Примеры отопления двухэтажного дома. Открытая и гравитационная системы — реально ли
Примеры отопления двухэтажного дома. Открытая и гравитационная системы — реально ли
Что бы ни твердили поклонники принудительной циркуляции — да, реально. В действительности большинство профессионалов учитывают если не постоянную работу на естественном протоке, то хотя бы возможность сохранить часть производительности при отключении электричества.
Первое, что для этого нужно — нацелиться на повышение мощности котла. Перемещение нагретой воды против силы притяжения требует затрат энергии, а поскольку для создания разницы давлений используется только тепло, его потребуется не в пример больше, естественно, вырастут и тепловые потери.
Другой вопрос — эффективность системы. Для отопления больших площадей важна скорость протока теплоносителя, чтобы он успевал сохранять температуру до последнего радиатора в цепочке. Гравитационные системы на такое попросту не способны, но они опять же поддерживают проток и без циркуляционного насоса , значит, как минимум система не разморозится, а в части дома даже сохранится комфортное тепло.
Система отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией: 1 — котел; 2 — расширительный бак открытого типа; 3 — подача; 4 — радиаторы второго этажа; 5 — радиаторы первого этажа; 6 — обратка
Ускорение протока достигается классическими методами:
- достаточно крутым уклоном труб;
- отсутствием участков с контруклоном;
- увеличением объема теплоносителя (диаметра труб);
- минимизацией поворотов и заужений;
- увеличением разницы между верхней и нижней точками.
И все же настоятельно рекомендуется отказаться от систем без принудительной циркуляции — они слишком неэкономичные, к тому же трубы можно проложить только открыто. Вместо того чтобы из года в год переплачивать за сожженное впустую топливо, лучше потратиться один раз и организовать бесперебойное питание котельной.
Двухтрубная система отопления двухэтажного дома. Гравитационная и принудительная
Двухтрубная система отопления в двухэтажном частном доме может быть реализована с принудительным побуждением циркуляции теплоносителя (для этого используется циркуляционный насос) или с естественной циркуляцией, за счет разницы в плотности горячего и холодного теплоносителя.
Циркуляционный насос обеспечивает принудительное движение воды или антифриза в контуре.
Схемы с принудительной циркуляцией выгодны тем, что:
- Обеспечивают большую скорость движения теплоносителя и, соответственно, более равномерный и быстрый нагрев радиаторов;
- Позволяют обойтись меньшим диаметром розливов.
Главный их недостаток — энергозависимость : насосу требуется круглосуточное питание. Если проблему кратковременных отключений света можно решить, установив источник бесперебойного питания, то отключение электричества длиной в несколько суток оставит ваш дом без тепла.
Системы с естественной циркуляцией полностью энергонезависимы.
Как устроена такая отопительная система?
- Котел (как правило, твердотопливный) опускается максимально низко — в подвал или приямок. Радиаторы монтируются выше теплообменника котла. Перепад высоты между ними, собственно, и будет обеспечивать циркуляцию;
Высота H примерно равна гидравлическому напору в контуре.
- Сразу после котла монтируется разгонный патрубок — вертикальный участок розлива, поднимающийся под потолок второго этажа или на чердак. Через него нагретая в котле вода поднимается в верхнюю точку контура, откуда движется по розливам самотеком, за счет собственной тяжести. Отсюда, кстати, и название такой системы — «гравитационная».
- Сразу после разгонного патрубка монтируется открытый расширительный бак, выполняющий заодно функцию предохранительного клапана и заливной воронки для заполнения контура водой. Если теплоноситель закипит, пар покинет розлив через крышку бака. Через нее же всегда можно долить воду взамен сброшенной или испарившейся;
Открытый расширительный бак.
- Оба розлива — подача и обратка — монтируются с небольшим постоянным уклоном по ходу движения теплоносителя;
- Внутренний диаметр розливов делается максимально большим (не менее ДУ32, чаще ДУ40 — ДУ50). Большой диаметр компенсирует минимальный гидравлический напор, создаваемый перепадом температур.
Гидравлическое сопротивление падает с увеличением внутреннего сечения трубы. Чем толще розливы и подводки, тем быстрее циркулирует в них вода.
Розлив в гравитационной системе. Обратите внимание на его диаметр: здесь использована стальная труба ДУ40.
Как это работает ?
- Нагретая котлом горячая вода благодаря уменьшившейся плотности вытесняется в верхнюю точку контура более холодными и плотными массами теплоносителя;
- Оттуда она продолжает двигаться по проложенному с уклоном розливу, постепенно отдавая тепло воздуху в комнатах через отопительные приборы;
- Отдавший тепло теплоноситель возвращается к котлу и вовлекается в повторный цикл циркуляции.
Очевидные недостатки гравитационной системы отопления — большая инерционность, значительные перепад температур между первыми и последними по ходу движения воды батареями и большие расходы на монтаж розливов.
После растопки котла дальние от него радиаторы нагреются до рабочей температуры только через полчаса-час.
Тем, где перебои с энергоснабжением носят периодический характер, практикуется монтаж комбинированных систем отопления. Собственно, они представляют собой классическую гравитационную схему с врезанным параллельно розливом циркуляционным насосом. Между врезками насоса монтируется шариковый обратный клапан.
Эта схема работает так:
- При включенном насосе вода идет через его врезки. Благодаря избыточному давлению на выходе из насоса обратный клапан закрыт;
- При выключении насоса клапан открывается, и вода продолжает медленно циркулировать с естественным побуждением.
Врезка циркуляционного насоса в гравитационную систему. В разрыв байпаса установлен шариковый обратный клапан.
Подчеркну: в таких схемах используются только шариковые клапана. Пружинный обратный клапан требует для открытия значительного перепада давлений. Даже если он откроется (что маловероятно), на нем будет теряться существенная часть гидравлического напора.
Шариковый клапан в разрезе.
Как спроектировать отопление двухэтажного дома. Популярный вариант – двухтрубная схема
Тупиковая система отопления двухэтажного частного дома – это наилучшее решение по соотношению цена — качество. Она проста в исполнении и надежна в работе, особенно когда в ней организована принудительная циркуляция воды. Гравитационные двухтрубные разводки тоже вполне работоспособны, но не пользуются популярностью из-за большого количества толстых труб, которые надо проложить по всем помещениям.
Типовая схема теплоснабжения двухэтажного дома, показанная на картинке, работает очень просто: теплоноситель распределяется по батареям с помощью подающих трубопроводов, а после остывания в радиаторах возвращается в котел по второй линии. Как правило, проектом предусматриваются ветви одинаковой протяженности и нагрузки с примерно равным числом отопительных приборов.
Примечание. Одинаковая длина ветвей и количество батарей на них – вопрос не принципиальный. Если в силу обстоятельств одна линия выходит короче другой, то гидравлическое равновесие между ними достигается путем балансировки.
Распределение на 2 этажа
Помимо стабильности и надежности в работе, двухтрубная разводка имеет и другие достоинства:
- как закрытая, так и открытая система способна эффективно работать вместе с различными источниками тепла – твердотопливным, газовым либо электрокотлом;
- толковый домовладелец может ее спроектировать, собрать и наладить своими руками;
- все радиаторы получают воду с одинаковой температурой;
- схема хорошо поддается регулированию и автоматизации;
- это оптимальный вариант с точки зрения финансовых вложений.
Почему двухтрубная разводка для двухэтажного дома обойдется дешевле однотрубной? Очень просто: диаметры магистралей и соединительных фитингов у нее меньше, а значит, и цена ниже. Вдобавок установленные на батареи автоматические термостаты не будут влиять на теплоотдачу соседних обогревателей, как при однотрубной раздаче.
Петля Тихельмана — первый прибор на подаче является последним на обратке и наоборот
Попутный вариант двухтрубной сети под названием петля Тихельмана отличается от тупикового одинаковым направлением течения воды в подающей и обратной линии. Это позволяет идеально уравновесить систему без балансировки, но создает сложности при монтаже (трубами нужно обходить дверные проемы).