Отопление двухэтажного дома с газовым котлом: обзор систем и их сравнение

Если вы занимаетесь строительством нового дома или обновлением старого, и пришло время выбирать систему отопления, то, вероятно, вы задаётесь вопросом, какой вариант разводки будет оптимальным. Верно разработанная схема обогрева от газового котла в двухэтажном здании — это не только залог комфортного тепла в холодное время года, но и гарантия стабильного функционирования оборудования.

Качественный проект системы отопления должен учитывать множество аспектов: от климатических условий и финансовых возможностей до необходимости точной настройки и эстетического оформления. В данной статье мы подробно рассмотрим различные виды отопительных систем, предложим и сравним готовые схемы с наилучшими характеристиками для разных ситуаций, а также обсудим возможности их усовершенствования.

Типы газовых отопительных систем для частных домов

Существуют разнообразные параметры, определяющие выбор отопительной системы, а использование газового котла в качестве главного источника тепла — это только начальный этап. Конструкция отопительного контура может быть выполнена с использованием одного трубопровода или же с отдельными магистралями для подачи и обратки.

К тому же, структура системы зависит от типа применяемых обогревательных приборов, модели расширительного бака, а также планировки и площади здания. Возможно разделение системы на несколько независимых контуров, с учётом естественной циркуляции на случай отключения электроэнергии, и многое другое.

Правильно спроектированная и установленная котельная обеспечивает комфортную температуру в доме в зимний период и бесперебойную работу оборудования.

Подробно о возможностях, преимуществах и недостатках различных типов систем мы расскажем дальше.

Однотрубные и двухтрубные системы подключения

В рамках этих двух категорий выделяется пять основных схем подключения.

Рассмотрим их по степени сложности и затрат:

1. Простая однотрубная схема.
2. Схема «Ленинградка».
3. Двухтрубная тупиковая система.
4. Система «Петля Тихельмана».
5. Коллекторная (лучевая) схема.

Простейшая однотрубная схема подключения радиаторов предполагает, что теплоноситель проходит через первый радиатор, а затем, только затем, попадает ко второму и далее. В такую систему можно включить и тёплый пол, который подключается в конце, к обратке самой удалённой батареи.

Этот вариант отопления позволяет значительно сэкономить на трубах, фитингах и запорной арматуре, а также обеспечивает проход теплоносителя через все радиаторы.

Такую однотрубную систему можно как разработать, так и смонтировать самостоятельно. Она также может быть легко дополнена возможностью естественной циркуляции.

Тем не менее, у неё имеется значительный недостаток: температура по мере движения по системе снижается, и отрегулировать её невозможно. Ограничив температуру подачи на первый радиатор терморегулятором, вы лишь снизите температуру во всех остальных; единственное, что может помочь — это увеличение количества секций у последних радиаторов.

Однако в двухэтажных домах, как правило, площадь пространства большая, и системы очень длинные, поэтому такая схема неэффективна. В связи с невозможностью точной настройки простая однотрубная система почти не используется.

Модернизированная однотрубная схема, известная как «Ленинградка», включает байпас на каждом радиаторе. Это позволяет части теплоносителя проходить мимо радиатора, тем самым в следующий радиатор поступает более горячая вода.

Установив регулирующую и запорную арматуру на подаче, обратке и байпасе каждой батареи, можно контролировать температуру в отдельных комнатах.

Если в систему добавить терморегуляторы, получится промежуточная по стоимости и функциональности система, между простой однотрубной и двухтрубной — достаточно распространённое решение.

В двухтрубной системе подача и обратка разделены на две отдельные трубки, подведённые к каждому радиатору. Для её установки потребуется значительно больше материалов, однако горячий теплоноситель не смешивается с обраткой, что обеспечивает более эффективный обогрев большего числа батарей.

Тупиковые ветви удобно прокладывать в местах, где невозможно замкнуть трубопроводы, например, из-за двери на балкон. Потоки в подаче и обратке идут навстречу друг другу, что создаёт риск, что вода пойдёт по пути наименьшего сопротивления и останется лишь в первом радиаторе, не достигая остальных.

Эта проблема решается с помощью балансировочных вентилей и использованием труб меньшего диаметра для подключения к батареям, в отличие от магистралей.

Можно комбинировать различные схемы: например, в цокольном этаже реализовать тупиковые ветви, на первом — систему «Петля Тихельмана», а на втором — коллекторное подключение.

Петля Тихельмана — это одно из самых оптимальных и популярных решений по соотношению стоимости и эффективности. Её особенность в том, что направление потока в подаче и обратке является параллельным, следовательно, вне зависимости от того, через какой радиатор движется теплоноситель, длина контура остаётся одинаковой, что исключает пути наименьшего сопротивления. В результате все радиаторы прогреваются равномерно, и каждый из них можно регулировать или полностью отключить без негативного влияния на весь контур системы.

Коллекторная схема подразумевает наличие двух коллекторов для подачи и обратки, от которых лучами расходятся пары труб к каждому отопительному прибору. Для достижения максимальной эффективности коллектор следует располагать так, чтобы расстояние от него до каждого устройства отапливания было примерно одинаковым. Обычно на каждую этаж устанавливается собственный коллектор.

Только в такой конфигурации обеспечение равномерной подачи теплоносителя одинаковой температуры на каждую батарею гарантировано, именно в такой системе проще всего управлять и регулировать мощность обогрева отдельных участков.

Основной недостаток коллекторной схемы заключается в необходимости большого количества труб, что увеличивает стоимость и усложняет монтаж. С другой стороны, прокладка таких систем может быть скрыта, что визуально более привлекательно.

Важно заметить, что коллекторная система, в отличие от всех предыдущих, не может быть гравитационной. Это означает, что даже при котле, который не требует электричества, отопление прекратит работу сразу же после отключения электроэнергии и остановки насоса.

Для настройки лучевой системы не требуется доступ к каждому обогревателю: все краны объединены в коллекторном шкафу, важно лишь правильно их промаркировать при установке.

В двухэтажных домах обычно применяются разные схемы отопления для различных помещений, в зависимости от их планировки, площади и типов обогревательных приборов.

В таких домах однотрубные схемы с единой трубой подачи практически не используются, так как последние радиаторы в контуре демонстрируют низкую эффективность. В зависимости от размера помещения отдельные контуры подключаются к каждому этажу или к нескольким или даже к отдельным комнатам.

Также часто выделяют контур для радиаторов и тёплого пола, учитывая различия в рабочем давлении и температуре.

Разделение потока из котла на разные контуры можно обеспечить при помощи гидрострелки, коллекторов или их сочетания. Первая позволяет создать потоки с разными давлениями и температурами для различных систем, а второй способ эффективен для одиночных приборов, например, при коллекторном подключении радиаторов.

Закрытые и открытые системы

Этот аспект указывает на наличие контакта теплоносителя с атмосферным воздухом и определяется типом расширительного бака.

Расширительный бак служит для компенсации увеличения объёма жидкости при нагревании, что предотвращает повышение давления в системе. Открытый бак имеет верхний отверстие и функционирует за счёт запаса объёма, заполняясь до различного уровня. Для предотвращения перелива нужно устанавливать такой бак в самой верхней точке системы, что в двухэтажном домов часто соответствует верхней части стояка подачи.

У такой модели есть много недостатков. Теплоноситель контактирует с открытым воздухом, что ведет к его испарению и обогащению кислородом. Следовательно, запрещено использовать антифриз, придется регулярно добавлять воду, а появляющийся воздух способствует коррозии и образованию воздушных пробок. Если бак выносят на чердак, он требует хорошего утепления, а устроить его в помещении второго этажа довольно проблематично.

В современных газовых котлах довольно часто встречается встроенный закрытый расширительный бак, что экономит места и упрощает процесс подключения.

Закрытый расширительный бак является герметичным и состоит из двух камер, разделённых мембраной. Он функционирует благодаря сжимаемости воздуха: когда система нагревается, вода занимает большую часть объёма, и давление в воздушной камере возрастает. При охлаждении давление возвращает воду обратно в систему.

Такой бак можно установить в любом месте системы, чаще всего — на обратной линии перед насосом. Система с закрытым баком полностью герметична, и её можно заполнять даже токсичными растворами, такими как этиленгликоль. Даже обычная вода в таких условиях постепенно очищается от примесей и растворённых газов, превращаясь в максимально эффективный теплоноситель.

По типу обогревательных приборов

В рамках одной отопительной системы могут использоваться различные приборы: радиаторы, тёплый пол, конвекторы и многие другие. Их можно комбинировать даже внутри простейшей однотрубной схемы, однако для систем с гравитационной циркуляцией лучше применять традиционные батареи.

Приборы отопления, встроенные в пол, принято называть конвекторами. Они обеспечивают теплоотдачу за счёт циркуляции воздуха в своих полостях.

Тёплый пол — это не только комфортно и удобно, но и экономически выгодно, поскольку тёплый воздух поднимается вверх, заполняя пространство в жилой части, а под потолком остаётся более холодным. Особенно такая система оказывается незаменимой, если в доме есть маленькие дети. Чаще всего её устанавливают в ванных комнатах и на кухне.

Системы отопления, в которых используются исключительно тёплые полы, целесообразно устанавливать только в хорошо утеплённых зданиях и в условиях умеренного климата. В противном случае в холодную погоду либо в доме будет недостаточно тепло, либо невозможно будет комфортно ходить по раскаленному полу. Обычно в таких системах сочетаются тёплые полы с небольшим количеством радиаторов — это экономически выгодно, эстетично и удобно.

Радиаторы пользуются популярностью по причине своей эффективности: они работают как через излучение тепла с наружной поверхности, прогревая воздух и предметы, так и по принципу конвекции, через рёбра проводя воздушные потоки.

Эффективность радиатора зависит от правильного подключения труб подачи и обратки, что определяет распределение теплоносителя в секциях.

Основным недостатком традиционных радиаторов является сложность их расстановки, которая может нарушать общую концепцию дизайна помещения, так как любые маскировочные элементы снижают общую эффективность.

Циркуляция теплоносителя

Чаще всего теплоноситель, будь то вода или антифриз, движется по системе благодаря циркуляционному насосу, который создает необходимое давление для быстрого и равномерного прогрева. Однако наличие насоса делает систему зависимой от электричества — при отключении подачи электроэнергии отопление также перестанет функционировать.

В качестве альтернативы рассматриваются гравитационные системы, где циркуляция теплоносителя обеспечивается изменением плотности при остывании и действием силы тяжести за счет уклона трубопроводов.

В таких системах стояки для отопления (4) и обратки (5) должны иметь меньший диаметр, нежели магистральные трубы (3 и 6), а расширительный бак (7) располагается либо в начале подачи (2), либо перед котлом (1).

Такой подход к отоплению двухэтажного частного дома с газовым котлом без зависимостей от электричества позволяет функционировать системе даже без электричества, хотя скорость потока и, соответственно, эффективность будут значительно снижены. Направленный тревожный поток может оставлять больше осадка на внутренних стенках системы.

Интересно, что системы с естественной циркуляцией способны к самонастройке: при понижении температуры в помещении теплоноситель в радиаторах остывает быстрее, что увеличивает разницу температур между подачей и обраткой, а следовательно, повышает скорость потока и эффективность отопления.

Если частые отключения электричества стали неотъемлемой частью жизни, а дом небольшой, оптимальным решением окажется система с комбинированной циркуляцией. При этом проектирование системы должно учитывать параметры, как для гравитационной схемы — с необходимыми уклонами труб и котлом в наиболее низкой точке.

Для установки циркуляционного насоса предусмотрен специальный «карман» в виде байпаса перед котлом, а переключение типа циркуляции осуществляется с помощью кранов.

В такой системе возможно также установить тёплые полы, но они смогут функционировать только во время работы насоса.

Структура трубопровода: горизонтальная и вертикальная

В двухэтажном доме обойтись только горизонтальными распределительными трубами не получится: как минимум один стояк должен подводить теплоноситель на второй этаж. Тем не менее, это не меняет основной тип разводки.

Горизонтальная разводка может быть организована на каждом этаже, где все радиаторы одного уровня объединены в единую цепь. Она считается наиболее универсальной и популярной, подходящей для различных планировок.

Различают также верхнюю и нижнюю разводку, касающуюся вертикальной части труб. Для гравитационных систем подходит только верхняя разводка.

Пример однотрубной вертикальной разводки можно наблюдать в многоквартирных домах, где планировка каждого этажа, включая расположение радиаторов, полностью совпадает. Каждая батарея соединена стояком с аналогичными радиаторами этажом ниже и выше, при этом в квартире отсутствуют горизонтальные трубы отопления.

Если в вашем доме планировка позволяет разместить радиаторы точно друг над другом, вертикальная схема станет более эффективной, особенно в системах с гравитационным типом циркуляции. Кроме того, скрыть стояки проще, чем горизонтальные трубы.

Тем не менее, монтаж такой системы потребует частого прохождения через перекрытия, что сложнее, чем прокладывать трубопроводы сквозь стены.

Дополнительное оборудование: плюсы и минусы

Любая система отопления может быть улучшена с помощью терморегуляторов для настройки работы каждого радиатора, термостатов, гидравлических стрелок и нажимающих насосов для отдельных контуров.

Краны Маевского и воздухоотводчики, установленные на верхушке каждого стояка, необходимы в системах с закрытыми расширительными баками. Каждое дополнительное устройство повышает эффективность и экономичность системы, позволяя проводить более точную и удобную настройку.

Однако чрезмерное усложнение конструкции может как увеличить стоимость, так и повысить риски поломки.

Необходимо использовать лишь те компоненты, которые действительно необходимы, ведь чем меньше агрегатов, тем меньше вероятность выхода из строя одного из них, что приведёт к остановке всей системы.

Оптимальные схемы для двухэтажного дома

Для каждого конкретного случая необходимо разрабатывать индивидуальный проект отопления, обеспечивающий как эффективность, так и экономию ресурсов.

Чтобы сделать правильный выбор, следует учитывать следующие факторы:

• климатические условия и качество утепления здания;
• количество и назначение помещений. Нужно ли поддерживать постоянное и равномерное тепло в каждом пространстве;
• стабильность электроснабжения и наличие генератора сильно влияют на тип циркуляции;
• индивидуальные предпочтения владельцев – необходимость тёплых полов или стен в отдельных комнатах или по всему дому;
• план размещения помещений — возможно ли выполнить разводку по периметру;
• дизайнерские ограничения и смета на ремонт. Во многих случаях трубы и отопительные приборы можно скрыть в стенах и полу;
• бюджет — стоимость установки отопительной системы может значительно варьироваться.

Ответив на эти вопросы и изучив различные схемы, вы сможете определить наиболее подходящий вариант.

Не стремитесь к излишне сложным схемам; порой более простые оказываются более надёжными и эффективно выполняют свою функцию, а необходимость в тонкой настройке отсутствует.

В дальнейшем рекомендуем выбрать одну из проверенных схем подключения отопительных приборов к котлу и адаптировать её под вашу планировку.

Однотрубная «Ленинградка» — надёжное и экономичное решение

Эта однотрубная схема является одной из самых доступных и простых, оставаясь актуальной и востребованной до сих пор. Использование исключительно радиаторов даёт возможность предусмотреть смешанный тип циркуляции на случай отключения электроснабжения. Для этого газовый котёл должен быть энергонезависимым, а трубы должны иметь уклон от 5 до 10 мм на каждый метр.

Для упрощения настройки можно установить терморегуляторы на подачу к каждой батарее, а также регулировочные вентили на байпасы. Дополнительный вентиль на стояке позволит отключить отопление отдельного этажа.

Тёплый пол можно интегрировать в систему как третий контур или заменить радиаторы на одном из этажей. Однако в этом случае разделение потоков должно происходить через термосмеситель или гидравлическую стрелку, чтобы пол не нагревался зимой до 70-80 °С, как радиаторы.

Кроме того, помните: в случае отключения электричества будут функционировать только радиаторы, а в горизонтальном контуре отопления теплоноситель может застаиваться.

Для правильной работы «Ленинградки» важно использовать трубы различного диаметра: наиболее толстые должны быть от котла до деления на отдельные контуры этажей, магистрали этажа средней толщины, а подключения радиаторов – минимального.

Ключевое ограничение для такой системы – площадь отапливаемого пространства: если дом превышает 100 м², он не будет достаточно прогреваться при естественной циркуляции теплоносителя. Эта система сможет лишь предотвратить разморозку труб и разрыв теплообменника котла во время длительного отключения, но не обеспечит комфортное тепло.

Даже с принудительной циркуляцией такую систему трудно отрегулировать, если она включает более 5-7 радиаторов. Поэтому для удобства в больших домах лучше разделить схему на большее количество контуров.

Подробности о внедрении однотрубной системы отопления «Ленинградка» можно узнать из данного материала.

Петля Тихельмана с принудительной циркуляцией

Эта схема подключения, как мы уже упоминали, обеспечивает наиболее высокую эффективность и удобство настройки каждого радиатора при относительно небольших затратах на материалы.

Система может охватывать весь дом одной петлёй, делиться на два контура по этажам, как указано на схеме, или использоваться только для одного этажа либо его части.

Система удобна в настройке и обслуживании; при необходимости часть радиаторов можно отключить или даже демонтировать, не останавливая котел.

Современные системы радиаторного отопления часто реализуются по такому принципу, особенно если есть возможность скрыть трубопровод. К тому же в один контур можно объединять разные типы приборов, такие как радиаторы, конвекторы и тепловые завесы.

Коллекторное подключение и смешанные системы

Использование коллекторов для разделения не только контуров отопления, но и для индивидуального подключения каждого прибора — это одно из самых современных и удобных решений на сегодняшний день.

Эта схема имеет несколько преимуществ:

• эстетичный внешний вид — все трубы скрыты в полу и стенах;
• удобство — регулировка любого прибора из коллекторного шкафа;
• эффективность — все приборы получают одинаково горячий теплоноситель, но каждый из них нагревается ровно столько, сколько необходимо;
• универсальность — к одному коллектору можно подключать приборы различных типов независимо от планировки.

Основным недостатком данного решения является высокая стоимость как материалов, так и их установки. Для реализации такой схемы потребуется значительно больше труб, чем для других вариантов подключения, а укладка коммуникаций в пол, особенно при уже выполненной бетонной стяжке, выльется в немалые расходы.

Кроме того, следует учесть, что такая система полностью исключает естественную циркуляцию.

Для простоты подключения и технического обслуживания часто применяют трубы разных цветов: красный цвет используется для подачи, а синий – для обратки.

В двухэтажных зданиях обычно устанавливают по одному коллектору в центральной части каждого этажа. Однако при наличии большого числа отопительных приборов возможно увеличение количества коллекторов. Для теплых полов используются специально предназначенные коллекторы, работающие при более низкой температуре теплоносителя.

Вертикальная гравитационная система

Помимо стандартных решений, существуют и более необычные варианты, такие как вертикальная двухтрубная система с естественной циркуляцией. Это, пожалуй, оптимальный выбор для двухэтажного дома, где нередко случаются отключения электричества.

Вертикальная система обеспечивает более легкую циркуляцию воды по сравнению с горизонтальной, а размещение большого расширительного бака под крышей служит как коллектор, что гарантирует эффективный и равномерный обогрев даже без насосного оборудования.

При проектировании такой системы крайне важно использовать трубы с различными диаметрами в зависимости от количества радиаторов, которые они обрабатывают.

Самыми толстыми должны быть трубы подачи горячей воды в расширительный бак и магистрали обратки; стояки подачи для второго этажа могут быть несколько тоньше, в то время как нижняя часть стояков на первом этаже – ещё меньшего диаметра, а трубы для подключения радиаторов должны быть с самым маленьким сечением.

Заключение и видео по теме

Посмотреть, как на практике реализуется двухтрубная система в двухэтажном доме, можно в следующем видео:

Для подробной информации о комбинированной системе с радиаторами и теплым полом, вы можете ознакомиться с этой ссылкой:

Это видео будет актуально для тех, кто собирается организовать отопление с использованием гравитационного или смешанного типа циркуляции:

В итоге можно сказать, что универсальной и идеальной схемы отопления не существует; каждый случай требует учета множества факторов и определения приоритетов. Мы постарались охватить все доступные возможности, чтобы помочь вам сделать правильный выбор.

А какая система отопления установлена в вашем доме? На сколько вы ей удовлетворены и что бы хотели поменять? Присоединяйтесь к обсуждению в комментариях ниже.

Видео:

Двухтрубная система отопления. Как правильно подключить двухконтурный газовый котёл.