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:
- Тепло передается за счет нагретого теплоносителя. Он греет стенки отопительных приборов и тем самым обеспечивает обогрев помещений.
- Основными элементами являются радиаторы, которые могут иметь разный размер и конфигурацию в зависимости от требуемой тепловой мощности.
- 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.
- Расширительный бачок нужен для компенсации объема воды. Она всегда расширяется при нагревании.
- Циркуляционный насос обеспечивает постоянное движение теплоносителя по системе, тем самым повышая общую эффективность обогрева.
- Различные регулирующие устройства могут изменять как температуру теплоносителя, так и объем его подачи в контур или к отдельным радиаторам отопления.
- 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:
- Простота. Монтаж и ремонт однотрубного отопления очень часто осуществляется самостоятельно владельцами домов – и все благодаря простоте конструкции.
- 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.
- 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:
- Каждая последующая батарея получает меньше тепла, что особенно заметно в системах с нижней разводкой.
- Максимальная эффективность системы достигается только при установке циркуляционного насоса, что автоматически делает отопление энергозависимым.
- 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.