Устройство важнейшей инженерной системы: варианты отопления двухэтажного дома

Отопление — один из главных комплексов коммуникаций в любом здании, в том числе и в двухэтажном частном доме.

Оно обеспечивает поддержание комфортной температуры в помещениях, уменьшает теплопотери, а также имеет значение для сохранности самого здания и отделочных материалов.

В общем случае система отопления необходима для распределения тепла от источника к потребителям.

Водяное отопление двухэтажного дома

В этих системах в качестве теплоносителя используется вода в жидком состоянии (либо антифриз на водной основе, для предотвращения повреждений в случае мороза).

Жидкость нагревается в котле, движется по трубам к радиаторам, отдаёт тепло в помещение и возвращается в котёл, это значит, что система работает в замкнутом режиме.

По способу циркуляции воды такие системы классифицируются по двум видам: с естественной и принудительной циркуляцией.

Система с естественной циркуляцией

В этом варианте для перемещения теплоносителя по трубам используется разница в плотности горячей и холодной воды. Нагреваясь в котле, вода сама поднимается по трубам, проходя через радиаторы охлаждается в них, и стекает вниз в котёл. Открытый расширительный бачок даёт возможность компенсировать скачки давления и выпустить воздух из системы при её пуске.

Вне зависимости от разводки, необходимо уделить внимание местам установки котла и расширительного бачка. Котёл должен располагаться в самой низкой точке системы, по возможности ниже радиаторов, а бачок — в наиболее верхней (например, на чердаке). Кроме того, чтобы позволить воде двигаться самотёком, горизонтальные участки труб прокладывают с уклоном в 5–7 градусов.

Фото 1. Схема отопительной системы с естественной циркуляцией, котел располагается в нижней точке дома.

Среди схем разводки выделяют однотрубную и двухтрубную. В первой — радиаторы подключаются параллельно одной трубе, которая кольцом обходит всё здание. Вторая — подразумевает наличие двух контуров с горячей и холодной водой. Горячая вода подаётся в радиаторы сверху, а снизу выходит остывшая и отправляется к котлу.

Стоимость такой системы зависит от площади дома, теплопотерь, класса оборудования. Например, цена одного радиатора варьируется от 2 до 20 тыс. рублей. Средняя стоимость оборудования для дома площадью 180 м² составляет 150 тыс. руб., а монтаж такой системы — 90 тыс. руб.

С принудительной при помощи насоса

Главное отличие от предыдущей системы — наличие циркуляционного насоса.

Прибор устанавливается перед котлом и существенно повышает эффективность и удобство пользования таким отоплением:

• нет необходимости прокладывать трубы с уклоном и применять трубы большого диаметра, что может улучшить интерьер;
• более равномерный и быстрый прогрев помещений;
• больший радиус системы отопления;
• закрытый контур.

Закрытый контур подразумевает установку закрытого расширительного бачка (с мембраной и газом), в отличие от системы с естественной циркуляцией, где бачок сообщался с атмосферой. Это избавляет пользователя от необходимости следить за уровнем теплоносителя в системе, так как исключено его испарение.

Система с принудительной циркуляцией больше подвержена воздушным пробкам. Поэтому обязательно предусматриваются системы для выпуска воздуха: например, краны Маевского на каждом радиаторе или специальный автоматический воздухоотводчик.

Помимо однотрубной и двухтрубной разводок также возможно использование коллекторной.

В этом случае на подающую и обратную ветку ставятся коллекторы — трубы с отводами под каждый радиатор.

Таким образом, каждая батарея включена в свой контур, что позволяет ещё более равномерно распределить тепло, обеспечить индивидуальное управление и уменьшить диаметр подводящего трубопровода.

Вместе с этим, возрастают затраты на материалы трубопровода, что может значимо сказаться на конечной стоимости системы.

Очевидный недостаток системы с принудительной циркуляцией — энергозависимость: без электричества её работа будет остановлена. Поэтому следует либо предусмотреть резервное питание, либо совместить эту систему с естественной циркуляцией, тогда при отключении насоса она продолжит работать, хотя и не так эффективно.

Газовое в частном 2-этажном домовладении

Основной элемент — газовый котёл. В нём с помощью системы розжига топливо воспламеняется в горелке и через теплообменник передаётся воде. Котёл работает на природном или сжиженном газе.

При наличии газовой магистрали в населённом пункте, такое отопление зачастую — самый выгодный вариант ввиду дешевизны «голубого топлива». Сжиженный газ используется там, где магистрального подключения нет, и храниться в цистерне (газгольдере). Цена сжиженного газа заметно выше.

Фото 2. Газовый двухконтурный напольный котел в полуподвальном помещении, работающий на сжиженном пропане.

Газовые котлы обогрева несколько сложнее твердотопливных или электрических, и их разделяют по следующим признакам:

• одноконтурный или двухконтурный: первый обеспечивает только отопление, второй — параллельный нагрев воды в водопроводе;
• с естественной или турбированной тягой: последний более эффективный и мощный;
• настенный или напольный: первые — компактнее, но ограничены по мощности и не смогут обеспечить отопление больших зданий;
• с закрытой или открытой камерой сгорания: первые имеют более высокий КПД, но нуждаются в постоянном электроснабжении;
• конвекционные и конденсационные: у более новых конденсационных выше КПД, но и цена также выше.

Установка газового котла в России чётко регламентирована и должна выполняться в соответствии с нормативами СНиП. Она возможна только в отдельной топочной на цокольном или первом этаже, или на кухне. Объём топочной — не меньше 7,5 м³. Кроме того, она должна быть оборудована соответствующей вентиляцией.

Цены на газовые котлы варьируются в широких пределах. Для дома площадью 150–200 м² мощностью 20 кВт, такой агрегат обойдётся в 35–60 тыс. руб.

Электрическое

В случае электроотопления в качестве теплоисточника используется электрический котёл. Состоит из нагревательного прибора, теплообменника и блока управления.

Фото 3. Электрический настенный котел с теплообменником и блоком управления, не требует установки воздухоотвода.

По принципу работы выделяются следующие типы котлов:

• ТЭНовые: нагрев теплоносителя осуществляется ТЭНами, аналогичными установленным в бытовых водонагревателях.
• Плёночные: похожи на первый тип, но вместо ТЭНов используется тонкое напыление (обычно из вольфрама), которое эффективнее и быстрее передаёт теплоносителю.
• Электродные: нагрев теплоносителя осуществляется с помощью пропускания через него тока (ионизации), что заметно повышает КПД, но требует специальной подготовки воды.

Электрический котёл предпочтительнее при отсутствии газификации или низких тарифах на электроэнергию. Сам по себе агрегат устроен проще газового или твердотопливного, а также не требует установки воздуховодов и газовой инфраструктуры, что снижает затраты на установку.

Стоимость электрического котла зависит от мощности. Цены варьируются в диапазоне от 5 до 100 тыс. руб. Разделив общую площадь здания на 10 — вычисляется нужная мощность котла. Например, для обогрева дома площадью 180 м², понадобится мощность 18 кВт. Подобные решения стоят 40–50 тыс. руб.

Воздушное

Использование воздуха позволяет избежать множества проблем, присущих водяным системам: протечкам, коррозии, опасности замерзания.

Канальный нагреватель (калорифер) нагревает воздух, который затем по воздуховодам поступает в помещения. Таким образом, необходимость в радиаторах отпадает.

Воздушное отопление делится на два типа:

• С естественной циркуляцией: нагретый воздух самотёком поступает в помещения и, охлаждаясь, опускается к калориферу.
• С принудительной — для увеличения скорости прогрева зданий используются вентиляторы, ускоряющие воздух в трубах.

По месту размещения воздуховодов:

• Напольное: оптимальный вариант, обеспечивающий естественную конвекцию и равномерный прогрев всего помещения.
• Подвесное: воздуховоды располагаются под потолком, что зачастую проблематично в эстетическом плане для загородного дома, а также может иметь место неравномерный прогрев помещения.

Стоимость таких систем для дома площадью 100–200 м² составляет 120–180 тыс. руб.

Солнечное для дома из 2 этажей

Источником энергии выступает тепловая энергия солнца. Её использование возможно двумя способами:

• прямой нагрев теплоносителя в тепловых коллекторах лучами солнца;
• употребление солнечных батарей для последующей передачи энергии электрокотлу.

Виды коллекторов:

• Открытые: система трубок, не защищённая от внешних воздействий, самый низкий КПД и надёжность, но и соразмерная им стоимость.
• Трубчатые: состоят из вакуумных трубок, устроены по принципу термоса. Внутри установлена вторая трубка со специальным поглощающим покрытием, что обеспечивает высокий КПД.

Схема подключения: коллекторы, обычно устанавливаемые на крыше здания в 2 этажа, накопительный бак с теплообменником. Теплообменник и коллектор включаются в отдельный контур с антифризом (для функционирования в зимнее время). Таким образом, тепло от коллектора передаётся в бак, где нагревается основной теплоноситель — вода.

Стоимость решений солнечного обогрева — 70–100 тыс. руб. за установку на 10 кВт тепловой мощности в сутки.

Полезное видео

В видео можно ознакомиться с тем, как создана газовая система отопления закрытого типа в частном доме.

Какой вариант наиболее оптимален?

Выбор типа системы отопления производится с учётом внешних факторов. Например, для южных регионов оправданной и экономичной будет солнечная система отопления, для посёлков с газификацией — газовая система. А при дешёвом тарифе на электроэнергию — электрический котёл.

Кроме того, стоит учесть эстетический момент: к примеру, воздушная система без радиаторов в некоторых случаях больше подходит к интерьеру.