Двухтрубная система отопления: схемы, преимущества и недостатки

4 вида двухтрубных систем

В зависимости от условий прокладки трубопроводов и дальнейшей эксплуатации в частных домах используются следующие варианты двухтрубных схем:

1. Гравитационная или самотечная с естественной циркуляцией нагретой воды.
2. Классическая тупиковая система отопления.
3. Кольцевая с попутным движением теплоносителя, она же – петля Тихельмана.
4. Лучевая с индивидуальной раздачей тепла радиаторам от распределительного коллектора.

Для расчёта всей показателей системы необходим специализированный компьютерные системы или хотя бы просто наличие компьютера у соответствующего специалиста.  В случае, если необходима помощь в ремонте ноутбука или стационарного компьютера в Караганде можно обратиться в сервис ECO SERVICE. Для ознакомления с полным перечнем услуг переходите по ссылке eco-service.kz на официальный сайт.

К двухтрубному отоплению можно отнести и теплые полы. Греющие контуры выступают в качестве батарей, роль магистралей играют подводящие трубы и гребенка со смесительным узлом. По конструкции напольный обогрев близок к коллекторной схеме.

В самотечном исполнении система функционирует без избыточного давления, теплоноситель контактирует с атмосферой через открытый расширительный бак. Остальные 3 варианта схем – замкнутые, работающие под давлением 1—2.5 Бар и только с принудительной циркуляцией горячей воды. Теперь разберем каждую схему на конкретном примере двухэтажного дома.

Самотечная (гравитационная) система отопления

Принцип работы системы с естественным движением теплоносителя базируется на явлении конвекции – горячая и менее плотная жидкость стремится подняться вверх по трубе, вытесняемая более тяжелыми холодными слоями. Котел греет воду, она становится легче и движется через вертикальный стояк со скоростью 0.1—0.3 м/с, затем расходится по магистралям и батареям.

Подразумевается, что нагреваемая и охлажденная жидкость находится в пределах одного замкнутого контура, в данном случае таковым выступает отопительная сеть частного дома.

 

Перечислим характеристики двухтрубной гравитационной системы двухэтажного здания, показанной на чертеже:

1. Способ прокладки магистралей — горизонтальная верхняя разводка, берущая начало от общего стояка. Последний поднимается от котла, в самой высокой точке расположен расширительный бак, сообщающийся с атмосферой.
2. Горизонтальные участки проложены с минимальным уклоном 3 мм на метр погонный магистрали. Подача наклонена в сторону радиаторов, обратка – к источнику тепла.
3. Диаметры труб увеличены по сравнению с напорными системами, поскольку рассчитаны на малую скорость течения воды.

Важный нюанс. Чтобы реализовать устойчивый самотек, нужно применять трубы Ø40—50 мм (внутренний). Минимально допустимый диаметр раздающих и собирающих ветвей – Ду25, ставится около последних батарей.

В одноэтажном доме используется аналогичная схема, но с одиночным подключением радиаторов. Подающий коллектор верхней разводки прокладывается на чердаке либо под потолком, обратный – над полом. Сделать нижнюю разводку нельзя – теплоноситель согласно закону сообщающихся сосудов затечет в батареи, но скорость движения и эффективность обогрева упадет до минимума.

Нынешние гравитационные схемы стали комбинированными благодаря установке циркуляционных насосов. Агрегат монтируется на байпасе, чтобы не мешать течению воды в случае отключения электроэнергии.

Тупиковые отопительные ветви

Двухтрубная закрытая система плечевого (тупикового) типа монтируется в большинстве загородных коттеджей и нередко применяется в новых многоквартирных домах. Как устроена схема:

1. Радиаторная сеть представляет собой одну или несколько двухтрубных ветвей. Теплоноситель направляется к приборам отопления по одной магистрали, а возвращается по второй.
2. Система работает с избыточным давлением 1—2.5 Бар, циркуляцию обеспечивает насос, установленный возле котла.
3. Расширение воды компенсирует бак мембранного типа, расположенный в котельной. Точка врезки – на трубопроводе перед циркуляционным насосом (если смотреть по течению жидкости).
4. Сброс воздуха из сети происходит через краны Маевского на батареях и автоматический клапан в составе группы безопасности отопительного агрегата. Там же находится манометр и предохранительный клапан.
5. Распространенный вариант разводки – нижняя горизонтальная, когда обе трубы проходят под радиаторами открытым способом.

Классическая тупиковая система с нижней разводкой. Но магистрали можно прокладывать и поверху – под потолком первого этажа

Замечание. При необходимости тупиковые магистрали без проблем прокладываются закрытым способом — в бороздах стяжки пола, за подвесными потолками либо внутри стен.

Если необходимо распределить теплоноситель на 2 крыла двухэтажного здания, производится разделение на 4 отдельных ветви (плеча), сходящихся к общему стояку. Примечательно, что протяженность линий и тепловая нагрузка на плечи вовсе не должна быть одинаковой. Количество батарей и трасса прокладки разрабатывается с учетом особенностей конкретного здания.

Ветви с разным числом радиаторов уравновешиваются путем балансировки – ограничения потока регулировочной арматурой. Вентили всегда ставятся на выходах батарей и при нужде – на плечо в целом. Как правильно сбалансировать контуры, читаем на другой странице нашего ресурса.

Разводка тупиковых линий на 2 крыла двухэтажного здания. Источник тепла — настенная мини-котельная

Кольцевая с попутным движением теплоносителя. Кольцо Тихельмана

Общий принцип работы этой схемы идентичен тупиковой разводке, но способ раздачи и возврата теплоносителя отличается по 3 признакам:

1. Каждый контур отопления замкнут в кольцо.
2. Метод подключения батарей следующий: первый радиатор на подаче является последним для обратной линии. И наоборот, конечная батарея раздающей магистрали становится первой для обратки.
3. Вода в обоих трубопроводах движется в одном направлении, отсюда техническое название системы – попутная.

Кольцевая двухтрубная разводка уместна при большом количестве отопительных приборов

Устройство петли Тихельмана предполагает горизонтальную нижнюю разводку – скрыто под полом, реже – открыто по стенам. Еще вариант: кольцо можно сделать под перекрытием, спрятав за натяжные потолки или в подвал, а трубные подводки вывести к обогревателям.

Особенность кольцевой «попутки» – почти идеальное гидравлическое равновесие. Заметьте: по дороге ко всем батареям и назад теплоноситель преодолевает одинаковое расстояние. Контур способен обеспечить требуемый расход воды на 10 и более радиаторов с минимальной балансировкой.

Автор видео хорошо поясняет работу системы, но проводит некорректное сравнение – правильно отбалансированные ветви раздают тепло не хуже «попутки».

Положительные и отрицательные стороны схемы с нижней разводкой

Отопительные системы с подачей теплоносителя по двум трубам с нижним подключением имеют следующие преимущества перед верхним подключением труб:

1. Минимизация потерь тепла – трубы находятся внизу, что ограждает их от контактов с чердачными или потолочными перекрытиями, которые зимой могут быть холодными;
2. Двухтрубное отопление можно запускать, не дожидаясь окончания строительных работ, если дом еще возводится;
3. Если загородный дом имеет несколько этажей, то при необходимости можно отключить отопление на любом этаже, не трогая остальные, например, для ремонта помещений или при длительном отсутствии жильцов на этаже;
4. Компактная нижняя разводка по двум трубам легко управляется, так как все элементы контроля и управления расположены в одном месте – в подвале или в отдельном котельном помещении;
5. Любая двухтрубная система с нижней разводкой имеет возможность равномерного и одинакового распределения тепла по отапливаемым помещениям, что позволит экономить энергоносители.

Недостатки двухтрубной схемы из полипропилена;

1. Материалов придется покупать немного больше, чем при монтаже однотрубной схемы;
2. Низкое давление в трубах подачи теплоносителя при реализации схемы с естественной циркуляцией заставляет строжайше соблюдать уклоны и повороты;
3. Необходимость врезки кранов Маевского в каждую батарею отопления или радиатор, а также постоянный контроль за воздухом в системе с необходимостью его спуска;
4. Если вместо кранов Маевского или автоматических клапанов разводится воздушная линия, то все преимущества перед однотрубной разводкой пропадают.

Лучевой способ подключения

Этот наиболее прогрессивный тип двухтрубной системы водяного отопления включает следующие элементы:

• обогреватели – обычные батареи, внутрипольные конвекторы либо отдельные контуры теплых полов;
• 2 коллектора – подающий и обратный, снабженные расходомерами и термостатическими вентилями;
• индивидуальные двухтрубные подводки, проложенные от коллектора к обогревательным приборам по кратчайшему пути (под полом или потолком, в перекрытии).

При большой протяженности радиаторных подводок их диаметр лучше увеличить до 20 мм (внутренний DN15)

Коллектор, установленный в удобном месте, получает и возвращает воду котлу по двум основным магистралям. С помощью вентилей производится настройка расхода теплоносителя на каждую батарею. Если на клапаны коллектора установить термоголовки RTL либо сервоприводы, появится возможность автоматической регулировки климата в любой комнате и здании в целом.

Особенности лучевой (коллекторной) схемы

Установка систем отопления

Важными отличиями двухтрубных лучевых (коллекторных) систем являются:

• Гибкость и масштабируемость схемы.
• Возможность установки терморегуляторов на каждый радиатор.
• Необходимость обеспечения принудительной циркуляции теплоносителя с использованием циркуляционных насосов.
• Каждый контур — это отдельная система, имеющая дополнительное оборудование и автоматику.
• Не требуется установка воздухоотводов на радиаторы.
• Высокая надежность системы, сокращение количества аварий и протечек.
• Высокая устойчивость к гидроударам.

Монтаж систем отопления

В двухтрубных коллекторных схемах все трубопроводы прокладываются в стяжке пола. Они не просто не портят квартиру — их абсолютно не видно. Укладка труб в стяжку возможна благодаря применению современных материалов — пластика и металлопластика. Они не подвержены коррозии, не боятся низких температур и даже замерзания теплоносителя.

Горизонтальные лучевые схемы позволяют еще и обеспечить действительно высокий комфорт в каждом помещении благодаря возможности установки терморегуляторов. Температура дома регулируется в зависимости от того, какая погода за окном. Результатом является высокая энергоэффективность системы.

Горизонтальные системы (особенности)

Это замкнутая двухтрубная система, в которой вместо вертикальных стояков проложены горизонтальные ветви, а к ним присоединяется определенное число отопительных приборов. Как и в предыдущем случае, ветви могут иметь верхнюю, нижнюю и комбинированную разводку, только теперь это происходит в пределах одного этажа, как показано на схемах:

Как видно на рисунке, система с верхней разводкой требует прокладки труб под потолком помещений либо на чердаке и в интерьер будет вписываться с трудом, не говоря уже о расходе материалов. По этим причинам схема применяется нечасто, например, для обогрева подвальных помещений либо в случае, когда котельная находится на кровле здания. Но если правильно подобран циркуляционный насос и произведена настройка системы, то и с крышной котельной трубы лучше пустить понизу, с этим согласится любой домовладелец.

Комбинированная разводка незаменима тогда, когда нужно смонтировать двухтрубную гравитационную систему, где теплоноситель движется естественным образом за счет конвекции. Подобные схемы до сих пор актуальны в районах с ненадежным электроснабжением и в домах малой площади и этажности. Ее недостатки в том, что через все комнаты проходит множество труб большого диаметра, спрятать их весьма затруднительно. Плюс высокая материалоемкость проекта.

Ну и наконец, горизонтальная система с нижней разводкой. Неслучайно она наиболее популярна, ведь схема сочетает в себе массу достоинств и почти не имеет недостатков. Подводки к радиаторам короткие, трубы всегда можно спрятать за декоративным экраном или замонолитить в стяжку пола. При этом расход материалов приемлем, а с точки зрения эффективности работы трудно подыскать вариант лучше. Особенно когда применяется более совершенная попутная система, продемонстрированная ниже на схеме:

Ее главное преимущество заключается в том, что вода в подающем и обратном трубопроводе проходит одинаковое расстояние и течет в одном направлении. Поэтому гидравлически это самая стабильная и надежная схема при условии, что все расчеты проведены правильно и учтены особенности монтажа. Кстати говоря, нюансы систем с попутным движением теплоносителя состоят в сложности устройства кольцевых контуров. Зачастую трубами надо пересекать дверные проемы и другие препятствия, из-за чего стоимость проекта может вырасти.

Вывод. Для частного дома оптимальным вариантом является двухтрубная горизонтальная система отопления с нижней разводкой, но только совместно с искусственной циркуляцией теплоносителя. Если же требуется обеспечить энергонезависимую работу теплового оборудования и сетей, то рекомендуется взять одну из комбинированных самотечных систем – горизонтальную или вертикальную. Последняя будет уместна в доме с двумя этажами.

Вертикальная разводка системы отопления

Такой тип разводки всё ещё используется в многоквартирных домах, поскольку именно этот тип наиболее подходит для отопления большого количества этажей. Также вертикальная разводка позволяет экономить материалы, и её легче монтировать. Данный тип схемы бывает однотрубным и двухтрубным, и двухтрубный тип более предпочтительный. Двухтрубная разводка отопления вертикального типа также позволяет менять отопительные приборы без остановки всей системы отопления. На отопители можно устанавливать автоматические или ручные вентили регулировки температуры.

Однотрубная схема вертикального типа не позволяет отключать радиаторы по отдельности, но зато на монтаж такой системы уходит гораздо меньше труб, чем на двухтрубную схему. Вертикальный тип разводки позволяет равномерно распределить тепло по всему помещению, но отапливаемая площадь комнат несколько ограничена. Вертикальную разводку целесообразно применять в том случае, если здание имеет от трёх этажей и выше.

Вертикальная разводка также позволяет организовать систему отопления, которая не будет оборудована циркуляционным насосом. Такое техническое решение применимо к частным домостроениям. Главным недостатком вертикальной схемы отопления является то, что её невозможно масштабировать. Также может вызвать неудобства тот факт, что регулировать температуру в каждой отдельной комнате – не удастся.

Разводка отопления вертикального типа может иметь верхнее или нижнее расположение. Эти два типа обладают некоторыми особенностями. Если используется однотрубная вертикальная разводка верхнего типа, то в ней подача осуществляется с чердачного помещения, где установлен специальный резервуар (лежак). Далее из резервуара теплоноситель распределяется по стоякам, которые подводят тепло к отопительным приборам.

Разводка вертикального типа с нижней подачей оборудована резервуаром в подвальном помещении, из которого вода поступает в стояки. По стоякам теплоноситель движется вверх, попутно проходя через отопительные приборы в каждой квартире. Если вертикальная разводка смонтирована по двухтрубной схеме, то в её контуре можно использовать регулируемые отопительные приборы. Также к такой системе можно подключать и приборы учета тепла.

Преимущества и недостатки вертикальной системы

При двухтрубной системе отопления с нижней разводкой подающий и обратный магистральные трубопроводы проходят в полу нижнего этажа здания или в подвале, а теплоноситель поступает независимо в каждый радиатор.

Преимущества: хорошая регулировка системы отопления, возможность отдельного отключения каждого отопительного прибора, отсутствие перерасхода отопительных приборов.

Недостатки: увеличивается протяженность трубопроводов по сравнению с однотрубной схемой, практическая невозможность установки квартирных теплосчётчиков.

Причины невозможности установки квартирных теплосчетчиков в домах с вертикальной разводкой отопления

• Метрологическая проблема. Теплосчетчик считается работающим корректно, когда разница температур теплоносителя между входом и выходом (подачей и обраткой) составляет более 3оС. Тепловое потребление 1 радиатора в зависимости от типоразмеров, коэффициента оребрения и площади обогрева составляет от 0,5оС до 2оС.
• Необходимость установки теплосчетчиков на каждый стояк, что дорого и весьма хлопотно. В дальнейшем пользователю придется вручную снимать показания с каждого из счетчиков, суммировать их и подавать в теплоснабжающую организацию. Риск математической ошибки и человеческого фактора. Высокие расходы на поверку, что частично нивелирует экономию от установки и увеличивает окупаемость.
• В паспорте теплосчетчика написана область применения прибора. Например, для Ultraheat T-230 — «Счетчик применяется для учета потребляемой энергии в квартирах, коттеджах, многоквартирных домах и объектах малого бизнеса… измерение температуры в подающем и обратном трубопроводе производится…. и т. д. и т. п.». Нигде нет слова про батарею, да подающего и обратного трубопровода на батарее нет.

Все вышеперечисленные причины являются аргументами для теплоснабжающих организаций не принимать в коммерческий учет теплосчетчики установленные в домах с вертикальной разводкой системы отопления.

Единственный способ организовать учет тепла при вертикальной схеме разводки отопления это распределители тепла.

Общие преимущества двутрубной системы отопления

• Во все радиаторы поступает теплоноситель одной температуры
• На каждом радиаторе можно установить терморегулятор и поддерживать комфортную температуру в каждой комнате, причем на работе всей системы это никак не скажется
• Потери давления незначительны
• Течение теплоносителя на каждом радиаторе можно купировать и это никоим образом не отразится на работе всей системы. Этот плюс позволяет проводить ремонтные работы, не отключая отопления во всем доме или квартире.
• Можно устанавливать и эксплуатировать в доме любой площади и этажности.

Общие недостатки двухтрубной системы

• Крупная конструкция, за счет линии из 2 труб.
• Более сложный монтаж
• Стоимость немного выше, чем у однотрубной системы.
• Эстетически менее привлекательна, чем однотрубная система, если не прятать трубопровод в стяжку или декор.

Подключение радиаторов к двухтрубной системе

Установленные батареи присоединяются к магистралям в процессе монтажа, правильное подключение радиаторов отопления при двухтрубной системе – это боковое либо диагональное. Все существующие способы показаны на рисунке:

Как видите, способ №2 не рекомендован к исполнению, поскольку при таком присоединении часть отопительного прибора не прогревается, особенно верхние углы.

К какому температурному балансу приводит нижнее подключение радиатора к двухтрубной системе, хорошо иллюстрируют рисунки:

Батареи, задействованные в вертикальной схеме, обычно имеют боковое присоединение (способ №3). В горизонтальных же системах наиболее предпочтительна диагональная схема подключения (способ №1), благодаря этому достигается максимальная теплоотдача отопительного прибора, что и представлено ниже на изображении:

Способы повышения тепловой инерции системы

Чтобы батареи не остывали слишком быстро, следует повысить тепловую инерцию.

Если зимы в вашем регионе холодные и вы обеспокоены тем, что при использовании ГВС батареи будут остывать, мы дадим вам несколько советов, как этого избежать. Само собой, в первую очередь необходимо позаботиться о хорошей теплоизоляции стен и окон, кровли и пола, но речь не об этом.

Единственный способ приостановить остывание теплоносителя – это повышение его теплоемкости. Этого можно добиться увеличением объема теплоносителя за счет использования труб большего диаметра.

Трубы большего диаметра повышают инерционность.

Кроме того, можно использовать массивные чугунные батареи с напольной установкой. Такие отопительные приборы остывают очень долго, так как их масса может достигать 100 кг.

Массивные чугунные батареи остывают намного дольше.

Наконец, как уже было сказано, можно встроить в систему тепловой аккумулятор – бак на несколько сотен литров (до 2000), включенный между котлом и системой отопления. Однако это нивелирует все преимущества схемы: она станет дороже и будет занимать лишнее место.

Схема подключения теплоаккумулятора.

 

Видео двухтрубная система отопления частного дома

Из вышесказанного следует вывод, что двухтрубная система отопления частного дома имеет весьма широкое распространение, благодаря своей практичности и эффективности. Главное — это подобрать её необходимый тип для тех или иных условий.

 

Принципы расчета

Чтобы не наделать ошибок при расчете отопления, требуется предварительно нарисовать схему на бумаге. На ней указываются все компоненты конструкции. Важно понимать, сколько жидкости протекает через все узлы по отдельности, с какой скоростью она движется, как меняется работа все системы в результате изменения режима функциональности отдельных ее элементов.

Во время расчета не стоит упускать гидродинамическое сопротивление воды при ее движении, которое влияет на давление внутри системы и напор. Для проведения процедуры применяются специальные таблицы и формулы.Правильный расчет позволит избежать проблем с функциональностью отопительной конструкции в будущем.

Важные нюансы проектирования двухтрубной системы отопления для собственного дома

Материалы и комплектующие

Для обустройства отопления 1-2- этажного дома потребуются такие компоненты:

• котел;
• чугунные батареи, металлические радиаторы;
• трубы (металлические, полипропиленовые или другие);
• соединительные элементы (фитинги);
• сгоны;
• расширительная емкость;
• клапаны аварийной остановки работы системы;
• отводчики воздуха.

Если требует проект, приобретают циркуляционный насос.

Подбор диаметра труб

Данный расчет заключается в том, чтобы по необходимой для обогрева помещения тепловой мощности определить расход теплоносителя, а по нему – диаметр труб для двухтрубной системы отопления. Простыми словами, проходного сечения трубы должно хватить на доставку в каждую комнату нужное количество тепла вместе с горячей водой.

Примечание. По умолчанию считается, что расчет тепловых потерь здания уже выполнен и количество теплоты для всех помещений известно.

Выполнять подбор диаметра труб начинают с самого конца системы, от последней батареи. Сначала считают расход теплоносителя для обогрева этой комнаты по формуле:

G = 3600Q/(c∆t), где:

• G – искомый расход горячей воды на помещение, кг/ч;
• Q – количество теплоты на обогрев данной комнаты, кВт;
• с – теплоемкость воды, принимается 4.187 кДж/кг ºС;
• Δt – расчетная разность температур в подающем и обратном коллекторе, обычно берут 20 ºС.

Например, для обогрева комнаты нужно 3 кВт теплоты. Тогда расход теплоносителя будет равен:

3600 х 3 / 4.187 х 20 = 129 кг/ч, в объеме это будет 0.127 м3/ч.

Чтобы сбалансировать двухтрубную систему водяного отопления изначально, надо как можно точнее подобрать диаметр. По объемному расходу находим проходное сечение, используя формулу:

S = GV / 3600v, где:

• S – площадь поперечного сечения трубы, м2;
• GV – объемный расход теплоносителя, м3/ч;
• v – скорость потока воды, принимается в пределах от 0.3 до 0.7 м/с.

Примечание. Если система отопления одноэтажного дома – гравитационная, то следует принимать минимальную скорость – 0.3 м/с.

В нашем примере возьмем скорость 0.5 м/с, найдем сечение и по формуле площади круга – диаметр, он будет равен 0.1 м. Ближайшая по сортаменту труба из полипропилена имеет внутренний размер 15 мм, его и проставляем на чертеже. Кстати, подключение радиаторов к двухтрубной системе обычно осуществляется именно такой трубой – 15 мм. Далее, переходим к следующему помещению, считаем и суммируем с предыдущим результатом и так до самого котла.

Запуск и определение баланса

Смысл данной операции в том, чтобы уравновесить все ветви системы и отрегулировать в каждой из них расход воды. Для этого каждое ответвление надо правильно подключить к магистралям, то есть, установить на врезке специальные балансировочные вентили. Также регулировочные краны или термостатические клапаны устанавливаются на подводках ко всем радиаторам.

Осуществить точную балансировку своими руками не так-то просто, нужно иметь соответствующие приборы (хотя бы манометр для измерения перепада давления на балансовом вентиле) и выполнить расчеты на потери давления. Если ничего этого нет, то надо после испытаний заполнить систему, спустить воздух и включить котел. Далее, балансировка двухтрубной системы производится на ощупь, по степени прогрева всех батарей. Находящиеся рядом с теплогенератором приборы надо «прижимать», чтобы больше тепла уходило к дальним. То же и с целыми ветвями системы.

Параметры указываются в проектной документации. Повторная процедура проводится в таких случаях:

• радиаторы в разных частях помещения нагреваются неравномерно;
• в одном из них слышится шум воды.

Если все работает исправно, то еще раз проводить балансировку не стоит. Не следует также самостоятельно регулировать параметры, если дом многоквартирный с централизованной системой подачи тепла.

Двухтрубная отопительная система — лучший вариант в больших сооружениях. Сегодня существует несколько ее конструктивных вариантов, поэтому в каждом отдельном случае можно найти подходящий.