Однотрубная система отопления: типы и схемы

Несмотря на сравнительную сложность и громоздкость водяной системы отопления (СО), именно она чаще всего применяется для обогрева частных и муниципальных жилых домов. Для такой популярности есть одна, но очень веская причина: идеальное соотношение цена – эффективность – экономичность. Наиболее простая, из всех возможных, схема системы отопления – однотрубная, которая и будет подробно рассмотрена в этой публикации.

Устройство и принцип работы

Любая водяная СО основана на теплообмене между теплоносителем (водой, рассолом, антифризом), который циркулирует по контуру, и воздухом обогреваемого помещения. В зависимости от архитектуры обогреваемого помещения, существует два варианта подачи воды к батареям: по лежакам (горизонтальному магистральному трубопроводу) и вертикальным стоякам.

Принцип действия горизонтальной однотрубной системы отопления следующий: теплоноситель циркулирует в магистральной трубе, образующей собой замкнутый контур, который начинается и заканчивается в теплогенераторе. Именно к одной магистральной линии и подключено все необходимое для работы СО оборудование.

Основные схемы разводки

Все типы разводки могут быть реализованы, в зависимости от способа перемещения теплоносителя по контуру.

• Гравитационные. Другими словами, теплоноситель движется по контуру самотеком.
• С принудительной циркуляцией.

Для того чтобы понять конструкцию, все плюсы и минусы каждого способа, необходимо рассмотреть устройство и принцип работы простейшей гравитационной СО.

Данная СО состоит из: теплогенератора (1), магистрального трубопровода (2; 3; 4; 5; 6), к которому подключаются батареи и атмосферного или мембранного расширительного бака (7), компенсирующего тепловое расширение теплоносителя.

Котел разогревает воду, которая поднимается по стояку вверх, а оттуда опускается к радиаторам. Охлажденный в батареях теплоноситель возвращается в котлоагрегат для дальнейшего использования. Как видно, в данном варианте не предусматривается никакого устройства для перемещения теплоносителя. В гравитационных СО для создания давления в контуре используется так называемый разгонный коллектор или стояк. На схеме он обозначен цифрой 4.

Для правильной работы необходимо, чтобы высота разгонного коллектора над первым радиатором в контуре, была не менее полутора метров.

Чтобы теплоноситель перемещался самотеком по контуру, одного разгонного стояка мало: необходим уклон магистрали. Нормальный уклон должен составлять 5° или 0,01 метр (10 мм.) на 1 погонный метр трубы. Должно быть соблюдено условие возвышения последнего радиатора в контуре, над теплогенератором.

Совет! Чтобы не было застоя теплоносителя, следует руководствоваться следующим правилом: чем выше последний радиатор в контуре над котлом, тем лучше. Несмотря на это, данное значение не должно превышать 3 м.

Что еще влияет на работу такой СО: длина контура, диаметр магистрального трубопровода и ответвлений, и способ подключения радиаторов.

На рисунке показаны четыре основных способа монтажа радиаторов в однотрубном контуре: «а» и «б» — последовательное подключение; «и» и «г» — параллельное магистральной трубе подключение. Как понятно из рисунка, нормальный самотек теплоносителя может обеспечить только схема с нижним последовательным подключением радиаторов (а). На практике, данный способ имеет все недостатки, которые присущи однотрубной СО.

Для улучшения теплообмена схема подключения батарей была модернизирована (б): такой способ установки радиаторов способствует более равномерному прогреву всех секций батарей (радиаторов, регистров и пр.). Есть у этого способа и недостатки: такое подключение практически не эффективно при движении воды самотеком; создается еще больший перепад температуры теплоносителя, между первой и последней в контуре батареей. Решить первую проблему поможет установка в контур циркуляционного насоса.

На практике, устанавливать нужно не только насос. Для спуска воздуха из батарей на них необходимо установить автоматические воздухоотводчики или краны Маевского.

Данная разводка уже не будет являться гравитационной, поэтому уклон трубопровода можно не соблюдать.

Если предполагается монтаж СО с закрытым расширительным бачком (10), то лучшим место его монтажа является обратная ветка магистрали, в любом удобном для установки месте. При использовании в данной схеме закрытого применяется группа безопасности (11), состоящая из подрывного клапана, прибора, для контроля за давлением и устройства для отвода воздуха.

Такая СО полностью работоспособна и имеет право на существование. Мало того, она успешно применяется для обогрева небольших одноэтажных помещений. Далее, будет рассмотрена модернизированная схема однотрубной системы отопления «Ленинградка».

Почему данную СО назвали «Ленинградка» — точно узнать невозможно. Одни источники утверждают, что именно эта схема была разработана и опробована в «Северной столице». Другие, что данное название было получено, как подтверждение экономичности этой системы обогрева. «Ленинградка» успешно применяется как в массовом, так и в частном строительстве.

Основной особенностью данной технологии является наличие перемычки между радиаторами (12). Именно такая конструкция позволяет более равномерно распределить тепло между батареями. Недостатком является невозможность отсечки и сложность в температурной балансировке каждой батареи.

При установке на каждый радиатор запорной арматуры (13), а в каждую перемычку балансировочного клапана (14), система отопления лишается этих недостатков. Для лучшей теплоотдачи можно использовать данную схему разводки с диагональным подключением батарей.

Данный модернизированный тип СО позволяет уже сделать ответвление на обогрев дополнительного помещения, или использовать ее для реализации обогрева небольшой двухэтажной постройки.

Проблема любой однотрубной системы в том, что проходя через все батареи вода достаточно сильно остывает, а это может привести к образованию на теплообменнике котла конденсата. Решить данную проблему поможет установка буферной емкости, или как его еще называют теплоаккумулятора. Схема однотрубной системы отопления с теплоаккумулятором показана на рисунке ниже.

Работать такая система будет следующим образом: После запуска котла вода будет циркулировать по «малому кругу» котел – теплоаккумулятор – котел, благодаря термостатическому клапану, установленному на подающий трубопровод после буферной емкости. После того как температура достигнет нужного значения, клапан открывается и подает нагретый теплоноситель на радиаторы.

Охлажденная вода будет поступать в теплоаккумулятор, смешиваться с нагретым теплоносителем. Так решается проблема низкой температуры обратки и появления конденсата на теплообменнике котлоагрегата.

Отопление с вертикальными стояками

Выше были рассмотрены возможные схемы с горизонтальной разводкой. Но для построек с несколькими этажами существуют и более рациональные варианты однотрубного отопления – вертикальные. Оборудование в них используется идентичное горизонтальным, разница только в конфигурации контура и его разводке.

Принцип действия схемы однотрубной системы отопления с верхней разводкой заключается в следующем: нагретая вода из котла поднимается по вертикальному стояку, где по распределительному трубопроводу поступает в вертикальные стояки и радиаторы. После охлаждения она возвращается в теплогенератор. Такая СО может оснащаться расширительным баком как открытого, так и закрытого типа. Движение воды по трубопроводу обеспечивает циркуляционный насос.

Существует три вида вертикальных стояков с верхней разводкой, которые различаются способом присоединения батарей:

А. Вертикальный стояк с односторонним присоединением радиаторов.
Б. Стояк с двухсторонним подключением батарей.
В. Стояк с опрокинутой циркуляцией.

Основным недостатком верхней разводки являются потери тепла при подаче воды к батареям.

На рисунке выше показана схема однотрубной системы отопления с нижней разводкой. Подающая и обратная ветка отопительного контура прокладывается в подвале или под полом первого этажа. Нагретый теплоноситель поступает из магистрали непосредственно в вертикальные стояки с радиаторами. Достоинство данной системы в том, что отсутствует выход трубопровода в чердачное помещение, а значит и минимизируются потери тепла при доставке теплоносителя к потребителю.

Плюсы и минусы

Опираясь на способы установки радиаторов, можно сделать собственные выводы:

1. независимо от длины контура такая СО требует меньшего количества трубопровода, что положительно сказывается на стоимости монтажных работ;
2. однотрубный обогрев предполагает достаточно простые варианты подключения, с которыми справится любой домашний мастер;
3. может использоваться как в одноэтажных, так и многоэтажных постройках.

Рассматривая достоинства нельзя не упомянуть, как будет смотреться разводка такой СО по жилому помещению. Магистральная труба, по которой осуществляется подача воды в батареи и котлоагрегат – всегда проходит вдоль плинтуса пола. При желании ее можно скрыть фальшполами, «утопить» в стену, задекорировать и пр.

В качестве недостатков однотрубной системы отопления можно отметить:

• При последовательном подключении радиаторов достаточно сложно добиться на них одинаковой температуры, без применения дополнительного оборудования и увеличения площади теплообмена.
• Такой тип обогрева с естественной циркуляцией можно использовать только для небольших помещений. Кроме того, не всегда есть возможность соблюдать обязательный уклон контура.

Совет! Сегодня, достаточно популярным стал обогрев помещений посредством водяных «теплых полов». Следует понимать, что однотрубное отопление для этого совершенно не подходит. Если еще на этапе проектирования отопительной системы предполагается организация теплого пола, то рекомендуется сразу обращать внимание на схемы двухтрубного отопления.

Особенности монтажа

Прежде всего стоит отметить, что любая система обогрева требует точного расчета, который следует доверить профессионалам. Этапы монтажа однотрубной системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя.

• Установите теплогенератор. Именно с него начинается монтаж любой автономной отопительной системы.
• Непосредственно от выхода котельной установки прокладывается вертикальный стояк, на который устанавливается атмосферный расширительный бак и разгонный коллектор.
• Далее производится разметка мест расположения радиаторов. Не стоит забывать о высоте коллектора относительно радиаторов. Делайте разметку учитывая необходимые уклоны.
• По разметке, соберите отопительный контур. Технология сборки зависит от материала используемых труб.
• Установите на отводы магистральных труб фитинги и необходимую запорную арматуру для подключения батарей.
• Установите на радиаторах воздухоотводчики.
• Смонтируйте на байпасах (перемычках между радиаторами) шаровые краны для возможности балансировки работы системы.
• Подключите к трубопроводу батареи выбранного типа и соответствующие вашей СО

Далее, необходимо произвести проверку целостности трубопровода при перекрытом расширительном баке. Если контур герметичен, то заполните его водой, рассолом или антифризом и произведите запуск котлоагрегата. После этого настройте работу СО балансировочными клапанами.

Совет: Если вы решили обустроить жилище более сложной системой отопления, то мы настоятельно рекомендуем обратиться к специалистам.

Схема однотрубной отопительной системы

Схема разводки – это основной и первый параметр, который следует определить при проектировании системы отопления. Если нужно любыми способами снизить затраты на сборку отопления, то лучшим вариантом будет схема однотрубной системы отопления частного дома, для которой нужен минимум материалов.

В данной статье рассмотрим различные компоновки однотрубной схемы и определим их сильные и слабые стороны, а также особенности монтажа.

Схема однотрубной системы отопления частного дома

Особенности однотрубной схемы разводки отопления

Простота и практичность – основные преимущества однотрубной разводки. Контур отопления, один или несколько, формируются одной трубой, завязанной на котел. Радиаторы подсоединяются к трубе последовательно.

Каждый из них врезается тройниками в общую трубу контура, а участок между точками врезки каждого теплообменника заменяется на трубу меньшего диаметра, формируя байпас.

В зависимости от расположения радиаторов этажности здания выбирается однотрубная разводка:

• С нижней разводкой;
• С верхней разводкой.

В зависимости от этажности дома:

И по типу циркуляции теплоносителя:

• С принудительной циркуляцией;
• С естественной циркуляцией (гравитационная).

Перечислены базовые варианты, которые по необходимости можно комбинировать для получения полноценной системы отопления и охвата всех отапливаемых помещений. Для домов большой площади или двух- трехэтажных формируется несколько параллельных контуров, в каждом из которых организуется однотрубное подключение.

Контуры важно сбалансировать, чтобы обеспечить равномерное распределение тепла. Для этого используются регулировочные клапаны или гидрострелки, коллекторные группы.

Однотрубная схема разводки привлекательна своей экономичностью, однако вместе с этим обладает явными недостатками. Радиаторы в контуре подсоединены последовательно, а значит, теплоноситель котла поочередно попадает в теплообменники.

Потеряв часть тепла в первой батарее, к последующим уже поступает остывшая вода, что снижает их тепловую мощность.

Схема подключения байпаса

Разрешить эту проблему можно несколькими универсальными способами:

• Каждый последующий радиатор в контуре подбирается с большим числом секций, чтобы итоговая мощность соответствовала требованиям с учетом сниженной температуры теплоносителя. Однако такой вариант увеличивает градиент температуры в начале и конце контура и спасает лишь в случае, если общее число теплообменников в контуре не превышает 6-7 штук;
• Наличие байпасов на каждом радиаторе, а также циркуляционного насоса, позволяет существенно снизить перепад температур. Создавая достаточно большой напор, можно добиться равномерного распределения горячего теплоносителя по основной трубе, а значит, к каждому радиатору будет поступать больше тепла.

Естественно, с принудительной циркуляцией система отопления становится энергозависимой, зато более эффективной.

С нижней разводкой

Привычная однотрубная схема Ленинградка является наглядным примером нижней разводки. От котла труба идет на уровне пола или даже в подвале. В стремлении сэкономить на материалах следует использовать нижнюю разводку.

Схема системы с нижней разводкой

В двух- трех этажных домах нижняя разводка также определяет позицию подачи и обратки для стояков. Труба от котла идет понизу, и теплоноситель поднимается по стояку, прежде чем попасть в контуры, распределенные по этажам.

С верхней разводкой

Верхняя разводка актуальна для вертикальной однотрубной схеме. К стоякам подача от котла подводится сверху. От котла коллектор поднимается на чердак или под потолок верхнего этажа и там уже подключается к верхнему контуру и опускается к нижнему.

Особых преимуществ в частном доме верхняя разводка не дает, там более что, обогревая более горячим теплоносителем верхний этаж в ущерб нижнему, дополнительно усиливается градиент температуры воздуха в доме.

Вертикальная

По зданию распределяются стояки возле каждого оконного проема или между ними. Стояки формируют ряд параллельных контуров, в каждом из которых радиаторы подключаться сбоку последовательно с байпасом.

Горизонтальная

Оптимальная схема разводки для одноэтажных или двухэтажных домов. Труба контура укладывается по периметру здания, и в нее врезаются радиаторы с нижним подключением. Участок между точками врезки каждого радиатора, общая труба монтируется меньшего диаметра, заставляя часть теплоносителя проходить через теплообменник.

При таком распределении нет жесткой привязки по месту установки между радиаторами на первом и втором этаже.

С принудительной циркуляцией

Циркуляционный насос для однотрубной схемы подключения – лучшее решение. С принудительной циркуляцией теплоноситель доходит с минимальной потерей температуры до последних радиаторов в контуре, нивелируя основной недостаток схемы. При первом запуске отопления на порядок быстрее прогревается вся система, и не нужно ждать шесть-десять часов, прежде чем весь контур прогреется.

Если нет необходимости проектировать отопление для работы и в гравитационном режиме, трубы можно прокладывать в стяжке или зашивать в стены так, чтобы их не было видно.

Схема с принудительной циркуляцией

Повышается управляемость системы. Сопротивление, которое создают терморегуляторы току теплоносителя, достаточно учесть во время выбора циркуляционного насоса. Достаточно мощный напор позволит прокачивать теплоноситель по всему контуру при любых установка регулировочной арматуры, установленной на каждом в отдельности теплообменнике.

Циркуляционный насос существенно повышает максимально допустимую протяженность контура. Допустимое снижение тепловой мощности крайних радиаторов сохраняется даже при длине контура до 150 метров. Если необходимо охватить большую площадь, достаточно разделить схему на два и более контура, соединенных параллельно с установкой насосов в каждом из них.

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.

Двухэтажного 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.