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.

Схемы однотрубной системы отопления

Однотрубная система водяного отопления – одна из 3 главных схем построения комплекса обогрева помещений на базе жидкого теплоносителя – воды или антифриза. В советское время схема этого вида была основной конфигурацией системы централизованного и автономного отопления, популярной она остается и сейчас. Материал статьи дает обзор устройства, принципа функционирования, достоинств и недостатков однотрубной системы отопления.

Устройство и принцип работы однотрубной системы

Главный принцип устройства схемы состоит в последовательном подключении отопительных приборов к одному трубопроводу, идущему от источника теплоты. Теплоноситель проходит через отопительный прибор, отдавая часть тепла, поступает в следующий по порядку радиатор.

Таким образом, температура теплоносителя в каждом последующем приборе отопления несколько ниже, чем в предыдущем. При различных условиях, большой протяженности ветви отопления и значительном количестве радиаторов, температура на последних приборах может иметь значение, недостаточное для обеспечения необходимой температуры в помещении.

Подобное построение пользовалось популярностью в СССР в связи с тем, что стоимость энергоресурсов была очень низкой. В централизованных системах отопления поддерживался большой массовый расход теплоносителя с высокой температурой. Кроме того, основная конфигурация однотрубной схемы требует минимального количества материалов.

Однотрубная система является основной схемой устройства отопления с естественной (гравитационной) циркуляцией. При этом комплекс отопления сооружается из труб диаметром от 32 до 50 мм, требуется соблюдение нормативного уклона.

Байпас предназначался для разделения потока прямого теплоносителя – одна часть поступала в прибор обогрева, вторая по байпасу миновала его и смешивалась с остывшим теплоносителем на выходе из радиатора. Это техническое решение позволило снизить разницу температуры между отдельными соседними в ряду приборами отопления. Подобная конфигурация отопления обычно применяется в системах закрытого типа с принудительной циркуляцией.

Схемы обвязки радиатора с байпасом

Современные отопительные системы в подавляющем большинстве оборудуются по закрытому типу, с принудительной циркуляцией. В случае использования однотрубной схемы в качестве основной рабочей обвязка приборов отопления обычно производится с сооружением байпаса.

Основные способы обвязки отопительного прибора в однотрубной схеме отопления

Существует 4 типа обвязки радиаторов с байпасом. Они не зависят от пространственного расположения (вертикального или горизонтального) стояков или лежаков системы. Реализуются они посредством изменения диаметра байпаса или установкой регулирующей арматуры.

Вариант 1. В этом варианте обвязки диаметры подводок радиатора и трубопровода байпаса одинаковы.

Диаметр подводок и байпаса радиатора одинаковы

Регулировка температуры прибора производится регулирующим вентилем на подающем или обратном трубопроводе радиатора.

Вариант 2. Этот способ обвязки отличается от предыдущего тем, что на линии байпаса устанавливается регулирующий вентиль. Он позволяет осуществлять дополнительную регулировку величины расхода через байпас, направлять большее количество горячей воды через радиатор.

Вариант 3. Эта конфигурация подключения радиаторов выполняется обычно в кольцевых системах. Основной трубопровод здесь имеет большое сечение, массовый расход теплоносителя увеличен. Разница температур между радиаторами минимальна за счет большого расхода теплоносителя в единицу времени.

Подключение радиатора к однотрубной кольцевой схеме

Работа такой системы требует установки циркуляционного насоса повышенной мощности. Кроме того, увеличивается итоговая стоимость материалов и работ за счет увеличения диаметра основного трубопровода.

Вариант 4. Этот тип обвязки пользуется наибольшей популярностью при строительстве однотрубных систем водяного отопления.

Диаметр перемычки (байпаса) уменьшен относительно диаметра подводок радиатора

Диаметр байпаса здесь уменьшен на 1 типоразмер по отношению к трубопроводам подключения отопительных приборов. Это решение позволяет не устанавливать на байпас (перемычку) регулирующую арматуру, расход теплоносителя снижается искусственно, за счет снижения проходного сечения трубопровода.

Отсутствие арматуры на байпасах позволяет сэкономить некоторые средства, так как стоимость сооружения байпаса сниженного диаметра ниже цены на регулирующие вентили и сопутствующие комплектующие фитинги.

Достоинства и недостатки однотрубной системы отопления

Трудно сказать, какими весомыми достоинствами обладает однотрубная схема водяного отопления. Часто заявляется об уменьшенном количестве материалов, требуемых для монтажа. Это утверждение справедливо не во всех случаях.

В этой схеме радиаторы располагаются по периметру помещения, подключены все к одному трубопроводу. Выход воды с последнего радиатора подключается непосредственно к котлу. В этом случае отсутствует обратный трубопровод, характерный для двухтрубной и коллекторной схем. Соответственно с количеством материала снижается объем монтажных работ.

Но кольцевая схема актуальна для отопления помещений площадью не более 100 м 2 , в другом случае температура последних радиаторов будет иметь слишком низкое значение. При обогреве помещений площадью более 100 м 2 однотрубная система чаще всего сооружается в несколько веток, подключаемых к коллекторам. В таком случае об экономии материала говорить не приходится, так как обратный трубопровод прокладывается обычно вдоль подающей трубы и имеет такую же длину.

Кроме возможной экономии материала часто говорится о простоте сооружения и проведения монтажных работ. Следует понимать, что монтажные работы по сборке однотрубной, двухтрубной, коллекторно-лучевой схем отопления зависят в основном от типа применяемого материала и не отличаются по содержанию.

Однотрубная система имеет следующие недостатки:

1. Разница температуры между отдельными радиаторами;
2. Трудность балансировки и регулирования, низкая маневренность;
3. Остановка системы при установке радиаторов без байпаса.

Разница температур частично нивелируется установкой байпаса или увеличением площади теплоотдачи последних в ряду приборов. Эти меры позволяют частично устранить дисбаланс. Но стоит отметить, что увеличение числа секций повышает величину гидравлического сопротивления и может потребоваться более мощный насос.

Трудности регулировки обусловлены, прежде всего, взаимной зависимостью приборов. При изменении расхода теплоносителя через один радиатор или конвектор изменяются расходы всех других приборов. Сбалансировать расходы, настроить необходимую температуру для конкретного помещения порой довольно сложно.

Остановка системы возможна в одном случае – при отсутствии байпаса и отключающей запорной арматуры на радиаторе. При выходе из строя прибора отопления цепь прерывается, отопление придется отключить до устранения неполадки. Наличие байпаса и кранов позволяет снять радиатор, подача теплоносителя при этом будет производиться через перемычку (байпас).

Однотрубная система водяного отопления уступает по качеству и функциональности двум другим схемам – двухтрубной и коллекторной. Тем не менее, благодаря возможной экономии материала, она по-прежнему пользуется популярностью. Кроме того, централизованные системы отопления многоэтажных жилых домов старого фонда сооружены по однотрубного принципу и их переоборудование не планируется.