Отопление частного дома двухтрубной тупиковой системой: принцип работы и особенности

1. Общие сведения о двухтрубной системе отопления
2. Преимущества и недостатки
3. 4 вида 2-трубных систем
4. Самотечное отопление
5. Тупиковые отопительные ветви
6. Кольцо Тихельмана
7. Лучевой способ подключения
8. Какой вид лучше
9. Типы разводки
10. Верхняя
11. Нижняя
12. Что подразумевается под закрытой системой в малоэтажных частных домах
13. Принудительная циркуляция
14. Особенности монтажа
15. Диаметр трубопроводов
16. Запорная арматура
17. Материалы изготовления
18. Металл
19. Полипропилен
20. Почему выбирают такую систему
21. Достоинства и недостатки

Общие сведения о двухтрубной системе отопления

Каждая система отопления с жидким теплоносителем включает в себя один или несколько замкнутых контуров, которые связывают радиаторы и котёл. В двухтрубной разводке горячий теплоноситель поступает в одну ветвь контура и возвращается обратно через другую, отсюда происходит данное наименование. Эта конфигурация также известна как двухтрубная тупиковая система отопления.

В двухтрубной разводке горячий теплоноситель подаётся по одной ветви контура, а возвращается по другой, отсюда и происходит название.

Схема типичной двухтрубной системы отопления в частном доме.

Признаки классификации:

1. Организация движения теплоносителя – самотёчная и принудительная.
2. Конструкция – открытая или закрытая, горизонтальная или вертикальная.
3. Разводка труб – лучевая, тупиковая, кольцевая.

Комбинируя свойства, можно добиться наилучшего соответствия условиям эксплуатации.

Преимущества и недостатки

Плюсы и минусы двухтрубной системы следует рассматривать с учётом эксплуатационных свойств и технических характеристик.

Преимущества	Недостатки
Одинаковая температура теплоносителя во всех радиаторах	Повышенный расход труб – к радиатору необходимо вести 2 ветки, подводящую и отводящую
Регулировка теплоотдачи каждой батареи	Большой диаметр труб стояка и подводки к первым в контуре радиаторам
Небольшое гидравлическое сопротивление
Работоспособность всей системы при поломке одного или нескольких радиаторов
Использование в зданиях большой этажности
Гибкость вариантов подводки – в полу, в стенах, вдоль стен, под потолком и за фальшпотолком

В таблице отмечены общие для всех двухтрубных сетей недостатки. Однако каждому варианту разводки могут быть присущи отрицательные качества, ограничивающие применение, которые мы еще рассмотрим далее.

4 вида 2-трубных 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.

Заметка. 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.

Самотечное отопление

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.

Уточнение. 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

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».

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.

Какой вид лучше

Выбирая схему укладки, необходимо рассмотреть одновременно несколько факторов, которые касаются дома. Здесь все зависит от бюджета, количества этажей в доме и его площади, работы электроснабжения и т.д. Специалисты выработали несколько рекомендаций, которые помогут определиться с выбором:

• Если вы не собираетесь обращаться к специалистам, а делать все самостоятельно, то лучше выбрать лучевую систему. Даже если в процессе укладки будут допущены ошибки, то схема все равно будет корректно работать и функционировать.
• Если система электропередачи в вашем доме нестабильна, то лучше выбрать систему с естественной циркуляцией.
• При обустройстве зданий с большой площадью и нагревательными панелями отлично подойдет система Тихельмана. Если здание маленькое, то этот вариант вам не подойдет – он потребует слишком больших расходов, которые не окупятся.
• Для дачного частного дома используют тупиковый вариант с открытой прокладкой труб.
• Если вы хотите установить в коттедже технологию теплого пола, водяные калориферы или радиаторы, то здесь наиболее приемлемым станет коллекторный или тупиковый варианты.

Типы разводки

Качественный монтаж системы отопления обеспечивает не только ее последующую эффективность. В процессе строительства требуется решить вопрос эстетичного размещения труб и батарей в комнате, их соответствие интерьеру.

Не последнее значение имеет стоимость. Здесь решающая роль отводится горизонтальному размещению труб в комнате. Возможны два варианта: с верхней или нижней подачей.

Верхняя

Эту схему можно назвать классической, и появилась она вместе с водяным отоплением. В то время еще не было циркуляционных насосов, во всяком случае бытовых. Суть разводки заключается в распределении воды из «подачи», расположенной гораздо выше радиаторов. При этом обратная труба расположена ниже батарей.

Такая разводка предполагает движение воды сверху вниз, что характерно для естественной конвекции. При этом полностью исключено размещение»подачи» ниже батареи. Более того, для большей эффективности она должна располагаться как можно выше, обычно под потолком.

Такая конструкция не всегда «вписывается» в дизайн помещения. Обилие труб визуально загружает комнату, иногда осложняет расстановку предметов мебели. Кроме того, система не будет работать без наклона «подачи» и «обратки». Это создает ощущение кривизны стен и потолка.

Вот почему верхняя разводка считается устаревшей и монтируется когда, по какой либо причине, не хочется или нет возможности использовать насос.

Нижняя

Даже одного взгляда на фото достаточно, чтобы понять, насколько предпочтительнее во всех отношениях выглядит отопление с нижним расположением подающей трубы. В этом случае обязательно нужно предусмотреть вентили в верхней части радиатора, так как при заполнении системы водой в нем возникнет воздушный пузырь.

Трубы расположены ниже радиатора, не загромождают пространство, не привлекают внимание. При желании их даже можно спрятать в стены или пол. На эффективности отопления это никак не скажется.

Естественно, что нижняя разводка двухтрубного отопления предполагает использование циркуляционного насоса. Значит, возникает вопрос монтажа электропроводки и резервного питания, но вряд ли это можно считать серьезным недостатком.

Что подразумевается под закрытой системой в малоэтажных частных домах

Основным признаком отнесения системы отопления частных домов к закрытому/открытому типам является конструкция расширительного бака. Открытый, связанный непосредственно с атмосферой бак – система открытая. Герметически закрытый мембранный бак – система закрытая. Такая классификация сложилась в русскоязычном сегменте Интернета по факту.

Назначение расширительного бака интуитивно понятно – компенсировать изменения объема жидкого теплоносителя в системе отопления при колебаниях его температуры. Нагрев теплоносителя (воды, антифриза) вызывает увеличение его объема (вода, нагретая от 0 °С до 100 °С прирастает в объеме на 4,33 %), растет давление в трубах (в среднем на 1,2 – 2,2 бара/°С) и радиаторах, повышая вероятность аварийных ситуаций. Установленный в системе расширительный бак способен временно принять внутрь себя избыток нагретого теплоносителя. Остывшая жидкость сжимается и покидает внутренний объем бака.

Открытый расширительный бак – это негерметичная емкость со съемной (подъемной) крышкой и сливным патрубком, устанавливаемая в верхней точке системы, куда под действием архимедовой силы движутся через стояки пузырьки растворенного в воде воздуха, выходя в атмосферу. Имеет место и обратное движение – атмосферный воздух насыщает объем нагретой жидкости в баке, попадая внутрь системы, когда теплоноситель сжимается после охлаждения.

Исключают попадание атмосферного воздуха внутрь систем отопления современные мембранные расширительные баки, устройство которых показано на рисунке ниже.

5. Устройство мембранного расширительного бака.

Внутри него находится упругая мембрана (диафрагма), разделяющая внутреннюю герметичную полость бака на воздушную и водяную камеры. Продвинутые модели содержат вместо воздуха азот. Газ закачивают в бак под избыточным давлением, прогибающим мембрану в сторону входного водяного патрубка. Растущее давление нагреваемого теплоносителя заставляет мембрану сжимать газ. Процесс продолжается, пока оба давления (жидкости и газа) не уравновесятся.

Мембранный бак можно устанавливать в любой точке системы. Лучшим местом считается точка на обратном трубопроводе перед циркуляционным насосом. Запас жидкости внутри бака предупреждает возникновение кавитации во входном патрубке насоса.

Стремясь предотвратить «завоздушивание» водяной камеры расширительного бака воздухом, растворенным в теплоносителе, входной патрубок обращают вверх, как показано на рисунке ниже.

6. Способы установки расширительного мембранного бака.

Дополнительно такой способ установки обеспечивает снижение температуры теплоносителя в баке, предохраняя мембрану от тепловых нагрузок. Мембраны высокого качества способны длительно выдерживать любые температуры теплоносителя, что позволяет рекомендовать оба способа установки расширительных баков.

Принудительная циркуляция

Нейтрализация практически всех перечисленных недостатков достигается введением в состав системы циркуляционного насоса. В результате теплоноситель получает дополнительный импульс, благодаря которому эффективно преодолевает гидравлическое сопротивление трубопровода. Однотрубная разводка системы отопления в настоящее время является наиболее популярным решением в частных домах.

Местом установки помпы может выступать любой участок магистрали. Однако следует иметь в виду, что при воздействии горячей воды на резиновые элементы (прокладки), срок службы насоса заметно снижается. Поэтому прибор стараются устанавливать на обратной трубе, т.к. теплоноситель там не такой горячий. Перед помпой обязательно врезается фильтр грубой очистки, во избежание попадания внутрь механизма различных загрязнений. При подключении всех приборов и устройств рекомендуется использовать запорную арматуру и байпасы. Это заметно упростит ремонтные и обслуживающие мероприятия на отдельных узлах: в таком случае нет нужды в остановке всей системы и полного сливания теплоносителя.

Сильные стороны отопительных контуров с принудительной циркуляцией:

• Возможность использования более сложных разветвленных схем, приводящих к увеличению общей длины контуров.
• Можно не увеличивать диаметр труб. Благодаря помпе внутри системы создается достаточное для движения и равномерного распределения жидкости давление.
• Циркуляция имеет стабильную скорость. На этот показатель не влияет уровень нагревания теплоносителя и установка разгонного коллектора.
• Нет необходимости в организации углов наклона на горизонтальных участках трубопровода, т.к. для стимуляции движения теплоносителя используют насос.
• Появляется возможность врезки регулирующих приборов на всех батареях, что обеспечивает поддержание оптимального уровня обогрева, снижая энергозатраты и расходы на отопление.

Имеются также недостатки:

• Нужда в наличии электрического питания.
• Шум от работающей помпы.
• Необходимость дополнительных капиталовложений (если сравнивать с гравитационной схемой).

Нейтрализация их обычно не вызывает сложностей. Для поддержания стабильного энергообеспечения проводится установка автономного электрогенератора. Очень хорошо зарекомендовали себя системы, предусматривающие возможность перехода на режим с естественной циркуляцией. Чтобы снизить шум от работающего насоса, его обычно устанавливают в нежилом помещении.

Особенности монтажа

2-х трубная разводка трубопроводов предполагает использование универсального и специализированного инструмента, перечень которого обусловлен материалом труб, а также способом их крепления на опорных поверхностях.

Диаметр трубопроводов

Планируя установку системы своими руками, необходимо выбирать оптимальный диаметр труб. Чтобы не столкнуться с падением рабочего давления в магистрали, не рекомендуется увеличивать ее диаметр, пытаясь поднять теплоотдачу.

Запорная арматура

При монтаже трубопровода горизонтальной либо вертикальной двухтрубной системы на входе и выходе радиаторной батареи устанавливают поворотные краны или вентили, позволяющие не только регулировать количество прокачиваемого теплоносителя, но и при необходимости производить замену или демонтаж отопительного прибора без отключения теплоснабжения остальных потребителей.

Наличие перекрывных вентилей или кранов позволяет своими руками заменить батарею отопления без прикладывания особых усилий или использования специального инструмента. Также следует предусмотреть установку на радиаторах клапанов для стравливания избыточного воздуха.

Материалы изготовления

Установка 2-х трубного отопления предполагает широкий выбор применяемых материалов, каждый из которых обладает своими преимуществами и слабыми сторонами. В качестве материала трубопроводов можно выбрать сталь, медные сплавы, а также полипропилен.

Металл

В металлических трубах соединение с элементами арматуры (шаровые краны, балансировочные вентили) выполняется с помощью фланцев, на которых нарезана трубная резьба, а непосредственно соединение осуществляется сваркой.

Полипропилен

Полипропиленовые трубопроводы монтируются с помощью специального приспособления для пайки. Если вы планируете делать монтаж своими руками, такое оборудование можно взять напрокат.

Почему выбирают такую систему

Двухтрубное водяное отопление постепенно вытесняет традиционные однотрубные конструкции, поскольку его преимущества очевидны и очень весомы:

• Каждый из включенных в систему радиаторов получает теплоноситель с определенной температурой, причем для всех она одинакова.
• Возможность проводить регулировки для каждой батареи. При желании владелец может поставить термостат на каждый из отопительных приборов, что позволит ему получить нужную температуру в помещении. При этом теплоотдача остальных радиаторов в здании останется прежней.
• Относительно небольшие потери давления в системе. Это дает возможность использовать для работы в системе экономичный циркуляционный насос сравнительно малой мощности.
• При поломке одного или даже нескольких радиаторов система может продолжать свою работу. Наличие запорной арматуры на подводящих трубах позволяет проводить ремонтные и монтажные работы без ее остановки.
• Возможность монтажа в здании любой этажности и площади. Потребуется только подобрать оптимально подходящий тип двухтрубной системы.

К недостаткам таких систем обычно относят сложность монтажа и большую, в сравнении с однотрубными конструкциями, стоимость. Это связано с двойным количеством труб, которые приходится устанавливать.

Однако надо учитывать, что для обустройства двухтрубной системы используются трубы и комплектующие небольшого диаметра, что дает определенную экономию средств. В итоге стоимость системы получается не намного выше, чем у однотрубного аналога, а преимуществ при этом она дает намного больше.

Одно из значимых преимуществ двухтрубной отопительной системы — возможность эффективной регулировки температуры в помещении

Достоинства и недостатки

Востребованность двухконтурной отопительной системы объясняется наличием ряда весомых преимуществ. Прежде всего, она предпочтительней одноконтурной, поскольку в последней теплоноситель теряет заметную часть тепла еще до попадания в радиаторы. К тому же двухконтурная конструкция более универсальна и подходит для домов разной этажности.

Недостатком двухтрубной системы считается ее высокая цена. Однако многие ошибочно считают, что наличие 2 контуров предполагает использование двукратного количества труб, и стоимость такой системы вдвое больше, чем однотрубной. Дело в том, что для однотрубной конструкции необходимо брать трубы большого диаметра. Это обеспечивает нормальную циркуляцию теплоносителя в трубопроводе, а значит, и эффективную работу такой конструкции. Преимущество же двухтрубной в том, что для ее монтажа берут трубы меньшего диаметра, которые существенно дешевле. Соответственно и дополнительные элементы (сгоны, вентили и т. д.) тоже используются с меньшим диаметром, что также несколько удешевляет конструкцию.

Бюджет монтажа двухтрубной системы выйдет ненамного большим, чем для однотрубной. С другой стороны, эффективность первой будет заметно выше, что станет хорошей компенсацией.

Источники

• https://GradusPlus.com/organizaciya-otopleniya/v-chastnom-dome/dvuhtrubnaya-sistema/
• https://otivent.com/dvuhtrubnaja-sistema-otoplenija-chastnogo-doma
• https://stroy-okey.ru/house/pechi/dvuhtrubnaya-sistema-otopleniya/
• https://otoplenie-expert.com/sistemy-otopleniya/dvuhtrubnaya.html
• https://vse-otoplenie.ru/dvuhtrubnaa-sistema-otoplenia-osobennosti-otkrytoj-i-zakrytoj-shemy
• http://teplosten24.ru/dvuhtrubnoe-otoplenie-chastnogo-doma-svoimi-rukami-shemy.html
• https://kachestvolife.club/otoplenie/dvuhtrubnaya-sistema-otopleniya-chastnogo-doma-sravnenie-shem

Можно ли использовать насос в открытой системе отопления?

Да, можно использовать насос в открытой системе отопления. Однако, перед установкой насоса необходимо убедиться, что он соответствует требованиям системы отопления и не вызовет проблем с ее работой.

Открытая система отопления представляет собой систему, в которой вода циркулирует внутри системы с постоянным контактом с воздухом. Насосы используются для ускорения циркуляции воды в системе и увеличения скорости потока воды через отопительные приборы.

При использовании насоса в открытой системе отопления необходимо учитывать следующие факторы:

1. Работа насоса может привести к возникновению пузырьков воздуха в системе, что может привести к уменьшению эффективности отопления. Поэтому насос должен быть правильно установлен и настроен, чтобы избежать образования пузырьков воздуха.

2. Насос должен быть выбран в соответствии с потребностями системы отопления и ее параметрами, такими как диаметр трубопроводов, скорость потока воды и давление в системе.

3. Насос должен быть совместим с материалами трубопроводов и отопительных приборов, чтобы избежать коррозии и других проблем.

4. Насос должен быть правильно подключен к системе, чтобы избежать утечек и других проблем.

В целом, использование насоса в открытой системе отопления возможно, но необходимо учитывать требования системы и правильно выбрать и установить насос.

Видео. Двухтрубка, попутка, петля Тихельмана.