Схемы двухтрубных систем отопления для частного дома

Многие монтажники виновны в предрассудках. Например, подрядчик считает, что лучше всего подходит однотрубная проводка, и предлагает ее всем клиентам - частным домовладельцам. За такими предложениями часто стоит низкая квалификация подрядчика или какая-то выгода. Наша задача - рассмотреть, как работает двухтрубная система отопления, объективно оценить преимущества и недостатки, дать рекомендацию по выбору схемы.

Как работает отопление по двухконтурной схеме

Конструкция двухтрубной системы водяного отопления предполагает, что теплоноситель подается и отводится от каждого радиатора по двум отдельным трубам. Простыми словами: входная труба радиатора подключается к подающей трубе, выходная труба - к обратной. Первая труба транспортирует нагретую воду от котла ко всем радиаторам, вторая труба собирает остывшую воду и отправляет ее обратно в теплогенератор.

Пример распределения и возврата теплоносителя от радиаторов в двух контурах

Особенности двухконтурной системы распределения воды

• До 40 радиаторов на ветку, если мощность насоса и диаметр подводящих труб достаточны для расчетного расхода воды.
• Изменения расхода воды через один радиатор, вызванные регулятором, практически не влияют на соседние радиаторы;
• Если все компоненты системы правильно подобраны по размеру, то в каждый радиатор подается вода одинаковой температуры;

Примечание. Номер 40 основан на практическом опыте проектирования и монтажа отопления на заводе. В сельских домах невозможно подключить так много приборов к одной ветке, максимальное количество - 10. Если необходимо провести проводку в многоэтажном здании, отопительная сеть делится на несколько двухтрубных контуров.

Движение воды в трубах и радиаторах обеспечивается двумя способами - естественным (конвекция) и принудительным. Существует также множество различных способов распределения теплоносителя, поэтому мы предлагаем рассмотреть каждую систему отдельно.

Обычная двухтрубная закрытая распределительная система - подключение к напольному котлу

4 вида 2-трубных систем

В зависимости от условий прокладки труб и их последующей эксплуатации в домашних хозяйствах используются следующие варианты двухтрубной системы:

1. Гравитационные или самотечные с естественной циркуляцией нагретой воды.
2. Классическая тупиковая система отопления.
3. Циркуляр с потоком теплоносителя, так называемая петля Тихельмана.
4. Радиальный с индивидуальным распределением тепла к радиаторам от коллектора.

Внимание. Подогрев пола можно также комбинировать с двухтрубным отоплением. Отопительные контуры выступают в роли радиаторов, подающие трубы и смесительный коллектор - в роли подающей сети. Конструкция напольного отопления аналогична коллекторной системе.

В гравитационном варианте система работает без избыточного давления, охлаждающая среда находится в контакте с атмосферой через открытый расширительный бак. Остальные 3 системы являются закрытыми, работают при давлении 1-2,5 бар и только с принудительной циркуляцией горячей воды. Теперь объясним каждую схему на примере двухэтажного дома.

Самотечное отопление

Принцип работы системы с естественным движением хладагента основан на явлении конвекции - горячая и менее плотная жидкость стремится подняться вверх по трубе, вытесняемая более тяжелыми холодными слоями. По мере нагрева котлом вода становится легче и движется по стояку со скоростью 0,1-0,3 м/с, а затем рассеивается в сети и радиаторы.

Объяснение. Предполагается, что нагреваемая и охлаждаемая среда находится в одном замкнутом контуре, которым в данном случае является тепловая сеть в отдельно стоящем доме.

Перечислим особенности двухтрубной гравитационной системы для двухэтажного здания, показанного на схеме:

1. Способ прокладки сети представляет собой горизонтальную верхнюю разводку, выходящую из общего вертикального канала. Последний поднимается из котла, в самой высокой точке которого находится расширительный бак, сообщающийся с атмосферой.
2. Горизонтальные участки укладываются с минимальным уклоном 3 мм на метр линии. Приток направлен к радиаторам, а возврат - к источнику тепла.
3. Диаметр труб больше по сравнению с напорными системами, поскольку они рассчитаны на малый расход воды.

Важная деталь. Для обеспечения постоянного самотечного потока следует использовать трубы диаметром Ø40-50 мм (внутри). Минимально допустимый диаметр для распределительных и коллекторных ответвлений - DN25, расположенных у последних кранов.

В одноэтажном доме используется аналогичная схема, но с подключением одного радиатора. Распределитель подачи для верхнего распределения размещается на чердаке или под потолком, а распределитель возврата - над полом. Нижнее подключение невозможно - по закону сообщающихся сосудов теплоноситель будет поступать к радиаторам, но скорость потока и эффективность отопления упадут до минимума.

Текущие гравитационные контуры были подключены посредством установки циркуляционных насосов. Устройство установлено на байпасе, чтобы не мешать потоку воды в случае отключения электроэнергии.

Тупиковые отопительные ветви

Двухтрубная система замкнутого цикла устанавливается в большинстве отдельно стоящих домов, а также часто встречается в новых жилых зданиях. Как работает схема:

1. Радиаторная сеть состоит из одной или нескольких двухтрубных ветвей. Охлаждающая жидкость подается к радиаторам по одной ветви и возвращается по другой ветви.
2. Система работает с избыточным давлением 1-2,5 бар, а циркуляция обеспечивается насосом, установленным рядом с котлом.
3. Расширение воды компенсируется мембранным баком, расположенным в котельной. Точка подключения находится на трубопроводе перед циркуляционным насосом (если смотреть со стороны потока жидкости).
4. Отвод сетевого воздуха осуществляется через краны Мейевского на радиаторах и автоматический клапан в группе безопасности радиаторов. Имеется также манометр и предохранительный клапан.
5. Распространенным вариантом распределительной системы является горизонтальная нижняя система, в которой обе трубы проходят под радиаторами открытым способом.

Классическая тупиковая планировка с нижним распределением. Однако трубы можно проложить и выше - под потолком первого этажа.

Осторожно. Тупиковые трубы можно легко проложить в закрытой системе - в щелях пола, за подвесными потолками или внутри стен.

Если необходимо распределить теплоноситель на два крыла двухэтажного здания, то теплоноситель разделяется на 4 отдельные ветви (рукава), сходящиеся к общей вертикальной линии. Стоит отметить, что длина линии и тепловая нагрузка на руки не обязательно должны быть одинаковыми. Количество радиаторов и их расположение зависит от конкретного здания.

Ветви с разным количеством радиаторов уравновешиваются путем балансировки - ограничения потока с помощью регулирующих клапанов. Клапаны всегда устанавливаются на выходах радиатора и, при необходимости, по всему кронштейну. Правильный способ балансировки цепей можно найти на другой странице нашего ресурса.

Концевой трубопровод для 2 крыльев двухэтажного здания. Источник тепла - настенный мини-котел

Кольцо Тихельмана

Общий принцип этой схемы идентичен принципу тупикового коллектора, но метод распределения и возврата теплоносителя отличается в трех аспектах:

1. Каждый отопительный контур заключен в кольцо.
2. Радиаторы подключаются следующим образом: первый радиатор на подающей линии - последний радиатор на обратной линии. И наоборот, последний радиатор подающей линии становится первым радиатором обратной линии.
3. Вода в обеих трубах течет в одном направлении, отсюда и техническое название системы - проточная.

Двухтрубная контурная система подходит для большого количества радиаторов.

Установка петель Тихельмана предполагает горизонтальное нижнее распределение - скрытое под полом, реже открытое на стенах. Другой вариант: контур можно сделать под полом, спрятать за подвесным потолком или в подвале, а трубу подвести к радиаторам.

Особенностью круглого "автостопа" является почти идеальный гидравлический баланс. Примечание: Нагревательная жидкость проходит одинаковое расстояние до всех радиаторов и обратно. Контур способен обеспечить необходимый поток воды для 10 и более радиаторов с минимальной балансировкой.

Автор видеоролика хорошо объясняет работу системы, но делает некорректное сравнение - правильно сбалансированные ветки отдают тепло не хуже "попутчика".

Лучевой способ подключения

Это самый современный тип двухтрубной системы водяного отопления:

• Одиночные двухтрубные трубы, проложенные от коллектора к радиаторам по кратчайшему пути (под полом или потолком, в перекрытии).
• 2 коллектора - подающий и обратный, оснащенные расходомерами и термостатическими клапанами;
• Радиаторы - обычные радиаторы, напольные конвекторы или индивидуальные контуры напольного отопления;

Если трубы радиатора длинные, рекомендуется увеличить их диаметр до 20 мм (внутренний DN15).

Коллектор, установленный в удобном месте, принимает и возвращает воду в котел по двум основным трубам. Поток к каждому радиатору регулируется клапанами. Если на коллекторных клапанах установлены термоголовки RTL или сервоклапаны, возможно автоматическое управление климатом в каждом помещении и во всем здании.

Плюсы и минусы двухтрубных разводок

Для удобства чтения мы собрали преимущества и недостатки всех вышеперечисленных систем в одном разделе. Сначала мы перечислим самые важные положительные моменты:

1. Единственное преимущество гравитационного потока перед другими системами - независимость от электричества. Необходимое условие: выбор энергонезависимого котла и трубопровода без подключения к бытовой электросети.
2. Плечевая система (тупиковая) - достойная альтернатива "Ленинградке" и другим однотрубным разводкам. Основные преимущества - универсальность и простота, так что двухтрубная схема для отопления дома 100-200 м² без проблем монтируется своими руками.
3. Основным преимуществом контура Tichelmann является его гидравлический баланс и возможность снабжения большого количества радиаторов.
4. Коллектор - это лучшее решение для скрытой установки и полной автоматизации процесса отопления.

Лучший способ спрятать трубы - проложить их под стяжкой пола.

Внимание. Последние 3 контура можно легко подключить к контурам напольного отопления. Сочетание гравитационной радиаторной сети с напольным отоплением не всегда целесообразно - без электричества не будет принудительной циркуляции в отопительных контурах.

Общие преимущества лучистых, контурных и тупиковых систем можно суммировать:

• Для монтажа подходят различные пластиковые или металлические трубы: полипропилен, сшитый полиэтилен, металлопластик, медь и гофрированная нержавеющая сталь;
• Гибкость прокладки, т.е. линии можно прокладывать по различным маршрутам - в полу, вдоль и внутри стен, под плитами перекрытия;
• Все двухтрубные сети подходят для балансировки и терморегулирования.
• Малые сечения распределительных труб;

Для того чтобы спрятать распределительные трубы, в стене необходимо сделать канавку

Дополнительным преимуществом гравитационного распределения является простота заполнения и удаления воздуха без необходимости использования клапанов и кранов (хотя они облегчают слив воды из системы). Вода медленно протекает через соединение в самой нижней точке, а воздух постепенно вытесняется из труб в открытый расширительный бак.

А теперь о больших недостатках:

1. Система естественного стока воды громоздкая и дорогая. Вам понадобятся трубы с внутренним диаметром 25 ... 50 мм, установленные с крутым уклоном, предпочтительно стальные. Монтаж заподлицо очень сложен - большинство компонентов будут видны.
2. При установке и эксплуатации тупиковых ветвей не было обнаружено серьезных недостатков. Если руки сильно отличаются по длине и количеству батарей, баланс восстанавливается путем глубокой балансировки.
3. Кольцевые автобусы Тихельмана всегда проходят через дверные проемы. Обводные петли должны быть сделаны в местах, где впоследствии может скапливаться воздух.

    

    

   

    

   На плане дома видно, что водопроводная система пересекает два дверных проема.

    

4. Радиальное распределение требует денег на оборудование - коллекторы с клапанами и расходомерами и автоматику. Альтернативным вариантом является самостоятельная установка коллекторов из полипропилена или бронзовых тройников.

Дополнительно. Для автоматического регулирования теплоотдачи радиатора с помощью самотечного потока требуются специальные радиаторные клапаны с увеличенным проходным сечением.

Какую схему лучше выбрать

Выбор проводки осуществляется с учетом многих факторов - площади и количества этажей частного дома, выделенного бюджета, наличия дополнительных систем, надежности электроснабжения и так далее. Вот некоторые общие рекомендации по выбору:

1. Если вы планируете устанавливать отопление самостоятельно, лучше остановиться на двухтрубной барботажной системе. Она простит новичкам многие ошибки и будет работать, несмотря на них.
2. Если вы предъявляете высокие требования к дизайну помещения, вам следует взять за основу систему коллекторов. Вы можете спрятать коллектор в стенном шкафу и провести сеть под стяжкой. В двух- или трехэтажном доме рекомендуется устанавливать более одного лотка нагревательного кабеля на этаж.

    

    

   

    

   В случае радиального распределения, распределитель должен быть размещен в центре дома.

    

3. Частые отключения электроэнергии не оставляют выбора - необходимо построить систему с естественной циркуляцией (самотеком).
4. Система Tichelmann подходит для зданий с большой площадью и количеством отопительных панелей. Установка контурной системы в небольших зданиях нецелесообразна с финансовой точки зрения.
5. Для небольшого дачного домика или бани идеально подходит петлевая система с открытой коллекторной трубой.

Небольшой совет. Отопление загородного дома с 2-4 небольшими комнатами можно организовать однотрубной горизонтальной системой с нижним распределителем - "Ленинградкой".

Если дом будет отапливаться радиаторами, теплым полом и водонагревателями, рекомендуется использовать контур или коллектор. Эти две секции могут быть легко соединены с другими нагревательными приборами.

Как рассчитать диаметр труб

В загородном доме площадью до 200 м² при установке точечного или разветвленного коллектора расчеты не требуются. Сечение магистральных и разветвленных линий должно соответствовать рекомендуемому:

• В двухэтажном доме площадью 200 м² распределительный стояк должен иметь диаметр DN 20-25;
• радиаторные стояки сечением DN10 (наружный диаметр 15-16 мм);
• Если количество радиаторов на этаже превышает 5, систему следует разделить на несколько ветвей от вертикального воздуховода Ø32 мм.
• Для питания радиаторов в здании площадью 100 кв. м или менее достаточно трубы Ду15 (наружный размер 20 мм);

Совет. На приведенных выше схемах достаточно точно указаны диаметры основных и подводящих труб. Эта информация может быть использована в вашем проекте отопления дома.

Гравитационные и петлевые системы проектируются в соответствии с инженерными расчетами. Если вы хотите самостоятельно определить размеры сечения труб, сначала рассчитайте отопительную нагрузку в каждом помещении с учетом вентиляции, а затем найдите необходимый расход по формуле:

• Δt - расчетная разница температур между подачей и обраткой, предположительно 20°C.
• Q - количество тепла, необходимое для обогрева данного помещения, Вт;
• G - массовый расход нагретой воды на участке трубопровода, питающего радиатор конкретного помещения (или группы помещений), кг/ч;

Пример. Для обогрева первого этажа до температуры +21°С требуется 6000 Вт тепловой энергии. По стояку отопления, проходящему через пол, должно поступать 0,86 x 6000 / 20 = 258 кг/ч горячей воды из бойлера.

Зная часовой расход теплоносителя, нетрудно рассчитать сечение подающей трубы по формуле:

• ʋ - скорость потока охлаждающей среды, м/с.
• V - объемный расход горячей воды, м³/ч;
• S - площадь требуемого сечения трубы, м²;

Справка. Скорость движения охлаждающей среды в системах под давлением с циркуляционным насосом принимается в диапазоне 0,3...0,7 м/с. В системах с гравитационным потоком поток идет медленнее - 0,1...0,3 м/с.

Продолжение примера. Расчетный расход 258 кг/ч подается насосом, скорость воды принимается равной 0,4 м/с. Площадь поперечного сечения подающей трубы составляет 0,258 / (3600 x 0,4) = 0,00018 м². Преобразуя площадь поперечного сечения в диаметр по формуле площади круга, получаем 0,02 м - труба Ду20 (наружный Ø25 мм).

Обратите внимание, что мы проигнорировали разницу в плотности воды при разных температурах и подставили в формулу значение массового расхода. Погрешность невелика, для сырых расчетов она вполне приемлема.

Заключительный вывод

Практика показывает, что двухтрубная тупиковая система подходит для отопления большинства средних жилых домов. Это техническое решение отличается простотой и приемлемыми затратами на установку. Коллекторные и кольцевые системы дороже - здесь играют роль цена оборудования и длина линии. Посмотрите на петлю Тихельмана - распределительные линии одинакового диаметра проходят по периметру здания.

Двухтрубные системы отопления с естественной циркуляцией воды - это отдельная тема. Если часто случаются перебои с электричеством, лучше не рисковать и не гнаться за красотой интерьера, а установить энергонезависимую систему отопления. Высокие первоначальные инвестиции компенсируются теплом и низким потреблением электроэнергии.