Однотрубное отопление в доме

Идея создать однотрубную систему отопление в частном доме может показаться на первый взгляд заманчивой. Вероятно, что одна труба вместо двух, намного дешевле. Наверное, такую систему проще монтировать…. Однотрубку можно положить даже под плинтус – не сложно спрятать, это же не две трубы…

Разберемся по порядку, действительно ли дешевле? Проще ли сделать? Но самое главное – как поведет себя однотрубная система в эксплуатации? Не будет ли отопление в доме просто некачественным. Не окажутся ли недостатки системы слишком весомыми. И поэтому однотрубная (ленинградка) не будет применима вообще…

Сколько радиаторов и как их подключить

Сколько радиаторов чаще в доме? Сегодня обычным домом окажется строение с мансардным этажем и отапливаемой площадью 200 м кв. При этом внизу находится с десяток радиаторов и на мансарде штук 5. Если рассмотреть домик одноэтажный 100 м кв., то понадобится от 8 отопительных приборов.

Если их подключить одной трубой последовательно один за другим, то последний окажется холодным, при обычных параметрах отопительной сети.

Если их подключить параллельно к одной трубе – то же самое последний будет «ледяным», если характеристики отопления обычные…
Но что подразумевается под словом «обычные»?

Нормальные технические характеристики

При создании отопления все стремится к минимизации, упрощению, удешевлению.

Для движения теплоносителя применяются циркуляционные насосы, бесшумные и слабомощные. Максимальна мощность двигателя обычно до 100 Вт. Новейшие модели с компьютерным управлением умеют выбирать наиболее экономичный режим работы сами, и пользователи радуются, когда табло показывает потребляемую мощность 12 Вт при площади дома 150 м кв.

Трубы применяются внутренним диаметром 16 мм для одного – двух радиаторов и 20 мм для группы до 6 шт., 25 мм уже может быть магистралью от котла для целого дома.
Что же будет с однотрубкой, если все это применить к ней?

Экономия при создании и эксплуатации

Если однотрубную систему создать с прогрессивными (экономичными) параметрами отопления, то она в масштабах дома (5 и более радиаторов в кольце) окажется не работоспособной, потому что последние радиаторы будут холодными.

Обычный циркуляционный насос не обеспечит скорость теплообмена (подачу необходимой энергии для последовательного включения). А обычный диаметр труб создаст слишком большое гидравлическое сопротивление, при попытке увеличить расход жидкости.

Чтобы нагреть последний в кольце прибор нужен мощный насос и кольцевая труба большого диаметра.

Какая температура радиаторов у ленинградки

При последовательном включении на одну трубу радиаторы будут забирать часть энергии и постепенно остужать теплоноситель. Если температура на подаче +60 град, то на каждом радиаторе потеря при обычной циркуляции теплоносителя (до 30Вт на насос) составит примерно 7% или 4 град. Тогда на выходе из 4-го радиатора будет плюс 48 град С. Но 5-й в кольце будет уже малопригодным для обогрева. А к примеру, на восьмом радиаторе в кольце – будет 32 град, — просто холодный.

Выравнивание температуры между подачей и обраткой возможно только при большом диаметре труб и мощном насосе, создающем достаточный расход теплоносителя.

Расточительная однотрубка для больших домов

В больших домах, с несколькими десятками радиаторов, где эксплуатационные потери не слишком велики можно рассмотреть вариант однотрубной системы отопления.

• Применяется стальная труба большого диаметра (от 50 мм) согласно проектному расчету, с особым насосом, создающими значительную скорость движения жидкости, до предела возникновения шума в трубе. Труба размещается по кольцу внешней стены во внутрипольном пространстве.
• К трубе подключаются пары отводов под радиаторы или внутрипольные конвектора под высокими окнами. Разность давление создается не только за счет остывания жидкости в приборах, но главным образом, за счет монтажа в трубе паруса на подающем патрубке.
• Значительные затраты на создание и эксплуатационные потери нивелируются большой мощностью отопления, и не являются значимыми, при рассмотрении всей затратной части строительства такого дома. С уменьшением площади отопления роль указанных затрат будет возрастать и они окажутся неприемлемыми.

Почему так расточительно

Можно ли транжирить ресурсы, и делать столь не экономичную систему отопления при создании и особенно при эксплуатации? Там, где можно задействовать на циркуляцию 20 Вт будет тратится 200 Вт. (?), Сколько точно, — покажут лишь расчеты на конкретную гидравлическую сеть, на в любом случае – в разы больше.

Остается непонятным зачем нужная дорогая эксплуатация, ведь только за сутки в разнице набегает киловатт-другой энергии, а за годы эксплуатации – приличная куча денег, выброшенная на ветер.

Другие методы выравнивания температуры – глубокая балансировка первых радиаторовЮ делает всю систему еще дороже и не устойчивой в работе. Рекомендуется как выход – увеличивать площадь радиаторов для компенсации потери температуры. Но тогда уже 8-й в кольце должен быть вдвое большей площади, чем первый, – слишком расточительный метод отопления.

При увеличении диаметра трубы в два раза, ее стоимость растет быстрее. Стоимость ее фитингов и кранов увеличивается в несколько раз. Любой монтажник скажет, что работоспособная однотрубка диаметром 32 мм на 10 радиаторов, обойдется дороже чем двухтрубка проложенная трубой 20 и 16 мм (два тупика по 5 шт).

К тому же монтажник добавит (скорее всего), что такие большие фитинги и трубы монтировать сложнее.
Однотрубка с трубой большого диаметра обойдется дороже при создании.

Где и как применяются однотрубки

На производствах бывает, что нужно отапливать цеха большой площади. Тогда оказывается, что местная котельная будет рациональней с однотрубной системой протяженностью в километр, с сотнями подключенных отопительных приборов и мощным насосом.

Однотрубки можно встретить везде в централизованных сетях многоэтажных домов, ведь отопительный стояк это и есть данная система с большой скоростью циркуляции.

Когда ленинградка рациональней в частном хозяйстве

Явно рациональной окажется однотрубная система при создании отопления в каком то маленьком помещении, до 4 радиаторов максимум в одном кольце, но лучше до 3 шт. Их даже можно соединить последовательно один за другим полипропиленовой трубой наружным диаметром 25 мм, чтобы не перегружать циркуляционный насос минимального типоразмера 25/40.

Как создать однотрубную систему отопления

Одним из вариантов создания однотрубной системы отопления в небольшом частном доме является создание 2 или 3 колец по 2 – 3 радиатора в каждом. Теоретически это возможно, если котел находится в центральной части строения и от его обвязки можно уложить в разных направлениях кольца отопления. Например, в одно крыло дома 4 радиатора, в другое – 3 шт., на мансардный этаж – 3 шт.
Примерная схема двухтрубки для одного отопительного кольца на 3 прибора.

В доме будет создана однотрубная система отопления, приемлемого качества по равномерному нагреву 10 шт. радиаторов, более простая, экономичная, и дешевая по сравнению, если бы эти приборы были подключены двумя трубами.

Но проблема в том, что подобное расположение котла, с возможностью замыкать кольца по 3 радиатора одной трубой – редкость. Чаще котел отнесен в подсобное помещение в крайней части дома. И тогда необходимо прокладывать либо длинные тупики – по 5 приборов, либо одно кольцо по периметру с включением в него всех потребителей – оно создается обязательно из двух труб, применяется попутная схема включения – как создать попутку….

Монтаж самотечной однотрубки – отопление для садового домика

Когда с электричеством проблема где нибудь в удаленном домике, оптимальным становится самотечная система — 3 – 4 радиатора в одном кольце. Применяются трубы диаметром от 30 мм (внутренний). Желательно использовать стальные трубы 40 – 50 мм в диаметре. Котел устанавливается в приямке – линия нагрева ниже линии охлаждения, т.е. средней точки радиаторов, только тогда возникнет циркуляция.

Как вариант создания – от подачи металлический трубопровод на приподнятый расширительный бак открытого типа. Он располагается под потолком, греет воздух вверху, — поднимая линию охлаждения. От него разводка по дому одной трубой, можно применить и пластиковые варианты, через 3 радиатора, и обратно на котел. Система получается дорогой, но незаменима там, где нет электроэнергии.

Подключения радиаторов

Существуют несколько вариантов включения радиаторов в однотрубной системе отопления.

Последовательное включение – наиболее экономичное при создании. Применяется до 3 шт. отопительных приборов.

Параллельное подсоединение с верхним подключением подачи – может применяться и на самотеке, и в самых больших кольцах с насосом. Здесь движение жидкости через прибор идет как по параллельной ветви, а также за счет тепловой конвекции воды при остывании ее в приборе.

Параллельное нижнее подключение.
Здесь одного принципа «параллельной ветви» не достаточно, на магистральной трубе включается вентиль или вставка – заужение площади сечения в два и более раз. В стальную трубу нередко просто вваривают преграду.

При параллельных включениях возможна балансировка первых радиаторов в больших кольцах, чтобы подровнять температуру по всей цепочке. Но как рекомендовалось, этот метод не является спасительным, если параметры сети обычные, а специалисты рекомендуют лишь еще больше удорожить сеть за счет увеличения размеров последних батарей.

Применяемые материалы и оборудование

В основном используется твердотопливный котел, так как автоматизированные варианты, в небольших строениях (с однотрубкой) на 3 — 4 радиатора в отопительном кольце применяются редко. Выбирается циркуляционный насос 25/40, для которого максимальная площадь отопления до 150 м кв. в утепленном доме. Рекомендуемая обвязка с использование трехходового клапана для защиты от холодной обратки. А также электрическая защита от перегрева и остужения через котел после завершения горения.

Трубы полипропиленовые 25 мм (наружный), или металлопластиковые трубы 20 мм. Отводы для подключения – 20 мм (16 мм). Кран балансировочный на первом радиаторе вместо отключающего крана.

Также котел снабжается группой безопасности и фильтром на обратке перед насосом.

Первично-вторичные кольца отопительных систем

Сравнительно недавно наметился новый подход к монтажу сложных систем отопления с большим количеством потребителей тепла. Сразу за котлом в пределах этажа создается короткое первичное замкнутое кольцо (рис. 43), куда насосом подается теплоноситель. Циркуляционный насос котла перекачивает теплоноситель только по первичному кольцу. В нем делают отводы для питания ветвей с потребителями тепла: поэтажные ветки с радиаторами, «теплые полы» и т. п. — это вторичные кольца. Каждое вторичное кольцо снабжено своим насосом. Отбор воды и ее возврат должен быть расположен рядом, не далее 300 мм друг от друга.

рис. 43. Пример схемы отопления с первично-вторичными кольцами

Вторичные кольца могут быть выполнены как самостоятельные системы отопления по любой из ранее приведенных на сайте схем и по любому способу соединения труб: тройниковому или коллекторному. Иными словами, возле котла делается циркуляционное кольцо, которое как бы работает само на себя, а к нему присоединяются другие совершенно самостоятельные кольца, в которых первичное кольцо выступает в роли генератора тепла (котла). Причем вместо расширительных бачков для вторичных колец выступает первичное кольцо.

Рассмотрим принцип действия этой системы. Из правил дорожного движения многим, наверняка, знакома кольцевая транспортная развязка. Все автомобили, заезжая на эту развязку, движутся по кольцу в одном направлении. Перестраиваясь в правый ряд, автомобили могут свернуть на любую из дорог, примыкающих к кольцу, но если они продолжают движение по кольцу, то они должны уступить дорогу автомобилям, въезжающим на кольцо. Все просто и логично (рис. 44).

рис. 44. Автомобильная транспортная развязка «круговое движение»

В первичном кольце отопительной системы установлен циркуляционный насос, гоняющий воду по кругу (рис. 45, а). Теплоносителю попросту некуда деться, подгоняемый насосом, он совершает бесконечное круговое движение, не производя никакой полезной работы, совсем как «чертово колесо» в парке детских аттракционов. Кабинки бесконечно поднимаются вверх, но сколько бы их ни поднялось, ровно такое же количество кабинок опускается вниз — теплоноситель только циркулирует по первичному кольцу, без подъема высоты воды.

рис. 45. Принципиальная схема устройства первично–вторичных колец

Присоединим к первичному кольцу еще одно кольцо (рис. 45, б). Очевидно, что вода тут же заполнит его и остановится. Вторичное кольцо имеет большую протяженность, чем участок трубопровода (между точками А и Б) первичного кольца между отводами на кольцо вторичное. Следовательно, гидравлическое сопротивление вторичного кольца значительно превышает гидравлическое сопротивление на участке А–Б. Теплоноситель всегда течет в ту сторону, где наименьшее гидравлическое сопротивление, то есть циркуляция в первичном кольце будет продолжаться, а во вторичном она прекратится. В общем, все автомобили, заехавшие на второе кольцо, не могут с него выехать. Наш теплоноситель никто правилам дорожного движения не обучал, поэтому он правил не знает и дорогу «помехе справа» не уступает. Все автомобили стремятся побыстрее проехать транспортную развязку по кольцу, а те, что столпились на боковой дороге, их нисколько не беспокоят.

В данной схеме отопления мы этого и добиваемся. Нам нужно, чтобы общее кольцо было всегда в рабочем состоянии, а вторичные в нерабочем. Мы будем задействовать их по необходимости. В самом деле, наверное глупо гонять всю сложную систему отопления, если в данный момент нам не нужна, например, система подогрева полов в бассейне. Еще раз повторимся, что система отопления с первично-вторичными кольцами главным образом направлена для сложных отопительных систем с большим количеством потребителей, использующих разные температурные режимы, но работающая от одного генератора тепла (котла). Для того чтобы вторичное кольцо находилось в нерабочем состоянии, нужно чтобы гидравлическое сопротивление в точках А и Б было примерно одинаковым. Для этого максимальная длина этого участка делается не больше четырех диаметров трубы (4d). Обычно для труб диаметром от 1,5 до 3 дюймов это расстояние не превышает предел, соответственно, от 6 до 12 дюймов (150–300 мм). Это нужно для того, чтобы сопротивление участка между точками А и Б было чрезвычайно мало. Зачем теплоносителю затекать во вторичное кольцо, преодолевать гидравлическое сопротивление и циркулировать? Он преспокойненько протечет участок А–Б, где гидравлическое сопротивление практически приближается к нулю.

Диаметр труб первичного кольца определяется, исходя из общего расхода теплоносителя по всем вторичным контурам (табл. 1). Обычно он равен диаметру патрубков отопительного котла, который в свою очередь подбирается по площади отапливаемых помещений. Циркуляционный насос первичного кольца подбирается, исходя из гидравлического сопротивления этого кольца. Поскольку в первичном кольце нет большого количества тройников и углов поворотов, то, как правило, требуется довольно слабый насос, устанавливаемый без фундамента непосредственно в трубопровод.

Для включения вторичного кольца в процесс отопления дома возможны три варианта (рис. 46). Установить на участке А–Б трубу меньшего сечения — байпас. Если опять перейти к примеру с транспортным кольцом, то установка на участке А–Б трубы меньшего проходного сечения образует на этом участке пробку и часть автомобилей попытаются ее объехать по вторичному кольцу. Установить в точке Б трехходовой кран, своеобразный шлагбаум, который будет частично или полностью перенаправлять тепловой поток во вторичное кольцо. Оба способа требуют достаточно точного теплотехнического расчета, а вариант с трехходовым краном еще и ручного или автоматического управления краном.

рис. 46. Варианты включения циркуляции во вторичном кольце отопления

Поэтому проще всего установить на вторичном кольце свой циркуляционный насос, включение которого приводит теплоноситель в движение, а выключение останавливает циркуляцию и отключает вторичное кольцо от системы отопления. Следует заметить, что современные циркуляционные насосы изготавливаются с управляемыми скоростными режимами, они бывают двух- и трехскоростными. Задавая насосу скорость работы, мы можем управлять скоростью циркуляции, а следовательно, и температурным режимом. Остановкой насоса мы можем выключить все вторичное циркуляционное кольцо, а первичное кольцо будет работать в прежнем режиме. И еще раз повторимся, схема отопления во вторичном кольце может быть выполнена по любой из схем насосной циркуляции, приведенных на предыдущих страницах сайта, с единственной разницей, что место котла здесь занимает первичное кольцо, а место расширителя — общий участок колец А–Б.

Циркуляционный насос для вторичного кольца подбирается, исходя из гидравлического сопротивления этого кольца, то есть первичное кольцо как бы не берется во внимание и насос подбирается для вторичного кольца, как для самостоятельной отопительной системы. Вот такая хитрая схема: много вторичных колец присоединяется к кольцу первичному и все они рассматриваются как самостоятельные тепловые системы со своими потребителями и насосами и при этом отключение и включение вторичных колец никак не сказывается на других вторичных кольцах.

Но что будет происходить в первичном кольце если, на вторичных кольцах будут установлены циркуляционные насосы большей или меньшей мощности, чем насос на первичном кольце? Попробуем разобрать эту ситуацию на примерах (рис. 47).

рис. 47. Примеры установки в первичное и вторичное кольца отопления циркуляционных насосов различной мощности

1. Допустим, мы подобрали как первичный, так и вторичный насосы производительностью 10 литров в минуту. Когда вторичный насос не работает, расход, развиваемый первичным насосом, то есть 10 литров в минуту, будет циркулировать между точками Б и А. Во вторичном кольце никакой циркуляции не будет. При включении вторичного насоса весь расход воды будет отбираться в точке Б из первичного кольца во вторичное. Расход воды через общий участок трубопровода А–Б будет нулевым. Помните? Вся вода, входящая в тройник, должна из него выйти. В данном случае у воды есть два пути выхода из тройника: продолжить путь по первичному кольцу или завернуть во вторичное. И каким путем она пойдет, полностью зависит от того включен вторичный насос или нет. При включенном вторичном насосе мощностью равном мощности первичного насоса на участке А–Б циркуляция останавливается, но она полностью возобновляется сразу же после точки А, то есть включение вторичного насоса никак не влияет на циркуляцию (в целом) в первичном кольце.
2. Давайте теперь немного изменим условия. Допустим, производительность первичного насоса 10 литров в минуту, а вторичного насоса — 5 литров в минуту. Когда вторичный насос не работает, весь поток в 10 литров в минуту от первичного насоса будет проходить через общий участок трубопровода А–Б. Включение вторичного насоса будет отбирать 5 литров в минуту через тройник в точке Б. Остальные 5 литров пройдут через общий участок, а в точке А к ним вновь присоединятся те самые 5 литров в минуту, которые прошли по вторичному кольцу. Включением вторичного насоса мы разделили имеющийся поток на два направления, но после прохождения общего участка А–Б он вновь соединился и на циркуляцию теплоносителя в первичном кольце в целом это опять ни как ни повлияло.
3. Опять изменим условия. Установим насос производительностью 10 литров в минуту на первичном кольце, а более мощный насос производительностью 15 литров в минуту на вторичном. Когда вторичный насос выключен, через участок А–Б будет, как и положено, проходить поток жидкости объемом 10 литров в минуту. Однако при включении вторичного насоса, он начинает требовать от первичного кольца 15 литров в минуту, но где же он возьмет недостающие 5 литров, если со стороны котла к точке Б первичный насос за одну минуту поставляет только 10 литров? А все очень просто, недостающие 5 литров вторичный насос вытянет с противоположной стороны тройника с участка А–Б. А другими словами, насос втянет воду, которую сам же и вытолкнул в точке А, то есть на тройнике в точке А теплоноситель раздваивается пополам: одна часть поступает через участок А–Б обратно во вторичное кольцо, а другая продолжает движение по первичному кольцу. Как видим на циркуляцию теплоносителя в первичном кольце в целом установка мощного насоса на вторичном кольце опять никак не повлияла.

Отсюда следует сделать вывод, что на первичном кольце можно устанавливать насосы мощностью, рассчитанной на преодоление гидравлического сопротивления только первичного кольца.

Но не все так просто. На вторичном кольце с мощным насосом произошло подмешивание охлажденной воды к воде горячей, а это сказывается на температурном режиме всего вторичного кольца. И там, где инженер-теплотехник только радостно потрет руки, так как у него появилась возможность изменением мощности циркуляционного насоса менять температуру теплоносителя, у простого человека руки опустятся. Не владея основами теплотехники, вы не сможете рассчитать систему отопления. Поэтому, такой в общем-то не слабый шанс качественной регулировки системы отопления, не специалисту придется упустить. При использовании системы отопления с первично-вторичными кольцами вам на первичное кольцо нужно устанавливать насосы, равные или превосходящие самый мощный насос на вторичном кольце.

рис. 48 Регулирование вторичного кольца включением (выключением) циркуляционного насоса

Самый простой способ устройства регулирования температуры теплоносителя во вторичных кольцах, это установить на вторичные насосы двухпозиционные выключатели (вкл/выкл), подчиняющиеся комнатному регулятору (рис. 48). Например, если установить на регуляторе температуру 21°С, он будет отдавать команду на включение циркуляционного насоса при понижении или на выключение при повышении температуры воздуха. Другими словами, если в доме холодно, то датчик включает насос и он будет работать до тех пор, пока температура воздуха помещения не достигнет 21°С, затем последует команда на отключение насоса. Таким образом, последовательное включение и отключение вторичного насоса выровняет температуру до требуемого значения. Если на улице вдруг похолодает, то тут же возрастут теплопотери здания и насос, подчиняясь команде комнатного контроллера, обычно расположенного на наружной стене, тут же перейдет в рабочий режим. В общем, отопительная система работает, как обычный бытовой холодильник, стоящий на нашей кухне: сам по себе включается, сам выключается.