Устройство и принцип работы двухтрубной системы отопления, особенности монтажа

В этой статье мы рассмотрим все моменты, касающиеся двухтрубной системы отопления.

Отличие однотрубной и двухтрубной систем

Системы водяного отопления разделяют на два основных типа – это однотрубные и двухтрубные. Отличия этих схем заключается в способе подсоединения теплоотдающих батарей к магистрали.

Магистраль однотрубного отопления — это замкнутый кольцевой контур. Трубопровод прокладывают от нагревательного агрегата, радиаторы подсоединяют к нему последовательно, и ведут обратно к котлу.

Отопление с одной магистралью просто монтируется и не имеет большого количества комплектующих, поэтому позволяет существенно экономить на установке.

Однотрубные контуры отопления с естественным движением теплоносителя устраивают только с верхней разводкой. Характерная черта — в схемах есть стояки подающей магистрали, но нет стояков для обратки

Движение теплоносителя двухтрубного отопления осуществляется по двум магистралям. Первая служит для доставки горячего теплоносителя от устройства нагрева к теплоотдающим контурам, вторая – для отвода остывшей воды к котлу.

Батареи отопления подключаются параллельно – нагретая жидкость поступает в каждую из них непосредственно от подающего контура, поэтому имеет практически одинаковую температуру.

В радиаторе теплоноситель отдает энергию и остывшим уходит в отводящий контур – «обратку». Такая схема требует удвоенного количества фитингов, труб и арматуры, однако позволяет устраивать сложные разветвленные конструкции и снижать затраты на отопление за счет индивидуальной регулировки радиаторов.

Двухтрубная система эффективно обогревает большие площади и многоэтажные здания. В малоэтажных (1-2 этажа) домах площадью менее 150 м² целесообразнее устраивать однотрубное теплоснабжение как с эстетической, так и с экономической точки зрения.

Двухтрубная схема подсоединения радиаторов не получила широкого распространения в устройстве индивидуального теплоснабжения частных домов, поскольку ее более сложно монтировать и обслуживать. Кроме того, удвоенное количество труб выглядит неэстетично.

Сравниваемые параметры

Нижеследующие параметры определят какая система отопления лучше однотрубная или двухтрубная и в каких ситуациях следует применять ту или иную систему.

Стоимость

Однотрубная система отопления является более дорогостоящей. Высокая стоимость складывается из двух основных факторов:

Необходимость увеличения количества секций в каждом следующем по направлению циркуляции теплоносителя радиаторе. Однотрубная схема состоит из одного подающего трубопровода, по которому теплоноситель проходит через весь отопительный контур, последовательно заходя в каждый прибор отопления. Из каждого радиатора, теплоноситель выходит на несколько градусов холоднее, чем при входе в радиатор (часть тепла, около 10°C, отдается помещению). Поэтому, если в первый радиатор вошел теплоноситель с температурой 60°C, то из радиатора выходит теплоноситель с температурой 50°C, после этого в подающей магистрали 2 потока смешиваются, в результате чего во второй прибор отопления теплоноситель заходит уже с температурой около 55°C. Таким образом, после каждого радиатора будет потеря около 5°C. Именно для компенсации этих потерь необходимо увеличение количества секций у каждого последующего прибора отопления.

Какая система отопления лучше однотрубная или двухтрубная? Чем отличаются?

В двухтрубной схеме нет надобности в увеличении числа радиаторных секций, т.к. каждый прибор получает теплоноситель практически одинаковой температуры. В двухтрубке присутствует как подающая, так и обратная магистраль, к которым одновременно подключается каждый отопительный прибор. Пройдя через радиатор, теплоноситель сразу поступает в обратную магистраль и направляется для дальнейшего подогрева в котел. Таким образом, каждый радиатор получает практически одинаковую температуру (потери тепла присутствуют, но они очень незначительны).

Лучшим применением однотрубной схемы являются малые системы отопления, где присутствует не более 5 радиаторов. При таком количестве отопительных приборов, теплоноситель, последовательно проходя через все 5 радиаторов, не теряет тепло в столь критичных количествах, как в однотрубных системах с большим количеством отопительных приборов.

Необходимость применения увеличенного подающего трубопровода. Если подающий трубопровод будет слишком «тонким», это приведет к тому, что многим радиаторам просто не достанется нагретого теплоносителя. Труба большого диаметра позволяет доставить нагретый теплоноситель к как можно большему количеству приборов отопления. Чем более «толстой» будет подающая труба, тем меньше секций необходимо добавить к каждому радиатору.

Таким образом, увеличение количества радиаторных секций и увеличение диаметра подающей магистрали делает однотрубную систему более дорогостоящей в сравнении с аналогичной двухтрубной.

Экономичность

Двухтрубная схема является более экономичной в эксплуатации. Как уже отмечалось выше, чтобы добиться равномерного нагрева всех радиаторов в однотрубной схеме требуется применение «толстой» подачи, а также увеличения количества секций в радиаторах. Все это увеличивает объем теплоносителя, а чем больше теплоносителя в системе, тем больше топлива требуется для его нагрева. Поэтому на вопрос какая система отопления лучше однотрубная или двухтрубная с точки зрения экономичности, ответ будет в пользу двухтрубной системы.

Процесс монтажа

Однотрубка более сложная в расчетах система, т.к. следует правильно рассчитать насколько секций должен быть увеличен каждый последующий отопительный прибор

Помимо этого, особое внимание необходимо уделить расчету подающей магистрали и радиаторной подводке.

Общие сведения о двухтрубной системе отопления

Любая система обогрева с жидким теплоносителем состоит из одного или нескольких замкнутых контуров, соединяющих радиаторы и котёл.

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.

Особенности двухтрубных систем отопления

Двухтрубная система отопления представляет собой самую распространенную схему прокладки отопительных труб и подключения радиаторов. Она предусматривает использование двух труб – по одной осуществляется подача горячего теплоносителя, а по второй он отводится к отопительному котлу. Данная схема отличается высокой эффективностью и обеспечивает равномерное распределение тепла по всем обогреваемым помещениям.

Однотрубные системы отопления, в отличие от двухтрубных, обладают целым рядом недостатков:

Различие в работе однотрубных и двухтрубных систем отопления хорошо иллюстрирует данная картинка.

• Более ограниченная длина контура;
• Неравномерное распределение тепла по обогреваемым помещениям – страдают самые последние комнаты;
• Трудно отапливать многоэтажные здания;
• Повышенное гидродинамическое сопротивление в системе отопления;
• Отсутствие раздельной регулировки температуры обогрева в разных комнатах;
• Трудности в ремонте – нельзя снять неисправную батарею без остановки всей системы.

Некоторая часть вышеупомянутых проблем частично решается с помощью схемы «ленинградка», но и это не является полноценным выходом из ситуации.

Однотрубные системы отопления востребованы там, где двухтрубные схемы являются явным излишеством. Например, они монтируются в небольших домиках на 2 или 3 комнаты – здесь можно немного сэкономить на трубах.

Двухтрубная система отопления предусматривает прокладку двух параллельных труб, к которым подключаются радиаторы. Теплоноситель из подающей трубы поступает в отопительные приборы, после чего отправляется в обратную трубу (обратку). Несмотря на более внушительные финансовые и трудовые затраты, готовая система получается более функциональной в эксплуатации и удобной в ремонте.

Двухтрубное отопление активно используется для обогрева помещений и здания различного назначения. К ним относятся одноэтажные частные дома и коттеджи, многоэтажные многоквартирные дома, а также промышленные и административные постройки. Иными словами, сфера его применения отличается своей широтой.

Принцип работы двухтрубной системы отопления

Вода, передвигаясь по трубам, находясь при высокой температуре, направляется к радиаторам. Сколько их будет, зависит от объёма здания. После остывания, жидкость возвращается к теплообменнику.

Циркуляция тепла в однотрубной установке отопления проходит намного проще, из-за того что ко всем батареям от теплообменника отходит одна труба. Минусом данной отопительной схемы является меньшее количество тепла, доставляемого к дальним радиаторам.

Схема двухтрубной системы отопления была создана, что бы исправить этот недостаток. Принцип работы можно понять из названия: к батареям ведётся две трубы. Первая-приводящая.

Теплоноситель по ней попадает в радиатор. Вторая- «обратка». Остывшая вода возвращается в котёл, для повторного нагрева. Такое устройство подачи тепла намного эффективнее.

Преимущества двухтрубной системы подачи тепла.

• Каждый радиатор получает одинаковое количество тепла.
• Единичное уменьшение подаваемого тепла. Для радиатора приобретается термостат, с помощью которого регулируется объём приходящей воды, а вместе с ней и количество жара, другие составляющие в этом не участвуют.
• Несущественная разница давления. Благодаря небольшой амплитуде для эксплуатации подойдет экономичный циркулярный насос, с малой потребностью в энергии.

Независимость реакторов друг от друга. При поломке вам не придётся отключать отопление, ремонтную деятельность можно проводить, перекрыв подачу жидкости только на поломанную батарею.

Преимущества и недостатки

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

Схемы открытых и закрытых двухтрубных систем отопления

Циркуляция теплоносителя осуществляется тремя способами:

• самотёчным (гравитационный);
• принудительным с помощью насоса;
• комбинированным.

Кроме того, системы разделяются на открытые и закрытые. Этот показатель характеризует взаимодействие теплоносителя и атмосферы.

При нагревании объём любого жидкого теплоносителя увеличивается. Известно, что жидкость практически не поддаётся сжатию, поэтому для размещения «излишков» требуется отдельное устройство – расширительный бак.

Открытая отопительная разводка

Данный вид отопительной установки является самым дешёвым и простым выбором. Для успешной и долгой работы системы устанавливается расширительный бак. В открытой отопительной системе жидкость имеет выход в атмосферу, теряя при это часть своего объёма. Из этого факта вытекает два минуса этой системы:

• Испарение воды, приводит к уменьшению её уровня, а в дальнейшем закипанию. При условии, что вовремя уровень жидкости не повысили, есть вероятность того, что бак сломается быстро.
• Второй минус данной работы, теплоносителем может быть только вода, так как жидкость попадает в атмосферу использование других видов жидкости вредоносно.

Закрытая циркуляционная система

Такая отопительная установка имеет несколько преимуществ перед первым подвидом теплообменной системы. Закрытый расширительный бак даёт возможность использовать не только один вид жидкости для переноса тепла.

При использовании жидкого теплоносителя, неподдающегося замерзанию, отопительная установка выдержит даже самые сильные морозы.

Для такого способа регулировки теплового режима используют мембранные баки, где жидкость не испаряется, при этом постоянный контроль со стороны хозяина не нужен.

Тупиковые ветви

Типичный способ реализации данной разводки представлен на рисунке. В данном случае здесь показаны две тупиковые ветки, в которых объединено по 6 радиаторов. На практике их количество может быть любым. Такую разводку еще называют со встречными потоками. Объясняется это тем, что в каждой ветке потоки в «подаче» и «обратке» движутся в разных направлениях.

Тупиковую разводку можно считать наиболее распространенной. Ее популярность связана, в основном, с простотой монтажа.

Основные недостатки:

1. При монтаже используются трубы разного диаметра. Подающая и обратная труба сужаются по мере приближения к последнему радиатору ветви.
2. Система может потребовать тщательной балансировки. Иногда один обогреватель может зашунтировать все остальные, то есть, вся ветвь замкнется только через него. Добиться равновесия можно регулировкой потоков с помощью вентилей.
3. Трудно отрегулировать оптимальную температуру в каждой комнате.

Самотёчные схемы

Самотёчные (гравитационные) системы работают за счёт законов физики. При нормальном атмосферном давлении, будучи нагретой до 50оС, вода имеет плотность 988 кг/м3, а при 85оС — 968 кг м3.

Схема двухтрубной гравитационной системы открытого типа.

В отопительном контуре горячая вода (более лёгкая) поднимается по трубам, а остывший в радиаторах теплоноситель движется вниз, возвращаясь в котел по «обратке». Циркуляционный насос не используется.

Преимущества самотёчных систем:

• редкие случаи завоздушивания – низкая скорость теплоносителя медленно выдавливает воздух в расширительный бак;
• долгий срок службы из-за отсутствия циркуляционного насоса и мембранного расширительного бака, которые имеют ограниченный ресурс;
• использование дешёвого теплоносителя (воды) – при утечках не придётся покупать антифриз;
• саморегуляция – при снижении температуры воздуха в здании, вода в системе охлаждается быстрее, что увеличивает скорость циркуляции, повышая температуру в помещениях.

Независимость от электричества позволяет эксплуатировать систему в дачных домах, где часто отключают электроснабжение, а также устанавливать твердотопливные котлы – при отключении циркуляционного насоса, котёл не закипит и не взорвётся.

Самотёчные системы обладают и рядом недостатков:

• невысокий перепад давления вынуждает использовать трубы больших диаметров (до 75-100 мм) в стояках и до 50 мм в подающих ветвях;
• максимальная длина контура – 30 м;
• долгий разогрев после включения, вызванный медленным движением теплоносителя;
• трубопроводы укладывают под углом к горизонту, а расширительный бачок нельзя выносить за пределы отапливаемого помещения, что влияет на привлекательность интерьера;
• не подходят для зданий выше 3 этажей.

Как итог, самотёчные системы предпочтительны:

• в местности с перебоями в электрообеспечением;
• для помещений, где не важен внешний вид конструкции;
• для загородных домов не выше 7-9 метров;
• для котлов на твёрдом топливе (уголь, дрова, брикеты), которые нельзя остановить мгновенно при отключении электричества.

Байпас с циркуляционным насосом.

Часть недостатков устраняют, установив в разрыв подающей трубы байпас с насосом. В обычном режиме теплоноситель нагнетается в систему циркуляционным насосом, при отключении электричества поток направляется по открытой трубе самотёком.

С естественной циркуляцией

Конструкция такого типа иногда применяется для обогрева частных домов. В двухтрубном варианте функционирование системы возможно только с верхней подачей. Отсюда вытекают всевозможные недостатки и неудобства. Такую отопительную систему нельзя назвать подходящей для домов с большой горизонтальной проекцией. Чаще всего это одноэтажные здания с большим количеством последовательно расположенных комнат.

Причин тому две:

1. Для отопления с естественной циркуляцией необходимо соблюдать уклон подающей и обратной труб, что очень трудно сделать на большом расстоянии.
2. Малое давление в системе не позволяет разносить котел в самый дальний радиатор более, чем на 30 м. Это максимально возможная цифра, на практике нужно рассчитывать на 25 м.

Система с естественной циркуляцией вполне подходит для домов с компактным расположением комнат, в том числе и двухэтажных.

Схемы с принудительной циркуляцией

(Повтор). В системе с принудительной циркуляцией может быть использована все та же схема двухтрубной системы отопления закрытого типа.

В системах с принудительной циркуляцией обязательно установлен насос: в составе котла или вынесенный. Монтаж проводят перед котлом в трубе обратки, где температура теплоносителя минимальна.

Насос даёт схеме преимущества:

• прогрев радиаторов происходит быстро, так как скорость теплоносителя повышается;
• мощные насосы позволяют создавать большие по протяжённости контуры;
• все радиаторы имеют примерно одинаковую температуру;
• в закрытых системах допустимо использовать антифриз, который не замёрзнет и не разорвёт систему при продолжительных отключениях;
• трубопроводы не требуют устройства уклонов;
• используются трубы меньшего диаметра, что сокращает расходы.

Недостатки:

• частые случаи завоздушивания из-за быстрой скорости перемещения теплоносителя;
• энергозависимость – понадобится установка мощных блоков автономного питания;
• высокая цена мощных и внутрикотловых насосов.

Для систем с твердотопливными котлами обязательно предусматривают источник бесперебойного питания. Котёл невозможно быстро остановить и при отсутствии циркуляции происходит перегрев теплоносителя, его закипание и взрыв теплообменника.

Предпочтительное использование:

• большие по площади строения с протяженными контурами отопления;
• местность с качественным электроснабжением или дома с резервированием электричества.

Большинство современных видов двухконтурных систем используют принудительную циркуляцию.

Вертикальные и горизонтальные двухтрубные системы отопления

Двухтрубная горизонтальная система отопления актуальна в одноэтажных домах. По помещениям прокладываются две трубы, параллельно которым подключаются радиаторы. Если домовладение или здание включает в себя 2-3 этажа, то на каждом этаже создается отдельный горизонтальный контур, подключаемый к вертикальным стоякам. Такая схема подключения обеспечивает равномерное распределение теплоносителя по всем этажам и помещениям.

Вертикальные системы чаще всего монтируются в многоквартирных домах. Здесь монтируются две вертикальные трубы от верхнего до нижнего этажа. По одной подается горячий теплоноситель, по другой он спускается обратно к котельной. К обеим трубам подключаются радиаторы. Чаще всего схема выглядит так, что отдельные стояки обслуживают все радиаторы в кухнях, другие – в спальнях, залах и прочих комнатах.

Также в зданиях прокладываются смешанные системы, которые включают в себя как вертикальные, так и горизонтальные участки.

Верхняя и нижняя разводка

Различают двухтрубные системы отопления с верхней и нижней разводкой труб. Верхняя разводка подразумевает, что теплоноситель сначала поднимается к самой верхней точке контура, а оттуда распределяется по отдельным вертикальным участкам. Двухтрубное отопление с нижней разводкой предусматривает, что обе трубы проходят внизу (около пола или под ним), а от них отходят ответвления вверх, к радиаторам и отдельным каскадам радиаторов.

Верхняя разводка ориентирована на создание двухтрубных систем отопления с самостоятельным движением теплоносителя. Труба от котла поднимается к верхней точке системы, откуда начинается горизонтальный участок – он делается под уклоном. Аналогичный уклон делается в обратной трубе, чтобы теплоноситель самостоятельно тек в сторону котла, подчиняясь давлению в контуре и гравитации.

Вторая схема (нижняя) оптимальна там, где нужно скрыть все трубы. В этом случае двухтрубная система отопления с нижней разводкой из полипропилена прячется в полы или за потолки, в помещениях видны только радиаторы и конвекторы.

Кольцо Тихельмана

При использовании подключения петли Тихельмана необходимо использовать нижнюю разводку. Чаще всего она располагается в открытом положении по стенам, но иногда ее проводят скрытым способом по полу. Специалисты предлагают еще один способ установки: конструкцию устанавливают перед перекрытием, закрыв при этом коммуникации натяжным потолком или в подвал, а уже соединения труб подвести к нагревательному прибору.

• Контур отопления установлен так, что имеет форму кольца;
• Используется специфический способ подключения батареи: если радиатор первый на трубе подачи, то он будет заканчивать обратную часть. Этот же принцип работает и в обратной последовательности: последняя батарея подающей линии станет первой для обратной.
• Если проследить за движением воды в обоих трубопроводах, то можно заметить единое направление. Этот принцип действия и дал второе название схемы «попутная».

Один из главных плюсов этой системы – гидравлическое равновесие, которое становится практически идеальным. Теплоноситель распределяется таким образом, то проходит одинаковое расстояние. Конструкция может работать при использовании 10 и более радиаторов с минимальной балансировкой.

Какую схему лучше выбрать?

Подбор разводки выполняется с учетом многих факторов – площади и этажности частного дома, выделяемого бюджета, наличия дополнительных систем, надежности электроснабжения и так далее. Дадим ряд общих рекомендаций по выбору:

1. Если планируется собирать отопление самостоятельно, лучше остановиться на двухтрубной плечевой системе. Она прощает новичкам множество ошибок и будет работать, несмотря на допущенные огрехи.
2. При высоких требованиях к интерьеру комнат возьмите за основу коллекторный тип разводки. Гребенку спрячете в стеновом шкафу, магистрали разведете под стяжкой. В двух– или трехэтажном особняке желательно установить несколько гребенок – по одной на этаж.
   При лучевой разводке коллектор желательно расположить в центре дома
3. Частые перебои с подачей электроэнергии не оставляют выбора – нужно собирать схему с естественной циркуляцией (самотек).
4. Система Тихельмана уместна в строениях большой площади и количеством обогревательных панелей. Монтировать петлю в малых зданиях нецелесообразно с финансовой точки зрения.
5. Для небольшого дачного домика или бани отлично подойдет тупиковый вариант разводки с открытой прокладкой трубопроводов.

Отопление дачи на 2—4 маленьких комнаты можно организовать с помощью однотрубной горизонтальной системы с нижней разводки – «ленинградки».

Если коттедж планируется отапливать радиаторами, теплым полом и водяными калориферами, стоит взять на вооружение тупиковый либо коллекторный вариант разводки. Две указанные схемы легко комбинируются с другим отопительным оборудованием.

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