Централизованное теплоснабжение делает проживание в квартирах дорогим. Частные домовладельцы предпочитают автономную систему отопления. Для индивидуального строительства оптимально установить отопление двухэтажного дома своими руками, самостоятельно разрабатывая схемы, расчеты и проект. Схема отопления для такого дома является частью общей инженерной документации.
Хорошо спроектированная система обогрева частного дома гарантирует уют и тепло зимой.
Расчет тепловой энергии для системы обогрева двухэтажного жилого строения.
Теплотехнический расчет выявляет параметры функционирования системы отопления: теплопотери здания, мощность установок, число радиаторов и прочее.
Чтобы определить мощность теплогенератора, нужно суммировать все тепловые потери здания.
- площадь отапливаемых помещений;
- климатические условия местности;
- Состояние теплоизоляции комнат.
- Характеристики внешних стен, полов и перекрытий по материалу и высоте.
- Особенности крыши, подсобный этаж.
- Площадь и конструкция окон и внешних дверей.
Теплопотери частного дома
Компоненты для обогрева загородного жилища.
КотелОтопление и система ГВС получают тепло от генератора мощностью 100 ватт на каждый метр площади. 2 Расчет площади учитывает ограничение высоты утеплительного помещения в 3 метра. Проектируют с запасом производительности котла до 20%, чтобы компенсировать непредвиденные потери тепла. Для горячего водоснабжения мощность резерва увеличивается на 50%.
Справка по расчету мощности котлов поможет сопоставить приблизительные данные проектирования с характеристиками актуальных моделей теплогенераторов.
Различные методики определения теплопроизводительности котельного агрегата.
Источник тепла котлов может быть различным: дизельное топливо, уголь, древесина, торф, пеллеты, газ или электроэнергия. Выбор основывается на доступности. До 70 процентов покупателей предпочитают… газовые котлы. Электрический котел (конвектор) рассматривают как резервный или комбинированный вариант.
Настенную установку напольного котла рекомендуется осуществить в отведенном для него помещении.
Чугунные и стальные устройства для нагрева воды выпускаются в напольном и настенном вариантах.
Помещение, где размещают стационарные напольные котлы, должно быть оснащено бойлером, расширительным баком, дымоходом и принудительной вентиляцией (соответствующей нормам газовой службы).
Настенные газовые котлы не нуждаются в дымоходе и отдельной комнате. Кислород поступает по гофрированной трубке. Одноконтурный агрегат предназначен только для нагрева помещений. Двухконтурный котел позволяет обогреть и обеспечить горячим водоснабжением двухэтажный дом.
Настенные газовые котлы не нуждаются в дымоходе и выделенном помещении.
Тепло от котла передается в систему двумя путями: принудительной циркуляцией теплоносителя и естественной, работающей без электроэнергии. Котёл с двойным контуром оснащен встроенным насосом и герметичным баком для расширения.
Теплоносители в сети отопления. Для нагревательных систем с электрическими котлами может использоваться вода, специальная жидкость (антифриз) или электролиты.
Вода хорошо хранит тепло и плотная, но нуждается в стабильной температуре зимой. Редко проживающие в доме владельцы чаще выбирают для отопления антифриз.
Описание установки системы обогрева с использованием открытого бака для регулирования давления.
При проектировании здания определяют тип разводки отопления и вид теплоносителя. Вязкость, коэффициент расширения и теплоёмкость антифриза замедляют передачу тепла и уменьшают эффективность радиаторов. Для использования незамерзайки нужно повысить мощность насосов и увеличить пропускную способность системы.
Важно!Использование антифриза с этиленгликолем не подходит для систем отопления котлов двухконтурного типа. Некоторые компоненты в составе антифриза могут повредить детали из полипропилена, чугуна, цветных металлов и резины.
Радиатор, стоящий у входа, нагревает воздух близко к полу.
Обогревательный приборРадиаторы из стали, алюминия, комбинированного материала, чугуна или с анодированным покрытием. батареяОн создает уютную атмосферу теплом, делая комнату комфортной.
Характеристики тепла и инерции зависят от состава и габаритов прибора. Количество секций батарей регулируют, изменяя длину конструкции. Кран Маевского и терморегулятор на входе теплоносителя гарантируют равномерный отвод тепла. Вентиль на выходном патрубке нужен для обслуживания во время работы.
Кран Маевского позволяет изменять поток теплоносителя через радиатор.
В нормативных документах указаны места для размещения обогревателей: вдоль стен отапливаемых комнат, под окнами и около входа. Тепловая завесаУстановленная у входа дверь защитит от сквозняка из-за улицы.
Способы соединения радиаторовСистема с установкой труб и водопроводов: боковая, угловая и нижнее расположение.
Влияние способа подключения труб на отдачу тепла радиаторами.
Количество радиаторов (I) вычисляют по формуле:
I=S*k1*k2*k3*k4*100/P (шт), где
S — площадь помещения, (м2);
Мощность одного блока выражается в ваттах.
k1 — повышающий коэффициент на стеклопакеты;
k2 Коэффициент потерь уменьшается с увеличением площади внешних стен.
k3 Коэффициент зависимости определяется конструкцией и утеплителем крыши, с подкровельным пространством или без.
k4 — зависимый коэффициент от высоты потолка (k4 Чем выше расстояние между этажами (при высоте в 2,5 метра), тем значительнее поправка.
Размер радиатора изменяется путём добавления или удаления секций.
Обратите внимание!Изготовитель прикладывает к изделию паспорт, где указаны технические характеристики: объем и производительность радиатора. При расходе теплоносителя в батарее мощностью 7 кВт – 7 литров в минуте.
ТрубопроводСистема транспортирует теплоноситель к котлу и обратно, регулируя его поток. Трение в трубах, изменение диаметров и изгибы замедляют движение. Уровень гидросопротивления влияет на тип циркуляции: естественную или принудительную.
Герметичность системы гарантирует трубная обвязка, представляющая замкнутый контур. Мощность котла определяется объемом циркулирующего теплоносителя, который зависит от внутреннего объема радиаторов, емкости теплообменника котла и заполнения трубопровода.
Как подсоединить радиаторы в двухтрубном отоплении для загородного дома.
В системах отопления загородных домов используют стальные бесшовные и трубы из полипропилена, обладающие малыми показателями шероховатости внутри.
Расширительный бачокДля обогрева сооружений с закрытой или открытой системой отопления двухэтажного частного дома необходим насос или использование силы тяжести для поддержания давления в напорном трубопроводе. Изменение температуры кипения теплоносителя под действием давления может привести к резкому закипанию воды.
Это, в свою очередь, вызывает скачок напора, выделение растворенных газов и увеличение объема воды (температурное расширение), что угрожает целостности всех компонентов системы отопления. Расширительный бачок помогает избежать подобных проблем.
Внутреннее устройство замкнутого мембранного расширителя давления.
Герметичный расширительный бак с разделением на водные и воздушные камеры устанавливается в системах закрытого типа на патрубок обратного трубопровода, предшествуя всасывающему патрубку насоса циркуляции. Для компоновки с зависимостью бак располагают на высоте не меньше метра.
Открытый бачок, предназначенный для компенсации изменения объёма системы отопления, монтируют в верхней точке главного стояка на чердаке. В корпус интегрируются труба перелива и трубопровод подачи горячей воды. Важно тщательно утеплить конструкцию, чтобы при низких температурах избежать замерзания бачка и трубы перелива. ёмкость объёмом 10% от общего объема системы сглаживает колебания давления и предотвращает потерю тепла при переливе, а также помогает удалить воздух. Недостаток такого типа бачка — испарение теплоносителя.
Фитинг – элемент трубной системы, монтируемый при ответвлениях, изгибах и смене диаметра.
Важно!В системах отопления, где используется антифриз, применяют закрытые расширительные баки, гарантирующие целостность системы, поддержание начального объёма и эксплуатационных качеств теплоносителя.
Установка запорной арматурыСистема отопления предусматривает отключение отдельных участков или оборудования для обслуживания, починки или замены.
Шаровые краны монтируют на стояках перед и после радиаторов, насосов, коллекторов, котлов и водонагревателей.
Шаровые краны размещают перед и за устройствами отопления.
Предохранительная арматураВ системе отопления установлены защитные устройства: обратный клапан, предохранительный клапан, автоматический воздухоотводчик и балансировочный вентиль. Элементы системы – насос, радиатор и котел – охраняются от избыточного давления и гидроударов. Клапан-отсекатель останавливает подачу топлива при обнаружении утечек газа, отключении электропитания или остановке циркуляции теплоносителя через теплообменник.
Регулирующая арматураЭлектронные и электромеханические регуляторы температуры поддерживают баланс системы отопления.
Электронный кран-терморегулятор регулирует параметры системы отопления.
Важное требование к арматуре и соединительным элементам в системах отопления – эффективное прохождение теплоносителя с минимальными потерями давления и надежная герметизация всех ответвлений, изгибов и изменения диаметров труб.
Гидравлический инструмент: функционал, задачи и вычисления. Оптимизация систем отопления в загородных домах: монтаж гидрострелки и распределительной гребенки.
Гидрострелка и распределительный коллекторГидравлические разделители уменьшают потери, повышают пропускную способность и равномерно распределяют тепловую нагрузку. Также выполняют функцию крепления измерительных приборов безопасности: датчиков температуры, расходомеров, манометров и термометров. Термодинамическая стрелка помогает избавиться от растворенных газов и взвешенных частиц в теплоносителе.
Гидрострелка и распределительный коллекторРазделение гидравлических контуров сокращает потери, улучшает пропускную способность и равномерно распределяет тепловое воздействие в системах с несколькими контурами.
Циркуляционный насос в системе отопления частного домаПостоянный поток горячей воды циркулирует по замкнутой системе, поэтому высота здания не влияет на производительность насоса. В «мокрых» насосах для отопления ротор с рабочим колесом установлен непосредственно в трубах системы. Текучая среда смазывает механизмы и охлаждает двигатель. На характеристики работы и функциональные возможности насосов влияют мощность, давление, подача и коэффициент полезного действия.
Формула расчета производительности насоса:
Q=P/ ΔT* 1,16 (м/с, л/с, м3/час),
Формула расчета напора:
H=R*L*Zƒ (паскаль).
| Обозначение | Расшифровка символа | Единицы измерения |
| Q | Максимальный расход насоса (подача) | л/с, м3/час |
| P | Максимальная производительность котла по документации. | кВт |
| ΔT | Температура воды из системы отопления равна 20 °С. | °C |
| 1,16 | Коэффициент удельной плотности воды | Вт*час |
| H | Напор в замкнутом контуре системы | Паскаль |
| R | Гидравлические потери в трубопроводе (для двухэтажного дома 150 Па/м) | Па/метр |
| L | Сумма длин контуров в отоплении | метр |
| Zƒ | Текстуры поверхностей соединений, запорных вентилей, элементов управления и защитных устройств. | 1,3 для стандартных фитингов и шаровых кранов;
1,7 для термостатических, двух- или трехходовых кранов |
Циркуляционный насос обычно размещается на обратном трубопроводе, где-то перед котлом, или же его нагнетатель располагается на байпасе. Инструкция по монтажу и использованию насоса выдаётся изготовителем.
Система обхода с встроенным насосом для циркуляции.
Разновидности систем отопления
Принцип устройства однотрубной системы отопленияВ системе отопления радиаторы подключаются последовательно. Работа системы обусловлена увеличенным диаметром труб (32 мм и более), уклоном прямых участков (0,5% от длины) и расположением оси радиатора выше центральной линии котла.
Тепловой контур регулируется разницей температур между начальным и конечным радиаторами, а также гравитационным влиянием. Вода циркулирует по очереди через каждый радиатор, отдавая тепло и повышая свою плотность.
Схема показывает, как работает система отопления без насоса.
Система горячего водоснабжения с одним контуром и самотечной циркуляцией, открытого типа.
Важно!Для обогрева жилья до ста квадратных метров используют однотрубную систему с естественным движением теплоносителя. 2Эта схема не позволяет установить тёплый пол и систему горячего водоснабжения.
Система отопления «Ленинградка», с одним контуром подключения радиаторов, может быть улучшена добавлением насоса, клапанов, термостатов и вентилей для регулирования температуры и давления в системе.
Схема присоединения батарей к системе отопления: отличия однотрубного и двухтрубного вариантов.
Двухтрубная система отопленияСистема разводит трубу подачи и трубы обратной магистрали, увеличивая эффективность работы, сокращая теплопотери и гидравлические препятствия.
В системе с двумя независимыми трубами входной и выходной патрубки нагревательной установки соединяются параллельно. Это обеспечивает равномерный нагрев системы, поскольку температура теплоносителя в радиаторах остается стабильной, независимо от расстояния до источника тепла.
Система отопления с нижней разводкой, трубами для подачи и возврата горячей воды. Котел соединяется с воздушной линией, которая приводит к розводке. Розводка разделена на подающие и обратные стояки. Обратка собирает воду из всех радиаторов. Расширительный бак дополняет систему.
Установка вентилей и кранов-терморегуляторов обеспечивает возможность ремонта и замены батареи без остановки системы отопления. Добавление гидравлического модуля к двум трубам позволяет разделить контуры радиаторов (высокого давления), теплых полов (низкого давления) и горячего водоснабжения. При правильном теплотехническом расчете система не имеет технических недостатков.
Установка водяного отопления с двумя трубами сверху и самотеком: котел, главный трубопровод, распределительные магистрали, трубы подачи, трубы обратной линии, обратка, бак для компенсации объема.
Система обогрева двухэтажного дома с принудительным движением теплоносителя включает коллектор.
Трубопровод монтируется радиально, с подключением отдельных ветвей на центральном этаже. Контур состоит из лучей одинаковой длины и диаметра, что обеспечивает гидродинамическое равновесие, уменьшает сопротивление потоку и оптимизирует теплообмен. Регулирующая арматура (клапан-балансир) и циркуляционные насосы внутри контуров позволяют добиться расчетной подачи в независимых участках цепи.
Точность настройки и простота использования компенсируют повышенный расход ресурсов и сложности монтажа.
Система отопления с двумя трубами и распределителем тепла.
Распределение теплоносителя по высоте
Нижняя подачаСхема отопления двухэтажного дома предусматривает монтаж стояков в кольцо первого этажа. При двухтрубной разводке трубы подачи и обратки проходят параллельно. Теплоноситель циркулирует: поднимается вверх, нагревает радиаторы, опускается по трубам обратки в собирающий трубопровод и возвращается в котел.
Трубы подачи горячей воды для радиаторов второго этажа соединяются воздушным коллектором с механизмом автоматического выпуска воздуха. К каждому обогревателю присоединяют отдельный клапан для удаления воздуха из системы. кран Маевского).
Схема организации водяных труб для обогрева двухуровневого строения
Верхнюю разводкуТеплоноситель двигается от котла по трубам вверх и вниз. Главный стояк поднимается от котла к расширительному баку. Он распределяет теплоноситель по кольцам или тупиковым участкам верхней разводки. Подающие стояки с чердака направляют горячую воду в радиаторы. Вертикальные стояки собирают теплоноситель и возвращают его обратно в котел через обратный трубопровод.
В южных районах используют верхний монтаж труб для водяного отопления, а в центральных и северных – необходимо устройство теплого чердака из-за особенности монтажа системы.
Система отопления с двумя трубами, работающая по принципу вертикального расположения труб и двух видов подачи воды (верхняя и нижняя), нуждается в постоянном регулировании.
Система отопления двухуровневого здания со шлейфовыми контурами радиаторов и резервуаром для жидкости.
Горизонтальные виды систем отопления
Двухтрубная система с разводкой по трубам работает по принципу подключения радиаторов к коллектору. Нагрев размещён в готовом шкафу фабричного производства. Производитель комплектует элементы системы из полипропилена.
Запорные устройства и соединительные элементы известного бренда упрощают установку и увеличивают надёжность сборки двухтрубной системы отопления с нижним распределением труб из пропилена. Встроенные врезки для каждого радиатора обеспечивают самостоятельное функционирование секций, повышая устойчивость системы.
Стеллаж для радиаторов с подогревом пола из полипропилена.
Напольное отопление — тип водяного отопленияСистема теплого пола с полимерными змеевиками интегрирована в пол. Каждый участок соединяется с распределительной гребенкой посредством отдельных отопительных контуров из пропиленовых труб. В домах с теплыми полами балансировка независимых циркуляционных контуров является необходимой.
Важно!Система автоматического управления температурой обеспечивает нагрев пола до максимальной отметки в 55 градусов по Цельсию.
Самостоятельное изучение системы отопления частного дома доступно, но для оптимального поддержания теплого и уютного климата зимой рекомендуется пригласить профессионалов.
