Какой вариант отопления двухэтажного дома выбрать – расчет, схемы

Жить в коттедже с двумя обитаемыми этажами удобно, комфортно, много места для хозяев и гостей. Купить или построить такое жилье не сложно. Единственным камнем преткновения остается проблема отопления двухэтажного дома. Потребуется тщательное планирование характеристик системы, выдержать схему протока, иначе можно вылететь в трубу.

Особенности конструкции двухэтажных домов

Эффективность любой системы отопления зависит от 4 основополагающих характеристик:

1. Эффективное сжигание топлива, передача с высоким КПД передачи тепла от продуктов горения к теплообменнику или в воздух внутри жилых помещений.
2. Доставка тепла с минимальными потерями, эффективное распределение его по комнатам и помещениям внутри дома.
3. Минимальные потери тепла на радиаторах или батареях, прямых и обратных линиях циркуляции теплоносителя
4. Максимальное снижение потерь через фундамент и крышу.

При планировании отопления двухэтажного дома важно правильно выбрать котел. Обычно выбирается двухрежимный твердотопливный или газовый аппарат с запасом по теплопроизводительности минимум 25%.

В обычном режиме зимой котел отопления будет работать на 60-70% своей мощности. Это наиболее экономичный режим сжигания топлива.

Чем выгоден или неудобен двухэтажный дом с точки зрения отопления

В теории затраты на отопление постройки в 2 этажа несколько меньше, чем в случае одноэтажного здания той же конструкции с аналогичной системой утепления и вентиляции, с той же величиной жилой площади.

Преимущества:

1. Меньше площадь подошвы фундамента, а значит, меньше потери тепла в грунт.
2. Меньше размеры крыши, соответственно уменьшается площадь кровельного покрытия. Снижаются потери тепла через вентиляцию подкровельного пространства и чердака.
3. Часть тепла удается сэкономить за счет потолочного перекрытия.

В любом доме наиболее теплым считается воздушное пространство, непосредственно прилегающее к потолочному перекрытию. Даже при мощной теплоизоляции часть тепла улетучивается через потолок в чердачное помещение.

В одноэтажном доме существуют потери через потолочное перекрытие, и избавиться от них сложно, так как с теплом через потолок удаляется теплый углекислый газ, водяной пар и летучие запахи.

При любой схеме отопления двухэтажного дома есть один недостаток – увеличенные потери тепла через стены. Общая площадь их может быть такой же, как и у одноэтажного дома, но половина из них (второй этаж) расположены на высоте 4-6 м над уровнем грунта.

С точки зрения сохранения тепла это означает, что верхняя часть двухэтажного дома в среднем подвергается воздействию ветра 5-6 м/с, тогда как первый этаж – 3-4 м/с. Несущественная на первый взгляд разница приводит к потерям в верхней части здания на 120% больше, чем в нижней.

В этом случае нужно делать большие свесы кровли. Они эффективно останавливают воздушные потоки, плюс собирают большую часть тепла, улетучившегося через стены в подкрышном «пузыре». Этот прием хорошо работает для любых бревенчатых домов и срубов.

Поэтому, при выборе системы отопления двухэтажного частного дома, придется учитывать преимущественное направление ветра и перераспределять часть радиаторов (батарей) в наиболее холодные места. Иначе задуваемый угол и часть стены двухэтажного дома будут постоянно сырыми в осенне-зимний сезон.

Как улучшить отопление дома еще на стадии проектирования

Двухэтажный коттедж, дом, дача не обязательно должны быть холодными и затратными по отоплению. Существует возможность сделать постройку более уютной и теплой без использования экзотических и монтажа дорогостоящих систем отопления типа тепловых насосов или солнечных обогревателей.

Еще на стадии составления проекта рекомендуется учесть следующие требования. Двухэтажный дом получится значительно теплее, если:

1. Использовать современные теплоизоляционные материалы для утепления стен и кровельного покрытия.
2. Установить здание на свайном закрытом фундаменте с дополнительной теплоизоляцией облицовки.
3. Второй этаж сделать по схеме мансарды.

Двухэтажные дома часто строят с крышами по схеме Шале. Это означает большие свесы кровли над фасадом и боковыми стенами. При этом фасад с окнами разворачивается на восток или северо-восток.

При этом потолочное перекрытие делают без утепления, а в ряде случаев оно заменяется внутренними террасами с лестничными маршами. Такая схема планировки позволяет сэкономить на отоплении примерно 15-20% средств, потраченных на приобретение энергоресурсов.

Отопление с естественной циркуляцией

Самая простая и надежная схема обогрева, подойдет для любого жилого дома, неважно, одноэтажного или двухэтажного. Традиционно используется для систем отопления на твердотопливных или мазутных котлах. Не требует подключения электроэнергии, так как циркуляция горячего теплоносителя в трубах обеспечивается разницей в плотности кипятка и остывшей воды.

Если вместо воды в контур залить антифриз для отопительных систем с естественной циркуляцией, то скорость движения теплоносителя и эффективность обогрева вырастет на 18-20%. Единственный недостаток – высокая температура теплоносителя (95-98 ℃) на выходе из теплообменника котла. В результате теряется тепло и испаряется из расширительного бака дефицитная очищенная вода. На обратке вода остывает до 40 ℃.

Почти кипящий теплоноситель выдавливается внутренним давлением на верхнюю линию труб, по периметру которой последовательно сверху вниз подключаются батареи – одна к одной. В этом заключается и простота системы отопления, и ее недостатки:

• большая часть тепла (из-за более горячей воды) выделяется на верхнем этаже;
• для нормальной работы требуется тщательный расчет количества радиаторов, установка байпасов и регулировочных кранов.

Часто после запуска отопления и одного сезона приходится демонтировать часть регистров или ставить дополнительные, чтобы выровнять количество выделяемого тепла по всем помещениям двухэтажного дома. В настоящее время в системах отопления двухэтажных построек однотрубная система практически не используется из-за сложностей регулирования потоков и больших потерь тепла.

Двухтрубное отопление

Более удачным решением считается схема с 2 трубами. Появилось немало вариантов, таких, как Ленинградка, попутная, тупиковая (она же петля Тихельмана). Во всех случаях радиаторы отопления подключаются к горячей и холодной (обратной) трубе по параллельной схеме.

Двухтрубное отопление больше подходит для небольшого двухэтажного дома. Например, владельцы загородных коттеджей и двухэтажных дач часто переделывают однотрубную в двухтрубную по схеме, приведенной ниже.

Идея неплохая, но нужно учитывать, что с переходом с последовательного на параллельное подключение меняется расход. Диаметр подводящей и отводящей трубы должны быть, как минимум, на 30-50% больше, иначе получится разбалансировка по теплу на радиаторе. Часть регистров в батарее будут холодными, и эффективность отопления в двухэтажном доме резко снизится.

Повысить экономичность можно, разделив разводку труб и батарей на 2 контура. При этом не обязательно ставить 2 котла. Достаточно будет использовать коллектор или раздаточный узел. Последний представляет собой треугольник с 2 манометрами и 2 шаровыми задвижками.

В процессе настройки нужно будет с помощью кранов выровнять давление на вход каждого контура, только в этом случае количество выделяющегося тепла на обоих контурах будет равным. С помощью задвижек можно частично уменьшать проходное сечение. Для более глубокого регулирования системы отопления в двухэтажном доме потребуется схема с насосной прокачкой теплоносителя.

Отопление с помощью теплых полов

Использование насоса для прокачки теплоносителя расширило возможности отопительных систем. Например, помимо того, что всю греющую обвязку двухэтажного дома уже можно было спокойно разбить на 2 контура, появилась возможность изменить место установки самого котла.

В данном случае речь идет о газовом аппарате или электрокотле.

Классический вариант обогрева с помощью теплого пола

Идея заключается в том, чтобы обогревать помещение трубами с циркулирующим горячим теплоносителем, уложенными в пол первого и второго этажа. Сама схема выглядит привлекательно, так как тепло равномерно распределяется по всей площади помещения, без потерь в фундамент и в стены здания.

На практике проложить один отрезок трубы, закольцевать его на котле сложно, даже при использовании циркуляционного насоса. Сам нагрев пола будет неравномерным – ближайший участок от котла будет более горячим. Также в двухэтажном доме с теплым полом имеется много помещений, для которых эта схема не нужна.

Поэтому для отопления используется коллекторная схема двойного действия. Одна часть системы представляет собой контур с насосом и расширительным баком, замкнутый на котел, и 1-2 распределительных коллектора.

Вторая часть – это потребители тепла, в том числе труба, уложенная для теплого пола.

Такая схема дает возможность решить проблему балансировки расхода теплоносителя. Давление на входе создается не дроссельной шайбой, как у большинства простых коллекторных систем отопления, а собственным циркуляционным насосом. По мере необходимости можно отключать целые секции отопления. Например, если верхний этаж двухэтажного дома отключен и законсервирован на некоторый период времени или для проведения ремонтных работ.

Греющие трубы могут сворачиваться спиралью для выравнивания степени прогрева пола или монтироваться по лучевой схеме. В этом случае от коллектора прокладываются трубы к дополнительным радиаторам на стенах помещения.

В относительно теплую погоду достаточно возможностей теплого пола. В сильный мороз включаются краны на радиаторах, тем самым увеличивая теплоотдачу и скорость прогрева двухэтажного дома.

Печное отопление

Часто можно услышать мнение, что использование печей для отопления двухэтажных построек зданий является анахронизмом. На самом деле правильно сложенная кирпичная печь была и остается одним из наиболее эффективных способов отопления больших помещений.

Кирпичная кладка протопленной печи нагревается до почти 200 ℃, если оштукатуренная, то до 120-140 ℃. Лучистое тепло, исходящее от печки, прогревает воздух на глубину до 2-2,5 м. Это значит, что под печку на первом этаже нужно будет отвести самое большое помещение. Она легко прогреет комнату или гостиную 5х6 м.

Верхний этаж лучше всего сделать по схеме студии или разделить помещение так, чтобы в каждой изолированной комнате приходилась часть кирпичной кладки трубы 1,5-1,7 м². Теплопроизводительность такого греющего щита из кирпича шириной 60 см и высотой 250 см не менее 600-700 Вт. Учитывая хорошую теплоизоляцию второго этажа, достаточно для отопления комнаты до 10 м².

Для двухэтажного дома на печном отоплении рекомендуется использовать модели с дополнительным встроенным теплообменником под горячую воду и блоком газовых форсунок с АОГВ. Только тогда уровень затрат на обогрев двухэтажного дома будет сравним хотя бы с газовым вариантом.

Газовое отопление

Идеально подойдет для обогрева двухэтажного жилого дома. Традиционный подход к построению системы отопления предполагает установку одного мощного котла (даже с 15% запасом по теплопроизводительности) или же разделение на 2 индивидуальных отопительных контура. Каждый со своим греющим котлом (одно или двухконтурным), системой труб, расширительным баком.

Такой подход все чаще применяется для двухэтажных домостроений с большой жилой площадью (400 м² и более). Что дает использование двухкотельной планировки:

1. Увеличивается надежность системы отопления из-за возможности резервирования и горячей «подмены» остановившегося оборудования.
2. Высокая экономичность.
3. Отсутствие проблем с балансировкой системы труб по расходу горячей воды.

Единственный минус двухкотельной системы отопления – увеличение бюрократических процедур и согласований, с которыми придется столкнуться в Управлении газового хозяйства. В любом случае газовое отопление считается более эффективным, так как есть возможность гибко настраивать обогрев каждого помещения в отдельности.

Для двухэтажного частного дома рекомендуется делать подземные хранилища газового топлива (пропан-бутана). Закупленный в межсезонье газ обойдется дешевле сетевого газового топлива (бытового метана), а кроме того, владельцы собственного газгольдера не будут зависеть от мощности уличного газопровода.

Использование газового котла дает возможность сделать систему максимально гибкой. Ее рекомендуют для наиболее прогрессивных схем с коллекторной и лучевой разводкой труб.

Альтернативой газу может быть только электроэнергия, более дорогостоящая и часто неподъемная по тепловой мощности для двухэтажного дома, расположенного в сельской местности. Любой твердотопливный котел, будь то пеллетный, брикетный или угольный вариант, не имеет того диапазона регулирования и экономичности, который может обеспечить газовая горелка.

Как правильно рассчитать необходимый объем тепла

Одна из наиболее сложных задач, связанных с планированием систем отопления. Проблема в том, что большинство радиаторов и батарей стабильно отдают тепло с расчетной теплопроизводительностью только в относительно простых схемах. Например, в контуре одно-двухкомнатной квартиры.

В двухэтажном доме приходится использовать многократное ветвление, разбивку на контуры, делать отопление разных типов, часто с дополнительными кранами и циркуляционными насосами.

Поэтому точно рассчитать скорость воды на конкретном участке довольно сложно. Надо быть готовым к тому, что придется ставить дроссельные шайбы, трехходовые краны и байпасы.

Как улучшить отопление в холодных помещениях

Часто возникает ситуация, когда добиться увеличения скорости потока воды сложно. Мало того, слабый водный поток появляется из-за низкого давления и часто температуры. Обычно такая ситуация случается в пристроенных или переоборудованных комнатах двухэтажных зданий (сделали чердак жилым или провели отопление в гараж).

Решить проблему можно установкой радиаторов отопления, рассчитанных на работу с температурным напором (горячая/холодная вода) 55/45 или даже 50/30. У таких моделей больше греющая поверхность, чем у высокотемпературных.

По отзывам, многие владельцы двухэтажных домов намеренно устанавливают низкотемпературные радиаторы в мансардных помещениях, чтобы зимой не снижалась влажность воздуха.

Методика расчета отопления одного помещения двухэтажного дома

Прежде всего необходимо определить максимальную температуру горячей воды на трубах и минимальную на обратке. Обычно эта величина колеблется от 90 ℃ до 60 ℃. Она нужна будет для того, чтобы определить доступный температурный перепад. Кроме того, потребуется посчитать площадь помещения в метрах квадратных.

Нужно определить примерные габариты (высоту и длину) предполагаемого прибора отопления. Для отопления верхних этажей двухэтажного дома принимается норма в 95 Вт/м², для нижнего этажа в пределах 100-110 Вт/м². Если разделить площадь комнаты на величину нормы, то получим требуемую общую мощность тепловыделения для данного помещения.

В продаже предложат радиаторы с конкретной мощностью секции при определенном температурном напоре, например, 1700 Вт при 70/50. Здесь же на маркировке приводится площадь греющей поверхности.

Проблема в том, что реально имеющийся температурный перепад (50/30) может не соответствовать характеристикам продаваемого прибора. Поэтому потребуется выполнить пересчет его теплопроизводительности по новому перепаду температур.

Тепловая производительность прибора отопления (Q, Вт) определяется, как произведение величины температурного перепада на площадь греющей поверхности (S_п) и коэффициент теплопередачи К_п.

Q = К_пх(Т_г –T_х)хS_п.

Произведение К_пхS_п всегда приводится в численном виде в формуляре на секцию или радиатор. Останется пересчитать теплопроизводительность одного радиатора. Если разделить общую потребную мощность на пересчитанную теплопроизводительность радиатора, то получим количество приборов отопления.

Кроме того, для радиаторов отопления, установленных в нише или закрытых решеткой, нужно учесть поправочный коэффициент.

Батареи и греющие секции лучше всего устанавливать так, чтобы пространство над греющими поверхностями оставалось открытым, даже если это место под подоконником.

Схемы отопления

На практике при планировании систем обогрева двухэтажных домов обычно используют более сложные схемы с большим количеством труб обвязки, отсекающих и регулирующих кранов. Это связано с тем фактом, что греющие секции нужно будет периодически обслуживать, промывать, дополнительно регулировать.

Для этого не нужно отключать целые контуры – достаточно перекрыть подачу воды на один радиатор.

Часто проблемой становится большое количество труб, которые необходимо прокладывать через потолочное перекрытие двухэтажного дома. Количество стояков можно сократить до одной пары. Такая схема называется горизонтальной разводкой двойной трубой.

При необходимости можно выполнить в однотрубном варианте.

Удобно для двухэтажных домов, построенных по каркасной схеме. Для сборки потребуется меньше материала, ниже трудоемкость сборки системы отопления. Труб получается меньше, а значит, есть возможность спрятать их в стены.

Вариант с коллекторной разводкой труб

Современный двухэтажный дом отличается большим количеством точек обогрева. Мало того, схемы отопления в разных помещения могут отличаться. Это значит, что резко увеличивается общая протяженность магистралей, число байпасов и регулирующих кранов. Настроить ее так, чтобы один греющий контур не влиял на работу другого, сложно.

Проблема решается установкой двух независимых гидроколлекторов, от которых лучами делается разводка труб в каждую комнату. Между коллекторами всего лишь один двухтрубный стояк, который легко спрятать в колодец канализацией и водопроводом.

Особенности обогрева теплым полом

Коллекторная схема позволяет реализовать в двухэтажном доме обогрев с помощью теплых полов. При этом снимается большинство проблем, связанных с балансировкой расхода горячей воды через греющий контур труб. Оба гидроколлектора подключаются к котлу отопления по параллельной схеме и работают независимо друг от друга.

Единственный нюанс, на который необходимо обращать внимание, это регулирование температуры теплоносителя. Обычно для этих целей применяют помешивание холодной воды с помощью четырехходового крана.

Делать это можно вручную, но лучше использовать специальный кран с электроприводом и датчиком температуры.

Система отопления двухэтажного дома может быть построена по нескольким схемам в зависимости от размеров строения, распределения тепла внутри постройки и количества котлов (их тепловой мощности). Большинство моделей после сборки требуют дополнительной настройки и регулирования на различных режимах работы.

Расскажите о своем опыте постройки отопления в большом двухэтажном доме. Как выбиралась система, какие возникали проблемы с ее наладкой? Сохраните статью в закладках, чтобы полезная информация в любое время была под рукой.