Однотрубная система водяного отопления с принудительной и естественной циркуляцией

Отопительный контур включает: источник тепла, трубы для транспортировки теплоносителя и теплоотдающие приборы. Рабочая среда, нагретая источником тепла, движется по трубопроводу, отдавая тепло помещениям дома. Пройдя весь путь, остывший теплоноситель возвращается к отопительному прибору, снова нагревается и цикл повторяется.

Для отопления жилых домов обычно используют водяное отопление, так как вода доступна и относительно безопасна. Но отопительная система может работать и с другой рабочей средой: воздухом или антифризом. Эти теплоносители обычно используют в домах, где отопление включают эпизодически.

Для обогрева жилых домов и зданий функционального назначения используют одно– и двухтрубные системы отопления.

• В однотрубной системе к тепловой магистрали последовательно подключают батареи отопления. Теплоноситель проходит все радиаторы по очереди и контур замыкается на источнике тепла. Схема трубопровода проста – поступление и возврат рабочей среды осуществляются через одну трубу. Монтаж не требует выполнения большого количества узловых соединений, поэтому однотрубная система пользуется популярностью для отопления небольших строений и частных домов.
• В двухтрубной системе батареи к трубопроводу подключаются параллельно между подающей трубой и обратной. Горячая рабочая среда поступает в батареи из подающей трубы, а остывшая сразу отводится в обратную. Монтаж сложнее, потому что необходимо выполнить множество разветвлений и узлов, итоговая стоимость теплосети – выше.

Обратите внимание! Двухтрубные отопительные контуры эффективны для обогрева строений, имеющих большую площадь или этажность – во все радиаторы поступает рабочая среда одинаковой температуры, что позволяет прогревать все помещения примерно одинаково. В частной застройке такие отопительные системы используют редко.

Принцип работы водяного отопления

В первую очередь необходимо изучить принцип действия систем отопления, использующих в качестве теплоносителя воду. Тут все достаточно просто:

1. Тепло передается за счет нагретого теплоносителя. Он греет стенки отопительных приборов и тем самым обеспечивает обогрев помещений.
2. Основными элементами являются радиаторы, которые могут иметь разный размер и конфигурацию в зависимости от требуемой тепловой мощности.
3. Нагрев производит котел, которы может работать на газе, твердом или жидком топливе, а также использовать в качестве энергии электричество. Есть и комбинированные модели, которые могут работать на разных видах топлива.
4. Расширительный бачок нужен для компенсации объема воды. Она всегда расширяется при нагревании.
5. Циркуляционный насос обеспечивает постоянное движение теплоносителя по системе, тем самым повышая общую эффективность обогрева.
6. Различные регулирующие устройства могут изменять как температуру теплоносителя, так и объем его подачи в контур или к отдельным радиаторам отопления.
7. Запорная арматура позволяет перекрывать или добавлять жидкость, если в системе слишком мало теплоносителя. Также подобные элементы устанавливаются на случай аварийного перекрытия циркуляции воды.

По такому же принципу работает и водяное охлаждение, причем неважно, одна или две трубы использованы при разводке.

Однотрубные системы отопления с принудительной и естественной циркуляцией: основные отличия

Способ циркуляции горячей воды в системе определяет её тип: принудительный или естественный. Система отопления с принудительной циркуляцией работает за счет насоса, который устанавливается в обратной части магистрали перед входом в котел. Циркуляционный насос создает оптимальный уровень давления, благодаря которому температура горячей воды сохраняется на всех участках системы.

Отопление с естественной циркуляцией использует физические свойства воды. Горячая жидкость, имеющая меньшую массу и плотность, поднимается по трубам, попадая в радиаторы. В это время более тяжелая холодная вода попадает в котел, где снова нагревается. Преимуществом отопления с естественной циркуляцией является бесперебойная работа системы, не зависящая от подачи электричества.

Основным недостатком, в связи с которым тип отопления с естественной циркуляцией не получил широкого распространения, является ограниченность длины системы. Протяженность контура, при которой система будет работать оптимально, не должна превышать 30 метров. Установка системы с естественной циркуляцией возможна только при использовании маломощного котла, тяги которого будет хватать для отопления небольших помещений.

В системе с принудительной циркуляцией за движение теплоносителя по трубам отвечает насос, который устанавливается поблизости от котла

Применение естественной циркуляции в больших одноэтажных домах становится невозможным также по причине требования к уклону магистральной трубы. Минимальным уклоном является 3-5 градусов. Это значит, что на каждый метр трубы необходимо осуществить перепад высоты в 5-7 см.

Важно! В случае с принудительной циркуляцией уклон трубы будет гораздо меньшим. С помощью насоса горячая вода будет равномерно распределяться по системе, имеющей перепад высоты в пределах 0,5 см на каждый погонный метр трубы.

Помимо этого, принудительная циркуляция позволяет решить следующие вопросы:

• обеспечение полного контроля над рабочими процессами в системе отопления;
• применить более простую нижнюю разводку системы (при естественной циркуляции возможна только верхняя разводка);
• увеличить протяженность отопительного контура.

Однотрубная система отопления с естественной циркуляцией может быть переоборудована в сеть с принудительной подачей воды.

Достоинства и недостатки однотрубных систем

Однотрубная система отопления частного дома имеет несколько весомых положительных качеств:

1. Простота. Монтаж и ремонт однотрубного отопления очень часто осуществляется самостоятельно владельцами домов – и все благодаря простоте конструкции.
2. Дешевизна. Стоимость элементов системы достаточно низка, что в немалой степени связано с простотой такого отопления. Для обустройства требуется достаточно скромный набор материалов – например, труб потребуется всего два вида (одна для основной магистрали, вторая – для подводок). Вертикальная система, естественно, обойдется дороже, ведь ей требуется два контура трубопровода.
3. Возможность модификации. При наличии бюджета систему можно доработать, используя радиаторные термостатические клапаны, позволяющие регулировать температуру каждого отопительного прибора по отдельности. Впрочем, остается популярной и двухтрубная система. Довольно часто схема двухтрубной системы отопления двухэтажного дома позволяет решить многие задачи, с которыми однотрубная не справилась.

Также стоит отметить и основные недостатки однотрубного отопления:

1. Каждая последующая батарея получает меньше тепла, что особенно заметно в системах с нижней разводкой.
2. Максимальная эффективность системы достигается только при установке циркуляционного насоса, что автоматически делает отопление энергозависимым.
3. Эффективность однотрубного отопления снижается при увеличении площади и этажности здания, в котором установлена система.

Преимущества и недостатки однотрубной системы

Достоинство, благодаря которому система столь популярна, — это ее дешевизна и простота. Особенно это касается горизонтальной схемы с нижней разводкой, здесь расход материалов совсем небольшой, а труба везде одинаковых размеров, кроме подводок к радиаторам. Дороже обойдется вертикальная система, поскольку в ней есть отдельные подающие и обратные трубопроводы.

Ввиду того что сейчас на рынке есть большой выбор радиаторных термостатических клапанов, однотрубная система обрела второе дыхание – возможность регулирования расхода теплоносителя на каждой батарее. Но это в свою очередь ведет к удорожанию материалов. Это и все позитивные стороны, а теперь о негативных:

• снижение температуры воды на каждой батарее, особенно этим страдает нижняя однотрубная разводка;
• для нормальной работы системе нужен циркуляционный насос, а это зависимость от электричества;
• малоэффективна в зданиях большой площади и этажности.

Напрашивается вывод, что рассматриваемая система хороша в пределах своей сферы применения, использовать ее повсеместно – нерационально.

О достоинствах и недостатках однотрубной отопительной системы

Главная причина популярности однотрубного отопления кроется в том, что для её монтажа нет необходимости привлекать профессионалов. Установить такой контур в состоянии сами владельцы жилья, тем более, что современные приборы и трубы можно соединить и без сварочных работ, используя герметичные фитинги.

Сама по себе однотрубная система гидравлически устойчива, имеет легко заменяемые детали и требует минимального количества коммуникаций, что не портит интерьер
ФОТО: narodna-pravda.ua

Такой механизм позволяет быстро и эффективно прогревать помещения, а также использовать минимальное количество теплоносителя.

С помощью запорных элементов однотрубную систему можно отрегулировать под собственный режим для каждой из комнат дома.

Этот тип отопления без проблем подключается к приборам контроля умного дома.

Главным недостатком однотрубного механизма является неравномерный прогрев радиаторов
ФОТО: pbs.twimg.com

Чем дальше радиатор от котла – тем меньше тепла он получает. Так что такие системы лучше работают в домах с небольшой жилой площадью. Чтобы компенсировать этот недостаток, в удалённых комнатах устанавливают большее количество радиаторов и стараются расположить контур так, чтобы первым на очереди движения теплоносителя были помещения, в которых особенно важен температурный режим, например, детская комната и спальня.

Принцип работы водяного отопления

В малоэтажном строительстве наибольшее распространение получила простая, надежная и экономичная конструкция с одной магистралью. Однотрубная система остается самым популярным способом организации индивидуального теплоснабжения. Она функционирует за счет непрерывной циркуляции жидкого теплоносителя.

Перемещаясь по трубам от источника тепловой энергии (котла) к отопительным элементам и обратно, он отдает свою тепловую энергию и обогревает здание.

Теплоносителем может быть воздух, пар, вода или антифриз, который используют в домах периодического проживания. Наиболее распространены водяные схемы отопления.

Традиционное отопление основано на явлениях и законах физики – тепловом расширении воды, конвекции и гравитации. Нагреваясь от котла, теплоноситель расширяется и создает в трубопроводе давление.

Кроме того, он становится менее плотным и, соответственно, легким. Подталкиваемый снизу более тяжелой и плотной холодной водой он устремляется вверх, поэтому выходящий из котла трубопровод всегда направляют максимально вверх.

Под действием созданного давления, сил конвекции и тяжести вода идет к радиаторам, нагревает их, сама при этом охлаждается.

Таким образом теплоноситель отдает тепловую энергию, обогревая помещение. К котлу вода возвращается уже холодной, и цикл начинается заново.

Систему отопления с естественной циркуляцией называют еще самотечной и гравитационной. Для обеспечения движения жидкости необходимо соблюдать угол уклона горизонтальных веток трубопровода, который должен быть равен 2 – 3 мм на погонный метр.

Объем теплоносителя при нагревании увеличивается, создавая в магистрали гидравлическое давление. Однако, поскольку вода не сжимается, даже небольшое его превышение приведет к разрушению отопительных конструкций.

Поэтому в любой системе обогрева устанавливают компенсирующее устройство – расширительный бак.

Плюсы и минусы системы

Среди основных достоинств отопления однотрубного типа можно выделить следующие:

• Удобная и более простая маскировка труб в стенах и нишах.
• Быстрая установка.
• Оптимальность для организации отопления на несколько этажей. В этом случае потребуется вести через перекрытия только одну линию.
• Закрытые системы легко настраиваются при помощи радиаторного вентиля.
• Прокладка одинарного трубопровода обходится дешевле, чем монтаж двойных систем.

Подобные системы также имеют и некоторые недостатки:

• Охлаждение теплоносителя при переходе к отдалённым батареям. Сечение трубопровода и число секций имеют ограничения по наращиванию. Для оптимальной работы системы контур может содержать 4-5 батарей.
• Для хорошего тока теплоносителя необходимо монтировать на ответвлениях полнопроходные элементы. Рост сопротивления арматуры проталкивает жидкость по прямой, уменьшая её расход.
• Гидравлическая нестабильность, проявляющаяся в воздействии состояния одного радиатора на другие в ветке. Например, блокировка вентиля на первом приборе приведет к повышению температуры в последующих батарейных блоках, которые начнут перегревать помещение.
• Более высокие затраты, чем на монтаж плечевой системы, состоящей из пары труб.
• Трудность расчётов и балансировки. Размер теплоотдающей поверхности и мощность приборов следует определять предельно точно.
• Большой размер трубок.

Однотрубная система отопления частного дома.

Наиболее оптимальным вариантом для частных домов будет схема с одним центральным трубопроводом отопления.

В нём теплоноситель непрерывно циркулирует по магистрали от котла до отопительных приборов, отдавая тепловую энергию и тем самым нагревая помещения. В качестве источника тепла может выступать воздух, пар, вода, либо антифриз. Наиболее часто используется водяная система отопления.

В большинстве случаях стандартное отопление основано на следующих физических законах: тепловом расширении жидкости за счёт нагрева в котле, конвекционных силах гравитации.

После нагревания теплоносителя происходит его расширение и соответственно возрастает давление в трубе. Становясь более лёгким он направляется вверх и под воздействием давления, гравитации и конвекции, распространяется по трубам в отопительные приборы. Из за этой особенности труба из котла всегда направленна строго вверх.

После передачи тепла радиаторам охлаждённый теплоноситель устремляется обратно в котёл и цикл повторяется.

Исходя из вышесказанного однотрубная система отопления частного дома — это собой замкнутый маршрут течения теплоносителя.

Радиаторы здесь подсоединяются последовательно друг за другом. Однотрубные системы отопления бывают двух видов: с принудительной циркуляцией и естественной. Но тем не менее практически все их элементы аналогичны:

• Котёл, который бывает нескольких видов: на твёрдом топливе, электрический, на газе. Служит в качестве источника создания тепла.
• Оборудование, осуществляющее теплоотдачу: радиаторы, тёплый пол.
• Элемент системы, отвечающий за движение теплоносителя. У принудительной схемы — это насос, у естественной схемы — это специальный участок трубы для разгона теплоносителя.
• Оборудование для компенсации переизбытка давления в трубе: расширительный резервуар открытого или закрытого вида. При открытом типе ёмкость бывает целиком открытой, либо частично. Она подсоединяется к трубопроводу в его высочайшей точке сразу же после котла.
• Так же в данной системе предусмотрен отвод для слива лишнего теплоносителя в канализацию или на улицу. В данном случае теплоноситель непосредственно соприкасается с воздухом, за счёт чего происходит его испарение и насыщение кислородом.При закрытом типе резервуара он полностью герметичен. Внутри бак поделён мембраной на два отделения. В одном отделении находится воздух, другое соединено с трубопроводом. Мембрана служит демпфером. При нагреве теплоноситель, воздействует на мембрану, смещая её в сторону отделения с воздухом. В обратном случае мембрана под давлением образовавшегося сжатого воздуха выдавливает излишек жидкости снова в основной трубопровод.
• Трубы и различная арматура.

Однотрубная система отопления частного дома.

Однотрубная система отопления частного дома с естественной циркуляцией не содержит сложных конструктивных элементов и происходит за счёт физических законов. Главным элементом для её работы является специальный разгонный участок, отходящий вертикально от котла.

Однотрубная система отопления с естественной циркуляцией

В самой высокой точке труба плавно разворачивается на 180 градусов и подсоединяется уже к радиаторам. Течение воды происходит за счёт гравитации. Подобная схема будет лучшим вариантом для помещений с верхней разводкой.

Для обустройства системы отопления с нижней разводкой обязательным условием является установка разгонного участка на высоте не меньше 1,5 метра от первой батареи. Помимо этого диаметр разгонного участка должен превышать диаметр основного трубопровода. (нр: D = 4 см. основной трубы, для разгонного коллектора D = 25-32 мм.)

Из преимуществ гравитационной системы стоит отметить её полную независимость от наличия энергии (при совокупности с котлом на твёрдом топливе).

Однотрубная система отопления частного дома построенная по схеме естественной циркуляции имеет много минусов:

1. Внутреннее сечение труб увеличено, для уменьшения гидравлического сопротивления.
2. Для уменьшения сопротивления течения теплоносителя в системе должно быть как можно меньше элементов запорной арматуры. В тоже время, если в системы не установлены байпасы, будут создаваться трудности с её тех. обслуживанием. В противном случае отопительную систему придётся полностью отключать и сливать теплоноситель.
3. Для того, что бы данная система работала бесперебойно и надёжно, на подготовительном этапе необходим её точный расчёт и балансировка. Так же нужен оптимальный выбор диаметров труб и число секций батарей. Стоит отметить, что крайние отопительные приборы должны превышать по размеру те, которые расположены ближе к выходному патрубку котла.

При установке в систему с естественной циркуляцией насоса, практически все её недостатки исчезнут.

Однотрубная система отопления частного дома с принудительной циркуляцией более предпочтительна, чем гравитационная (естественная) схема. Установка насоса может быть выполнена в любом месте трубопровода. Но лучшим вариантом будет его установка на обратной трубе , в которой теплоноситель уже охлаждён. В таком случае все резиновые прокладки и уплотнения насоса будут иметь более долгий срок службы. Так же как и в предыдущей схеме на трубопровод нужно установить байпасы, для облегчения ремонтных работ.

Из недостатков подобной системы стоит выделить:

1. Шум создаваемый насосом. Для решения проблемы насос устанавливается в не жилом помещении.
2. При отсутствии электричества система перестаёт функционировать. Возможна установка автономного генератора, либо возможность перехода на гравитационный режим
3. Цена гораздо выше, чем у естественной системы.

Однотрубная система водяного отопления многоэтажного дома

В многоэтажных зданиях такая система применяется часто, в качестве основного материала используется стальная труба (в частных отопительных системах допустимо применение полипропилена или металлопластика).

• конструкция системы и её проект рассчитываются в соответствии со СНиП по прокладке трубопроводов;
• участки магистрали, проходящие снаружи или в подвальном помещении, утепляются, чтобы тепло не уходило впустую;
• в зданиях применяется вертикальная однотрубная система — дешёвый и эффективный вариант устройства отопления;
• проектирование и расчёт производятся на этапе строительства — оптимальный вариант, схемы и чертежи с расчётами, относящиеся к отоплению, утверждаются в соответствующих инстанциях перед началом строительства;
• перед запуском в работу проводится опрессовка и пусконаладочные работы.

Особенности монтажа

Прежде всего стоит отметить, что любая система обогрева требует точного расчета, который следует доверить профессионалам. Этапы монтажа однотрубной системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя.

• Установите теплогенератор. Именно с него начинается монтаж любой автономной отопительной системы.
• Непосредственно от выхода котельной установки прокладывается вертикальный стояк, на который устанавливается атмосферный расширительный бак и разгонный коллектор.
• Далее производится разметка мест расположения радиаторов. Не стоит забывать о высоте коллектора относительно радиаторов. Делайте разметку учитывая необходимые уклоны.
• По разметке, соберите отопительный контур. Технология сборки зависит от материала используемых труб.
• Установите на отводы магистральных труб фитинги и необходимую запорную арматуру для подключения батарей.
• Установите на радиаторах воздухоотводчики.
• Смонтируйте на байпасах (перемычках между радиаторами) шаровые краны для возможности балансировки работы системы.
• Подключите к трубопроводу батареи выбранного типа и соответствующие вашей СО

Далее, необходимо произвести проверку целостности трубопровода при перекрытом расширительном баке. Если контур герметичен, то заполните его водой, рассолом или антифризом и произведите запуск котлоагрегата. После этого настройте работу СО балансировочными клапанами.

Совет: Если вы решили обустроить жилище более сложной системой отопления, то мы настоятельно рекомендуем обратиться к специалистам.