Однотрубная система отопления частного дома: схемы + обзор преимуществ и недостатков

Вы задумались над обустройством водяного отопления в доме? Неудивительно, ведь однотрубная система отопления частного дома может быть традиционной и абсолютно энергонезависимой или, напротив, очень современной и полностью автоматической.

Но сомнения в надежности подобного варианта у вас все же есть – не знаете какую схему выбрать и какие «подводные камни» вас ожидают? Мы поможем прояснить эти вопросы – в статье рассмотрены схемы обустройства однотрубной системы, плюсы и минусы, ожидающие владельца дома с подобной системой отопления.

Материал статьи снабжен подробными схемами и наглядными фото с изображением отдельных элементов, использующихся при сборке отопления. В дополнение подобран видеоролик с разбором нюансов монтажа однотрубной системы с теплыми полами.

Принцип работы водяного отопления

В малоэтажном строительстве наибольшее распространение получила простая, надежная и экономичная конструкция с одной магистралью. Однотрубная система остается самым популярным способом организации индивидуального теплоснабжения. Она функционирует за счет непрерывной циркуляции жидкого теплоносителя.

Перемещаясь по трубам от источника тепловой энергии (котла) к отопительным элементам и обратно, он отдает свою тепловую энергию и обогревает здание.

Теплоносителем может быть воздух, пар, вода или антифриз, который используют в домах периодического проживания. Наиболее распространены водяные схемы отопления.

Традиционное отопление основано на явлениях и законах физики – тепловом расширении воды, конвекции и гравитации. Нагреваясь от котла, теплоноситель расширяется и создает в трубопроводе давление.

Кроме того, он становится менее плотным и, соответственно, легким. Подталкиваемый снизу более тяжелой и плотной холодной водой он устремляется вверх, поэтому выходящий из котла трубопровод всегда направляют максимально вверх.

Под действием созданного давления, сил конвекции и тяжести вода идет к радиаторам, нагревает их, сама при этом охлаждается.

Таким образом теплоноситель отдает тепловую энергию, обогревая помещение. К котлу вода возвращается уже холодной, и цикл начинается заново.

Систему отопления с естественной циркуляцией называют еще самотечной и гравитационной. Для обеспечения движения жидкости необходимо соблюдать угол уклона горизонтальных веток трубопровода, который должен быть равен 2 – 3 мм на погонный метр.

Объем теплоносителя при нагревании увеличивается, создавая в магистрали гидравлическое давление. Однако, поскольку вода не сжимается, даже небольшое его превышение приведет к разрушению отопительных конструкций.

Поэтому в любой системе обогрева устанавливают компенсирующее устройство – расширительный бак.

Отличие однотрубной и двухтрубной систем

Системы водяного отопления разделяют на два основных типа – это однотрубные и двухтрубные. Отличия этих схем заключается в способе подсоединения теплоотдающих батарей к магистрали.

Магистраль однотрубного отопления – это замкнутый кольцевой контур. Трубопровод прокладывают от нагревательного агрегата, радиаторы подсоединяют к нему последовательно, и ведут обратно к котлу.

Отопление с одной магистралью просто монтируется и не имеет большого количества комплектующих, поэтому позволяет существенно экономить на установке.

Движение теплоносителя двухтрубного отопления осуществляется по двум магистралям. Первая служит для доставки горячего теплоносителя от устройства нагрева к теплоотдающим контурам, вторая – для отвода остывшей воды к котлу.

Батареи отопления подключаются параллельно – нагретая жидкость поступает в каждую из них непосредственно от подающего контура, поэтому имеет практически одинаковую температуру.

В радиаторе теплоноситель отдает энергию и остывшим уходит в отводящий контур – «обратку». Такая схема требует удвоенного количества фитингов, труб и арматуры, однако позволяет устраивать сложные разветвленные конструкции и снижать затраты на отопление за счет индивидуальной регулировки радиаторов.

Двухтрубная система эффективно обогревает большие площади и многоэтажные здания. В малоэтажных (1-2 этажа) домах площадью менее 150 м² целесообразнее устраивать однотрубное теплоснабжение как с эстетической, так и с экономической точки зрения.

Варианты устройства однотрубного отопления

Элементы любой системы отопления:

• источник тепла – котел (твердотопливный, электрический, газовый котел;)
• теплоотдающие приборы – радиаторы, контуры теплых полов;
• устройство, обеспечивающее циркуляцию теплоносителя – специальный разгонный участок магистрали, водяной насос;
• устройство, компенсирующее избыточное давление теплоносителя в магистрали – расширительный бак открытого типа или закрытого типа;
• трубы, фитинги и соответствующая водопроводная арматура.

В зависимости от типа используемых устройств будет зависеть и схема теплоснабжения.

Системы с естественной и принудительной циркуляцией

Циркуляция теплоносителя в отопительной системе может осуществляться естественным путем – под действием физических явлений, либо принудительным – посредством циркуляционного насоса.

В первом случае движение отопление по системе является самопроизвольным и называется естественным, во втором – принудительным или искусственным.

Для обеспечения движения жидкости в гравитационной системе необходим разгонный участок. Это отходящий от котла вертикальный патрубок, по которому поднимается нагретый теплоноситель.

В верхней точке трубопровод плавно поворачивают вниз, поэтому вода с ускорением устремляется по магистрали.

Для схемы отопления с верхней разводкой, а также для двухэтажных домов таким участком служит подающий патрубок, так как он поднимается на достаточный уровень.

Для отопления одноэтажного здания с нижней горизонтальной разводкой устраивают разгонный коллектор, высота которого не должна быть менее 1,5 м от уровня первого радиатора.

Разгонный участок является устройством, обеспечивающим циркуляцию теплоносителя в самотечной системе отопления. Проходной диаметр труб этого отрезка магистрали должен быть больше, чем ее основной части.

Например, при диаметре трубы магистрали 25-32 мм, для разгонного коллектора выбирают трубу диаметром 40 мм.

Основные достоинства гравитационной системы – это полная энергонезависимость (в сочетании с твердотопливным котлом), простота и отсутствие сложных приборов.

Недостатков же достаточно много:

• Чтобы минимизировать гидравлическое сопротивление, диаметры труб должны быть достаточно большими.
• Каждый встраиваемый прибор и устройство создает препятствия движению жидкости, поэтому в системе минимальное количество запорной арматуры. Это создает трудности при ремонте, так как требует полного отключения системы и слива теплоносителя из магистрали.
• Для надежной работы гравитационную систему необходимо тщательно рассчитывать и балансировать, подбирая оптимальные диаметры труб и количество секций радиаторов. Крайние в системе радиаторы должны быть больше тех, в которые теплоноситель поступает после выхода из котла.

Установка циркуляционного насоса в систему нейтрализует практически все ее недостатки. Устройство дает теплоносителю дополнительный импульс, позволяя преодолевать гидравлическое сопротивление элементов трубопровода.

Схемы принудительного однотрубного отопления реализуются в частных домах чаще всего.

Насос можно монтировать в любом месте магистрали. Но стоит учитывать, что горячая вода снижает его эксплуатационный срок, воздействуя на резиновые детали (прокладки и уплотнения).

Поэтому целесообразнее устанавливать агрегат на обратном трубопроводе, где циркулирует остывший теплоноситель. Перед ним в обязательном порядке включают фильтр грубой очистки, чтобы предохранить от попадания возможных загрязнений.

Все приборы и устройства отопительных систем желательно подключать через запорную арматуру и байпасы.

Такой монтаж позволит проводить ремонт и обслуживание отдельных элементов без необходимости остановки всей системы и полного слива воды.

Достоинства отопительной системы с принудительной циркуляцией:

• Можно реализовывать более сложные и разветвленные схемы, увеличивать длину контуров;
• Нет необходимости в увеличенных диаметрах труб – насос создает в магистрали давление, достаточное для движения и равномерного распределения жидкости;
• Циркуляция осуществляется с заданной скоростью и не зависит от степени нагрева теплоносителя и наличия разгонного участка;
• Не надо соблюдать углы наклона при прокладке трубопровода, т.к. движение теплоносителя стимулируется насосом.

К тому же можно устанавливать регулирующие приборы на каждый радиатор и поддерживать оптимальный режим обогрева, снижая энергозатраты и расходы на обогрев.

Недостатков у однотрубного принудительного отопления всего три:

• зависимость от электроснабжения;
• шум – некоторый гул, который производит работающий насос;
• стоимость – более высокая по сравнению с гравитационной схемой стоимость устройства.

Нейтрализовать их достаточно просто. Энергозависимость решается установкой автономного электрогенератора или возможностью перехода системы на режим с естественной циркуляцией.

Чтобы сделать работу насоса практически неслышной, его достаточно монтировать в нежилом помещении – ванной, туалете, бойлерной.

Открытая или закрытая отопительная система?

Для исключения чрезмерного повышения гидравлического давления в системе и его скачков устанавливают расширительный бак. Он принимает излишки воды при расширении, а затем возвращает ее в магистраль при остывании, восстанавливая равновесие системы.

Существует две принципиально отличающихся конструкции, которые и определяют вид всей системы.

Расширительный бак открытого типа – это частично или полностью открытая емкость, которую подсоединяют к магистрали в самой высокой ее точке, непосредственно после котла.

Для исключения перелива жидкости через края на определенном уровне предусматривают отвод, через который излишняя вода будет сливаться в канализацию или на улицу.

В одноэтажных домах компенсирующую емкость часто выводят на чердак – в этом случае ее необходимо утеплить.

Система отопления с таким компенсирующим устройством называется открытой. Применяется при обустройстве энергонезависимого или комбинированного теплоснабжения.

Она предполагает прямое соприкосновение горячего теплоносителя с воздухом, вследствие чего происходит его естественное испарение и насыщение кислородом.

Исходя из этого, открытая схема теплоснабжения характеризуется следующими недостатками:

1. При монтаже трубопровода гравитационных систем обязательно соблюдение уклонов – в этом случае высвобождающийся в системе воздух будет стравливаться в бак и атмосферу.
2. Необходимо регулярно контролировать и вовремя пополнять объем воды в емкости, не допуская ее чрезмерного испарения.
3. Нельзя применять антифриз в качестве теплоносителя, так как при его испарении выделяются токсичные вещества.

Содержащийся в циркулирующей жидкости кислород вызывает коррозионные разрушения в стальных деталях отопительных приборов, снижая их срок эксплуатации.

Однако у нее есть и плюсы:

• Нет необходимости в постоянном контроле давления в магистрали;
• Даже при небольших протечках система будет исправно обогревать дом, пока в магистрали имеется достаточное количество жидкости;
• Пополнять теплоноситель в системе можно даже ведром – просто налить в воду расширительную емкость до необходимого уровня.

Расширительный бак закрытого типа представляет собой прочный герметичный корпус, внутренний объем которого разделен мембраной на две части. Одну полость наполняют воздухом, вторую соединяют с магистралью.

При нагревании теплоноситель, увеличиваясь в объеме, продавливает мембрану в сторону воздушной камеры, которая играет роль демпфера. При охлаждении воды гидравлическое давление снижается, и сжатый воздух приводит систему в равновесие, выдавливая излишки воды обратно в трубопровод.

Система с расширительным баком мембранного типа носит название закрытой. Это полностью лишенная доступа воздуха замкнутая гидравлическая магистраль.

Компенсирующую емкость можно встраивать в любом месте системы, однако чаще всего ее устанавливают на обратном трубопроводе около котла – для повышения удобства обслуживания.

Закрытая отопительная система характеризуется наличием небольшого избыточного давления. Поэтому обязательным элементом магистрали становится группа безопасности.

Узел состоит из воздухоотводчика, манометра и предохранительного клапана для сброса теплоносителя в аварийном режиме. Монтируется с запорной арматурой на подающем трубопроводе для возможности отключения на случай ремонта.

Если имеется подъем трубопровода, то располагают в его верхней точке.

Типовые схемы разводки отопления в частном доме: полная классификация вариантов устройства

Проживание в своем доме на земле дает ряд преимуществ, среди которых возможность устройства системы отопления, эксплуатируемой в автономном режиме. Грамотно подобранная и смонтированная разводка отопления в частном доме позволяет организовать быстрый, равномерный обогрев всех комнат. Контроль расхода топлива, рассчитываемого в соответствии с погодными условиями, обеспечивает снижение затрат на отопление.

На практике используется несколько проверенных схем отопления, отличающихся по типу циркуляции теплоносителя (чаще всего воды), а также по способу разводки магистральных труб. В большинстве жилых объектов осуществляют монтаж однотрубной, двухтрубной, лучевой или «ленинградской» системы отопления. Каждая схема разводки отопления частного дома имеет свои особенности, на которые обращают внимание при проектировании инженерных коммуникаций.

Способы циркуляции воды в системах отопления

Движение жидкости по замкнутому контуру (контурам) может происходить в естественном или принудительном режиме. Вода, нагретая отопительным котлом, устремляется к батареям. Эту часть контура отопления называют прямым ходом (током). Попав в батареи, теплоноситель остывает, и направляется обратно в котел для нагрева. Этот промежуток замкнутого маршрута называют обратным ходом (током). Для ускорения циркуляции теплоносителя по контуру применяют специальные циркуляционные насосы, врезаемые в трубопровод на «обратке». Выпускаются модели отопительных котлов, в конструкции которых предусмотрено наличие подобного насоса.

Естественная циркуляция теплоносителя

При естественной циркуляции движение воды в системе идет «самотеком». Это возможно за счет физического эффекта, проявляющегося при изменении плотности воды. Горячая вода имеет меньший показатель плотности. Жидкость, идущая по обратному ходу, имеет большую плотность, а потому легко вытесняет уже нагревшуюся в котле воду. Горячий теплоноситель устремляется вверх по стояку, а далее распределяется по горизонтальным магистралям, проведенным под небольшим уклоном, составляющим не более 3-5 градусов. Наличие уклона и позволяет двигаться жидкости по трубам самотеком.

Схема отопления, основанная на естественной циркуляции теплоносителя, является самой простой, а потому ее легко реализовать на практике. К тому же в этом случае не требуется наличие других коммуникаций. Однако подходит этот вариант лишь для частных домов небольшой площади, так как длина контура ограничена 30 метрами. К недостаткам можно отнести и необходимость монтажа труб большего диаметра, а также низкое давление в системе.

Схема автономной системы отопления дома с естественной циркуляцией воды (теплоносителя). Трубопровод прокладывается под уклоном, составляющим не более 5 градусов

Принудительная циркуляция теплоносителя

В автономных отопительных системах с принудительной циркуляцией воды (теплоносителя) по замкнутому контуру присутствует в обязательном порядке циркуляционный насос, который обеспечивает ускоренный ток нагретой воды к батареям, а остывшей – к нагревательному прибору. Движение воды возможно из-за разности давлений, возникающей между прямым и обратным током теплоносителя.

При монтаже данной системы не требуется соблюдать уклон магистрали трубопровода. В этом заключается преимущество, а вот существенный недостаток кроется в энергозависимости такой отопительной системы. Поэтому на случай отключения электричества в частном доме должен быть генератор (мини-электростанция), который обеспечит функционирование системы отопления в экстремальной ситуации.

Схема организации системы отопления дома, в которой циркуляция теплоносителя обеспечивается циркуляционным насосом, врезаемым в трубопровод обратного тока

Схему с принудительной циркуляцией воды в качестве теплоносителя можно использовать при монтаже отопления в доме любой площади. При этом выбирается насос подходящей мощности и обеспечивается его бесперебойное электропитание.

Схема однотрубной разводки

В отопительной системе данного типа нагретый теплоноситель последовательно протекает по всем радиаторам, отдавая при этом приборам часть тепловой энергии. Эту схему предпочитают выбирать в том случае, если для устройства системы обогрева помещения выделен небольшой бюджет. Ведь для прокладки однотрубной системы понадобится минимальное количество труб, а также сопутствующих расходных материалов.

Нельзя не указать и на ряд недостатков, характерных для однотрубной системы отопления с верхней разводкой, а именно:

• отсутствие возможности осуществления раздельного регулирования уровнем теплоотдачи для каждого отдельного радиатора;
• снижение количества отдаваемого батареями в помещение тепла по мере их удаления от отопительного котла.

«Ленинградская» схема отопления разработана с целью решения проблемы независимой регулировки уровня теплоотдачи каждой отдельной батареи. В однотрубной системе вода идет через все установленные радиаторы последовательно. Установка запорных кранов на каждую батарею и монтаж байпаса (обходной трубы) позволяет обеспечить циркуляцию теплоносителя при отсекании какого-то отопительного прибора.

Однотрубная разводка системы отопления «Ленинградка» позволяет обеспечить отключение отдельных радиаторов с помощью запорных кранов, при этом движение теплоносителя продолжается по обходной трубе

Варианты устройства двухтрубной системы

Основным отличием двухтрубной схемы обогрева частного дома является подключение каждой батареи к магистрали как прямого, так и обратного тока, что увеличивает в два раза расход труб. Зато у владельца дома появляется возможность регулирования уровнем теплоотдачи каждого отдельно взятого отопительного прибора. В итоге можно обеспечить разный температурный микроклимат в комнатах.

При монтаже вертикальной двухтрубной отопительной системы применима нижняя, а также верхняя, схема разводки отопления от котла. Теперь поподробнее о каждой из них.

Вертикальная система с нижней разводкой

Устраивают ее следующим образом:

• От нагревательного котла пускают по полу нижнего этажа дома или по подвалу подающий магистральный трубопровод.
• Далее от магистральной трубы пускают вверх стояки, которые обеспечивают попадание теплоносителя в батареи.
• От каждой батареи отходит труба обратного тока, которая отводит остывший теплоноситель обратно в котел.

При проектировании нижней разводки автономной системы отопления учитывают необходимость постоянного выведения воздуха из трубопровода. Выполняется это требование с помощью монтажа воздушной трубы, а также установки расширительного бака, использования кранов Маевского на всех радиаторах, находящихся на верхнем этаже дома.

Схема двухтрубной автономной системы водяного отопления дома с нижней разводкой. Теплоноситель поднимется вверх по вертикальным стоякам из центральной трубы

Вертикальная система с верхней разводкой

В этой схеме теплоноситель от котла подается на чердак по магистральному трубопроводу или под самый потолок верхнего этажа. Затем вода (теплоноситель) спускается вниз по нескольким стоякам, проходит через все батареи, и возвращается обратно в нагревательный котел по магистральному трубопроводу.

Для периодического удаления пузырьков воздуха в этой системе устанавливают расширительный бак. Данный вариант устройства отопления намного действеннее предыдущего способа с нижней разводкой труб, так как в стояках и в радиаторах создается более высокое давление.

Схема двухтрубной автономной системы отопления дома с верхней разводкой. Теплоноситель двигается вверх по центральному стояку, а затем опускается вниз, проходя по всем установленным радиаторам

Горизонтальная система отопления – три основных типа

Устройство горизонтальной двухтрубной системы автономного отопления с принудительной циркуляцией является наиболее распространенным вариантом обогрева частного дома. При этом используется одна из трех схем:

• Тупиковая схема (А). Преимущество состоит в небольшом расходе труб. Недостаток кроется в большой длине циркуляционного контура самого дальнего от котла радиатора. Это затрудняет в значительной степени регулировку системы.
• Схема с попутным продвижением воды (Б). Из-за равной длины всех циркуляционных контуров проще отрегулировать систему. При реализации потребуется большое количество труб, которые увеличивают стоимость работ, а также портят своим видом интерьер дома.
• Схема с коллекторным (лучевым) распределением (В). Так как каждый радиатор подключается отдельно к центральному коллектору, то обеспечить равномерный всех помещений очень легко. На практике монтаж отопления по данной схеме наиболее затратный из-за большого расхода материалов. Трубы прячут в бетонную стяжку, что в разы повышает привлекательность интерьера. Лучевая (коллекторная) схема разводки отопления по полу приобретает все большую популярность среди индивидуальных застройщиков.

Вот так это выглядит:

Три схемы устройства горизонтальной двухтрубной системы автономного отопления, которые чаще всего используются при строительстве малоэтажных домов и частных коттеджей

Какая схема разводки отопительных контуров лучше

Однозначно сказать о превосходстве какой-то одной схемы разводки над другими нельзя – всё зависит от количества этажей, наличия подвальных помещений и конструкции кровли. Один из самых распространённых случаев – это одноэтажный дом с крутой вальмовой или двухскатной крышей. Вне зависимости от того, есть ли под зданием подвал, лучшим вариантом считается обустройство отопления по двухтрубной схеме с вертикальными стояками. При этом разводка может быть как нижней, так и верхней. Последнюю предпочтительнее использовать, если котёл монтируется на первом этаже, что характерно для зданий, в которых нет подвала.

Теперь рассмотрим предыдущий пример дома, однако заменим крутую крышу плоской. Разводку лучше всего выполнять горизонтальным способом, размещая котёл в подвале. К слову, статистика показывает, что для одноэтажных зданий плоская кровля используется сравнительно редко, при этом они практически все оборудуются подвальными помещениями.

Для двухэтажных и многоэтажных зданий допускаются как однотрубные, так и двухтрубные отопительные контуры с вертикальными стояками. При этом можно использовать верхнюю или нижнюю разводку. Не допускается лишь горизонтальный монтаж подводящих веток. В общем, практически любой вариант, независимо от типа и конструкции кровли.

При выборе типовой схемы разводки необходимо учесть множество факторов, начиная от площади дома, и заканчивая, материалами, использованными при его строительстве. Лучше подобные вопросы решать со специалистами, чтобы исключить вероятность ошибки. Ведь речь идет об обогреве дома, главном условии комфортного проживания в частном жилье.