным теплосчетчиком. Это позволяет каждому владельцу квартиры учитывать и оплачивать только им потребленное тепло.
Веерная или лучевая система отопления.
В частном доме веерная схема используется для поэтажного распределения трубопроводов и для лучевого подключения каждого радиатора к общему коллектору, т. е. к каждому радиатору походит отдельная труба подачи и обратки от коллектора. Такой способ подключения позволяет максимально равномерно рассредоточить теплоноситель по радиаторам и уменьшить гидравлические потери всех элементов системы отопления.
Обратите внимание! При веерной разводке трубопроводов в пределах одного этажа монтаж осуществляется цельными (не имеющими разрывов и разветвлений) отрезками труб. При использовании полимерных многослойных или медных труб все трубопроводы могут быть залиты в бетонную стяжку, тем самым снижается вероятность разрыва или подтекания в местах состыковки элементов сети.
Разновидности подключения радиаторов
Основными способами подключения приборов отопительных систем является несколько типов:
Боковое подключение
Боковое подключение радиатора.
Подключение с торца прибора – подача и обратка находятся с одной стороны радиатора. Это наиболее распространенный и эффективный способ подключения, он позволяет снять максимальное количество тепла и использовать полностью теплоотдачу радиатора. Как правило, подача находится сверху, а обратка снизу. При использовании специальной гарнитуры возможно подключение снизу–вниз, это позволяет максимально спрятать трубопроводы, но снижает теплоотдачу радиатора на 20 – 30%.
Диагональное подключение
Диагональное подключение радиатора.
Подключение по диагонали радиатора – подача находится с одной стороны прибора сверху, обратка с другой стороны снизу. Такой тип подключения используется в тех случаях, когда длина секционного радиатора превышает 12 секций, а панельного 1200 мм. При установке длинных радиаторов с боковым подключением присутствует неравномерность прогрева поверхности радиатора в наиболее удаленной от трубопроводов части. Чтобы радиатор прогревался равномерно, применяют диагональное подключение.
Нижнее подключение
Нижнее подключение с торцов радиатора
Подключение с низа прибора – подача и обратка находятся внизу радиатора. Такое подключение используется для максимально скрытого монтажа трубопроводов. При монтаже секционного прибора отопления и подключения его нижним способом подающий трубопровод подходит с одной стороны радиатора, а обратный с другой стороны нижнего патрубка. Однако эффективность теплоотдачи радиаторов при такой схеме снижается на 15-20%.
Нижнее подключение радиатора.
В случае когда нижнее подключение используется для стального панельного радиатора, тогда все патрубки на радиаторе находятся в нижнем торце. Конструкция самого радиатора при этом выполнена таким образом, что подача поступает по коллектору сначала в верхнюю часть, а затем обратка собирается в нижнем коллекторе радиатора, тем самым теплоотдача радиатора не снижается.
Нижнее подключение в однотрубной схеме отопления.
Системы отопления с верхней разводкой
При выборе способа подачи теплоносителя к радиаторам учитывают особенности планировки здания, которые определяются наличием подвалов, технических этажей и других подсобных помещений. Верхняя разводка системы отопления — организация обогрева жилья с трубами, расположенными под потолком или на чердаке. Первый вариант востребован в многоэтажных зданиях, а второй — в одноэтажных домах.
ТМ Ogint реализует в широком ассортименте оборудование и комплектующие элементы для монтажа отопительной сети с верхней разводкой. Представленные в продаже модели радиаторов и трубопроводная арматура производятся в соответствии с требованиями европейских стандартов и адаптированы к эксплуатации на территории России.
Особенности верхней разводки
Водяное отопление с верхней разводкой используется при отсутствии возможностей прокладки подающей и обратной магистралей с теплоносителем в стяжке, на уровне пола или в подвале. Востребован такой вариант подачи рабочей среды и при монтаже системы обогрева c естественной циркуляцией.
К преимуществам схемы отопления с верхней разводкой относятся:
Основные недостатки сети с верхней разводкой — рост расходов на приобретение материалов. Кроме того, возникает необходимость установки более мощного отопительного оборудования из-за увеличения объема теплоносителя.
В зависимости от конструктивных особенностей сеть с верхней подачей рабочей среды может быть однотрубной или двухтрубной.
Однотрубная система
В однотрубных системах с верхней разводкой теплоноситель подается к самой верхней точке, а затем распределяется по радиаторам. Они характеризуются последовательным подключением батарей, что приводит к зависимости степени нагрева от протяженности коммуникаций и невозможности регулировать температуру каждого отопительного прибора. При монтаже однотрубных сетей необходимо соблюдать уклон подающего трубопровода, который составляет 5-7 мм на 1 м.п. в сторону перемещения рабочей среды. Он улучшает циркуляцию теплоносителя и обеспечивает более равномерный нагрев помещений.
По расположению труб, соединяющих отопительные приборы, однотрубные системы бывают горизонтальными и вертикальными.
Вертикальная схема с верхней разводкой получила распространение при строительстве многоэтажных жилых зданий в начале 50-х годов прошлого века. Сегодня она востребована и в домах высотой 4-9 этажей и более, и в одноэтажных коттеджах площадью до 100 м2. Чтобы устранить недостатки системы и обеспечить эффективное потребление тепловой энергии, радиаторы однотрубной системы оснащаются следующей трубопроводной арматурой:
Батареи для однотрубной сети с верхней разводкой подбирают, учитывая условия эксплуатации и величину давления в трубопроводе. Для многоквартирных домов с центральным отоплением подойдут биметаллические и чугунные модели, способные выдерживать значительные гидравлические удары. В одноэтажных зданиях устанавливают батареи из чугуна. Алюминиевые приборы отопления можно использовать при наличии контроля состава и уровня кислотности теплоносителя.
Двухтрубная сеть отопления
Двухтрубная система обогрева с верхней разводкой отличается параллельным подключением радиаторов и предусматривает наличие двух магистралей для транспортировки теплоносителя — подающей и обратной. По первой циркулирует нагретая рабочая среда, а вторая служит для отвода остывшей воды.
Для монтажа двухтрубной схемы потребуется больше материалов и комплектующих. Однако затраты и сложность проведения работ компенсируются следующими преимуществами:
В зависимости от способа перемещения рабочей среды двухтрубные системы разделяют на коммуникации с естественной и принудительной циркуляцией. Сети первого типа используются для организации обогрева помещений в частных домах, общая площадь которых составляет до 400 м2. Диаметр труб должен обеспечивать транспортировку теплоносителя с определенной скоростью. Чтобы правильно подобрать сечение трубопровода, производят расчет системы отопления. Сети с верхней разводкой и естественной циркуляцией должны оснащаться расширительным баком, который размещают в самой верхней точке. Обычно она находится на чердаке, поэтому корпус резервуара следует утеплять.
Принудительная циркуляция в сети отопления с верхней разводкой достигается двумя способами. В первом случае трубопровод комплектуется циркуляционным насосом и мембранным баком, который устанавливают на прямом участке обратной магистрали. Сети отопления такого типа служат для обогрева частных домов, поэтому для их монтажа можно использовать чугунные или алюминиевые радиаторы. При установке моделей из алюминия следует контролировать состав теплоносителя. В многоэтажных домах с центральным отоплением циркуляция обеспечивается за счет высокого давления в сети. Для длительного и бесперебойного функционирования коммуникаций подбирают батареи, которые отличаются устойчивостью к гидравлическим ударам.
В перечне продукции ТМ Ogint большой выбор радиаторов, подходящих для монтажа систем с верхней разводкой разного типа. Комплектация трубопроводов запорной и регулирующей арматурой позволит эффективно использовать тепловую энергию и контролировать ее расход.
Схемы двухтрубных систем отопления для частного дома
За многими монтажниками водится грешок предубежденности. Например, мастер считает однотрубную разводку самой лучшей и предлагает ее всем заказчикам — хозяевам частных домов. За подобными предложениями нередко скрывается низкая квалификация исполнителя либо какая-то выгода. Наша задача – рассмотреть, как работает двухтрубная система отопления, объективно оценить преимущества и недостатки, дать рекомендации по выбору схемы.
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:
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
4 вида 2-трубных систем
В зависимости от условий прокладки трубопроводов и дальнейшей эксплуатации в частных домах используются следующие варианты двухтрубных схем:
Заметка. К двухтрубному отоплению можно отнести и теплые полы. Греющие контуры выступают в качестве батарей, роль магистралей играют подводящие трубы и гребенка со смесительным узлом. По конструкции напольный обогрев близок к коллекторной схеме.
В самотечном исполнении система функционирует без избыточного давления, теплоноситель контактирует с атмосферой через открытый расширительный бак. Остальные 3 варианта схем – замкнутые, работающие под давлением 1—2.5 Бар и только с принудительной циркуляцией горячей воды. Теперь разберем каждую схему на конкретном примере двухэтажного дома.
Самотечное отопление
Принцип работы системы с естественным движением теплоносителя базируется на явлении конвекции – горячая и менее плотная жидкость стремится подняться вверх по трубе, вытесняемая более тяжелыми холодными слоями. Котел греет воду, она становится легче и движется через вертикальный стояк со скоростью 0.1—0.3 м/с, затем расходится по магистралям и батареям.
Уточнение. Подразумевается, что нагреваемая и охлажденная жидкость находится в пределах одного замкнутого контура, в данном случае таковым выступает отопительная сеть частного дома.
Перечислим характеристики двухтрубной гравитационной системы двухэтажного здания, показанной на чертеже:
Важный нюанс. Чтобы реализовать устойчивый самотек, нужно применять трубы Ø40—50 мм (внутренний). Минимально допустимый диаметр раздающих и собирающих ветвей – Ду25, ставится около последних батарей.
В одноэтажном доме используется аналогичная схема, но с одиночным подключением радиаторов. Подающий коллектор верхней разводки прокладывается на чердаке либо под потолком, обратный – над полом. Сделать нижнюю разводку нельзя – теплоноситель согласно закону сообщающихся сосудов затечет в батареи, но скорость движения и эффективность обогрева упадет до минимума.
Нынешние гравитационные схемы стали комбинированными благодаря установке циркуляционных насосов. Агрегат монтируется на байпасе, чтобы не мешать течению воды в случае отключения электроэнергии.
Тупиковые отопительные ветви
Двухтрубная закрытая система плечевого (тупикового) типа монтируется в большинстве загородных коттеджей и нередко применяется в новых многоквартирных домах. Как устроена схема:
Замечание. При необходимости тупиковые магистрали без проблем прокладываются закрытым способом — в бороздах стяжки пола, за подвесными потолками либо внутри стен.
Если необходимо распределить теплоноситель на 2 крыла двухэтажного здания, производится разделение на 4 отдельных ветви (плеча), сходящихся к общему стояку. Примечательно, что протяженность линий и тепловая нагрузка на плечи вовсе не должна быть одинаковой. Количество батарей и трасса прокладки разрабатывается с учетом особенностей конкретного здания.
Ветви с разным числом радиаторов уравновешиваются путем балансировки – ограничения потока регулировочной арматурой. Вентили всегда ставятся на выходах батарей и при нужде – на плечо в целом. Как правильно сбалансировать контуры, читаем на другой странице нашего ресурса.
Разводка тупиковых линий на 2 крыла двухэтажного здания. Источник тепла — настенная мини-котельная
Кольцо Тихельмана
Общий принцип работы этой схемы идентичен тупиковой разводке, но способ раздачи и возврата теплоносителя отличается по 3 признакам:
Устройство петли Тихельмана предполагает горизонтальную нижнюю разводку – скрыто под полом, реже – открыто по стенам. Еще вариант: кольцо можно сделать под перекрытием, спрятав за натяжные потолки или в подвал, а трубные подводки вывести к обогревателям.
Особенность кольцевой «попутки» – почти идеальное гидравлическое равновесие. Заметьте: по дороге ко всем батареям и назад теплоноситель преодолевает одинаковое расстояние. Контур способен обеспечить требуемый расход воды на 10 и более радиаторов с минимальной балансировкой.
Автор видео хорошо поясняет работу системы, но проводит некорректное сравнение – правильно отбалансированные ветви раздают тепло не хуже «попутки».
Лучевой способ подключения
Этот наиболее прогрессивный тип двухтрубной системы водяного отопления включает следующие элементы:
Коллектор, установленный в удобном месте, получает и возвращает воду котлу по двум основным магистралям. С помощью вентилей производится настройка расхода теплоносителя на каждую батарею. Если на клапаны коллектора установить термоголовки RTL либо сервоприводы, появится возможность автоматической регулировки климата в любой комнате и здании в целом.
Плюсы и минусы двухтрубных разводок
Для удобства восприятия мы объединили достоинства и недостатки всех вышеописанных систем в один раздел. Вначале перечислим ключевые положительные моменты:
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:
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:
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:
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.
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:
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:
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:
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.
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.