Варіанти схем опалення двоповерхового приватного будинку

Водяні опалювальні системи заміських котеджів висотою 2 поверхи чи більше зазвичай проектують інженери-теплотехніки. Але господарям осель площею до 200 м² не обов’язково звертатися до фахівців – продумати і організувати обігрів будівлі можна самостійно. Наша мета – розглянути існуючі варіанти та підказати, яка схема опалення двоповерхового будинку краще поєднується з конкретними умовами експлуатації, котельним обладнанням і радіаторами.

Види опалювальних систем

Практика показує, що більшість домовласників висуває до системи опалення двоповерхового будинку 3 основні вимоги:

1. Взимку в будинку має бути тепло.
2. Мінімальна витрата енергоносіїв – природного газу, дров, електрики тощо.
3. Естетичність. Труби, арматуру і радіатори обігріву бажано прибрати з очей, щоб не псували інтер’єр.

Примітка. Вимоги перераховані в порядку важливості з точки зору користувачів. Про вартість монтажу ми поговоримо під час розгляду систем.

Побажання цілком зрозумілі, але їх слід пов’язати з технічними можливостями. Наприклад, у віддалених регіонах трапляються перебої з електроенергією або відсутній магістральний газ. Звідси порада: насамперед визначте основний і резервний вид палива, підберіть опалювальні прилади і котел. Відобразіть побажання на папері – намалюйте чорновий проект.

Такий ґрунтовний підхід дозволить змонтувати схему опалення двоповерхового будинку, яку не доведеться згодом переробляти. Існує 5 варіантів систем:

• самопливна (інші назви – гравітаційна, конвекційна);
• однотрубна;
• двотрубна;
• променева (або колекторна);
• водяні контури підлогового обігріву.

Примітка. Перша схема передбачає природну циркуляцію теплоносія в трубах і відкритий розширювальний бак. Решта систем працює за принципом примусової циркуляції від насоса і має надлишковий тиск 1–2.5 Бар (використовується закритий мембранний бачок).

Зазначені системи можна комбінувати. Наприклад, на першому поверсі зробити теплу підлогу, а на другому змонтувати променеву схему. Далі розглянемо кожен варіант окремо.

Схема з природною циркуляцією

Аби краще зрозуміти принцип дії гравітаційної системи, вивчіть типову схему, що застосовується в двоповерхових приватних будинках. Тут реалізована комбінована розводка: подача і повернення теплоносія відбувається двома горизонтальними магістралями, між ними прокладені однотрубні вертикальні стояки з радіаторами.

Довідка. Існує інший спосіб зробити самоплив на двох поверхах – розвести стояки прямо від розширювального бака трубами малого діаметру. Схема нагадує павука, потребує багато матеріалів та клопоту під час монтажу.

Як працює самопливне опалення двоповерхового будинку:

1. Питома вага нагрітої котлом води зменшується. Більш холодний і важкий теплоносій витіснятиме гарячу воду вгору і займатиме її місце в теплообміннику теплогенератора.
2. Підігрітий теплоносій рухається вертикальним колектором, потім розподіляється по горизонтальних магістралях, прокладених з ухилом в бік радіаторів. Швидкість течії невелика – близько 0.1–0.2 м/с.
3. Розходячись стояками, вода потрапляє до батарей, віддає теплоту і охолоджується. Під впливом гравітації вона повертається в котел зворотним колектором, що збирає теплоносій з усіх стояків.
4. Приріст об’єму води компенсується розширювальним баком, встановленим у найвищій точці. Зазвичай утеплена ємність розташовується на горищі будівлі.

Сучасні гравітаційні системи оснащуються насосами, які прискорюють циркуляцію і прогрів приміщень. Перекачувальний агрегат ставиться на байпасі паралельно подавальній лінії і працює за наявності електроенергії. Коли світло відмикають, насос зупиняється, теплоносій циркулює за рахунок гравітації.

Сфера застосування і недоліки самопливу

Призначення гравітаційної схеми – теплопостачання помешкань без прив’язки до електрики. Це актуально у віддалених регіонах з частими відімкненнями світла. Самопливна мережа трубопроводів і батарей здатна працювати з будь-яким енергонезалежним котлом або від пічного (раніше казали – парового) опалення.

Розберемо негативні сторони використання самопливу:

• через малу швидкість течії треба підвищувати витрату теплоносія за рахунок труб великого діаметру, інакше радіатори не прогріються;
• щоб «підстьобнути» природну циркуляцію, горизонтальні ділянки прокладаються з нахилом 2–3 мм на 1 м довжини магістралі;
• великі труби, що йдуть під стелею другого поверху та над підлогою першого, псують зовнішній вигляд кімнат, це добре помітно на фото;

  

• щоб організувати автоматичне регулювання температури повітря, на батареї треба ставити тільки повнопрохідні термостатичні клапани, які не перешкоджатимуть конвекційній циркуляції теплоносія;
• схема нездатна працювати з теплою підлогою чи в 3-поверховому будинку;
• через великий об’єм води в опалювальній мережі тривалість прогріву і витрата палива збільшується.

Зауваження. Останній негативний момент не грає особливої ролі – витрачена енергія нікуди не подінеться. Вона повернеться в будинок під час охолодження трубопроводів.

Щоб виконати вимогу №1 (дивись перший розділ) в умовах ненадійного електропостачання, господареві двоповерхового приватного будинку доведеться купувати дорожчі матеріали – труби підвищеного діаметра та гіпсокартон для виготовлення декоративних коробів. Решта мінусів некритична: повільний прогрів усувається шляхом встановлення циркуляційного насоса, нестача економічності – монтажем спеціальних термоголовок на радіатори та ізоляцією труб.

Поради з проектування

Якщо ви взялися за розробку самопливної схеми опалення 2-поверхового будинку, обов’язково врахуйте наступні рекомендації:

1. Мінімальний діаметр вертикальної ділянки, що йде від котла, – 50 мм (це внутрішній розмір труби).
2. Горизонтальні колектори –  роздавальний і збиральний – допускається зменшити до 40 мм, перед останніми батареями – до 32 мм.
3. Ухил 2–3 мм на 1 м. п. подавального трубопроводу робиться в бік радіаторів. Зворотна магістраль нахиляється до котла.

   

4. Вхідний патрубок теплогенератора має розташовуватися нижче батарей першого поверху з урахуванням нахилу зворотної лінії. Можливо, в котельні доведеться зробити невеликий приямок під котел.
5. На підводках до опалювальних приладів другого поверху краще поставити прямий байпас малого діаметра (Ø15 мм).
6. Верхній роздавальний колектор намагайтеся розмістити на горищі, щоб не вести під стелями кімнат.
7. Використовуйте розширювальний бак відкритого типу з патрубком переливу, виведеним надвір, а не в каналізацію. Так зручніше відстежити переповнення ємності. З мембранним бачком система не працюватиме.

Важливий момент. Всі елементи гравітаційної схеми, розташовані на горищі двоповерхового будинку, потрібно добре утеплити, щоб не гріти холодний дах.

Розрахунок і проектування самопливного опалення в котеджі зі складним плануванням варто довірити фахівцям. І останнє: на магістралі Ø50 мм доведеться використовувати сталеві труби, мідь чи зшитий поліетилен. Максимальний діаметр металопластика становить 40 мм, а труби з поліпропілену виглядатимуть здоровезними через велику товщину стінок.

Плюси і мінуси однотрубної схеми

Однотрубна система опалення двоповерхового приватного будинку здатна функціонувати тільки з примусовою циркуляцією від насоса. Конструкція наступна: периметром кожного поверху проходить одна магістраль, до якої підключені усі батареї. Тобто, колектор одночасно грає роль подачі і зворотної лінії.

Робота однотрубної схеми, що отримала назву «ленінградка», досить складна:

1. Якщо трубопроводи розраховані вірно, то в кожен радіатор затікає приблизно 1/3 гарячої води. Решта 2/3 об’єму рухається далі по магістралі.
2. Охолоджений теплоносій, що вийшов з батареї, повертається назад в колектор, знижуючи температуру потоку на 1–2 °C.
3. Змішана вода тече до наступного радіатора, де процес поділу і злиття потоків повторюється. Температура теплоносія у колекторі знову падає. Скільки батарей підключено до кільцевої магістралі, стільки разів вода охолоне.
4. Пройшовши останній опалювальний прилад, холодний теплоносій повертається в котел.

Важлива умова нормальної роботи системи: діаметра головної магістралі має вистачити на подачу тепла усім батареям. За фактом застосовуються труби розміром 25–32 мм (DN 20–25), підводки радіаторів – Ø15 мм (внутрішній діаметр DN10).

Прихильники «ленінградки» називають її головним плюсом низьку вартість матеріалів і монтажу. Ми погодимося з твердженням, але уточнимо: якщо монтувати мережу з дешевого поліпропілену.

Однотрубна схема опалення, зроблена в двоповерховому будинку з металопластика, зшитого поліетилену чи металу, обійдеться дорожче двотрубної через ціни фітингів. Точний розрахунок вартості продемонструє експерт Володимир Сухоруков нижче на відео.

Мінуси «ленінградки» виглядають так:

• оскільки кожний наступний радіатор отримує більш остиглий теплоносій, треба нарощувати число секцій для нагріву віддалених кімнат;
• щоб не підбирати кількість секцій навмання, необхідно провести розрахунок охолодження води;
• максимальна кількість батарей на одній гілці – 5–6 шт., інакше доведеться нарощувати діаметр роздавальної труби до 40–50 мм;
• кільцеву магістраль складніше провести будинком – заважають дверні прорізи, особливо на першому поверсі;
• опалювальні прилади впливають один на одного, це ускладнює автоматичне регулювання.

Приклад. Уявіть, що на всіх радіаторах встановлені термоголовки. Коли у першій кімнаті повітря прогріється до встановленої температури, термостат закриє прохід теплоносія в батарею. Тоді решта приладів отримає більш гарячу воду, що змусить спрацювати інші радіаторні клапани.

Маленький плюс однотрубної розводки: одну трубопровід простіше заховати в стіну чи підлогу, ніж дві. Опалювальна мережа легко комбінується з іншими типами систем, що працюють з примусовою циркуляцією.

Двотрубна розводка – проста і надійна

Розписувати принцип роботи двотрубної схеми немає потреби, оскільки він дуже простий. Поряд з усіма опалювальними приладами прокладені 2 трубопроводи – подавальний і зворотний. По першій лінії гарячий теплоносій надходить до батарей, там охолоджується і повертається у котел по другій. Підключення відповідне – одна підводка врізається в подачу, друга – в зворотну трубу.

У двоповерхових заміських будинках застосовується 2 типу двотрубних систем:

1. Тупикова або плечова. Подавальна та зворотна магістраль закінчується на останньому радіаторі, теплоносій змінює напрямок руху і тече назад до котла.
2. Попутна (кільцева, петля Тіхельмана). Подавальний трубопровід закінчується на останній батареї, а зворотний починається від першого радіатора, проходить інші обігрівачі та повертається до джерела тепла. Напрямок руху води не змінюється, звідси й назва.

Примітка. Обидві системи – закриті, функціонують примусово від насоса і мають надлишковий тиск 1–2,5 Бар. Робити їх відкритими безглуздо, простіше і зручніше поставити мембранний розширювальний бак поряд з котлом.

Двотрубні схеми майже бездоганні, тому почнемо з перерахування недоліків:

• протяжні гілки з великим числом опалювальних приладів вимагають глибокого балансування, але при кількості батарей 5–6 шт. проблем не виникне;
• трубопроводи петлі Тіхельмана неминуче натикаються на дверні прорізи, які доводиться огинати різними способами;
• опалювальна мережа, зібрана з поліпропілену, обійдеться дорожче аналогічної однотрубної системи.

Мінусів у двотрубних схем дійсно мало: вони надійні, стабільні в роботі, легко піддаються автоматичному регулюванню, однаково добре функціонують з теплою підлогою, радіаторами та конвекторами. Плечі тупикової розводки можна робити різної довжини і завантаженості по числу батарей, а петля Тіхельмана – зразок гідравлічної рівноваги, що не потребує балансування.

Довідка. У дачному котеджі площею до 200 м² вдасться обійтися трубами Ø10–20 мм (внутрішній), більше не потрібно.

Принцип колекторного розподілу теплоносія

Променева схема – це сучасний різновид двотрубної розводки, яка задовольняє всім новим і старим вимогам: ефективність, економічність за рахунок автоматизованого управління, повністю прихована прокладка труб. У чому особливості системи:

1. Теплоносій від котла направляється до головного розподільного вузла – колектора.
2. Радіатори підключені підводками DN10–15 до гребінки за двотрубною схемою, кожен до своєї пари штуцерів на колекторі. Магістралі відсутні.
3. Підвідні труби утеплені і прокладені приховано за будь-яким зручним маршрутом – під покриттям підлоги, за підвісною стелею або в стінах.
4. За допомогою витратомірів колектора (ротаметрів) регулюється максимальна кількість води, що надходить до батарей. Якщо гребінку оснастити сервоприводами, зв’язаними з кімнатними терморегуляторами, управління теплоносія здійснюватиметься автоматично.

Досконалість колекторних схем опалення двоповерхових будинків трохи затьмарюється високою ціною матеріалів. Гребінки з ротаметрами, трубний утеплювач, сервоприводи, – усі зазначені елементи немало коштують. Недолік другий: цю систему складно монтувати в обжитих приміщеннях, не роблячи ремонту. Щоб сховати пучок трубопроводів, доведеться розібрати підлогу або зняти обшивку стелі.

Контури підлогового обігріву

Як і колекторна схема, водяна тепла підлога монтується під час будівництва чи ремонту двоповерхового будинку. Є 2 способи облаштування підлогового обігріву:

• мурування змійовиків з труб в цементно-піщану стяжку;
• розкладка труб всередині металевих пластин – розподільників тепла без заливки стяжки.

Довідка. Бетонування трубопроводів зазвичай робиться на першому поверсі житлового будинку. Другий спосіб застосовується для прокладки нагрівальних контурів всередині дерев’яних перекриттів.

Кінці труб Ø16 х 2 мм, покладених змійкою або равликом, приєднуються до гребінки, про яку говорилося вище. Колектор зі змішувальним вузлом чи термоголовками RTL забезпечує подачу в контури теплоносія з температурою до 50 °C.

Переваги теплої підлоги очевидні – реальна економія енергоносіїв 15–20% за рахунок нагріву поверхні до температури 20–25 °C плюс комфорт для мешканців будинку. Тепер про негативні моменти:

1. Улаштування теплої підлоги в двоповерховій оселі – задоволення недешеве. За вартістю матеріалів і монтажу це найдорожчий варіант опалення приміщень.
2. Нагрівальні контури, особливо в цементній стяжці, дуже інертні в плані регулювання. Уявіть, холодний моноліт виходить на робочий режим протягом доби. Щоб кімната не перегрівалася, третину потрібної теплової потужності мають постачати батареї, котрі досить швидко реагують на зміну температури повітря.
3. У разі несправності або витоку води бетонну стяжку доведеться ламати.

Незважаючи на перераховані проблеми, тепла підлога використовується домовласниками все частіше – надто вже комфортний обігрів та відчутна економія палива. На відміну від інших систем опалення, нагрівальні контури абсолютно не псують інтер’єр приміщень.

Вибираємо підходящу схему

Після ознайомлення із застосовуваними у двоповерхових будинках системами опалення прийшов час повернутися до вашого чорнового проекту. Нагадаємо: в ньому вже підібрані типи радіаторів і котла, визначена розстановка обладнання і перераховані особливі побажання. Далі вибираємо схему відповідно до рекомендацій:

1. При частих перебоях електропостачання вибір невеликий – потрібна самопливна система. Якщо будинок топиться цегляної піччю, варто використовувати її як джерело тепла та не купувати котел.
2. Якщо ви так і не сформували власних побажань, сміливо монтуйте двотрубну тупикову схему закритого типу. Її легко адаптувати до різних умов і обладнання. Згодом встановіть твердопаливний, газовий чи електричний котел – різниці немає, опалення все одно працюватиме.
3. За підвищених вимог до дизайну інтер’єру робіть колекторну розводку. Щоб не помилитися з діаметрами гілок, ведіть до гребінки Ø32 мм, батареї підключайте трубою Ø16 х 2 мм (зовнішній).

   

4. Тепла підлога влаштовується за наявності коштів і бажання. Її краще поєднувати з будь-якою системою, окрім гравітаційної.

Порада. Підлогове опалення без радіаторної мережі не завжди працюватиме добре. Щоб прогріти приміщення, поверхню підлоги доведеться довести до 30 °C чи більше. Тривале перебування в такій кімнаті може викликати відчуття задухи і дискомфорту.

У маленькому дачному будиночку на 2 поверхи варто зробити однотрубну систему з поліпропілену (ППР). При 3–4 батареях на кожній гілці вона працюватиме бездоганно. Використовувати «ленінградку» у великому котеджі не рекомендується. Детальніше про вибір розводки дивіться на відео експерта:

Насамкінець про сумісність з різними котлами

При виборі схеми опалення для двоповерхового будинку треба врахувати тип джерела тепла. Наприклад, з настінним газовим котлом здатні працювати усі системи, крім гравітаційної. Після відімкнення електрики теплогенератор просто зупиниться. Кращий варіант для самопливу – незалежний підлоговий агрегат або цегляна піч з водяним контуром (баком-котлом, але не змійовиком!).

Пряме стикування самопливної розводки з твердопаливним котлом вкрай небажане, хоча домовласники все одно його роблять.

Через малу швидкість руху і повільний відбір теплоти опалювальний агрегат перегріватиметься і почне закипати, рано чи пізно станеться аварія. Обов’язково потрібна буферна ємність, яка відбиратиме зайву енергію. Теплоакумулятор має підключатися за всіма правилами самопливу – великий діаметр магістралі, нахил. Система вийде громіздкою і непривабливою.

Закриті системи двоповерхових будинків сумісні з будь-якими котлами, в тому числі –двоконтурними. Єдина рекомендація: при підключенні до твердопаливних агрегатів краще використовувати теплоаккумулятор, який не дозволить теплоносієві закипіти і запобіжить аварії.