Как сделать двухтрубную систему отопления
Как сделать двухтрубную систему отопления
Среди бесчисленного множества вариантов разводки отопительных систем наиболее распространенной является схема двухтрубной системы отопления с нижней разводкой и принудительной циркуляцией теплоносителя. Ее можно собрать самостоятельно при условии, что она разработана и рассчитана верно. Но далеко не каждый домовладелец разбирается в этих вопросах, и даже если решено нанять для проектирования и монтажа специалистов, их работу надо обязательно проверить. Это возможно только в том случае, если разобраться, что такое двухтрубная система отопления частного дома и как ее правильно смонтировать. Наша статья как раз в помощь таким домовладельцам.
Виды двухтрубных систем отопления
Наша тема целиком посвящена этим системам, поскольку они имеют ряд преимуществ перед однотрубными. Перечислять их все нет смысла, стоит отметить лишь главное: двухтрубная система работает таким образом, что во все радиаторы поступает теплоноситель почти одинаковой температуры.
Слово «почти» означает, что из этого правила есть исключения, это схемы, собранные из стальных, медных и нержавеющих гофрированных труб, не покрытых теплоизоляционным слоем.
Дело в том, что система отопления частного дома, сделанная своими руками из металлических неизолированных труб, будет отдавать тепло в помещения не только посредством радиаторов. Металл имеет высокую теплопроводность, поэтому протекающий в такой магистрали теплоноситель по мере удаленности от котла будет немного остывать. Хотя падение температуры по сравнению с однотрубной разводкой незначительное, учитывать его все равно нужно.
Примечание. Многие сторонники однотрубных схем таких как «ленинградка», говорят что они обходятся дешевле, поскольку материала уйдет вдвое меньше. Но при этом забывают о падении температуры воды, в результате чего надо наращивать мощность радиаторов, то есть, добавлять секции. Это дополнительные средства, и немалые.
По ориентации стояков в пространстве различают вертикальные и горизонтальные виды систем, причем они могут иметь верхнюю, нижнюю и комбинированную разводку. При вертикальной схеме в здании располагают один или несколько стояков, запитанных от источника тепла, находящегося в цокольном или первом этаже. Радиаторы подключаются к вертикальным стоякам напрямую, как показано на рисунке:
Это схема с нижней разводкой, так как магистральные трубопроводы подают теплоноситель к стоякам снизу. Вертикальная система с верхним розливом подразумевает их прокладку сверху, при комбинированном варианте только подающий горизонтальный коллектор проходит под потолком, а обратный – снизу. Обычно прокладываемые сверху магистрали размещают в чердачном пространстве, а при его отсутствии – под потолком последнего этажа. Что не очень хорошо с точки зрения эстетики.
Горизонтальные системы
Это замкнутая двухтрубная система, в которой вместо вертикальных стояков проложены горизонтальные ветви, а к ним присоединяется определенное число отопительных приборов. Как и в предыдущем случае, ветви могут иметь верхнюю, нижнюю и комбинированную разводку, только теперь это происходит в пределах одного этажа, как показано на схемах:
Как видно на рисунке, система с верхней разводкой требует прокладки труб под потолком помещений либо на чердаке и в интерьер будет вписываться с трудом, не говоря уже о расходе материалов. По этим причинам схема применяется нечасто, например, для обогрева подвальных помещений либо в случае, когда котельная находится на кровле здания. Но если правильно подобран циркуляционный насос и произведена настройка системы, то и с крышной котельной трубы лучше пустить понизу, с этим согласится любой домовладелец.
Комбинированная разводка незаменима тогда, когда нужно смонтировать двухтрубную гравитационную систему, где теплоноситель движется естественным образом за счет конвекции. Подобные схемы до сих пор актуальны в районах с ненадежным электроснабжением и в домах малой площади и этажности. Ее недостатки в том, что через все комнаты проходит множество труб большого диаметра, спрятать их весьма затруднительно. Плюс высокая материалоемкость проекта.
Ну и наконец, горизонтальная система с нижней разводкой. Неслучайно она наиболее популярна, ведь схема сочетает в себе массу достоинств и почти не имеет недостатков. Подводки к радиаторам короткие, трубы всегда можно спрятать за декоративным экраном или замонолитить в стяжку пола. При этом расход материалов приемлем, а с точки зрения эффективности работы трудно подыскать вариант лучше. Особенно когда применяется более совершенная попутная система, продемонстрированная ниже на схеме:
Ее главное преимущество заключается в том, что вода в подающем и обратном трубопроводе проходит одинаковое расстояние и течет в одном направлении. Поэтому гидравлически это самая стабильная и надежная схема при условии, что все расчеты проведены правильно и учтены особенности монтажа. Кстати говоря, нюансы систем с попутным движением теплоносителя состоят в сложности устройства кольцевых контуров. Зачастую трубами надо пересекать дверные проемы и другие препятствия, из-за чего стоимость проекта может вырасти.
Вывод. Для частного дома оптимальным вариантом является двухтрубная горизонтальная система отопления с нижней разводкой, но только совместно с искусственной циркуляцией теплоносителя. Если же требуется обеспечить энергонезависимую работу теплового оборудования и сетей, то рекомендуется взять одну из комбинированных самотечных систем – горизонтальную или вертикальную. Последняя будет уместна в доме с двумя этажами.
Система отопления с принудительной циркуляцией
Итак, схема разводки выбрана, дальнейшие действия следующие:
На эскизе в виде аксонометрии надо начертить магистрали, расставить радиаторы и запорную арматуру, проставить отметки высот, принимая за точку отсчета поверхность стяжки первого этажа. Впоследствии выполнив расчет, на чертеже надо будет проставить размеры и сечения труб. Пример того, как выполняется схема монтажа двухтрубной системы с принудительной циркуляцией, показан на чертеже:
Важно. Готовый эскиз позволит вам лучше разобраться во всех нюансах будущей системы, вплоть до количества и разновидностей фитингов из полипропилена, металлопластика или другого материала. Особенно удобно, когда к трехмерному изображению приложен план дома.
Подбор диаметра труб
Данный расчет заключается в том, чтобы по необходимой для обогрева помещения тепловой мощности определить расход теплоносителя, а по нему – диаметр труб для двухтрубной системы отопления. Простыми словами, проходного сечения трубы должно хватить на доставку в каждую комнату нужное количество тепла вместе с горячей водой.
Примечание. По умолчанию считается, что расчет тепловых потерь здания уже выполнен и количество теплоты для всех помещений известно.
Выполнять подбор диаметра труб начинают с самого конца системы, от последней батареи. Сначала считают расход теплоносителя для обогрева этой комнаты по формуле:
G = 3600Q/(c∆t), где:
Например, для обогрева комнаты нужно 3 кВт теплоты. Тогда расход теплоносителя будет равен:
3600 х 3 / 4.187 х 20 = 129 кг/ч, в объеме это будет 0.127 м3/ч.
Чтобы сбалансировать двухтрубную систему водяного отопления изначально, надо как можно точнее подобрать диаметр. По объемному расходу находим проходное сечение, используя формулу:
S = GV / 3600v, где:
Примечание. Если система отопления одноэтажного дома – гравитационная, то следует принимать минимальную скорость – 0.3 м/с.
В нашем примере возьмем скорость 0.5 м/с, найдем сечение и по формуле площади круга – диаметр, он будет равен 0.1 м. Ближайшая по сортаменту труба из полипропилена имеет внутренний размер 15 мм, его и проставляем на чертеже. Кстати, подключение радиаторов к двухтрубной системе обычно осуществляется именно такой трубой – 15 мм. Далее, переходим к следующему помещению, считаем и суммируем с предыдущим результатом и так до самого котла.
Подключение радиаторов к двухтрубной системе
Установленные батареи присоединяются к магистралям в процессе монтажа, правильное подключение радиаторов отопления при двухтрубной системе – это боковое либо диагональное. Все существующие способы показаны на рисунке:
Как видите, способ №2 не рекомендован к исполнению, поскольку при таком присоединении часть отопительного прибора не прогревается, особенно верхние углы.
К какому температурному балансу приводит нижнее подключение радиатора к двухтрубной системе, хорошо иллюстрируют рисунки:
Батареи, задействованные в вертикальной схеме, обычно имеют боковое присоединение (способ №3). В горизонтальных же системах наиболее предпочтительна диагональная схема подключения (способ №1), благодаря этому достигается максимальная теплоотдача отопительного прибора, что и представлено ниже на изображении:
Балансировка
Смысл данной операции в том, чтобы уравновесить все ветви системы и отрегулировать в каждой из них расход воды. Для этого каждое ответвление надо правильно подключить к магистралям, то есть, установить на врезке специальные балансировочные вентили. Также регулировочные краны или термостатические клапаны устанавливаются на подводках ко всем радиаторам.
Осуществить точную балансировку своими руками не так-то просто, нужно иметь соответствующие приборы (хотя бы манометр для измерения перепада давления на балансовом вентиле) и выполнить расчеты на потери давления. Если ничего этого нет, то надо после испытаний заполнить систему, спустить воздух и включить котел. Далее, балансировка двухтрубной системы производится на ощупь, по степени прогрева всех батарей. Находящиеся рядом с теплогенератором приборы надо «прижимать», чтобы больше тепла уходило к дальним. То же и с целыми ветвями системы.
Заключение
Примечательно, что осуществить монтаж двухтрубной системы отопления гораздо проще, чем ее разработать, просчитать, а потом сбалансировать. Так что данный этап вы можете пройти самостоятельно, а все остальные желательно согласовывать со специалистами.
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.