Однотрубная система отопления: типы и схемы

Несмотря на сравнительную сложность и громоздкость водяной системы отопления (СО), именно она чаще всего применяется для обогрева частных и муниципальных жилых домов. Для такой популярности есть одна, но очень веская причина: идеальное соотношение цена – эффективность – экономичность. Наиболее простая, из всех возможных, схема системы отопления – однотрубная, которая и будет подробно рассмотрена в этой публикации.

Устройство и принцип работы

Любая водяная СО основана на теплообмене между теплоносителем (водой, рассолом, антифризом), который циркулирует по контуру, и воздухом обогреваемого помещения. В зависимости от архитектуры обогреваемого помещения, существует два варианта подачи воды к батареям: по лежакам (горизонтальному магистральному трубопроводу) и вертикальным стоякам.

Принцип действия горизонтальной однотрубной системы отопления следующий: теплоноситель циркулирует в магистральной трубе, образующей собой замкнутый контур, который начинается и заканчивается в теплогенераторе. Именно к одной магистральной линии и подключено все необходимое для работы СО оборудование.

Основные схемы разводки

Все типы разводки могут быть реализованы, в зависимости от способа перемещения теплоносителя по контуру.

• Гравитационные. Другими словами, теплоноситель движется по контуру самотеком.
• С принудительной циркуляцией.

Для того чтобы понять конструкцию, все плюсы и минусы каждого способа, необходимо рассмотреть устройство и принцип работы простейшей гравитационной СО.

Данная СО состоит из: теплогенератора (1), магистрального трубопровода (2; 3; 4; 5; 6), к которому подключаются батареи и атмосферного или мембранного расширительного бака (7), компенсирующего тепловое расширение теплоносителя.

Котел разогревает воду, которая поднимается по стояку вверх, а оттуда опускается к радиаторам. Охлажденный в батареях теплоноситель возвращается в котлоагрегат для дальнейшего использования. Как видно, в данном варианте не предусматривается никакого устройства для перемещения теплоносителя. В гравитационных СО для создания давления в контуре используется так называемый разгонный коллектор или стояк. На схеме он обозначен цифрой 4.

Для правильной работы необходимо, чтобы высота разгонного коллектора над первым радиатором в контуре, была не менее полутора метров.

Чтобы теплоноситель перемещался самотеком по контуру, одного разгонного стояка мало: необходим уклон магистрали. Нормальный уклон должен составлять 5° или 0,01 метр (10 мм.) на 1 погонный метр трубы. Должно быть соблюдено условие возвышения последнего радиатора в контуре, над теплогенератором.

Совет! Чтобы не было застоя теплоносителя, следует руководствоваться следующим правилом: чем выше последний радиатор в контуре над котлом, тем лучше. Несмотря на это, данное значение не должно превышать 3 м.

Что еще влияет на работу такой СО: длина контура, диаметр магистрального трубопровода и ответвлений, и способ подключения радиаторов.

На рисунке показаны четыре основных способа монтажа радиаторов в однотрубном контуре: «а» и «б» — последовательное подключение; «и» и «г» — параллельное магистральной трубе подключение. Как понятно из рисунка, нормальный самотек теплоносителя может обеспечить только схема с нижним последовательным подключением радиаторов (а). На практике, данный способ имеет все недостатки, которые присущи однотрубной СО.

Для улучшения теплообмена схема подключения батарей была модернизирована (б): такой способ установки радиаторов способствует более равномерному прогреву всех секций батарей (радиаторов, регистров и пр.). Есть у этого способа и недостатки: такое подключение практически не эффективно при движении воды самотеком; создается еще больший перепад температуры теплоносителя, между первой и последней в контуре батареей. Решить первую проблему поможет установка в контур циркуляционного насоса.

На практике, устанавливать нужно не только насос. Для спуска воздуха из батарей на них необходимо установить автоматические воздухоотводчики или краны Маевского.

Данная разводка уже не будет являться гравитационной, поэтому уклон трубопровода можно не соблюдать.

Если предполагается монтаж СО с закрытым расширительным бачком (10), то лучшим место его монтажа является обратная ветка магистрали, в любом удобном для установки месте. При использовании в данной схеме закрытого применяется группа безопасности (11), состоящая из подрывного клапана, прибора, для контроля за давлением и устройства для отвода воздуха.

Такая СО полностью работоспособна и имеет право на существование. Мало того, она успешно применяется для обогрева небольших одноэтажных помещений. Далее, будет рассмотрена модернизированная схема однотрубной системы отопления «Ленинградка».

Почему данную СО назвали «Ленинградка» — точно узнать невозможно. Одни источники утверждают, что именно эта схема была разработана и опробована в «Северной столице». Другие, что данное название было получено, как подтверждение экономичности этой системы обогрева. «Ленинградка» успешно применяется как в массовом, так и в частном строительстве.

Основной особенностью данной технологии является наличие перемычки между радиаторами (12). Именно такая конструкция позволяет более равномерно распределить тепло между батареями. Недостатком является невозможность отсечки и сложность в температурной балансировке каждой батареи.

При установке на каждый радиатор запорной арматуры (13), а в каждую перемычку балансировочного клапана (14), система отопления лишается этих недостатков. Для лучшей теплоотдачи можно использовать данную схему разводки с диагональным подключением батарей.

Данный модернизированный тип СО позволяет уже сделать ответвление на обогрев дополнительного помещения, или использовать ее для реализации обогрева небольшой двухэтажной постройки.

Проблема любой однотрубной системы в том, что проходя через все батареи вода достаточно сильно остывает, а это может привести к образованию на теплообменнике котла конденсата. Решить данную проблему поможет установка буферной емкости, или как его еще называют теплоаккумулятора. Схема однотрубной системы отопления с теплоаккумулятором показана на рисунке ниже.

Работать такая система будет следующим образом: После запуска котла вода будет циркулировать по «малому кругу» котел – теплоаккумулятор – котел, благодаря термостатическому клапану, установленному на подающий трубопровод после буферной емкости. После того как температура достигнет нужного значения, клапан открывается и подает нагретый теплоноситель на радиаторы.

Охлажденная вода будет поступать в теплоаккумулятор, смешиваться с нагретым теплоносителем. Так решается проблема низкой температуры обратки и появления конденсата на теплообменнике котлоагрегата.

Отопление с вертикальными стояками

Выше были рассмотрены возможные схемы с горизонтальной разводкой. Но для построек с несколькими этажами существуют и более рациональные варианты однотрубного отопления – вертикальные. Оборудование в них используется идентичное горизонтальным, разница только в конфигурации контура и его разводке.

Принцип действия схемы однотрубной системы отопления с верхней разводкой заключается в следующем: нагретая вода из котла поднимается по вертикальному стояку, где по распределительному трубопроводу поступает в вертикальные стояки и радиаторы. После охлаждения она возвращается в теплогенератор. Такая СО может оснащаться расширительным баком как открытого, так и закрытого типа. Движение воды по трубопроводу обеспечивает циркуляционный насос.

Существует три вида вертикальных стояков с верхней разводкой, которые различаются способом присоединения батарей:

А. Вертикальный стояк с односторонним присоединением радиаторов.
Б. Стояк с двухсторонним подключением батарей.
В. Стояк с опрокинутой циркуляцией.

Основным недостатком верхней разводки являются потери тепла при подаче воды к батареям.

На рисунке выше показана схема однотрубной системы отопления с нижней разводкой. Подающая и обратная ветка отопительного контура прокладывается в подвале или под полом первого этажа. Нагретый теплоноситель поступает из магистрали непосредственно в вертикальные стояки с радиаторами. Достоинство данной системы в том, что отсутствует выход трубопровода в чердачное помещение, а значит и минимизируются потери тепла при доставке теплоносителя к потребителю.

Плюсы и минусы

Опираясь на способы установки радиаторов, можно сделать собственные выводы:

1. независимо от длины контура такая СО требует меньшего количества трубопровода, что положительно сказывается на стоимости монтажных работ;
2. однотрубный обогрев предполагает достаточно простые варианты подключения, с которыми справится любой домашний мастер;
3. может использоваться как в одноэтажных, так и многоэтажных постройках.

Рассматривая достоинства нельзя не упомянуть, как будет смотреться разводка такой СО по жилому помещению. Магистральная труба, по которой осуществляется подача воды в батареи и котлоагрегат – всегда проходит вдоль плинтуса пола. При желании ее можно скрыть фальшполами, «утопить» в стену, задекорировать и пр.

В качестве недостатков однотрубной системы отопления можно отметить:

• При последовательном подключении радиаторов достаточно сложно добиться на них одинаковой температуры, без применения дополнительного оборудования и увеличения площади теплообмена.
• Такой тип обогрева с естественной циркуляцией можно использовать только для небольших помещений. Кроме того, не всегда есть возможность соблюдать обязательный уклон контура.

Совет! Сегодня, достаточно популярным стал обогрев помещений посредством водяных «теплых полов». Следует понимать, что однотрубное отопление для этого совершенно не подходит. Если еще на этапе проектирования отопительной системы предполагается организация теплого пола, то рекомендуется сразу обращать внимание на схемы двухтрубного отопления.

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.

Схема однотрубной системы отопления частного дома

Для организации эффективной отопительной сети в своем жилище мало лишь купить дорогой котел, нужно правильно выполнить гидравлический расчет, подобрать оборудование, определиться с разводкой труб и т. д. Наиболее надежной является однотрубная система отопления частного дома, она оптимально подходит для небольших площадей – до 250 м².

При желании обустроить такой вид обогрева можно самостоятельно. В статье рассмотрим особенности проектирования отопительного контура, приведем самые эффективные схемы разводки и выполним гидравлический расчет однотрубной системы отопления.

Как правильно сделать однотрубную систему отопления

В зависимости от количества магистралей, бывает двухтрубное или однотрубное отопление в частном доме. В первом варианте движение теплоносителя происходит по двум трубопроводам: один транспортирует горячую воду к радиаторам, второй – отводит остывшую обратку к котлу.

Существует несколько видов двухтрубных отопительных сетей, отличающихся схемой разводки труб, типом циркуляции теплоносителя и прочими характеристиками. Например, по направлению движения жидкости в магистралях они бывают с прямоточной или тупиковой разводкой системы отопления.

Батареи к двухтрубному контуру подключаются параллельно и всегда имеют одинаковую температуру. Реализовать систему довольно дорого, потому что она требует удвоенное количество труб, арматуры, а также другого оборудования.

Дешевле и легче организовать однотрубное отопление в частном доме с естественной или принудительной циркуляцией теплоносителя. Здесь магистральный трубопровод выполнен в виде замкнутого кольцевого контура, выходящего из теплогенератора. К нему последовательно подсоединяют радиаторы и теплый пол (подключают последним). В отопительной сети минимум комплектующих, что позволяет экономить на монтажных работах.

Стандартная однотрубная система отопления частного дома включает в себя котел, трубы, батареи, расширительный бак, разгонный участок трубопровода или циркуляционный насос, а также различную арматуру и фитинги.

Как сделать однотрубное отопление в частном доме самостоятельно:

• Монтаж котла – установка теплогенераторатора производится согласно инструкции производителя и общепринятых СНиП.
• Обустройство разгонного коллектора – он необходим для увеличения скорости транспортировки нагретой воды. В помещениях с низкими потолками разгонный участок малоэффективен. Обязательно его устанавливают в однотрубной системе отопления частного двухэтажного дома.
• Укладка трубопровода – чтобы исключить возможность завоздушивания системы магистраль прокладывают с уклоном (минимум 0,5 см на 1 м трубы).
• Установка и подключение радиаторов – все батареи рекомендуется оснастить кранами Маевского, они нужны для удаления образовавшегося воздуха в системе.
• Монтаж запорной арматуры – перед отопительными приборами монтируют запорные краны. Такая арматура позволяет быстро произвести ремонт трубопровода или оборудования, без слива всей воды из системы.
• Установка сливного крана – используют для слива теплоносителя, размещают в самой нижней точке системы.
• Подключение расширительного бака – устройство размещается перед насосом в закрытых системах.
• Монтаж циркуляционного насоса – прибор располагают перед входом обратки в котел.

Оборудование подбирается под вид системы: открытая, закрытая. В первом варианте расширительный бак выполнен в виде емкости, которую приваривают к магистрали в самой верхней точке (обычно на чердаке). В закрытых отопительных контурах применяется герметичный расширительный бак с мембраной внутри.

В зависимости от варианта подачи теплоносителя к оборудованию, однотрубная система отопления в частном доме может иметь верхнюю или нижнюю разводку. При нижнем подключении трубопровод размещается под батареями: над полом, в цоколях и подвалах, под полом. Обязательно в контур включают циркуляционный насос. Самым простым примером нижней разводки является схема «Ленинградка».

При верхней разводке вода поднимается по стояку, а после последовательно попадает к радиаторам. Такая схема может быть реализована в однотрубной тупиковой системе отопления. Однако применяется она редко из-за дороговизны монтажных работ и использования металлических труб большого диаметра.

Для того чтобы однотрубная система отопления частного дома из полипропилена или другого материала магистрали была эффективной и работала стабильно, нужно правильно подобрать диаметр труб, мощность котла, определиться с количеством батарей. Для этих целей производят гидравлический расчет.

Гидравлический расчет однотрубной системы отопления

Проектируя однотрубную систему отопления частного дома, нужно учитывать все возможные потери. На их величину влияет конструкция контура, плотность теплоносителя и скорость его передвижения, а также другие параметры. Снизить затраты и обеспечить равномерное распределение тепла по комнатам можно, если заранее рассчитать гидравлику.

Проводят расчет однотрубной системы отопления в Excel, в специальном онлайн калькуляторе или при помощи стационарных программ. Удобнее всего использовать таблицы Excel, главное — правильно подготовить формулы и определить величины искомых данных.

Рассмотрим пример гидравлического расчета системы отопления частного дома, площадью 80 м2 и высотой потолков 2,7 м. Жилье расположено в умеренно континентальном климате: средняя температура зимой -7°C, летом – до +19°C.

Вычисления проводятся по формулам. Для определения мощности теплогенератора понадобится коэффициент удельной мощности местоположения (Wудел) по климатическим условиям: южные области – 0,6-1 кВт/м2, центр – 1-1,5 кВт/м2, северные регионы – 1,5-2 кВт/м2. Для нашего примера мы берем значение в 1,4 кВт/м2.

Мощность котла = (Sпомещ*Wудел) / 10= (80 м2*1,4) /10 = 11,2 кВт.

Любая однотрубная система отопления в частном доме включает в свою структуру обогревательные приборы. Как правило, это радиаторы с несколькими секциями. Подобрать их количество и мощность можно проведя несложные расчеты. При этом во внимание берется вид батарей, объем помещения, материал стен, расход тепла на 1 м3.

Справочные данные по расходу тепла на 1 м3:

• дом из кирпича с качественным утеплением стен, чердака, перекрытия и фундамента – 0,02 кВт;
• из сип-панелей – 0,041 кВт;
• кирпичный дом с металлопластиковыми окнами – 0,034 кВт.

Чтобы определить объем помещения, площадь комнаты умножаем на высоту потолков. Например, имеем гостиную площадью 20 м2:

20 м2*2,7 м = 54 м3

Количество тепловой энергии для такого помещения в кирпичном доме составляет:

54 м3*0,034 кВт=1,83 кВт

Для дальнейших расчетов нужны данные о характеристиках выбранных радиаторов. Рассмотрим алюминиевые варианты. Мощность одной секции таких изделий составляет 0,175 кВт. Если тепловую энергию разделить на этот показатель, получим необходимое количество секций батарей:

1,83 кВт/0,175 кВт=10,45

Таким образом, для обогрева гостиной понадобится алюминиевый радиатор с 11 секциями.

Методика расчета диаметра трубопроводной магистрали отопления довольно сложная, она зависит от потерь тепла, материала труб и других показателей. Самостоятельно выполнить точный просчет проблематично. Если однотрубная система отопления из пропилена или металлопластика, то для определения оптимального проходного отверстия можно использовать справочные данные.

Есть специальные таблицы, в которых уже просчитано соответствие зависимостей мощности системы, внутреннего диаметра труб, а также скорости движения теплоносителя. Например, в отопительном контуре с мощностью 15 кВт и 6 радиаторами должны использоваться трубы с внутренним диаметром от 12-20 мм: переходы между участками с 1-3 батареи оснащаются 20 мм трубами, с 4-5 радиаторы – 15 мм, далее монтируется переход на 12 мм.

Объем теплоносителя в системе рассчитывается исходя из мощности котла или посредством суммирования всех емкостей в контуре, в том числе и отдельных участков труб, а также байпасов.

После того как гидравлика посчитана, подбирается циркуляционный насос. Рекомендуется системы с принудительной циркуляцией дополнительно оснастить байпасным обводом. Разберемся, нужен ли байпас в однотрубной системе отопления и какие функции он может выполнять.

Использование байпаса в однотрубной системе отопление

одернизированная однотрубная система отопления с байпасом имеет расширенный набор функциональности. В ней появляется возможность регулировки количества нагретой воды, поступающей к радиатору. Что позволяет в таких схемах как «Ленинградка» обеспечить прогрев всех батарей.

Выглядит устройство в виде перемычки, устанавливаемой между прямой и обратной подводкой радиаторов. Также изделие может монтироваться для подключения насоса, теплого пола или другого оборудования. Обязательно диаметр байпаса в однотрубной системе отопления делается на 1 размер меньше сечения подводящей трубопроводной магистрали.

Чтобы понять, нужен ли байпас в однотрубной системе отопления смоделируем ситуацию – потек радиатор, а на улице -20°C. Без обходного патрубка придется сливать всю воду из магистрали. Байпас же позволяет изолировать только вышедший из строя участок, так как он может выполнять роль запорной арматуры.

Существует несколько вариаций байпасных обводов. Они отличаются конструкцией и способом регулировки.

• Нерегулируемые – используются для подключения только батарей. Не имеют дополнительного оборудования, их просвет постоянно открыт и движение теплоносителя происходит без возможности управления.
• С ручным управлением – такой байпас оснащен шаровым краном. Устройство позволяет регулировать движение потока, может использоваться для обвязки насосов и подключения радиаторов. Если полностью перекрыть кран, теплоноситель начнет двигаться по основному пути.
• Автоматические – бывают клапанными или инжекционными. Устанавливаются в однотрубное отопление частного дома для увеличения КПД системы, уменьшения теплопотерь и для более равномерного прогрева помещений. Перенаправление потока жидкости происходит без участия человека.

В случае отключения электроэнергии однотрубная система отопления с байпасом продолжает работать в самотечном режиме, несмотря на остановку циркуляционного насоса. Тип обходного участка и его оснастка подбирается в зависимости от схемы разводки и необходимой функциональности.

Верхняя и нижние разводки однотрубной системы отопления

Бывает верхняя разводка системы отопления или нижняя. Вариант с верхним розливом обычно используется для домов с площадью до 100 м².

Если реализована однотрубная система с верхней разводкой, схема подключения радиаторов обязательно должна быть последовательной. При этом сначала теплоноситель будет подаваться к самой верхней точке контура, а после распределяться по батареям. Подающий стояк размещается на чердаке или под потолком, подающий трубопровод – над батареями.

Однотрубная система отопления с верхней разводкой имеет такие особенности:

• чаще всего применяется для систем с естественной циркуляцией;
• в системе обязательно должен быть разгонный участок;
• не содержит сложных узлов или слишком дорогих деталей;
• движение теплоносителя происходит за счет гравитации.

По расположению труб, которые соединяют между собой отопительные батареи, верхняя разводка системы отопления может быть вертикальной или горизонтальной. В первом варианте могут образовываться воздушные пробки. Устранить недостатки можно, нужно лишь вмонтировать в отопительный контур трубопроводную арматура: отсечные клапаны, краны Маевского и терморегуляторы. Вертикальные схемы подходят для реализации в небольших жилищах.

Горизонтальная однотрубная система с верхней разводкой схема применима для эксплуатации в одноэтажных домах с большой площадью обогрева. Подходит она и для двухэтажных зданий. В конструкции системы должен быть стояк, по которому будет производиться подача теплоносителя на верхний этаж.

Однотрубная система отопления с верхней разводкой может функционировать практически с любыми типами радиаторов: чугунные, биметаллические и другие модели. При использовании алюминиевых батарей обязательно контролируют уровень кислотности теплоносителя.

Когда в доме реализуется однотрубная система отопления с нижней разводкой схема подключения радиаторов всегда последовательная. Батареи подсоединяются к горизонтальной трубе, которая уложена по периметру всех отапливаемых помещений. Вход и выход в радиаторах может быть диагональным или нижним. Обогревательные приборы в такой системе размещаются на одном уровне. Они всегда работают одновременно. Трубопровод имеет небольшой уклон от котла, циркуляция жидкости в системе принудительная.

Хорошо себя зарекомендовала однотрубная система отопления с нижней разводкой схема «Ленинградка» с байпасами. Здесь радиаторы хоть и имеют последовательное подключение к одному трубопроводу, но могут работать по отдельности. Кроме того, есть возможность регулировки нагрева каждого прибора.