Схема опалення 2-х поверхового приватного будинку: види розводки, розрахунок

Централізоване теплопостачання багаторазово збільшує витрати на утримання житла. Власники приватних будинків вибирають автономний спосіб опалення. Оптимальний варіант для індивідуального житлового будівництва — монтаж опалення двоповерхового приватного будинку своїми руками. Схеми, розрахунки і прив'язку типового проекту виконують самостійно. Схема опалення 2-х поверхового приватного будинку — одна з складових інженерної частини проекту.

Ефективна схема опалення приватного будинку забезпечить комфортний мікроклімат в холодну пору

Теплотехнічний розрахунок системи опалення 2-х поверхового приватного будинку

Теплотехнічний розрахунок визначає робочі параметри системи опалення — загальну величину втрат тепла в будівлі, потужність обладнання, кількість опалювальних приладів і т. д.

Потужність теплогенератора розраховують за сумою тепловтрат будинку, яка враховує:

• площа опалюваних приміщень;
• кліматичні умови місцевості;
• наявність та стан, в якому знаходиться термоізоляція приміщень;
• матеріал і товщину зовнішніх (несучих) стін, підлог і перекриттів;
• конструкцію покрівлі, наявність технічного поверху;
• герметичність і розмір вікон, вуличних (балконних) дверей.

Тепловтрати приватного будинку

Складові системи опалення приватного будинку

Котел — генератор тепла в системі опалення та гарячого водопостачання. Усереднений норматив потужності 100 Вт на 1 м2 площі за умови, що висота утепленого приміщення не більше 3 метрів. Передбачають запас до 20% від продуктивності котла на невраховані втрати. Гаряче водопостачання вимагає збільшення резерву потужності від 50%.

Зведена таблиця, з варіантами типових теплотехнічних розрахунків потужності котла, дозволяє порівняти орієнтовні результати підбору та існуючі моделі теплогенераторів.

Варіанти типових теплотехнічних розрахунків потужності котла

Котли можуть працювати на дизельному паливі, коксі, вугіллі, дровах, торфі, пелетах, природному газі чи електриці. Вибір виду палива залежить від його доступності. Понад 70% споживачів використовують газові котли. Електричний котел (конвектор) розглядають як резервний або комбінований варіант.

Підлоговий котел краще встановлювати в окремому спеціально обладнаному приміщенні

Чавунні або сталеві генератори теплової енергії виробляють в підлоговому і настінному виконанні. Стаціонарні підлогові котли встановлюють в окремому приміщенні, яке обладнають бойлером, розширювальним баком, димарем і системою примусової вентиляції (згідно нормам і вимогам газової служби).

Настінних газових котлів димар і окреме приміщення не потрібні. Кисень для спалювання газу надходить з гнучкою гофрованої труби. Одноконтурний агрегат призначений для опалення. Використання схеми опалення двоповерхового будинку з двоконтурним котлом забезпечує обігрів та гаряче водопостачання.

Настінних газових котлів димар і окреме приміщення не потрібні

Способи передачі теплової енергії котла в систему: примусовий обіг теплоносія і природна циркуляція (незалежний спосіб опалення). Конструкція котла з двома контурами містить вбудований циркуляційний насос, закритий розширювальний бак.

Носії теплової енергії в системі опалення: вода, антифриз або електролітний теплоносій для електродних котлів проточного типу.

Вода має високу теплоємність і щільність, але вимагає постійного дотримання температурного режиму приміщення взимку. Власники житла, які користуються будинком нерегулярно, віддають перевагу в якості теплоносія антифриз.

Схема облаштування системи опалення з розширювальним баком відкритого типу

Вибір типу розводки опалення і виду теплоносія виробляють на стадії розробки проекту. В'язкість, коефіцієнт розширення і теплоємність антифризу уповільнюють теплообмінний процес і знижують знімання радіаторів. Для теплоносія «незамерзайка» потрібно збільшити потужність насосів і прохідний перетин системи.

Важливо! Присутність в антифризі етиленгліколю обмежує його застосування в котлах двоконтурного типу. Деякі присадки руйнують деталі з поліпропілену, чавуну, кольорових металів, гуми.

Підлоговий радіатор, встановлений біля дверей, може виконувати функцію теплової завіси

Обігрівальний прилад — це сталевий, алюмінієвий, комбінований, чавунний або анодований радіатор (батарея), який віддає своє тепло і забезпечує в приміщенні сприятливий мікроклімат.

Тепловіддача і інерційність залежать від матеріалу та розмірів приладу. Довжину конструкцій батарей змінюють, регулюючи необхідну кількість секцій. Повітровідвідник (кран Маєвського) і вентиль-терморегулятор, встановлений на вході теплоносія в опалювальний прилад, забезпечують рівномірний розрахунковий знімання. Запірний вентиль на відвідному патрубку необхідний для технічного обслуговування при експлуатації.

З допомогою крана Маєвського можна відрегулювати розподіл теплоносія в радіаторі

Місця установки опалювальних приладів позначені нормативної технічної документації: по периметру опалювального приміщення, під віконними отворами, біля вхідних дверей. Теплова завіса, встановлена при вхідних дверей, не дозволить проникнути холодного повітря з вулиці в житловий будинок.

Способи з'єднання радіаторів із стояками і трубопроводом: односторонній, діагональний і нижня підводка.

Зміна потужності тепловіддачі радіаторів в залежності від способу приєднання до них труб

Кількість радіаторів (I) обчислюють за формулою:

I=S*k1*k2*k3*k4*100/P (шт), де

S — площа приміщення (м2);

P — паспортне значення потужності однієї секції, (Вт);

k1 — коефіцієнт на склопакети;

k2 — понижуючий коефіцієнт втрат, який залежить від площі зовнішніх стін;

k3 — залежний коефіцієнт від конструкції та утеплення покрівлі (з горищем або без);

k4 — залежний коефіцієнт від висоти стелі (k4 = 1, при h = 2,5 м), чим вище міжповерхове простір, тим більше значення поправки.

Ширину радіатора регулюють кількістю набраних секцій

Зверніть увагу! Виробник вказує в паспорті виробу розрахункові параметри: внутрішній об'єм і потужність радіатора. Витрата теплоносія в батареї потужністю 7 кВт — 7 літрів на хвилину.

Трубопровід передає, розподіляє і повертає теплоносій в котел. Спрямований рух потоку гальмує шорстка внутрішня поверхня труб, зміна діаметрів прохідного перерізу, повороти. Величина гідравлічного опору визначає спосіб циркуляції (природна чи примусова).

Трубна обв'язка (замкнутий контур) забезпечує герметичність системи. Потужність котла прямо пропорційна витраті теплоносія, який визначає внутрішній радіаторний обсяг, місткість теплообмінника котла і наповнення ділянок трубопроводу.

Схема підключення радіаторів у двотрубній системі опалення приватного будинку

У системах опалення приватних будинків застосовують сталеві безшовні та поліпропіленові труби з мінімальним коефіцієнтом внутрішнього опору (шорсткості).

Розширювальний бачок для опалення закритого або відкритого типу присутня у всіх схемах системи опалення двоповерхового приватного будинку. Тиск, який створює в напірному трубопроводі циркуляційний насос або сили гравітації, змінює температуру кипіння теплоносія. Різке закипання води може спровокувати мимовільний стрибок напору, виділення розчинених газів і багаторазове збільшення обсягу (температурне розширення), що призводить до руйнування складових системи опалення. Розширювальний бачок допомагає уникнути подібних проблем.

Конструкція мембранного розширювального бака закритого типу

Мембрана розділяє герметичний розширювальний бак закритого типу на водяну і повітряну камери. У системах закритого типу бак встановлюють на патрубок зворотного трубопроводу, перед всмоктуючим патрубком циркуляційного насоса. Залежна компонування передбачає підйом бака на висоту не менше одного метра.

Відкритий розширювальний бачок встановлюють у верхній точці розгінного (головного) стояка на горищі. У корпус врізають переливну трубу і поживний напірний трубопровід. Конструкція потребує ретельної термоізоляції, так як при низьких температурах неутеплений бак і перелив можуть «розморозитися». Розрахунковий об'єм ємності (10% від загального об'єму заповнення мережі) забезпечує економію нагрітого теплоносія при переливі і видалення повітря. Недолік розширювального бака відкритого типу — випаровування теплоносія.

Фітинг — сполучна частина трубопроводу, що встановлюється в місцях його розгалужень, поворотів, переходів на інший діаметр

Важливо! В системах опалення з антифризом в якості теплоносія встановлюють розширювальні баки закритого типу, які забезпечують герметичність, збереження початкового об'єму і властивостей теплоносія.

Установка запірної арматури в системі опалення надає можливість відключити ділянку мережі або обладнання для проведення профілактики, ремонту або заміни. Кульові вентилі встановлюють на стояки, до і після приладів опалення, насосів, колекторів, котла, бойлера.

Кульові вентилі встановлюють до і після приладів опалення

Запобіжна арматура — зворотний і запобіжний клапан, автоматичний повітровідвідник, балансувальний вентиль. Захищають трубопровід від дроселюючих потоків та гідравлічних ударів систему опалення (насос, радіатор, котел). Клапан-відсікач припиняє подачу палива при спрацьовуванні датчиків-газоаналізаторів, відключення електрики і припинення циркуляції через теплообмінник.

Регулююча арматура (електронний або електромеханічний регулювальний вентиль, кран-терморегулятор) вирівнюють показники в системі опалення.

З допомогою електронного крана-терморегулятора вирівнюють показники в системі опалення

Основна умова для арматури і з'єднувальних деталей у системі теплопостачання — фітинг повинен забезпечувати належну прохідність з меншими втратами напору і герметичність розгалужень, поворотів, переходів діаметра в трубопроводі.

Стаття по темі:

Гидрострелка: принцип роботи, призначення та розрахунки. Спосіб оптимізації системи опалення в приватному будинку. Пристрій, підключення гидрострелки і розподільної гребінки.

Гидрострелка і розподільний колектор поділяють гідравлічні контури, знижують втрати, збільшують прохідність, розподіляють теплову навантаження. Додатково служать місцем установки вимірювальних приладів групи безпеки (теплових датчиків, витратомірів, манометра, термометра). Термодинамічна стрілка забезпечує видалення розчинених газів та зважених частинок з теплоносія.

Гидрострелка і розподільний колектор поділяють гідравлічні контури, знижують втрати, збільшують прохідність, розподіляють теплову навантаження в багатоконтурній системі опалення

Циркуляційний насос в системі опалення приватного будинку рухає потік нагрітої води по замкнутому контуру, тому висота будинку не робить істотного впливу на потужність насоса. В «мокрих» циркуляційних насосах ротор з робочим колесом знаходиться в опалювальному трубопроводі. Робоча середа змащує деталі і охолоджує двигун. Принцип роботи та функціональні особливості насосів залежать від потужності, напору (м), подачі і ККД

Формула розрахунку продуктивності насоса:

Q=P/ T* 1,16 (м/з, л/з, м3/годину),

Формула розрахунку напору:

H=R*L*Zƒ (паскаль).

ОбозначениеРасшифровка символаЕдиницы измеренияQМаксимальный витрата насоса (подача) л/с, м3/часРМаксимальная потужність котла (паспортні дані)кВтДТТеплосъем з приладів опалення, умовно приймають 20°C°C1,16Коэффициент питомої щільності водыВт*часННапор в замкнутому контурі системыПаскальRГидравлические втрати в трубопроводі (для двоповерхового будинку 150 Па/м)Па/метрLСумма довжин контурів в отопленииметрZƒКоэффициент шорсткості в з'єднаннях, запірної арматури, пристроїв для регулювання і запобігання від некоректної роботи системи.1,3 для стандартних фітингів і кульових кранів;

1,7 для термостатичних, двох - або триходових кранів

Циркуляційний насос встановлюють традиційно на зворотний трубопровід перед котлом або виносять нагнітач тиску на байпас. Керівництво по установці і експлуатації приладу розробляє виробник.

Схема байпаса з встановленим циркуляційним насосом

Різновиди систем опалення

Принцип пристрою однотрубної системи опалення (схема наведена нижче) — послідовне підключення радіаторів в розведенні контуру опалення. Термодинаміка процесу заснована на збільшеному діаметрі трубопроводу (не менше 32 мм), ухилі прямих ділянок (0,5% довжини) та перевищенні осі радіатора над центральною лінією котла (Н).

Саморегуляція в контурі відбувається завдяки різниці температур між першим/останнім радіатором і силі гравітації. Потік проходить по черзі через кожен опалювальний прилад (обратка попереднього є подачею наступного радіатора). Температура знижується з віддаленням від джерела тепла, а щільність води навпаки, зростає.

На рисунку відображена принципова схема опалення з природною циркуляцією.

Схема однотрубної системи опалення з природною циркуляцією відкритого типу

Важливо! Однотрубну схему з природною циркуляцією застосовують для опалення будинків площею менше 100 м2. Схема виключає можливість облаштування теплих підлог і гарячого водопостачання.

Однотрубні контур підключення опалювальних приладів відомий, як система опалення «Ленінградка». Для збільшення ефективності системи схема «Ленінградка» може бути доповнена насосом, клапанами, термостатами і вентилями, що забезпечують балансування між патрубками подачі/обратки встановлюють байпас.

Принцип підключення радіаторів при одно - і двотрубною розведення системи опалення

Двотрубна система опалення поділяє подає магістраль і зворотний трубопровід. Розводка підвищує ККД системи, знижує теплові втрати і гідравлічний опір.

Двотрубний контур визначає паралельне підключення вхідного і вихідного патрубків опалювального приладу. Температура теплоносія в радіаторах вирівнюється, нагрів не залежить від віддаленості джерела тепла.

Система водяного опалення з двотрубною нижньої розведенням і природньою циркуляцією: 1 — котел; 2 — повітряна лінія; 3 — розводка; 4 — подаючі стояки; 5 — зворотні стояки; 6 — обратка; 7 — розширювальний бак

Установка вентилів і кранів-терморегуляторів дозволяє проводити ремонт та заміну батареї без відключення системи. Доповнивши двотрубну розведення гідравлічним модулем (стрілка з компланарным колектором), можна розділити контури радіаторів (високонапірні), теплих підлог (низьконапірний) і гарячого водопостачання. Технічних недоліків при правильному теплотехнічному розрахунку в системі немає.

Система водяного опалення з двотрубною верхнім розведенням і природньою циркуляцією: 1 — котел; 2 — головний стояк; 3 — розводка; 4 — подаючі стояки; 5 — зворотні стояки; 6 — обратка; 7 — розширювальний бак

Колектор в схемі опалення двоповерхового будинку з примусовою циркуляцією теплоносія

Радіальний спосіб прокладки трубопроводу та з'єднання незалежних ланцюгів у центральній частині поверху. Однакова довжина і діаметр променів контуру, забезпечує гідравлічний баланс, знижує опір і покращує теплообмін. Розрахункового обсягу подачі в незалежних ланках ланцюга домагаються установкою регулюючої арматури (балансувальний клапан) і циркуляційних насосів всередині контурів.

Збільшення витрати матеріалів і складний монтаж окупає високий рівень точності регулювання і зручність експлуатації.

Двотрубна променева схема розводки опалення з колектором

Розподіл теплоносія по висоті

Нижня подача у схемою розводки опалення двоповерхового будинку має на увазі врізку стояків опалення в кільце першого поверху (підвалу або технічного підпілля). При двотрубної нижній розводці розводяща ланцюг (подача) прокладається паралельно з кільцем відвідного трубопроводу (обратка). Теплоносій піднімається вгору, проходить через радіатори, опускається по стояках обратки у збирає трубопровід, по якому повертається в котел.

Подаючі стояки піднімають вище радіаторів другого поверху і об'єднують повітряною лінією, з автоматичним клапаном для видалення повітря з системи. На кожен опалювальний прилад додатково встановлюють вентиль-повітровідвідник (кран Маєвського).

Схема вертикальної розводки системи опалення двоповерхового приватного будинку

Верхню розведення відрізняє напрямок руху робочого потоку (зверху вниз). Головний стояк (труба, яка піднімається від котла, через міжповерхові перекриття в центральний розширювальний бак) подає теплоносій у кільце або тупикові ділянки верхньої розводки. Подають стояки опускаються з горища, подають гарячу воду в батареї. Вертикальні стояки збирають теплоносій у зворотний трубопровід, по якому потік повертається в котел.

Верхню розведення застосовують у південних областях Росії. У центральних і північних регіонах спосіб подачі і розподілу теплоносія зверху вимагає облаштування теплого горища.

Двотрубна вертикальна система опалення (з верхнім і нижнім способами подачі води) вимагає проведення постоячной балансування. Володіє гідравлічної і температурною стабільністю при виконанні умов налагодження.

Паралельне підключення радіаторів у двотрубній системі опалення двоповерхового будинку (схема з розширювальним баком закритого типу)

Горизонтальні види систем опалення

двотрубна Горизонтальна розподільна система заснована на колекторному підключення радіаторів опалення. Гребінку розташовують у спеціальній шафі заводського виготовлення. Елементи системи з поліпропілену укомплектовані виробником.

Фірмова запірну арматуру та фітинги прискорюють монтаж, покращують якість збірки двотрубної системи опалення з нижньою розводкою з пропілену. Пристрій індивідуальних врізок забезпечує незалежну роботу елементів, підвищує стабільність системи.

Колекторний шафа для системи опалення з теплою підлогою з поліпропілену

Підлогове опалення — тип водяного опалення, в якому гріють елементи, змійовики з полімерних труб, покладені в підлогові конструкції. Кожна ланка підключено до розподільної гребінки за незалежною схемою опалення з пропіленових труб. У приватному будинку, який обладнаний теплими підлогами, потрібно балансування незалежних циркуляційних контурів.

Важливо! Автоматика регулювання повинна підтримувати температуру робочого середовища підлогового опалення не більше 55 °C.

Розібратися в пристрої системи опалення приватного будинку самостійно зовсім нескладно. Але для якісного забезпечення комфортного мікроклімату в холодну пору краще звернутися до фахівців.