Преимущества однотрубной системы отопления и ее недостатки
Для владельцев небольших жилых домов однотрубная отопительная система выглядит заманчиво, особенно если обратить внимание на ее следующие преимущества:
- обладает устойчивой гидродинамикой;
- удобство и простота проектирования и установки;
- небольшие затраты на оборудование и материалы.
К косвенным плюсам однотрубной системы можно отнести безопасность подачи теплоносителя, который расходится по трубопроводу путем естественной циркуляции.
К наиболее частым проблемам, с которыми приходится сталкиваться владельцам однотрубной системы отопления, можно отнести следующие аспекты:
- технические сложности устранения просчетов в работе, допущенных при проектировании;
- тесная взаимосвязь всех элементов;
- высокое гидродинамическое сопротивление системы;
- технологические ограничения, связанные с невозможностью самостоятельной регулировки расхода теплоносителя.
Несмотря на перечисленные недостатки такого типа отопления, грамотно сделанный проект отопительной системы позволит избежать многих трудностей еще на стадии монтажа. Ввиду перечисленных преимуществ и экономической составляющей, однотрубные схемы получили достаточно широкое распространение. Реальными преимуществами обладают и однотрубная, и другой тип, двухтрубная система отопления. В чем можно выиграть, а в чем проиграть, выбрав для своего дома один из типов?
Система Ленинградка
Ленинградская система отопления также является однотрубной. Она подходит для обогрева домов с разным количеством этажей. Главная особенность Ленинградки в наличии перемычки-байпаса между патрубками подачи и обратки. Это обеспечивает равномерный прогрев всех отопительных приборов, независимо от того, на каком расстоянии от котла они находятся.
Можно установить не байпас, а дополнительные отводы от основной магистрали. К отводу подключаются подающий и отводящий патрубки батареи. Наличие этих элементов обеспечивает эффективную работу сети независимо от наличия воздушных пробок.
Сегодня чаще применяют усовершенствованную ленинградскую систему с запорной арматурой с каждой стороны от отопительного прибора. Благодаря наличию кранов батарею можно менять и ремонтировать, не прекращая работу всей сети.
С естественной циркуляцией
Для естественной циркуляции важен перепад высоты между самой высокой и самой низкой точкой контура. В однотрубной схеме подключения разделить подачу и обратку не получится без существенного удорожания, ведь потребуется больше труб.
Схема с естественной циркуляцией теплоносителя
Простым решением и в то же время практичным будет разгонный коллектор. От котла вначале труба поднимается вертикально вверх к расширительному баку в случае с открытой системой. Далее труба опускается по наклонной к первому радиатору.
Подъем разгонного коллектора придаст горячему теплоносителю требуемое ускорение, чтобы он мог циркулировать по контуру. Естественно трубы подбираются по диаметру как можно больше, для снижения сопротивления.
Участки байпаса между подводами каждого радиатора формируются трубой всего на один размер меньше. Устанавливать регулирующую арматуру на байпасе не следует, чтобы не препятствовать току теплоносителя.
Регулировать эффективность каждого теплообменника в такой схеме сложно, точность настройки будет весьма посредственной. Терморегуляторы непосредственно на подключении радиаторов сами по себе существенно снизят теплообмен.
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.
Стоит отметить, что управляющие компании в централизованных системах отопления запрещают устанавливать запорно-регулирующую арматуру на перемычках, так как она ограничивает подачу теплоносителя в радиаторы, расположенные далее по ряду в помещениях других собственников.
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.
Ленинградская система с насосом
Главное преимущество однотрубной схемы — возможность автономной работы и движения теплоносителя самотёком.
Однако эффективность такого отопления зависит от нескольких факторов, каждый из которых может замедлить движение воды в радиаторах, снизить температуру воздуха в комнатах.
К примеру, скорость хода теплоносителя зависит от перепада температур на входе и выходе из котла. Чем он больше, тем выше будет разность давлений и быстрее движение потока.
Однако при относительно небольшом уличном похолодании, при +8 +10 °C, нет необходимости греть воду слишком сильно. Достаточно +50 +60 °C. А при такой температуре скорость потока будет заметно ниже, чем при нагреве до +80 °C.
Для однотрубной самотёчной схемы необходимо специфическое местоположение котла — как можно ниже, в подвале или полуподвале. И высокое расположение раздаточного коллектора — на чердаке. Что возможно не в каждом строении.
И ещё — самотёк невозможен в больших домах с площадью отопления более 150 кв. м. Поэтому для больших строений в однотрубную схему отопления встраивают дополнительное устройство — циркуляционный насос.
Насос обеспечивает принудительную циркуляцию теплоносителя. Он проталкивает воду по трубам, вращая небольшие лопасти. Работает от отдельного источника питания — электрической розетки. Обеспечивает движение теплоносителя независимо от температуры нагрева воды, от расположения котла и высоты подъёма трубы на выходе. В доме с любой площадью отопления.
Принцип работы контура
Под наружным корпусом насоса располагается двигатель и лопасти вращения. При подключении в общий трубопровод лопатки вращаются электродвигателем.
Их вращение принуждает воду в трубе двигаться дальше. На освободившееся место поступает следующая порция воды, которая также проходит через лопасти насоса.
Так теплоноситель движется по кругу, подталкиваемый работающими лопастями.
Насос встраивается в систему перед входом в котёл. Здесь — минимальная естественная скорость потока, а значит, наиболее целесообразное расположение принудительной циркуляции.
Достоинства и недостатки
Главное преимущество схемы отопления с циркуляционным насосом — её гарантированная работа при любой температуре и при любом расположении/подключении батарей-излучателей. А также возможность обогревать дом разных размеров, с одним или несколькими этажами.
Из недостатков схемы с насосом — зависимость отопления от электричества.
Схема с насосом
Схема контура включает те же устройства и элементы, что и обычная однотрубная система. И дополнительно имеет насос. Он может быть врезан двумя способами:
- Непосредственно в трубу обратного тока воды. При такой врезке движение теплоносителя самотёком невозможно.
- Через патрубки — при такой врезке насос подключен параллельно общей магистрали. Если его выключить, вода может двигаться по основной трубе без препятствий. Таким образом, можно объединить в одной схеме автономную и зависимую системы. При подключении насоса теплоноситель будет циркулировать принудительно. При его отключении вода будет течь по трубе самотёком.
Фото 2. Схема однотрубной отопительной системы закрытого типа с применением циркуляционного насоса.
Подключение батарей к однотрубному контуру
К однотрубному контуру радиаторы можно подключать следующим образом:
- Самым эффективным считается диагональное подключение. В этом случае тепловые потери сводятся к нулю, а прибор равномерно прогревается. Подводящий патрубок подводится с одной верхней стороны прибора, а отводящий патрубок расположен снизу по диагонали к подаче. Это схема подходит для подключения большого числа секций.
- При одностороннем боковом подключении трубы подачи и обратки находятся с одной стороны прибора (подача сверху, обратка снизу). Благодаря этому все секции прогреваются равномерно. Этот вариант применяют при верхней разводке сети.
- Менее эффективное нижнее подключение. Однако оно удобно тем, что трубы подачи и обратки можно скрыть в стяжке пола.
Разновидности одноконтурных схем
С вертикальной системой разводки
В этом случае теплоноситель, разогретый котлом, по вертикально установленному стояку поднимается к самой верхней точке отопительной сети (на чердак либо под потолок верхнего этажа), откуда после этого стекает вниз, попутно нагревая расположенные на каждом этаже дома батареи.
работы и Особенности конструирования вертикальных контуров отопления пребывают в следующем:
- перемещение теплоносителя может обеспечиваться естественным методом, без применения электрического оборудования,
- все участки труб должны быть проложены с маленьким уклоном в сторону котла, дабы расширить интенсивность циркуляции воды и избежать образования воздушных пробок,
- трубы сложно прятать в стенках, поскольку в этом случае вы вряд ли сможете соблюсти уклон,
- система работает полностью самостоятельно, исходя из этого кроме того при аварийного прекращения подачи электричества без тепла вы не останетесь.
С горизонтальной системой разводки
Тут вертикальный стояк не монтируется. Магистральный трубопровод проводится на протяжении пола или под ним. Если вы решили замаскировать трубы в цементной стяжке, позаботьтесь об их теплоизоляции, в противном случае не избежать достаточно больших потерь тепла.
Помимо этого, нужно и в этом случае выполнять уклон:
- во-первых, сеть отопления сможет работать (хоть и менее действенно) при отключении электричества,
- во-вторых, при заполнении труб жидкостью вы избежите образования воздушных пробок.
Экономит ли однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией энергию?
В двухтрубном варианте отопления теплоэнергия напрямую экономится. При перегреве помещений термостаты уменьшают расход теплоносителя через отопительные приборы, одновременно уменьшается его проток по стоякам, т.е лишний его объем по трубам не циркулирует.
В однотрубной теплосистеме с термостатами при перегреве помещений (когда закрываются их клапаны) общая принудительная циркуляция жидкости не снижается – она просто не попадает в батареи, и, соответственно, не остывает в них. Теплоэнергия здесь не экономится, но и не расходуется понапрасну, оставаясь в стабильном объеме нагретого теплоносителя. Но его температура в «обратке» повышается, что ведет к росту потерь в трубопроводах. Впрочем, в теплопунктах многоквартирных домов от «обратки» запитан теплообменник ГВС (при его наличии), в котором вода остывает перед возвращением в котельную.
Вертикальная однотрубная система
В домах с двумя и более этажами можно установить вертикальную однотрубную разводку. В ней применяется такое же оборудование, как и в горизонтальных конструкциях. Разница заключается только в конфигурации контура, где батареи устанавливаются на разных этажах друг над другом.
На рисунке: вариант а– с односторонним подключением, б– с двухсторонним, в–опрокинутая циркуляция
Существует три варианта вертикальных теплосистем:
- С односторонним подключением – на этаже к линии крепится один радиатор. Теплоноситель подается наверх, а затем стекает вниз под действием силы тяжести. Разводка делается на чердаке.
- С двухсторонним подключением – к линии крепится по два радиатора. Разводка располагается наверху, носитель стекает по трубам вниз.
- С опрокинутой циркуляцией – горячая вода поступает снизу, проходит по трубам и батареям вверх, а затем стекает вниз. Разводящие магистрали располагаются в подвале или подполе.
Тепловая схема с верхней разводкой требует наличия чердачного помещения. В системе с опрокинутой циркуляцией подача носителя происходит снизу, поэтому такое отопление походит для домов без чердака.
Принцип действия однотрубной отопительной системы
Однотрубное отопление работает по принципу циркуляции теплового носителя от одного радиатора к другому. После последней батареи охлажденный теплоноситель подается в нагревательное оборудование и цикл повторяется. Иными словами, контур состоит из одной единственной трубы, к которой подключены подающие и отводящие патрубки всех радиаторов. Эта труба закольцована на нагревательном оборудовании.
Разница между однотрубной и двухтрубной разводкой
Одноконтурная система отопления отличается от двухтрубной разводки тем, что все радиаторы к трубопроводу подключаются последовательно. То есть в каждый последующий прибор поступает теплоноситель с меньшей температурой. Из-за этого помещение и дом в целом прогревается неравномерно. Чтобы выровнять теплоотдачу всех радиаторов, в каждом последующем приборе увеличивают количество секций.
При двухтрубной разводке все батареи подключаются параллельно. Прокладывается два трубопровода – один с подачей теплоносителя, а другой – с обраткой. Подающий патрубок каждого радиатора подключается к подаче, а отводящий – к трубе с обраткой. Благодаря этому во все приборы поступает теплоноситель с приблизительно одинаковой температурой, что обеспечивает равномерный прогрев дома.
Плюсы и минусы однотрубного контура
Одноконтурное отопление имеет следующие преимущества:
- Главное преимущество – низкая материалоемкость системы. Для ее устройства требуется на 30-40 процентов меньше труб, чем для организации двухтрубной разводки.
- Масштабы монтажных работ намного уменьшаются.
- Поскольку схема довольно простая, с работой можно справиться своими силами.
- Не используется сложное регулировочное оборудование и механические узлы.
- Система может долгие годы работать без вмешательства пользователя. Нужно только правильно смонтировать ее и настроить.
- Идеально подходит для небольшого одноэтажного дома.
Главный недостаток в том, что все радиаторы прогреваются неравномерно. Чтобы компенсировать это, в каждом последующем приборе постепенно увеличивают количество секций. Однако в этом случае экономия на трубах сводится на нет, потому что секции стоят дороже.
Если используется однотрубная система отопления с нижней разводкой, схема прокладки сети создает определенные трудности при соблюдении необходимого уклона обратного трубопровода. Еще один минус в том, что схема однотрубного отопления не позволяет подключать системы теплых полов.
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.
Современное оборудование, обеспечивающее теплоснабжение дома может быть очень компактным. Для его установки даже не потребуется выделять специальное помещение
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.
В гравитационной отопительной системе котел монтируют в самой низкой точке магистрали, а расширительный бак – в самой верхней. Все трубопроводы делают под уклон, чтобы жидкий теплоноситель мог самотеком двигаться от одного элемента системы к другому
Примерный расчет ленинградской схемы отопления
На примере расчета несложно будет убедиться – проектировать данную систему действительно несложно.
Основные данные для расчета:
- площадь здания/квартиры с разбивкой по отдельным помещениям;
- высота потолков;
- информация о направленности внешних стен помещений по сторонам света и количество таких стен;
- количество, тип и размер окон и дверей.
Таблица для расчета одноэтажного дома по предложенной планировке может выглядеть так.
Необходимая мощность отопления рассчитывается с помощью онлайн-калькулятора для высоты потолков 2,5 м и наружной температуры -15 градусов Цельсия. Считаем, что теплоизоляция стен хорошая, над помещениями находится теплый чердак.
| Помещение | Площадь, м.кв. | Наличие и направленность наружных стен | Наличие балконной или входной двери | Наличие, тип и размер окна | Необходимая мощность отопления, кВт |
| Тамбур | 5,45 | Три, Ю, В, З | Входная | Одно, стеклопакет, 1000х1500 мм | Не отапливается |
| Санузел | 6,3 | Две, Ю, З | Нет | Одно, стеклопакет, 700х500 мм | 0,5 |
| Спальня | 11,96 | Две, З, С | Нет | Одно, стеклопакет, 1500х1500 мм | 1,07 |
| Гостиная-кухня | 23,02 | Две, С, В | Нет | Два, стеклопакеты, 1500х1500 мм | 2,05 |
| Техническое помещение | 4,48 | Две, В, Ю | Нет | Одно, стеклопакет, 700х500 мм | 0,36 |
| Итого | 2,98 |
При настолько низких потребностях в отоплении количество радиаторов для каждого из помещений (кроме технического) принимаем по одному, количество секций биметаллических радиаторов определяем с помощью онлайн-калькулятора.
Для санузла потребуется 4 секции, для спальни 8, для гостиной-кухни 16. Учитывая, что в гостиной два окна, разумно разделить обогрев на два радиатора – под каждым окном распределить по одной батарее из 8 секций.
Важно: данный расчет дает приближенное и, с большой долей вероятности, заниженное значение необходимой мощности нагревательных приборов. Целесообразно увеличить цифры на 10…15%
Таким образом, можно считать, что в санузле будет нужно 5 секций, в спальне и кухне-гостиной – по 9 вместо 8. Однако радиаторы обычно выпускаются с четным количеством секций, поэтому принимаем 6 для санузла, 8 для спальни, 8 и 10 для кухни-гостиной.
Далее необходимо определить общий объем теплоносителя. Для этого необходимо знать внутренний объем каждого радиатора, котла и труб. Без точного плана прокладки коммуникаций и знания паспортных данных моделей батарей и котла выполнить этот расчет нельзя. Сюда же добавляется объем расширительного котла, примерно 15% от общего объема теплоносителя в системе. Принимая данные усредненно, можно считать, что электрокотел с мощностью 6 кВт имеет примерный объем 7…10 л, общий объем радиаторов из расчета 0,39 л на одну секцию 13,5 л. Добавляем сюда же внутренний объем труб и расширительного бака – получаем примерно 35…45 литров теплоносителя.
Советы по выбору диаметров труб и подключению
Однотрубный вариант отопления можно спроектировать и смонтировать самостоятельно, не прибегая к сложным расчетам гидравлики. Упростим задачу и дадим полезные рекомендации по устройству одноконтурных систем:
- Максимальное число нагревательных приборов на одной петле закрытой «ленинградки» – 5 шт. Чтобы доставить к батареям нужный объем теплоносителя, хватит трубы Ø25 мм (Ду20). Подводки делаем из патрубков Ø16 мм.
- Если в силу объективных причин количество радиаторов на 1 кольце закрытой системы необходимо увеличить, сечение магистрали наращивается до диаметра 32 мм (Ду25), подводки – до 20 мм. Ставить на один трубопровод более 7 батарей экономически нецелесообразно, дешевле проложить 2 меньших линии.
Примеры устройства «ленинградки» в деревянном доме и офисном помещении
- Минимальный диаметр горизонтального коллектора при естественной циркуляции – Ду40, наружный – Ø48 мм. В двухэтажном доме разгонный стояк и начало раздающих ветвей делается из трубы Ду50 (Ø57 мм), отдаленные участки уменьшаются до размера Ду32. Вертикальные линии до радиаторов – Ду20—25 в зависимости от тепловой мощности обогревателей.
- Для автоматического регулирования теплоотдачи подбирайте полнопроходные клапаны с термоголовками. В стандартных радиаторных вентилях отверстие чересчур маленькое.
- Подключение к настенному либо напольному газовому котлу производится по типовой схеме, изображенной внизу на картинке. Похожим образом делается обвязка электрического водогрейного аппарата.
- К твердотопливному котлу «ленинградку» лучше присоединять через трехходовой смесительный клапан и буферную емкость. Поскольку в системе слишком мало теплоносителя, существует риск перегрева и закипания. Самотечную разводку, вмещающую более 200 литров воды, допускается подключать к ТТ-котлу напрямую.
Типовая схема стыковки двухконтурного настенного котла с «ленинградкой»
Как работает отопление по однотрубной схеме
В такой схеме отопления входящие и выходящие патрубки теплоприборов присоединяются к подающей линии. Функцию обратки выполняет участок теплосистемы, идущий от последнего отопителя к котлу или бойлеру.
Работает одноконтурная конструкция следующим образом:
- Отопительная жидкость нагревается в котлоагрегате и поступает первый радиатор.
- Затем она перетекает во второй, третий и доходит до конца линии.
- Остывший носитель возвращается обратно в котел.
Чем дальше батарея расположена от источника нагрева, тем она холодней. Особенно сильно это ощущается в домах с большим числом отопителей. Поэтому в крупных зданиях устанавливают другие, более сложные тепловые конструкции с двумя контурами – подающим и обратным.
Плюсы и минусы двухтрубной системы
Двухтрубная обвязка может похвастаться немаленьким перечнем преимуществ:
- Независимость компонентов системы – трубы разводятся по параллельной коллекторной схеме, что обеспечивает их обособленность друг от друга.
- Равномерный обогрев – во все радиаторы, где бы они ни располагались, теплоноситель подается с одинаковой температурой.
Двухтрубная система отопления
- Отсутствие необходимости использовать сильный гидравлический насос – теплоноситель циркулирует по двухтрубной системе самотеком благодаря лишь гравитационной силе, поэтому для обогрева не нужно использовать мощное насосное оборудование. А если наблюдается слабый напор водного потока, можно подключить самый простейший насос.
- Возможность «наращивания» батарей – при необходимости уже после сборки оборудования вы можете продлить имеющуюся горизонтальную или вертикальную обвязку, что нереально при однотрубном варианте системы отопления.
Минусы у двухтрубной системы также имеются:
- Усложненная схема подключения отопительного оборудования.
- Трудоемкость монтажа.
- Высокая стоимость организации отопления за счет большого количества труб и вспомогательных устройств.
Теперь вы знаете, чем отличаются между собой однотрубная и двухтрубная системы отопления, а значит, вам будет легче определиться в пользу одной из них. Прежде чем сделать окончательный выбор, внимательно оцените технические и функциональные плюсы и минусы каждой из обвязок – так вы точно поймете, какая система нужна для обогрева именно вашего частного дома.
