Однотрубная система отопления частного дома: схемы, варианты

Типы принудительной циркуляции носителя тепла в обогреве

Применение схем отопления с принудительной циркуляцией в двухэтажных домах используется из-за протяжённости линий системы (более 30 м). Такой способ осуществляется при помощи циркуляционного насоса, перекачивающего жидкость контура. Он монтируется на входе в отопительный прибор, где температура теплоносителя является самой низкой.

При замкнутом контуре степень напора, которую развивает насос, не зависит от этажности и площади строения. Скорость водяного потока становится больше, поэтому при прохождении по трубопроводным линиям теплоноситель сильно не остывает. Это способствует более равномерному распределению тепла по всей системе и использованию теплогенератора в щадящем режиме.

Расширительный бак можно располагать не только в наивысшей точке системы, но и возле котла. Для совершенства схемы проектировщики ввели в неё разгонный коллектор. Теперь, если отключится электроэнергия с последующей остановкой насоса, система будет продолжать работу в режиме конвекции.

с одной трубой;
двумя;
коллекторная.

Каждую можно смонтировать самим или пригласить специалистов.

Вариант схемы с одной трубой

На входе в батарею также монтируется запорная арматура, которая служит для регулировки температуры в комнате, а также необходимая при замене оборудования. Сверху радиатора устанавливают вентиль для спуска воздуха.

Вентиль на батареи

Чтобы повысить равномерность распределения тепла, радиаторы устанавливаются по линии байпасов. Если не использовать эту схему, то потребуется подбирать батареи разной мощности с учетом потери носителя тепла, то есть чем дальше от котла, тем больше секций.

Использование запорной арматуры необязательно, но без нее снижается маневренность всей системы отопления. При необходимости вы не сможете отключить от сети второй или первый этаж для экономии топлива.

Чтобы уйти от неравномерного распределения носителя тепла, используют схемы с двумя трубами.

тупиковая;
попутная;
коллекторная.

Варианты тупиковой и попутной схем

Попутный вариант позволяет легко контролировать уровень тепла, но необходимо увеличивать длину трубопровода.

Наиболее эффективной признана коллекторная схема, которая позволяет подводить к каждому радиатору отдельную трубу. Тепло поступает равномерно. Есть один минус – высокая стоимость оборудования, так как увеличивается количество расходного материала.

Схема коллекторного горизонтального отопления

Существуют еще вертикальные варианты подачи носителя тепла, которые встречаются с нижней и верхней разводкой. В первом случае сток с подачей носителя тепла проходит сквозь этажи, во втором, стояк идет вверх от котла на чердак, где идет разводка труб на элементы обогрева.

Вертикальная схема

Двухэтажные дома могут иметь самую разную площадь, начиная от нескольких десятков и заканчивая сотнями квадратных метров. Также они отличаются расположением комнат, наличием пристроек и отапливаемых веранд, положением к сторонам света. Ориентируясь на эти и многие другие факторы, следует определиться с естественной или принудительной циркуляцией теплоносителя.

Простая схема циркуляции теплоносителя в частном доме с системой отопления с естественной циркуляцией.

Схемы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя отличаются своей простотой. Здесь теплоноситель движется по трубам самостоятельно, без помощи циркуляционного насоса – под действием тепла он поднимается вверх, попадает в трубы, распределяется по радиаторам, остывает и попадает в обратную трубу, чтобы вновь отправиться в котел. То есть, теплоноситель движется самотеком, подчиняясь законам физики.

Схема закрытой двухтрубной системы отопления двухэтажного дома с принудительной циркуляцией

Более равномерный прогрев всего домовладения;
Значительно большая длина горизонтальных участков (в зависимости от мощности используемого насоса, она может достигать нескольких сотен метров);
Возможность более эффективного подключения радиаторов (например, по диагональной схеме);
Возможность монтажа дополнительной фурнитуры и изгибов без риска снижения давления ниже минимального предела.

Таким образом, в современных двухэтажных домах лучше всего использовать отопительные системы с принудительной циркуляцией. Также возможен монтаж байпаса, который поможет выбирать между принудительной или естественной циркуляцией в целях выбора наиболее оптимального варианта. Мы делаем выбор в сторону принудительных систем, как более эффективных.

https://www.youtube.com/watch?v=olrD9qxCAhM

У принудительной циркуляции есть парочка недостатков – это необходимость в покупке циркуляционного насоса и повышенный уровень шума, связанный с его работой.

Однотрубная система отопления частного дома своими руками – основные узлы

Самый простой вариант, как сделать однотрубную систему отопления самому — смонтировать разводку ленинградка с горизонтально проложенным трубопроводом и нижним подключением к нему ряда батарей. Для ее устройства используют следующие комплектующие.

Насос. Для организации движения потока отопительной жидкости по контуру понадобится циркуляционный насос. Отличительная особенность электроприборов этого типа заключается в том, что они имеют 3 режима переключения скоростей. Поэтому можно управлять скоростью потока теплоносителя, и соответственно временем прогревания и температурой батарей.

Обвязка котла. Правила безопасности требуют монтажа на котел аварийной группы, включающей в себя воздухоотводчик, спускной клапан и манометр. Также в системе с принудительной циркуляцией обязательно присутствует расширительный бак объемом примерно в 10% от всего количества отопительной жидкости.

Рис. 10 Основные узлы однотрубной системы с принудительной циркуляцией: циркуляционный насос, группа безопасности, шаровый кран, расширительный бак

Запорно-регулирующая арматура. Если в ленинградке используется длинная цепь радиаторов, самый последний из них будет нагреваться слабее других. Выровнять температуру всех теплообменных приборов можно, подключив на выходы или входы каждого из них настраиваемый терморегулятор.

Можно сэкономить финансовые средства, заменив автоматический прибор ручными вентильными кранами (ни в коем случае нельзя использовать шаровые). В этом случае температурная регулировка проводится при помощи ручного или дистанционного термометра вращением маховика каждого из вентильных кранов.

Не так часто в продаже можно обнаружить запорно-регулирующие дисковые задвижки, в которых объем проходящего потока регулируется поворотом заслонки. Многие из таких приборов имеют ступенчатый переключатель на 10 положений, благодаря чему можно фиксированно устанавливать объем протекающего по батареям теплового носителя.

Рис. 11 Трубы из полипропилена и металлопластика, их применение

Трубы. Лучше и проще всего проложить отопительный контур снаружи из полипропилена. Для этого берут 32 или 40 мм трубу с армировкой стекловолокном или алюминием. Для создания отводов используют тройники с переходом на 20 (25) мм диаметр, отрезками таких же 20 (25) мм труб подключают и батареи.

Может быть сделана однотрубная система отопления своими руками и из популярных металлопластиковых труб. Однако стоит отметить, что для их монтажа опрессовкой понадобится применение специального обжимного ручного или электрического инструмента, дорогостоящих фитингов. Это приведет к более высоким расходам, чем при использовании полипропилена.

Для монтажа полипропиленового трубопровода потребуется паяльник и навыки работы с данным инструментом. Прибор можно взять напрокат, а опыт паяния приобрести путем тренировки на трубных обрезках.

Монтажные комплекты. К ленинградке можно подключать радиаторы любого типа – алюминиевые, биметаллические, стальные. Чтобы упростить работы, приобретают готовый монтажный комплект с переходными резьбовыми муфтами (футорками) для подключения запорно-регулирующей арматуры.

Обычно в комплект входят кран Маевского, заглушка, некоторые производители добавляют крюки с дюбелями для подвешивания батарей.

Рис. 12 Монтажные комплекты для установки радиаторов

Однотрубное отопление в частном доме является одним из самых простых и бюджетных вариантов организации обогрева помещений, которое легче других смонтировать своими руками. Однако в долгосрочной перспективе такая схема нерациональна из-за низкой энергетической эффективности и значительно уступает по этому параметру наиболее часто используемым в индивидуальных домах двухтрубным разводкам.

Какая система отопления лучше: однотрубная или двухтрубная?

Наиболее экономичным будет монтаж однотрубной схемы отопления. Её можно использовать для обогрева небольшого дома. Для большого строения необходима двухтрубная схема подключения радиаторов. Она позволит равномерно прогревать помещения, но обойдётся дороже.

К тому же её работа потребует присутствия циркуляционного насоса, питающегося от электричества.

Если необходима полностью автономная система отопления стоит обратиться к однотрубной схеме и использовать её в подходящих вариантах — вертикальном отоплении по стоякам или в горизонтальном — на каждом этаже вашего дома.

Главный критерий качества работы и правильного выбора системы — это тепло в доме, небольшой расход энергоносителя и надёжность вашего отопления.

Двухэтажного дома

Схема однотрубной системы для 2-ух этажного дома

Распределять по дому стояки, к каждому из которых будет подсоединено всего два радиатора, не имеет смысла. Гораздо проще организовать два независимых контура по одному на этаж и согласовать их с помощью гидрострелки или регулирующей арматуры.

В каждом контуре общая труба укладывается на уровне пола по периметру здания, и к ней подключаются радиаторы. Обеспечить нормальное функционирование естественной циркуляции в данном случае довольно сложно, потому предпочтение отдается принудительной циркуляции.

https://youtube.com/watch?v=eOhZmK9GLvo%3F

Преимущества и недостатки однотрубной системы

Однотрубное отопление завоевало широкую популярность в области частного строительства.

Основные причины – это относительно невысокая стоимость конструкции и возможность смонтировать ее своими силами, без привлечения специалистов.

Но у однотрубной системы отопления есть и другие преимущества:

Гидравлическая устойчивость – теплоотдача прочих элементов системы не меняется при отключении отдельных контуров, замене радиаторов или наращивании секций;
Устройство магистрали обходится минимальным количеством труб;
Характеризуется низкими инерционностью и временем прогрева за счет меньшего, чем в двухтрубной, количества теплоносителя в магистрали;
Выглядит эстетично и не портит интерьер помещения, особенно если магистральную трубу скрыть;
Установка запорной арматуры последнего поколения – например, автоматических и ручных терморегуляторов – позволяет точно настраивать режим работы всей конструкции, а также ее отдельных элементов;
Простая и надежная конструкция;
Несложные монтаж, обслуживание и эксплуатация.

При подключении приборов управления и контроля к системе отопления, ее можно перевести в полностью автоматический режим работы.

Возможна интеграция с системой «Умный дом» – в этом случае можно задавать программы оптимальных режимов отопления в зависимости от времени суток, сезона и других решающих факторов.

Магистраль однотрубного отопления можно полностью скрыть финишной отделкой. Такой прибор не только не портит внешний облик комнаты, но и становится его деталью – предметом интерьера

Основным недостатком однотрубного теплообеспечения является дисбаланс нагрева теплоотдающих батарей по длине магистрали.

Теплоноситель охлаждается по мере передвижения по контуру. Из-за чего радиаторы, установленные далеко от котла, нагреваются меньше, чем близко расположенные. Потому рекомендовано устанавливать медленно остывающие чугунные приборы.

Установка циркуляционного насоса позволяет теплоносителю прогревать обогревающие контуры более равномерно, однако при достаточной длине трубопровода наблюдается существенное его остывание.

Снижают отрицательное действие такого явления двумя способами:

В удаленных от котла радиаторах увеличивают число секций. Это увеличивает их теплопроводящую площадь и количество отдаваемого тепла, позволяя прогревать помещения равномернее.
Составляют проект с рациональным расположением теплоотдающих приборов по комнатам – самые мощные устанавливают в детских, спальнях и «холодных» (северных, угловых) комнатах. По мере остывания теплоносителя идут гостиная и кухня, заканчивают нежилыми и подсобными помещениями.

Такие меры минимизируют недостатки однотрубной системы, особенно для одно- и двухэтажных зданий, имеющих площадь до 150 м². Для таких домов однотрубное отопление является наиболее выгодным.

Устройство и принцип раздачи теплоносителя

Система 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.

Классический вариант закрытой схемы с принудительным движением теплоносителя, подключенной к газовому котлу

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.

Цвет и размер стрелок на рисунке характеризует температуру и количество воды соответственно. Сначала потоки разделяются, потом смешиваются, остывая на пару градусов

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.

Устройство

Основным компонентом системы является котел. От его правильного выбора напрямую зависит тепло в доме.
Они могут быть: электрические, газовые, твердотопливные и комбинированные. Есть еще твердотопливные длительного горения и двухконтурные котлы. Второй контур предназначен для ГВС. В средней полосе России, при минимальной уличной температуре -28 гр. С, обычно принято считать тепловую мощность котла 1 кВт на 1 кв. м. площади помещений. Это при условии, что нет возможности доверить расчет проектантам. Таким образом, получается, что, например, для площади 130 кв. м. и расстоянием до потолка 2,5-3 м, лучший вариант тепловой мощности котла 15 кВт (2 кВт, компенсация непредусмотренных теплопотерь).
Теплоотдающие приборы и при необходимости, система теплых полов.
Циркуляционный насос для закрытых систем или разгонный участок схемы в случаях применения открытой системы.
Мембранный расширительный бачок в закрытой схеме отопления.
Расширительный бачок (открытый или закрытый) в открытой схеме.
Группа безопасности для закрытых схем, включающая в себя манометр, предохранительный клапан, сепаратор воздуха автоматический.
Трубы, необходимая запорная и соединительная арматура. Как видно из схемы, теплоноситель подается и выходит из отопительных приборов системы по одному трубопроводу, являющимся общим для всех.

Гидравлический расчёт однотрубной системы

Гидравлический расчёт проводят с целью определить диаметр соединительных труб на каждом участке контура и производительность циркуляционного насоса.

Последовательность расчётов:

Определение теплопотерь через строительные конструкции.
Расчёт потребной теплоотдачи радиаторов для каждой комнаты.
Выбор котла необходимой мощности.
Расчёт диаметра труб подводки с учётом скорости циркуляции теплоносителя в самое холодное время года.
Выбор циркуляционного насоса, если нужен выносной вариант.

Определение теплопотерь и расчёт радиаторов

Тепло, генерируемое котлом, расходуется через пол, стены и потолок здания. Учитывают материал стен, количество и площадь окон и дверей, качество утепления.

На нашем сайте можно воспользоваться калькулятором:

Для небольших домов пользуются приближённым вариантом. Считается, что в северных регионах для отопления 10 м2 площади, требуется 1,5-2 кВт мощности котла и производительности по теплоотдаче радиаторов. В средней полосе показатель равен 1-1,5 кВт, в южных регионах – 0,6-1 кВт. Данные верны для домов с капитальными стенами и средней или качественной теплоизоляцией.

Зная размеры дома, получают необходимые данные для последующих расчётов

Важно определить необходимое количество радиаторов для каждой комнаты. Алюминиевые и биметаллические радиаторы в большинстве случаев излучают от 120 до 210 Вт на одну секцию

Разделив мощность необходимую для комнаты на производительность секции, получают габариты батареи.

Выбор котла

Отопительный котёл проработает намного дольше, если не будет греть теплоноситель в максимальном режиме. В связи с этим выбирают оборудование на 10-20 % мощнее, чем получившиеся при расчётах теплопотери. Например, при потерях 10 кВт приобретают котёл, рассчитанный на 12-14 кВт.

Определение сечения труб

Оптимальная скорость движения теплоносителя по трубам от 0,3 до 0,7 м/с. Если параметр ниже, то при низкой температуре возможен недостаточный прогрев радиаторов. При большей скорости часто происходит завоздушивание радиаторов, слышен шум. Исходя из скорости потока и выбирают трубы с необходимым внутренним сечением.

Необходимый расход теплоносителя определяют по формуле: G=860*q/ΔТ, в которой:

G — расход кг/ч;
q — тепловая мощность в контуре участке (кВт);
ΔТ — разность температуры теплоносителя на входе и выходе радиатора, чаще принимают 20 оС.

Далее в специальных таблицах сопоставляют скорость потока и выделяемую тепловую производительность. В нашем примере для 2 кВт радиаторов достаточно трубы с внутренним сечением от 8 до 12 мм. Выделено в таблице красной рамкой.

Таблица для определения диаметра труб самотечной системы отопления

Данные по каждому контуру наносят на общую схему. Суммируя полученные данные, определяют какой диаметр труб выбрать для подводки к группе контуров или для каждого стояка.

Выбор насоса

Современные газовые и электрические котлы оборудованы встроенным насосом. Его производительность выбрана изготовителем исходя из мощности котла.

Необходимую производительность вынесенного насоса определяют, суммируя потоки теплоносителя в каждом контуре. Предусматривают запас 15-20% по производительности, чтобы насос работал в щадящем режиме.

Классификация однотрубных систем отопления

В данном виде отопления отсутствуют разделения на обратные и подающие трубопроводы, поскольку теплоноситель после выхода из котла идет по одному кольцу, после чего опять возвращается в котел. Радиаторы в данном случае имеют последовательное расположение. В каждый из этих радиаторов теплоноситель попадает по очереди, сначала в первый, потом во второй и так далее. Однако температура теплоносителя будет снижаться, и последний в системе отопительный прибор будет иметь температуру ниже первого.

Классификация однотрубных систем отопления выглядит так, каждый из видов при этом имеет свои собственные схемы:

закрытые системы отопления, которые не сообщаются с воздухом. Отличаются избыточным давлением, воздух можно сбросить только вручную посредством специальных вентилей или же автоматических воздушных клапанов. Подобные системы отопления могут работать с циркулярными насосами. Такое отопление также может иметь нижнюю разводку и соответствующую схему;
открытые системы отопления, которые сообщаются с атмосферой при помощи расширительного бака для сбрасывания лишнего воздуха. В данном случае кольцо с теплоносителем следует размещать выше уровня приборов отопления, в противном же случае в них будет собираться воздух и циркуляция воды будет нарушена;
горизонтальные – в таких системах трубы теплоносителя размещены горизонтально. Это отлично подходит для частных одноэтажных домой или же квартир, где есть автономная система отопления. Однотрубный вид отопления с нижней разводкой и соответствующая схема – лучший вариант;
вертикальные – трубы теплоносителя в данном случае размещены в вертикальной плоскости. Такая система отопления лучше всего подходит для частных жилых домов, состоящих из двух-четырех этажей.

Нижняя и горизонтальная разводка системы и ее схемы

Циркуляция теплоносителя в горизонтальной схеме прокладки труб обеспечивается при помощи насоса. А подающие трубы размещены над полом или под ним. Горизонтальная магистраль с нижней разводкой должна быть проложена с небольшим уклоном от котла, радиаторы же нужно ставить все на одном уровне.

В домах, где два этажа, подобная схема разводки имеет два стояка — подающий и обратный, вертикальная же схема допускает их большее количество. Во время принудительной циркуляции теплоагента с применением насоса температура в помещении повышается намного быстрее. Поэтому чтобы установить такую систему отопления нужно использовать трубы с меньшим диаметром, нежели в случаях естественного движения теплоносителя.

На трубах, которые входят в этажи, нужно ставить вентили, которые будут регулировать подачу горячей воды на каждый этаж.

Рассмотрим некоторые схемы разводки для однотрубной системы отопления:

схема с вертикальной подачей – может иметь естественную или принудительную циркуляцию. При отсутствии насоса теплоноситель циркулирует посредством смены плотности во время остывания при теплообмене. От котла вода поднимается в магистраль верхних этажей, затем по стоякам распределяется по радиаторам и остывает в них, после чего опять возвращается в котел;
схема однотрубной вертикальной системы с нижней разводкой. В схеме с нижней разводкой возвратная и подающая магистрали идут ниже приборов отопления, а трубопровод проложен в подвале. Теплоноситель подается по стоку, проходит через радиатор и возвращается вниз в подвал через опускной стояк. При данном методе разводки теплопотерь будет значительно меньше, чем тогда, когда трубы находятся на чердаке. Да и обслуживать систему отопления с данной схемой разводки будет очень просто;
схема однотрубной системы с верхней разводкой. Подающий трубопровод в данной схеме разводки расположен над радиаторами. Подающая магистраль проходит под потолком или через чердак. Через эту магистраль стояки идут вниз и к ним по одному крепятся радиаторы. Обратная магистраль идет или по полу, или под ним или через подвал. Такая схема разводки подойдет в случае естественной циркуляции теплоносителя.

Помните, что если вы не хотите поднимать порог дверей с целью прокладки подающей трубы, вы можете плавно ее понизить под дверью на маленьком кусочке земли с выдерживанием общего уклона.

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