Однотрубная система отопления частного дома

Сильные и слабые стороны двухтрубных систем

Исследуя вопрос, какая схема отопления лучше, нельзя обойти характеристики систем с двумя трубами.

Они обладают следующими достоинствами:

1. Появляется возможность применения автоматических терморегуляторов для батарей или радиаторов отопления. Подобные моменты необходимо планировать еще во время проведения проектных разработок.
2. Для разведения труб по помещениям в этом случае используется особенная коллекторная система. При выходе из строя или снижении эффективности работы какого-то одного узла это ни коем образом не отразится на производительности остальных элементов контура.
3. Двухтрубная система подразумевает использование параллельного подключения для радиаторов.

Слабые стороны:

• Обустроить такую схему отопления намного труднее.
• Стоимость разработки проекта требует значительных финансовых затрат.
• Монтажные работы отличаются большей сложностью реализации.

Области применения:

• Частное жилищное строительство.
• Разработка «элитных» проектов.
• Многоэтажные дома с верхней разводкой.

В зданиях, имеющих 10 и более этажей, рекомендуется применять однотрубную систему с горизонтальной разводкой на каждый этаж, или двухтрубную схему, имеющую верхнюю вертикальную разводку. Это станет гарантией эффективной циркуляции.

Положительные характеристики двухтрубного коллекторного обогрева:

• Низкий уровень гидродинамического сопротивления.
• Можно устанавливать оптимальный уровень обогрева в каждом помещении.

Как выглядит схема одноконтурного проточного отопления

В многоэтажных домах различного назначения в пределах населённого пункта обогрев производится централизованно, т. е. в доме имеется ввод теплотрассы и водные задвижки, один или несколько тепловых узлов.

• тепловой узел находится в отдельном помещении, для безопасности запертом; Фото 1. Условное изображение того, как выглядит одноконтурная система отопления с указанием температуры теплоносителя на протяжении всего контура.
• сначала идут водные задвижки;
• после задвижек устанавливаются грязевики — фильтры, в которых задерживаются посторонние включения в теплоносителе: грязь, песок, ржавчина;
• затем следуют задвижки ГВС, установленные на обратку и подачу (или на начало и конец контура).

Их назначение — обеспечивать горячее водоснабжение, которое может подаваться с подачи или обратки. В зимний период теплоноситель приходит очень горячий, намного больше 100 °С (закипания не происходит по причине высокого давления в трубопроводе).

Справка! В однотрубной системе подобный принцип реализуется за счёт подачи ГВС с конца контура, где вода уже остыла до приемлемой температуры. Соответственно, если температура на подаче из магистрали снижена, то ГВС меняет источник на начало контура.

Такая вода не может использоваться для бытовых нужд, поэтому активизируется подача с обратки, где температура уже снижена до приемлемой. В осенне-весенний период, когда отопление идёт менее интенсивно, вода на обратке оказывается слишком остывшей, поэтому подача ГВС производится с подачи.

Одна из удобных и распространённых схем — открытый водозабор:

• кипяток из ТЭЦ поступает в элеваторный узел, где под давлением смешивается с водой, которая уже циркулирует в системе, в результате получается вода с температурой около 70 °С, которая поступает в радиаторы;
• избыток остывающего теплоносителя уходит в обратную магистраль;
• распределение тепла происходит с помощью задвижек либо коллектора с задвижками для каждой части дома.

Обратка и подача обычно располагаются в подвале, иногда они бывают разнесены: обратка в подвале, а подача на чердаке.

Плюсы

Достоинством однотрубной системы считают дешевизну, и это единственное преимущество этой системы. С распространением и совершенствованием двухтрубной системы однотрубная в многоквартирных домах применяется все реже.

В частных домах экономичность и простота конструкции оцениваются выше — её можно собрать собственными руками, легко обслужить и сделать энергонезависимой.

Минусы

​

Их больше:

• необходимость точного расчёта диаметров труб основного трубопровода и ответвлений;
• в радиаторах в конце контура температура будет ниже, соответственно придётся думать об увеличении объёма отопительных приборов;
• по этой же причине количество радиаторов на одной ветке будет ограничено, так как равномерный прогрев большого количества невозможен.

Принцип работы водяного отопления

Основой функционирования системы отопления является непрерывная циркуляция среды, выполняющей роль теплоносителя. Во время движения по трубам от источника нагревания (котла) к обогревающим приборам и обратно осуществляется отдача тепловой энергии и обогрев помещений. В качестве теплоносителя может использоваться не только вода, но также воздух, пар или антифриз (в домах нерегулярного проживания). Однако водяные системы отопления получили наибольшее распространение.

При обустройстве традиционного отопления используются физические явления и законы – тепловое расширение воды, конвекция и гравитация. После нагревания посредством котла происходит расширения теплоносителя, из-за чего в трубопроводе возникает давление. Среда при этом теряет в своей плотности и весе. Находящаяся внизу более тяжелая и плотная холодная вода выталкивает нагретые порции вверх: это объясняет исключительно вертикальное позиционирование выходящей из котла подающей трубы.

Благодаря создаваемому давлению и конвекции теплоноситель циркулирует внутри батарей, постепенно отдавая им свое тепло. Этот обмен энергией и приводит к обогреву помещений. Возвращающаяся обратно вода обычно имеет невысокую температуру: после этого цикл начинается заново.

Отопление, функционирующее за счет естественной циркуляции, также носит название самотечного и гравитационного. Стабильную циркуляцию жидкости обеспечивает угол уклона горизонтальных труб системы. Обычно это – 2-3 мм на погонный метр. В результате нагревания теплоносителя в магистрали создается гидравлическое давление. Так как вода способна сжиматься, даже небольшое превышение нормы чревато серьезными последствиями. Чтобы этого не допустить, любой отопительный контур оснащается специальным компенсирующим приспособлением – расширительной емкостью.

Принцип действия двухтрубной системы

При двухтрубной отопительной системе, наряду с трубопроводом подачи теплоносителя, предусмотрена обратная труба. К радиаторам горячая вода поступает по подающим стоякам. Отработанный теплоноситель по обратным стоякам уходит в обратный трубопровод, по которому он возвращается к отопительному агрегату.

Благодаря тому, что в каждый радиатор горячий теплоноситель при двухтрубной системе поступает индивидуально, при необходимости возможно отключать отдельно взятые приборы.

Схема двухтрубной системы отопления имеет две разновидности, которые отличаются друг от друга положением подающей магистрали относительно уровня монтажа радиаторов.

Двухтрубная система отопления с верхней разводкой характеризуется верхним положением подающей трубы относительно уровня радиаторов. При такой схеме прямую (подающую) трубу монтируют, как правило, в чердачном помещении или в потолочном перекрытии. От отопительного агрегата горячий теплоноситель поднимается вверх по магистральной трубе, а затем посредством подающих стояков равномерно распределяется по радиаторам.

Обратная труба, по которой отработанный теплоноситель возвращается к котлу или другому отопительному устройству, располагается ниже уровня радиаторов. Расширительный бак устанавливают в самой высокой точке системы, в основном, на утеплённом чердаке. Для коттеджей с плоской кровлей такая отопительная схема не подходит.

Основной чертой двухтрубной отопительной системы с нижней разводкой является прокладка подающей магистрали в подвале, под полом, в цоколе. Обратный трубопровод, по которому теплоноситель возвращается в котёл, должен быть смонтирован ещё ниже.

Воздушные пробки из радиаторов удаляют с помощью кранов Маевского.

Система отопления с нижней разводкой

Оба типа разводки применимы и при вертикальном, и при горизонтальном расположении труб подачи теплоносителя. В многоэтажном доме двухтрубная система с вертикальным положением магистрального трубопровода, как правило, имеет нижнюю разводку. Это объясняется тем, что термическая разница между теплоносителем в прямом и обратном трубопроводе создаёт значительное давление, которое увеличивается с повышением этажа.

Нижняя разводка труб отопления, благодаря этому давлению, помогает теплоносителю продвигаться по трубопроводу. Верхнюю разводку в данном случае используют при невозможности устройства нижней из-за архитектурных особенностей здания.

Основные характеристики двухтрубного отопления с нижней разводкой

Несмотря на свою более высокую материалоёмкость, по сравнению с однотрубной системой, двухтрубная схема отопления с нижней разводкой обладает рядом существенных достоинств:

• Такой тип отопления позволяет максимально избежать теплопотерь, поскольку основная магистральная труба проходит в подвале или под полом.
• Эта отопительная система может быть запущена в эксплуатацию сразу после возведения нижнего этажа, не дожидаясь сооружения всего дома.
• Запорная и регулирующая арматура прямого и обратного стояков располагается в подвале, что значительно облегчает её обслуживание и даёт возможность не занимать полезную площадь здания системами инженерного обеспечения.
• Отсутствие необходимости отключения отопления нижнего этажа при проведении работ по ремонту на верхних этажах.
• Немаловажным достоинством двухтрубной отопительной системы всех типов является возможность установки термостатов на каждом радиаторе, которые позволяют осуществлять регулировку тепла, тем самым экономя расходы на отопление.
• Трубопровод двухтрубной системы имеет меньший диаметр, по сравнению с однотрубной схемой, поэтому не портит внешнего вида интерьера и, при желании, его легко можно скрыть в стеновых или иных строительных конструкциях.

Положительные стороны однотрубной системы

Преимущества однотрубной системы отопления:

1. Один контур системы располагается по всему периметру помещения и может пролегать не только в помещении, но и под стенами.
2. При укладке ниже уровня пола необходимо выполнить теплоизоляцию труб во избежание теплопотерь.
3. Такая система позволяет производить прокладку труб под дверными проемами, таким образом, снижается материалоемкость и, соответственно, себестоимость конструкции.
4. Поэтапное подключение отопительных приборов позволяет подключить к разводной трубе все необходимые элементы отопительной цепи: радиаторы, полотенцесушители, теплый пол. Степень нагрева радиаторов можно регулировать методом подключения к системе — параллельно либо последовательно.
5. Однотрубная система позволяет устанавливать несколько видов отопительных котлов, например, газового, твердотопливного или электрокотла. При возможном отключении одного можно сразу подключить второй котел и система будет и дальше продолжать отапливать помещение.
6. Очень важная особенность такой конструкции — возможность направлять движение потока теплоносителя в том направлении, которое будет наиболее выгодным для жителей этого дома. Сначала направить движение горячего потока в северные комнаты или расположенные с подветренной стороны.

Минусы однотрубной системы

При наличии большого количества преимуществ однотрубной системы, следует отметить и некоторые неудобства:

• При длительном простое системы — долгий ее запуск.
• При монтаже системы на двухэтажном доме (и более) подача воды в верхние радиаторы происходит очень высокой температуры, в нижние же — низкой. Отрегулировать и сбалансировать систему при такой разводке очень тяжело. Можно устанавливать ни нижних этажах большее количество радиаторов, но это повышает себестоимость и выглядит не очень эстетично.
• При наличии нескольких этажей или уровней — отключить один нельзя, поэтому при проведении ремонтных работ приходится отключать все помещение.
• При потере уклона в системе могут периодически возникать воздушные пробки, что снижает теплоотдачу.
• Высокие теплопотери в процессе эксплуатации.

Особенности монтажа однотрубной системы

• Монтаж отопительной системы начинается с установки котла;
• На всем протяжении магистрали должен быть выдержан уклон не менее 0,5 см на 1 п. м. трубы. При несоблюдении такой рекомендации на приподнятом участке буде скапливаться воздух и препятствовать нормальному течению воды;
• Для освобождения от воздушных пробок на радиаторах применяются краны Маевского;
• Перед подключаемыми отопительными приборами следует устанавливать запорные краны, в случае ремонта устройства не понадобиться сливать воду из всей системы или при необходимости, есть возможность немного отрегулировать температурный режим системы;
• Кран слива теплоносителя устанавливается в самой нижней точке системы и служит для частичного, полного слива или заполнения;
• При устройстве гравитационной системы (без насоса), коллектор должен быть на высоте не менее 1,5 метров от плоскости пола;
• Поскольку вся разводка выполнена трубами одинакового диаметра, их следует надежно крепить к стене, не допуская возможных прогибов, чтобы не скапливался воздух;
• При подключении циркуляционного насоса в сочетании в электрокотлом, их работа должна быть синхронизирована, котел — не работает, насос — не работает.

Установлен циркуляционный насос должен быть всегда перед котлом, учитывая его специфику — он нормально работает при температуре не выше 40 градусов.

Разводка системы может выполнять двумя способами:

• Горизонтальная
• Вертикальная.

При горизонтальной разводке используется минимальное количество труб, и подключение приборов выполняется последовательно. Но такому способу подключения свойственны воздушные пробки, и отсутствует возможность регулирования теплопотока.

При вертикальной разводке трубы прокладываются по чердачному помещению и от центральной магистрали отходят трубы, ведущие к каждому радиатору. При такой разводке вода поступает к радиаторам одинаковой температуры. Свойственна вертикальной разводке такая особенность — наличие общего стояка для целого ряда радиаторов, вне зависимости от этажа.

Ранее эта система отопления была очень популярна, ввиду экономичности и простоты монтажа, но постепенно, учитывая, возникающие нюансы во время эксплуатации, стали от нее отказываться и в данный момент она очень редко применяется для отопления частных домов.

Как выбрать насос для отопления

Лучше всего подходят для установки специальные малошумные циркуляционные насосы центробежного типа с прямыми лопастями. Они не создают избыточно большого давления, а проталкивают теплоноситель, ускоряя его движение (рабочее давление индивидуальной системы отопления с принудительной циркуляцией 1-1,5атм, максимальное – 2атм).  Некоторые модели насосов имеют встроенный электропривод. Такие устройства можно устанавливать прямо в трубу, их называют еще «мокрыми», а есть устройства «сухого» типа. Отличаются они только правилами монтажа.

При установке любого типа циркуляционного насоса желательна установка с байпасом и двумя шаровыми кранами, которые позволяют снять насос для ремонта/замены без останова системы.

Подключать насос лучше с байпасом — для возможности его ремонта/замены без разрушения системы

Установка циркуляционного насоса позволяет регулировать скорость продвижения теплоносителя по трубам. Чем активнее движется теплоноситель, тем больше тепла он разносит, а значит, помещение нагревается быстрее. После того, как заданная температура  достигнута (отслеживается или степень нагрева теплоносителя или воздуха в помещении в зависимости от возможностей котла и/или настроек), задача меняется – требуется поддерживать заданную температуру и скорость потока уменьшается.

Для системы отопления с принудительной циркуляцией недостаточно определиться с типом насоса

Важно рассчитать его производительность. Для этого, прежде всего, нужно знать теплопотери помещений/зданий, которые будут отапливаться

Они определяются исходя из потерь в самую холодную неделю. В России они нормированы и установлены коммунальными службами. Они рекомендуют использовать следующие величины:

• для одно- и двухэтажных домов потери при самой низкой сезонной температуре -25оС составляют 173Вт/м2, при -30оС  потери 177 Вт/м2;
• многоэтажные дома теряют от 97Вт/м2 до 101Вт/м2.

Исходя из определенных теплопотерь (обозначаются Q) можно найти мощность насоса по формуле:

Q/c*Dt,

c – удельная теплоемкость теплоносителя (1,16 для воды или другое значение из сопроводительных документов к антифризу);

Dt – разница температур между подачей и обраткой. Этот параметр зависит от типа системы и составляет:  20оС для обычных систем, 10оС для низкотемпературных и 5оС для систем теплого пола.

Полученную величину нужно перевести в производительность, для чего нужно разделить на плотность теплоносителя при рабочей температуре.

В принципе, можно при выборе мощности насоса для принудительной циркуляции отопления руководствоваться усредненными нормами:

• с системах, обогревающих площадь до 250м2, используют агрегаты производительностью 3,5м3/ч и создаваемым напором 0,4атм;
• на площадь от 250м2 до 350м2 требуется мощность 4-4,5м3/ч и давлением 0,6атм;
• в системы обогрева площади от 350м2 до 800м2 устанавливают насосы производительностью 11м3/ч и давлением в 0,8атм.

Но учесть нужно, что чем хуже утеплен дом, тем большие мощности оборудования (котла и насоса) могут потребоваться и наоборот – в хорошо утепленном доме могут потребоваться половинные от указанных величины.  Эти данные – средние. То же самое можно сказать относительно создаваемого насосом давления: чем уже трубы и более шероховатая их внутренняя поверхность (выше гидравлическое сопротивление системы), тем выше должно быть давление. Полный расчет – сложный и муторный процесс, в котором учитывается множество параметров:

Мощность котла зависит от площади отапливаемого помещения и потерь тепла

• длина трубопровода и плотность теплоносителя;
• количество, площадь и вид окон и дверей;
• материал, из которого сделаны стены, их утепление;
• толщина стен и утепления;
• наличие/отсутствие подвала, цоколя, чердака а также степень их утепления;
• тип кровли, состав кровельного пирога и т.д.

Вообще, теплотехнический расчет – один из самых сложных в области. Так что если хотите знать точно, какой мощности вам нужен насос в системе, закажите расчет  у специалиста. Если нет – подбирайте основываясь на усредненных данных, корректируя их в ту или другую сторону в зависимости от вашей ситуации. Только нужно учесть, что при недостаточно высокой скорости движения теплоносителя система сильно шумит. Потому в данном случае лучше взять более мощное устройство — расход электроэнергии небольшой, да и система будет более эффективной.

Из чего состоит отопительная система?

Из самого названия – водяная система отопления, становится понятно, что для ее работы необходима вода. В данном случае она является теплоносителем, который непрестанно циркулирует по замкнутому контуру. Вода нагревается в специальном котле, а затем – по трубам, доставляется к основному отопительному элементу, которым может выступать система «теплый пол» или радиаторы.

Конечно же, для более качественной, безопасной и экономичной работы системы можно использовать большое количество вспомогательного оборудования. Однако самая простая водяная отопительная система выглядит так:

Основные элементы системы отопления

Отопительные системы могут различаться по принципу циркуляции теплоносителя:

• водяное отопление с принудительной циркуляцией;
• с естественной.

Система с естественной циркуляцией теплоносителя

Система с естественной циркуляцией – прекрасный пример использования человеком элементарных законов физики. Принцип ее работы на самом деле прост – перемещение теплоносителя в трубах происходит по причине разности плотности холодной и горячей воды.

Система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя

То есть, теплоноситель, нагреваемый в котле, становится более легким, его плотность уменьшается. Горячая вода вытесняется из котла поступающим в него холодным теплоносителем и легко устремляется вверх по трубе центрального стояка. А от него — к радиаторам. Там теплоноситель отдает свое тепло, остывает, и, вернув себе былую тяжесть и плотность, по трубам обрата возвращается вновь к нагревательному котлу – вытесняя из него новую порцию горячего теплоносителя. И такой цикл повторяется бесконечно.

Чтоб самостоятельно создать водную отопительную систему с естественной циркуляцией теплоносителя, важно помнить несколько простых правил.  Прежде всего – следует подобрать трубы наиболее подходящего диаметра для создания центрального стояка, а, кроме того, соблюсти необходимый угол уклона при прокладывании труб. Однако система с естественной циркуляцией имеет и несколько весомых недостатков

В первую очередь – необходимость использования тяжелых металлических труб (возникают сложности при монтаже). Кроме того, такая система исключает возможность регулирования уровня прогрева каждого отдельного помещения. Еще одним минусом системы можно назвать большой расход топлива

Однако система с естественной циркуляцией имеет и несколько весомых недостатков. В первую очередь – необходимость использования тяжелых металлических труб (возникают сложности при монтаже). Кроме того, такая система исключает возможность регулирования уровня прогрева каждого отдельного помещения. Еще одним минусом системы можно назвать большой расход топлива.

Система с принудительной циркуляцией теплоносителя

Система отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя

Отличительной чертой системы данного типа является обязательное дополнение ее циркуляционным насосом. Именно он способствует перемещению теплоносителя по трубам. Выглядит схема системы так:

В качестве одного из основных преимуществ системы с принудительной циркуляцией можно выделить то, что такое водяное отопление от электричества дает возможность контролировать посредством специальных вентилей уровень напора в каждом радиаторе – таким образом, контролируется и уровень прогрева помещения. Этот факт позволяет в некоторой степени снизить количество используемого для нагрева теплоносителя топлива.

Недостатком же системы является ее энергозависимость. В случае если в вашем доме возможны перепады напряжения или отключение электропитания, наиболее разумным решением будет использование комбинированной системы, которая совмещает в себе принудительную и естественную циркуляцию теплоносителя.

Монтаж отопительной системы

Наиболее практичным является создание в доме двухтрубной отопительной системы. Она являет собой два совмещенных контура, по одному из которых (подающие трубы) к радиаторам перемещается горячий теплоноситель. А остывшая вода от радиатора возвращается к котлу по второму контуру – трубам обратки.

Движение теплоносителя в системе отопления

Двухтрубная отопительная система с принудительной циркуляцией является прекрасным решением для любого частного дома. Она позволяет подключать специальные термостаты, позволяющие на каждом отдельном радиаторе контролировать степень нагрева. Систему можно дополнить специальными коллекторами, что сделает ее еще более эффективной.

Разновидности подключения радиаторов

Основными способами подключения приборов отопительных систем является несколько типов:

• Боковое (стандартное) подключение;
• Диагональное подключение;
• Нижнее (седельное) подключение.

Боковое подключение

Боковое подключение радиатора.

Подключение с торца прибора – подача и обратка находятся с одной стороны радиатора. Это наиболее распространенный и эффективный способ подключения, он позволяет снять максимальное количество тепла и использовать полностью теплоотдачу радиатора. Как правило, подача находится сверху, а обратка снизу. При использовании специальной гарнитуры возможно подключение снизу–вниз, это позволяет максимально спрятать трубопроводы, но снижает теплоотдачу радиатора на 20 – 30%.

Диагональное подключение

Диагональное подключение радиатора.

Подключение по диагонали радиатора – подача находится с одной стороны прибора сверху, обратка с другой стороны снизу. Такой тип подключения используется в тех случаях, когда длина секционного радиатора превышает 12 секций, а панельного 1200 мм. При установке длинных радиаторов с боковым подключением присутствует неравномерность прогрева поверхности радиатора в наиболее удаленной от трубопроводов части. Чтобы радиатор прогревался равномерно, применяют диагональное подключение.

Нижнее подключение

Нижнее подключение с торцов радиатора

Подключение с низа прибора – подача и обратка находятся внизу радиатора. Такое подключение используется для максимально скрытого монтажа трубопроводов. При монтаже секционного прибора отопления и подключения его нижним способом подающий трубопровод подходит с одной стороны радиатора, а обратный с другой стороны нижнего патрубка. Однако эффективность теплоотдачи радиаторов при такой схеме снижается на 15-20%.

Нижнее подключение радиатора.

В случае когда нижнее подключение используется для стального панельного радиатора, тогда все патрубки на радиаторе находятся в нижнем торце. Конструкция самого радиатора при этом выполнена таким образом, что подача поступает по коллектору сначала в верхнюю часть, а затем обратка собирается в нижнем коллекторе радиатора, тем самым теплоотдача радиатора не снижается.

Нижнее подключение в однотрубной схеме отопления.