Однотрубная система водяного отопления с принудительной и естественной циркуляцией
Выбирая способ обогрева жилища в зимний период, среднестатистический домовладелец стремится убить 2 зайцев: смонтировать эффективно работающую схему с наименьшими вложениями. Распространенное решение — водяная однотрубная система отопления, подходящая для небольших частных домов площадью 50…250 м². В определенных условиях она потребует меньших затрат, нежели другие, более современные типы разводок – коллекторная, двухтрубная и петля Тихельмана.
1 Устройство и принцип раздачи теплоносителя
2 Схемы однотрубных систем
3 Сравнение по цене монтажа
4 Плюсы и минусы однотрубных разводок
5 Советы по выбору диаметров труб и подключению
6 Напоследок о сфере применения
Устройство и принцип раздачи теплоносителяСистема называется однотрубной, поскольку нагретая вода подается и уходит из радиаторов отопления по единому коллектору. Трубопровод является общим для всех батарей, подсоединенных к магистральной ветви. То есть, входная и выходная подводка каждого отопительного прибора подключается к одной трубе, как показано на примере схемы теплоснабжения одноэтажного здания.
Как работает однотрубная радиаторная система отопления:
Поступающий от котла прогретый теплоноситель достигает первой батареи и делится тройником на два неравных потока. Основная масса воды продолжает двигаться прямо по магистрали, меньшая часть затекает в радиатор (примерно 1/3).
Отдав тепло стенкам батареи и охладившись на 10—15 °С (в зависимости от мощности и реальной отдачи радиатора), малый поток через выходящий патрубок возвращается в общий коллектор.
Смешиваясь с основным потоком, охлажденный теплоноситель снижает его температуру на 0.5—1.5 градуса. Смешанная вода доставляется к следующему отопительному прибору, где цикл теплообмена и охлаждения главного потока повторяется.
В результате каждая последующая батарея получает теплоноситель с более низкой температурой. В конце остывшая вода направляется обратно в котел по той же магистрали.
Важный момент. Чтобы схема отопления работала стабильно, диаметр раздающей трубы должен значительно превышать размеры радиаторных подводок. Правило не касается вертикальных стояков с верхним розливом, где теплоносителю помогает течь вниз сила тяжести (читайте ниже о видах систем).
Чем ниже температура циркулирующей воды, тем меньше тепла достается последним обогревателям. Проблема решается тремя способами:
в конце магистрали ставятся батареи повышенной мощности – наращивается число секций либо увеличивается площадь панельных стальных радиаторов;
путем увеличения диаметра трубы и производительности насоса повышается расход теплоносителя через основной коллектор;
комбинация двух предыдущих вариантов.
Подключение радиаторов к единой распределяющей магистрали – главное отличие однотрубной разводки от остальных двухтрубных систем, где подача и возврат теплоносителя организован по двум раздельным ветвям.
Схемы однотрубных системДля обогрева загородных коттеджей и квартир многоэтажных домов применяется всего 2 типа однотрубных схем:
Классическая ленинградская система отопления с нижней горизонтальной разводкой представлена выше на первой картинке.
Радиаторная сеть с вертикальными стояками.
«Ленинградка» предусматривает подключение радиаторов к общей кольцевой магистрали, проложенной горизонтально над полом. Классика жанра – нижнее боковое присоединение обеих подводок. При более современном подходе трубы подключаются к батарее диагонально, мастера-монтажники практикуют оба метода.
Вторая схема применяется в многоквартирных и двухэтажных частных домах. Сквозь перекрытия проходят вертикальные одинарные стояки, к ним схеме присоединены батареи на каждом этаже. Подача воды в стояки предусматривается из нижнего или верхнего горизонтального коллектора.
Примечание. Обратите внимание: общая линия «ленинградки» с горизонтальной нижней разводкой — цельная труба, не меняющая диаметр на всем протяжении. На однотрубных стояках предусмотрены перемычки – байпасы, пропускающие часть теплоносителя мимо батарей.
Оба типа разводок могут функционировать с принудительной и естественной циркуляцией воды (самотеком). Схемы видоизменяются в зависимости от условий эксплуатации:
Для работы «ленинградки» в самотечном режиме придется нарастить внутреннее сечение кольцевого коллектора до 40—50 мм, сделать уклоны и поднять от котла вертикальный разгонный участок, иначе протока через радиаторы не будет. Открытый расширительный бак подсоединяется к высшей точке, как изображено на принципиальной схеме отопления одноэтажного дома.
Реализовывать самотечный принцип в двухэтажном здании лучше по схеме со стояками, проходящими сквозь нужные комнаты. Труба подачи Ø40—50 мм поднимается прямо к расширительной емкости, установленной на чердаке. В стороны от нее расходятся горизонтальные ветви с уклонами, подающие сверху воду к стоякам и радиаторам. На подъеме можно смонтировать байпасный узел с циркуляционным насосом.
Однотрубная система отопления частного дома с принудительной и естественной циркуляцией
Водяное отопление: закрытая и открытая системы с принудительной и естественной циркуляцией
Как правило, в частных домах устраивают автономное отопление, где теплоносителем служит обычная вода без каких-либо примесей.
В качестве теплоносителя может также использоваться специальная жидкость – антифриз «NORD» или «Тёплый дом».
Антифриз разбавляется водой в пропорциях, указанных на ёмкости, и заливается в систему.
Антифриз хорош тем, что не замерзает и отопительная система не повреждается даже при минусовых температурах – не размораживается.
Обратите внимание
Также данный состав хорошо действует на узлы и соединения, продляя срок их службы.
Единственный минус – антифриз НЕЛЬЗЯ применять там, где монтаж отопительной системы осуществлен оцинкованными трубами.
Схемы отопительной системы
Существует два вида систем отопления:
С принудительной циркуляцией теплоносителя – циркуляция теплоносителя в системе осуществляется за счет работы циркуляционного насоса
Естественная циркуляция теплоносителя – циркуляция теплоносителя происходит за счет разности температур: горячая вода поднимается вверх и естественным потоком сходит вниз.
Система с естественной циркуляцией.
Система с принудительной циркуляцией.
Отопительная система с естественной циркуляцией теплоносителя
Главным достоинством такой системы является её независимость от электроснабжения. Для такого отопления можно применить обычный газовый котел АОГВ, АКГВ, АГВ без подключения электричества, а также твердотопливный или жидкотопливный котел, не оснащенный автоматикой.
Для хорошей работы такой системы отопления требуются трубы большого диаметра от 25 до 50 мм.
Это нужно для того, чтобы теплоноситель свободно циркулировал по всей системе.
Чаще всего для монтажа применяются стальные, оцинкованные трубы и трубы из нержавейки.
Выбор расширительного бака
Расширительные баки бывают двух типов – открытый (обычный бак) и мембранный закрытый.
Открытый бак – изготавливается из стали или используется готовая ёмкость. Для предотвращения коррозии, внутри бак обрабатывают грунтовкой.
Устанавливается бак в самой высокой точке отопительной системе, чаще всего на чердаке, обязательно хорошо утепляется.
Закрытый мембранный бак – может устанавливаться рядом с котлом. Такой бак уже готов к использованию и не требует дополнительной обработки.
Выбор радиаторов
Количество радиаторов не зависит от типа системы и рассчитывается исходя из их теплоотдачи:
чугунные радиаторы – 1 секция на 1 кв.м;
алюминиевые и биметаллические – 1 секция на 1.3 – 1.5 кв.м;
конвекторы – рассчитываются согласно таблице – инструкции, т.е. производитель сразу заявляет теплоотдачу конкретного конвектора, т.к. данные отопительные приборы идут не секциями, а цельным прибором, готовым к установке.
Не стоит экономить на количестве радиаторных секций.
Как работает принцип естественной циркуляции? Теплоноситель, чаще всего это обычная вода, перемещается по контурам от котла к радиаторам и обратно благодаря изменению своих термодинамических характеристик.
Когда при нагревании плотность жидкости уменьшается, а объём увеличивается, она выдавливается холодным потоком, идущим их обратки, и поднимается по трубам. По мере того, как теплоноситель самотёком распределяется по горизонтальным ответвлениям, температура падает и он возвращается к котлу. Так цикл замыкается.
Если для дома выбрано было водяное отопление с естественной циркуляцией, то все горизонтальные участки труб прокладываются с уклоном, идущим по ходу движения жидкости.
Это позволяет эффективно бороться с «завоздушиванием» батарей.
Воздух легче воды, поэтому он устремляется вверх по трубам, поступает в расширительную ёмкость, а затем, соответственно, в атмосферу.
Бак принимает в себя воду, объём которой увеличивается с ростом температуры, и создаёт постоянное давление.
От чего зависит циркуляционный напор?
Создание нужного циркуляционного напора нужно обязательно просчитывать при проектировании системы отопления.
Он зависит от того, как отличаются уровни середины котла и самого нижнего радиатора. Чем больше перепад высот, тем лучше перемещается жидкость по системе.
На него влияет и разница плотностей горячей и остывшей воды.
Характеризуется отопление с естественной циркуляцией цикличным изменением температуры в теплообменниках и в котле, которое происходит по центральной оси приборов.
Горячая вода находится в верхней части, холодная – в нижней.
Под действием гравитации остывший теплоноситель перемещается вниз по трубам.
Циркуляционный напор напрямую зависит от высоты установки батарей.
Его увеличению способствует и угол наклона подающей магистрали, направленный в сторону радиаторов, и уклон обратки, обращённой к котлу.
Это позволяет теплоносителю легче преодолевать местное сопротивление труб. При монтаже в частном доме системы отопления с естественной циркуляцией котёл устанавливают в самой нижней точке так, чтобы все радиаторы находились выше.
В коттедже при монтаже системы отопления с естественной циркуляцией котёл устанавливают в самой нижней точке.
Все теплообменники (радиаторы) должны находиться выше
Для квартирных домов схемы отопления с естественной циркуляцией применяются очень редко, так как при установке в квартире котёл опускается в «яму» — непосредственно на плиту перекрытия.
Пол вокруг неё выпиливается, а само углубление и периметр вокруг него должен быть защищён пожаробезопасными материалами.
Схемы таких систем отопления
Схема системы отопления независимо от способа циркуляции теплоносителя зависит от нескольких факторов: способа соединения радиаторов с подающими стояками.
Здесь выделяют однотрубную и двухтрубную системы; места прокладки магистрали, подающей горячую воду.
Выбирать нужно между нижней и верхней разводкой; схемы прокладки магистрали:
тупиковая система или попутное движение теплоносителя в магистралях; расположения стояков, которое может быть либо горизонтальным, либо вертикальным.
Однотрубная система: как регулировать температуру?
Однотрубная система отопления имеет только один вариант исполнения разводки – верхнюю.
В ней нет обратного стояка, поэтому охлаждённый в батареях теплоноситель возвращается в подающую магистраль.
Движение жидкости обеспечивается разностью температур жидкости в нижних и верхних радиаторах.
Чтобы обеспечить одинаковый температурный режим в помещениях на разных этажах, поверхность нагревательных приборов на первом этаже должна быть несколько больше, чем на втором и последующих.
В нижние радиаторы поступает смесь горячей и охлаждённой в верхних теплообменниках воды.
В однотрубной системе может быть два варианта движения теплоносителя: в первом одна часть идёт в радиатор, другая – дальше по стояку к нижним приборам.
Во втором случае весь объём воды проходит через каждый теплообменник, начиная с самых верхних.
Главная особенность такой разводки состоит в том, что радиатора на первом и цокольном этажах получают только охлаждённую воду.