Однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией: схема, фото, видео

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.

Особенности применения однотрубной системы отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя

Однотрубная теплосистема – простой и удобный способ обогрева жилых помещений. Экономичная, легкая в эксплуатации и не столь громоздкая, она, тем не менее, подойдет не для всякого помещения.

В чем отличие однотрубной схемы от двухтрубной

Системы водяного отопления подразделяются на две категории: одно- и двухтрубные. Основные отличия данных вариантов заключаются в последовательности присоединения батарей к магистрали.

• Однотрубная схема. Представляет собой замкнутую кольцевую структуру. Трубопроводная ветка идет от нагревательного котла, а радиаторы подсоединяются к ней последовательно. Такая схема легко монтируется, позволяет экономить на комплектующих и стоимости установки. Из очевидных минусов отметим неравномерный прогрев радиаторов – самый дальний от котла элемент будет всегда самым холодным.
• Двухтрубная схема. Здесь движение теплоносителя идет по двум контурам. По одному разогретая жидкость доставляется от котла в батареи, по второму – остывший носитель возвращается в котел. Здесь радиаторы подключаются параллельно, что позволяет подавать в них жидкость практически одной температуры. Остывший носитель из радиаторов собирается в обратный контур, по которому вновь идет к котлу. Цикл повторяется.

Обратите внимание! Однотрубный контур отопления может иметь исключительно верхнюю разводку.

Использование двухтрубных схем оправдано для обогрева многоэтажных жилых помещений, либо территорий большой площади (150 и более кв.м.). В иных случаях для комфортного проживания будет достаточно однотрубной разводки, которая и смотреться будет гораздо эстетичнее.

Устройство однотрубной системы

Любая система отопления имеет в конструкции следующие элементы:

• Котел. Бывает электрическим, газовым, работающим на твердом топливе.
• Теплоотдающие устройства. Это могут быть радиаторы, петли теплого пола.
• Расширительный бак. Нужен для компенсации избыточного давления, неизбежно создаваемого любым нагретым теплоносителем.
• Приспособление для циркуляции рабочей среды. Насос, либо разгонный участок трубопровода.
• Трубы, соединительные фитинги, запорная и регулирующая арматура.

В однотрубном варианте предусмотрена только одна трубопроводная ветка, совмещающая функции подающего и обратного контура. Магистраль берет начало от котла, последовательно проходя через радиаторы и сообщая им часть тепловой энергии. Пройдя контур, остывшая жидкость вновь попадает в котел.

Что касается неизбежного дисбаланса степени нагрева радиаторов по длине трубопровода, то этот эффект можно попробовать свести к минимуму. Один из способов подразумевает пропорциональное увеличение количества секций на последних в схеме радиаторах. Это увеличит их мощность и позволит выровнять уровень прогрева помещений.

Другой способ заключается в рациональном планировании очередности прохождения теплоносителя по помещениям. Начинать лучше с угловых комнат, спален и детских. В последнюю очередь трасса заходит в нежилые помещения.

Зачем нужна принудительная циркуляция

В системах самотечного типа движение жидкости по трубам осуществляется согласно законам физики, что не всегда обеспечивает ожидаемый эффект. Если включить в схему водяной насос и сделать процесс циркуляции более интенсивным и управляемым, можно значительно увеличить производительность теплосистемы.

Если в маленьком помещении сравнительно нетрудно обеспечить трубопроводу уклон, необходимый для самостоятельного тока жидкости, то в многоэтажных или больших по площади домах выполнить это условие иногда бывает невозможно.

Между тем, нарушение циркуляции чревато серьезными последствиями: появлением воздушных пробок и перегревом носителя в котле. Итогом может стать повреждение отдельных узлов системы.

Плюсы и минусы принудительной системы

Устройство теплосистемы с принудительной циркуляцией помогает нивелировать недостатки самотечной схемы, значительно расширяя эффективность системы в целом:

• Интенсивность циркуляции рабочей среды определяется насосом, и не находится в прямой зависимости от степени прогрева.
• Равномерное распределение теплоносителя по всем радиаторам позволяет использовать при монтаже трубы меньшего сечения, экономя в процессе строительства и выигрывая в эстетической составляющей.
• Появляется возможность регулировать режим и интенсивность обогрева.
• Увеличивается максимально допустимая длина контура.
• Допускается любое расположение трубопровода – вертикальное, горизонтальное, комбинированное.

Недостатки у вариантов с принудительной циркуляцией не столь критичные, но о них непременно стоит упомянуть:

• Зависимость от источника электропитания. Для работы всякого насоса потребуется электричество. Если дом регулярно подвергается отключениям электроэнергии, стоит предусмотреть возможность переключения на альтернативный источник питания. В противном случае, при сильных отрицательных температурах, можно за несколько часов разморозить теплосистему и столкнуться с необходимостью дорогостоящего ремонта. Источником электричества может выступить автономный генератор, либо более компактный элемент бесперебойного питания, оборудованный аккумулятором. Еще один вариант – спроектировать систему таким образом, чтобы в случае необходимости она функционировала как самотечная.
• Шум от насоса. Современные модели устройств работают почти бесшумно, а вот устаревшие модели иногда шумят очень сильно. Чтобы уменьшить дискомфорт, прибор помещают в изолированное помещение.

Чтобы во время ремонта или замены насоса не возникла необходимость сливать из системы всю жидкость, устройство включают в схему с запорной арматурой и байпасами.

Это важно! Циркуляционный насос монтируется в обратный контур, куда теплоноситель поступает остывшим. Горячая жидкость гарантированно уменьшит срок эксплуатации насоса.

Открытая и закрытая система отопления

В целях компенсации излишнего давления теплоносителя и минимизации его резких скачков в системе присутствует расширительная емкость. При нагревании жидкости, ее объем возрастает, а излишки уходят в бак. По мере остывания, жидкость вновь возвращается в систему. Различают два вида таких конструкций.

Расширительный бак открытого типа

Открытая (полностью, либо частично) емкость устанавливается сразу после котла в наивысшей точке магистрали. Для страховки от переполнения монтируется отвод, по которому излишки теплоносителя выводятся на улицу, либо в канализацию.

В одноэтажных строениях расширительный бак удобно устанавливать на чердаке. Если чердак не отапливается, бак следует дополнительно утеплить.

В таких схемах горячий теплоноситель постоянно контактирует с воздухом, что приводит к испарению и, как следствие, появлению ряда негативных моментов:

• Объем воды в баке придется постоянно контролировать, а при необходимости – пополнять.
• Трубопровод должен идти под уклоном, чтобы воздушные пробки стравливались в бак.
• В качестве рабочей среды можно использовать не все жидкости. Так, антифриз при испарении выделяет вредные для здоровья химические соединения.
• Кислород приводит к образованию коррозии на металлических элементах теплосистемы.

Впрочем, у таких решений имеются и явные преимущества:

• Отпадает необходимость контроля уровня давления.
• Пополнять объем теплоносителя очень просто.
• Незначительные протечки не будут препятствием для нормального функционирования системы.

Расширительный бак закрытого типа

Емкость выполняется в виде прочного герметичного бака, внутреннее пространство которого разделено на два отсека. Один соединен с магистралью, другой – заполнен воздухом. Нагреваясь, жидкость увеличивается в объеме и продавливает мембрану, сжимая воздух в камере. При охлаждении, напротив, давление жидкости падает и уже мембрана давит на теплоноситель, вытесняя его обратно в трубопровод.

Обратите внимание! Каждый бак закрытого типа оснащается аварийным клапаном. Если давление превышает предельное значение, через него легко стравить воздух и защитить емкость от разрушения.

Закрытую емкость допускается устанавливать на любом участке теплосистемы, но чаще это делается на обратной ветке, перед котлом. В этом месте узел проще контролировать и обслуживать.

Причины отсутствия циркуляции: как решить проблему

В нормальном режиме циркуляция теплоносителя идет непрерывно, обеспечивая равномерный прогрев батарей. Однако, даже при наличии насоса этот процесс может оказаться затрудненным, вплоть до полной остановки.

Причин этому может быть несколько:

• Поломка или снижение мощности насоса.
• Завоздушивание системы.
• Засорение отдельных участков трубопровода.
• Наличие протечек.
• Неподходящий диаметр труб.

Чтобы избежать таких неприятностей следует крайне ответственно подойти к проектированию теплосистемы. Расчет гидравлических параметров стоит доверить профессионалу.

С засорами помогут справиться фильтры грубой очистки (особенно важно установить эти узлы перед насосом и котлом).

Стравить скопившийся воздух помогут краны Маевского.

Протечки на открытых участках магистрали обнаружить и ликвидировать относительно несложно.

При скрытом способе прокладке трубопровода, возможно, придется обратиться к специалистам.

Схема подключения котла отопления с принудительной циркуляцией

В статье подробно рассказывается про схему отопления одноэтажного дома с принудительной циркуляцией, смотрите внимательно на фото и видео.

В системе отопления с принудительной (насосной) циркуляцией используют те же схемы подключения, что и в системе отопления с естественной циркуляцией, но из-за отсутствия возможности соблюдения всех уклонов или слишком большой длины магистрали подключают циркуляционный насос, обеспечивающий постоянную циркуляцию теплоносителя в замкнутой системе отопления (рис. 13-9-15).

Рис. 15. Схема однотрубной системы отопления с горизонтальной проточной системой: 1 – котел; 2 – главный стояк; 3 – расширительный бак; 4 – расширительная труба; 5 – циркуляционный насос
Применение циркуляционного насоса позволяет использовать магистрали большей протяженностью, что очень важно при отоплении многоэтажных домов. Единственный минус использования циркуляционного насоса – необходима бесперебойная подача электроэнергии.
Поддержание заданной температуры в помещении, отапливаемом системой водяного отопления, возможно несколькими способами: изменением температуры, расхода теплоносителя через радиатор, и тем и другим одновременно. Температура теплоносителя, поступающего на радиаторы, обычно регулируется централизовано в тепловом пункте. Для индивидуальной регулировки температуры в помещении радиаторы оснащают регулировочными кранами (ручная регулировка), либо термостатами (автоматическая регулировка).

Индивидуальная регулировка возможна как при двухтрубной, так и при однотрубной системе, в последнем случае перед краном или термостатом обязательно должен быть установлен байпас.

Какой насос выбрать для принудительной циркуляции

Какой расширительный бак выбрать

Однотрубная схема принудительной циркуляции

По причине того, что у каждого отопительного устройства в наличии по две трубы. Посредством одной идет горячая вода. Через вторую идет уже остывшая вода. Еще одним отличием этой системы от однотрубной является другой порядок по подключению отопительных устройств. Профессионалы советуют установку регулировочного бака перед всеми радиаторами.

Для нормальной циркуляции в здании, хватит расстояния между центром котла и наивысшим местом подающей магистрали. При таких условиях, возможен монтаж расширительного бака на этаже сверху, а не на чердаке. Труба подачи при этом прокладывается снизу подоконника или под потолком.

Двухтрубная система отопления с принудительной циркуляцией

Если используется схема двухтрубного типа с условием естественной циркуляции, для этого требуется прогрев всего отопления дополнительно.

По этой причине рекомендуется дополнительный монтаж байпаса для обводки в составе с насосом для циркуляции. Это даст ощутимую экономию времени при включении подобной системы, как отопительная модель для дома с двумя этажами. При таких условиях в постройке тепло станет равномернее распределяться.

Помимо монтажа батарей, в доме с двумя этажами и при использовании котла в составе с вмонтированным циркуляционным насосом, есть возможность установки системы «теплый пол». Также есть и возможность подключения сушителя для полотенца сразу на двух этажах.

При работах по установке наилучшим будет использование лучевой разводки или коллекторной . Эта система является наиболее удобной и есть возможность регулировки температуры во всех комнатах. Для всех отопительных устройств, прокладываются две трубы: обратная и прямая. Коллекторы монтируются на всех этажах. Важным является, чтобы они были в шкафу, какой для этого и предназначен. В этом же шкафу расположена и вся запорная арматура.

Схемы подключения отопительных приборов

Принцип работы

Системы отопления с естественной циркуляцией воды

Это одни из самых простых и распространенных систем отопления для небольших домов и квартир с индивидуальным отоплением. Недостатки систем отопления с естественной циркуляцией воды: – небольшой радиус действия (до 30 м по горизонтали), что является результатом небольшого циркуляционного давления; – замедленное включение в действие из-за большой теплоемкости воды и малого естественного циркуляционного давления; – повышенная опасность замерзания воды в расширительном бачке, если он смонтирован в неотапливаемом помещении.

Принципиальная схема системы отопления с естественной циркуляцией состоит из котла (водоподогревателя), подающего и обратного трубопроводов, отопительных приборов и расширительного бачка. Нагретая в котле вода поступает по подающему трубопроводу и стоякам в отопительные приборы, отдает им часть своей теплоты, затем по обратному трубопроводу возвращается в котел, где вновь подогревается до необходимой температуры, и далее цикл повторяется.

Рис. 1. Принципиальная схема водяной системы отопления с естественной циркуляцией воды
Все горизонтальные трубопроводы системы делаются с наклоном в сторону движения воды: нагретая вода, поднявшись по стояку вследствие температурного расширения и выдавливания более холодной водой обратного трубопровода, растекается по горизонтальным отводам самотеком, а охлажденная вода также самотеком поступает обратно в котел.

Уклоны трубопроводов способствуют и отводу пузырьков воздуха из труб к расширительному баку: газ легче воды, поэтому он стремится вверх, а наклонные участки трубопроводов помогают ему нигде не задерживаться и поступать в расширитель, а затем в атмосферу. Расширительный бачок создает постоянное давление в системе, принимает увеличивающийся при нагревании объем воды, а при охлаждении отдает воду обратно в трубопровод.

Вода в системе отопления поднимается за счет расширения при нагревании и под действием гравитационного давления, движение (циркуляция) возникает из-за разности плотностей нагретой (поднимающейся по подающему стояку) и охлаждённой воды (спускающейся по обратному). Гравитационное давление расходуется на движение теплоносителя и преодоление сопротивлений в сети трубопроводов.

Эти сопротивления вызываются трением воды о стенки труб, а также наличием в системе местных сопротивлений. К местным сопротивлениям относятся: ответвления и повороты трубопроводов, арматура и сами отопительные приборы. Чем больше сопротивлений возникает в трубопроводе, тем больше должно быть гравитационное давление. Для уменьшения трения применяются трубы увеличенных диаметров.
Циркуляционный напор Pц = h (ρо- ρг) зависит (рис. 1): – от разности отметок центра котла и центра нижнего отопительного прибора h, чем больше разность высот между центрами котла и прибора, тем лучше будет циркулировать теплоноситель; – от плотности горячей воды ρг и охлажденной воды ρо.

Как появляется циркуляционный напор? Представим, что в котле и радиаторах отопления температура теплоносителя меняется скачкообразно по центральным осям этих приборов, что, кстати, недалеко от истины. То есть в верхних частях котла и радиаторов находится горячая вода, а в нижних – охлажденная. Горячая вода имеет меньшую плотность, а следовательно, и меньший вес, чем охлажденная вода. Мысленно срежем верхнюю часть отопительного контура (рис. 2) и оставим только нижнюю часть.

И что же мы видим? А то, что мы имеем дело с двумя сообщающимися сосудами, хорошо знакомым нам из школьной физики. Верх одного сосуда находится выше верха другого; вода под действием сил гравитации стремится переместиться из верхнего сосуда в нижний. Отопительный контур – замкнутая система, вода в нем не выплескивается, как в сообщающихся сосудах, а стремится «успокоиться» (занять один уровень).

Таким образом, высокий столб охлажденной тяжелой воды после радиаторов постоянно выталкивает низкий столб воды перед котлом и подталкивает горячую воду, то есть возникает естественная циркуляция. Иными словами, чем выше находится центр радиаторов относительно центра котла, тем больше циркуляционный напор. Высота установки – это, первый показатель напора. Уклоны подающих трубопроводов в сторону радиаторов и обратной магистрали от радиаторов к котлу лишь способствуют этому процессу, помогая воде преодолевать местные сопротивления в трубах.

Поэтому в частных домах лучше всего размещать котел ниже отопительных приборов, например, в подвале. Второй показатель, от которого зависит циркуляционный напор, это разница между плотностями охлажденной и горячей воды. Системы с естественной циркуляцией теплоносителя относятся к саморегулирующимся системам. При проведении качественного регулирования, то есть при изменении температуры нагрева воды, самопроизвольно возникают количественные изменения – изменяется расход воды. Из-за изменения плотности горячей воды будет увеличиваться (уменьшаться) естественное циркуляционное давление, а следовательно – и количество циркулирующей воды.

То есть, когда на улице холодно, становится холоднее и в доме и включая котел на полную мощность, увеличиваем нагрев воды, заметно уменьшая ее плотность. Придя в отопительные приборы, вода отдает теплоту охлажденному воздуху в помещении, ее плотность при этом сильнее повышается. Посмотрев на часть формулы, стоящую в скобках, мы видим, что чем больше разность между плотностями охлажденной и горячей воды, тем больше циркуляционный напор.

Следовательно, чем сильнее нагрета вода в котле и чем сильнее она остывает в радиаторе, тем быстрее она циркулирует по системе отопления и это происходит до тех пор, пока воздух в помещении не прогреется. После этого вода начинает остывать в радиаторах медленнее, плотность ее уже не сильно отличается от плотности воды, вышедшей из котла, и циркуляционный напор начинает постепенно снижаться. Но как только температура в помещении начнет снижаться, циркуляционный напор начнет повышаться и скорость циркуляции воды в трубах повысится, подводя к радиаторам больше теплоты и повышая температуру воздуха. Так происходит саморегуляция системы – одновременное изменение температуры и количества воды обеспечивает необходимую теплоотдачу отопительных приборов для поддержания температуры помещений.
Системы водяного отопления с естественной циркуляцией бывают двухтрубные с верхней и нижней разводками, а также однотрубные с верхней разводкой.

Двухтрубные системы отопления с верхней разводкой

Рис. 4. Схема двухтрубной водяной системы отопления с верхней разводкой и естественной циркуляцией воды: 1 – котел; 2 – главный стояк; 3 – подающая магистраль; 4 – горячие стояки; 5 – обратные стояки; 6 – обратная магистраль; 7 – расширительный бак
Каждый отопительный прибор данной системы отопления (рис. 4) обслуживается двумя трубопроводами – подающим и обратным, поэтому такая система называется двухтрубной. Подпитку воды в систему осуществляют от водопровода, а если его нет, то воду заливают вручную через отверстие расширительного бака. Подпитку отопительной системы из водопровода лучше делать в обратную магистраль, так как холодная вода из водопровода будет смешиваться с относительно горячей водой обратной магистрали и повышать ее плотность, увеличивая циркуляционный напор на время подпитки.
Системы отопления с естественной циркуляцией делают одно- и двухконтурными (рис. 5).

В одноконтурных системах котел устанавливают в начале контура, а трубную разводку делают справа или слева от него, опоясывая по периметру весь дом или квартиру, при этом длина кольца по горизонтали не должна превышать 30 м (лучше до 20 м). Чем длиннее кольцо, тем больше в нем гидравлические сопротивления (силы трения внутри трубы). В двухконтурных системах котел размещают в центре, а трубную разводку (контуры колец) – в обе стороны от котла, общая длина труб по горизонтали не должна превышать 30 м (лучше – до 20 м). Чтобы получить гидравлически сбалансированную систему, длины колец двухконтурной системы и количество секций радиаторов надо делать примерно одинаковыми.
В зависимости от направления движения теплоносителя в магистральных трубопроводах системы отопления могут быть тупиковыми и с попутным движением воды.

Рис. 5. Схема двухтрубной системы отопления с верхней разводкой и естественной циркуляцией теплоносителя
В тупиковых системах отопления движение горячей воды в подающей магистрали противоположно движению остывшей воды в обратной магистрали. В этой схеме длина циркуляционных колец неодинакова, чем дальше от котла расположен отопительный прибор, тем больше протяженность циркуляционного кольца.
В тупиковых системах добиться одинаковых сопротивлений в коротких и более отдаленных циркуляционных кольцах трудно, поэтому отопительные приборы, близко расположенные к главному стояку, будут прогреваться гораздо лучше, чем удаленные от него. А при малой тепловой нагрузке ближайших к главному стояку циркуляционных колец их гидравлическая увязка становится еще сложнее.
В системах отопления с попутным движением воды все циркуляционные кольца имеют длину протяженность, поэтому стояки и отопительные приборы работают в одинаковых условиях.
В таких системах независимо от расположения отопительного прибора по горизонтали в отношении главного стояка их прогрев будет одинаковым. Однако системы отопления с попутным движением воды применяют ограниченно, так как часто при проектировании реальных отопительных систем, учитывающих планировку дома, оказывается, что при монтаже потребуется большее количество труб, чем для тупиковых систем. Поэтому такие системы используют в тех случаях, когда в тупиковой системе невозможна увязка циркуляционных колец между собой.

Чтобы расширить применение тупиковых систем, сокращают протяженность магистралей и вместо одного контура большой длины делают два коротких контура или несколько. В таких случаях обеспечивается лучшая горизонтальная регулировка системы. Балансировку (гидравлическую увязку) отопительных колец контура начинают еще на стадии проектирования системы отопления.

Почему однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией широко используется в частных домах?

Подключение водяного отопления к котлу возможно по нескольким схемам. В частных домах чаще всего используется простая и экономичная система отопления — однотрубная с принудительной циркуляцией. Она обеспечивает надежную работу всего отопительного контура, при этом проста в монтаже и безопасна.

Для чего нужна принудительная циркуляция?

Естественная циркуляция теплоносителя происходит по физическим законам: нагретая вода или антифриз поднимаются в верхнюю точку системы и, постепенно остывая, опускается вниз, возвращаясь в котел. Для успешной циркуляции необходимо строго выдерживать угол наклона прямой и обратной трубы. При небольшой протяженности системы в одноэтажном доме сделать это несложно, и перепад высоты будет невелик.

Для домов большой площади, а также многоэтажных домов. такая система чаще всего непригодна — в ней возможно образование воздушных пробок, нарушение циркуляции и, как следствие, перегрев теплоносителя в котле. Эта ситуация опасна и может стать причиной повреждения элементов системы.

Поэтому в обратную трубу, непосредственно перед вводом в теплообменник котла, устанавливают циркуляционный насос, который создает в системе нужное давление и скорость циркуляции воды. При этом нагретый теплоноситель своевременно отводится в отопительные приборы, котел работает в штатном режиме, а в микроклимат в доме остается стабильным.

Схема: элементы системы отопления

Достоинства принудительной системы:

• система устойчиво работает в зданиях любой длины и этажности;
• можно использовать трубы меньшего диаметра, чем при естественной циркуляции, что экономит затраты на их приобретение;
• допускается располагать трубы без уклона и прокладывать их скрыто в полу;
• к принудительной системе отопления можно подключить теплые водяные полы;
• стабильный температурный режим продлевает срок службы фитингов, труб и радиаторов;
• существует возможность регулировать нагрев для каждого помещения.

Недостатки системы с принудительной циркуляцией:

• требуется расчёт и установка насоса, подключение его к электросети, что делает систему энергозависимой;
• насос при работе издает шум.

Недостатки успешно решаются правильным размещением оборудования: насос ставят в отдельном помещении котельной рядом с отопительным котлом и устанавливают резервный источник электропитания — аккумуляторную батарею или генератор.

Элементы системы с принудительной циркуляцией

Принудительная циркуляция — процесс, требующий установки не только насоса, но и других обязательных элементов.

К ним относятся:

Кроме того, при использовании в качестве нагревателя твердотопливного котла, без функции автоматической загрузки топлива, рекомендуется включить в систему теплоаккумулятор — накопительный бак нужного объема. Это позволит выровнять температуру теплоносителя и избежать ее суточных колебаний.

Типы разводки однотрубной системы

В однотрубной системе нет разделения на прямую и обратную трубу. Радиаторы подключены последовательно, и теплоноситель, проходя по ним, постепенно остывает и возвращается в котел. Эта особенность делает систему экономичной и простой, но требует настройки температурного режима и правильного расчёта мощности радиаторов.

Упрощенный вариант однотрубной системы подходит только для небольшого одноэтажного дома. В этом случае труба проходит через все радиаторы напрямую, без регулирующих температуру вентилей. В результате первые по ходу теплоносителя батареи оказываются значительно горячее, чем последние.

Для протяженных систем такая разводка не подходит, ведь остывание теплоносителя будет существенным. Для них используют однотрубную систему «ленинградка», при которой общая труба имеет регулируемые отводы на каждый радиатор. В результате теплоноситель в основной трубе более равномерно распределяется по всем помещениям. Разводка однотрубной системы в многоэтажных строениях делится на горизонтальную и вертикальную.

Горизонтальная разводка

При горизонтальной разводке прямая труба поднимается до верхнего этажа по главному стояку. От него на каждом этаже отходит горизонтальная труба, проходящая последовательно по всем батареям на данном этаже.

Они объединяются в стояк обратной магистрали и поступают обратно в котел или бойлер. Краны для регулировки температуры находятся на каждом этаже, а краны Маевского — на каждом радиаторе. Горизонтальная разводка может быть выполнена как проточной, так и по системе «ленинградка».

Вертикальная разводка

При этом типе разводки горячий теплоноситель поднимается на самый верхний этаж или чердак, а оттуда по вертикальным стоякам проходит через все этажи до самого нижнего. Там стояки объединяются в обратную магистраль. Существенный недостаток этой системы — неравномерный нагрев на разных этажах, который не поддается регулировке при проточной системе.

Выбор системы разводки для частного дома зависит в основном от его планировки. При большой площади каждого этажа и небольшой этажности дома лучше выбирать вертикальную разводку, так можно добиться более ровной температуры в каждом помещении. Если площадь невелика — лучше выбирать горизонтальную разводку, так как ее проще регулировать. Кроме того, при горизонтальном типе разводки не придется делать лишних отверстий в перекрытиях.

Видео: однотрубная система отопления

Монтаж системы отопления

Однотрубная система проста в монтаже, если правильно выполнить расчёты и внимательно отнестись к подключению всех ее элементов. Начинают его, как правило, с установки отопительного агрегата.

Котел

Требования к установке котла зависят от его типа. Котлы для отопления бывают:

Газовые котлы допустимо устанавливать в любом помещении, оснащенном дымоходом и вытяжкой. Все остальные типы котлов устанавливают в отдельном помещении котельной. Это связано с особенностями их эксплуатации. Схема установки котла приведена на рисунке.

Котел после установки подключают к дымоходу и электрической сети, а его теплообменник — к системе отопления. Для этого в котле предусмотрены два патрубка, предназначенные для ввода и выхода теплоносителя. Вводной патрубок обычно находится внизу задней или боковой стенки котла, по нему поступает остывший теплоноситель. Выходной — в верхней части, на стенках или поверхности котла. Через него нагретый теплоноситель поступает в трубы системы отопления.

Трубы
Элементы системы соединяют с помощью труб. Для систем отопления можно использовать только трубы, способные выдерживать высокие температуры: полипропиленовые, из шитого полиэтилена или металлические.

Металлопластик использовать не рекомендуется, так как из-за перепадов температур рано или поздно появятся течи.

Диаметр труб определяется расчётом. В частных домах обычно используют трубы диаметром от 15 до 50 мм, на стояки и магистральные трубы выбирают диаметр больше, на подводку к радиаторам — меньше.

Соединение труб зависит от их материала. Стальные и медные трубы соединяют сваркой и с помощью металлических резьбовых фитингов. Полипропилен сваривают с помощью специального приспособления, как показано на фото.

По типу монтажа трубы разделяют на:

На выбор типа монтажа влияет только дизайнерский замысел, но необходимо помнить: открытая укладка в случае появления течи позволяет быстрее обнаружить и устранить ее.

Сварочные работы металлических труб лучше проводить до укладки чистового пола и отделки стен, иначе неизбежно их повреждение окалиной.

Расширительный бак

Бывает двух типов:

Баки первого типа применяются редко, так как в открытой системе происходит постоянное насыщение теплоносителя воздухом, что способствует коррозии радиаторов, труб, теплообменника котла.

Мембранные расширительные баки представляют собой металлическую емкость, разделенную пластичной перегородкой. Нижняя часть бака подключена к системе отопления, верхняя оснащена предохранительным клапаном и заполнена воздухом. Объем расширительного бака определяется с помощью расчёта.

При нагреве теплоноситель расширяется, и часть его выходит в расширительный бак. При этом мембрана приподнимается, а воздух в верхней части сжимается. При полном заполнении бака давление воздуха возрастает, и он стравливается через предохранительный клапан.

Расширительный бак закрытого типа можно монтировать непосредственно в котельной, в прямой или обратной трубе. Схема и варианты размещения бака приведена на рисунке.

Группа безопасности

В группу входят сразу несколько элементов, предотвращающих аварийную ситуацию, перегрев и закипание теплоносителя:

Как правило, их устанавливают единым блоком, как на фото, но возможна установка по отдельности. Манометр и термометр могут быть объединены в одном корпусе

Некоторые модели котлов изначально оснащены аварийной группой. Если ее устанавливают отдельно, то размещают таким образом, чтобы предохранительный клапан находился выше выхода теплоносителя из котла.

Радиаторы и схемы их подключения
Выбор радиаторов и количества секций производят на основе теплового расчёта. В общем случае на 1 кв. метр помещения необходимо 0,1 кВт тепловой мощности радиатора. Уточнить этот показатель можно в паспорте на отопительные приборы.

От вида подключения труб к радиаторам зависит их теплоотдача. Типы подключения, подходящие для однотрубной системы с принудительной циркуляцией, изображены на рисунке.

Как видно из схемы, наибольшая эффективность радиаторов достигается при перекрестном подключении. Для того, чтобы сделать отопление в каждом помещении регулируемым, необходимо подключить батареи по схеме с байпасом и вентилем. Также на каждом радиаторе необходимо установить кран Маевского для сброса воздуха из системы.

Циркуляционный насос
Расчёт и установка насоса — ответственный этап. Его ставят непосредственно перед вводом обратной трубы в котел, учитывая направление потока — оно обозначено стрелкой на корпусе. Ротор насоса должен стоять строго горизонтально, поэтому насос ставят по уровню.

Перед насосом в трубу врезают фильтр грубой очистки для удаления из системы примесей, песка и ржавчины. Сборник осадка должен быть направлен вниз.

В обход насоса устанавливают байпас, он необходим для работы системы при внезапном отключении электроэнергии до момента подключения резервного источника питания или до остывания котла. В противном случае циркуляция будет невозможно, и вода в теплообменнике закипит.

Кроме того, байпас позволит снять насос для замены или обслуживания без слива теплоносителя. Для этого его с двух сторон оснащают запорными вентилями.

Видео: установка насоса

Видео: ошибки при монтаже отопительных систем

Система отопления должна также иметь краны для заполнения и слива теплоносителя. При первом запуске через кран заливают воду, стравливают воздух через воздухосбросы, после чего откручивают винт на циркуляционном насосе до появления воды. После этого можно приступать к топке котла и после его нагрева регулировать температурный режим.

Особенности однотрубной системы отопления с принудительной циркуляцией

В связи с широким распространением частного строительства приобретает значение организация индивидуального тепло обеспечения. Наиболее экономичной, простой и при этом надежной является однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией. При правильном проектировании данная схема практически лишена недостатков, особенно в применении к малоэтажным домам. Она не портит дизайн и эстетику помещения за счет небольшого количества труб и возможности спрятать магистральный трубопровод.

Принципиальное устройство водяной системы отопления

Существует много способов добиться комфортной для проживания температуры в помещении, но наиболее распространенным является организация водяной системы отопления. В ее основе лежит циркуляция жидкого теплоносителя от нагревательного элемента к отопительным приборам и обратно. При прохождении через радиаторы, вода (антифриз) отдает тепловую энергию и обогревает таким образом помещение.

Принцип работы классического водяного отопления основан на физических законах гравитации, теплового расширения и конвекции. Теплоноситель – вода – в холодном и горячем состоянии имеет разную плотность и, соответственно, удельный вес. Она нагревается от котла и за счет собственного расширения создает давление в трубопроводе. Подталкиваемая снизу более плотной и тяжелой холодной средой, горячая вода устремляется вверх. Затем, под действием силы тяжести и небольшого остаточного давления, теплоноситель идет к тепло отдающим контурам, возвращается к котлу охлажденным и снова начинает цикл. Работа системы возможна только при вертикальной разводке или устройстве разгонного коллектора, соблюдении необходимого уклона (5-7 градусов) трубопровода.

Для компенсации избыточного давления и исключения его аварийного повышения в высшей точке разводки отопления (разгонного коллектора) устраивают отвод трубы и устанавливают расширительный бак.

Внимание! Включение расширительного бака в магистраль водяного отопления обязательно. При нагревании объем теплоносителя увеличивается и в системе возникает гидравлическое давление. Поскольку вода обладает свойством несжимаемости, то в отсутствие компенсирующего устройства возможно разрушение отопительной конструкции.

Такая схема отопления называется гравитационной, самотечной, с естественной циркуляцией. Однако в последние годы она используется редко, так как имеет существенные недостатки. Применяют ее для обогрева небольших домов на 2-3 комнаты и при необходимости устройства энергонезависимых отопительных систем в районах, характеризующихся долговременными перебоями электричества.

Принудительная циркуляция теплоносителя

При наличии стабильного электроснабжения целесообразнее применять систему отопления с принудительной циркуляцией. Движение воды (антифриза) в этом случае обеспечивает циркуляционный насос, монтируемый в магистраль.
Монтируют насос на обратном трубопроводе с остывшим теплоносителем. Горячая среда снижает срок эксплуатации устройства. Подключение котла в схеме отопления с принудительной циркуляцией должно выполняться в самой низкой точке магистрали.

Все устройства, приборы и теплоотдающие контуры целесообразно подключать через байпасы с запорной арматурой. Так ремонт любого из них не потребует полной остановки системы и слива теплоносителя.

Важно! Чтобы при необходимости ремонта или замены приборов не пришлось сливать весь теплоноситель, их подключают с байпасами и перекрывающими кранами.

Преимущества принудительной системы отопления

Схема с принудительной циркуляцией нейтрализует недостатки самотечного отопления и расширяет функциональные возможности системы.

• Циркуляция не зависит от температуры прогрева теплоносителя и происходит с заданной скоростью;
• Можно применять трубы с небольшим проходным сечением – давление, создаваемое насосом, способствует не только движению, но и равномерному распределению воды по магистрали;
• Увеличение длины контуров;
• Возможность поддержания оптимальной температуры и регулирования режима обогрева, что снижает энергозатраты и стоимость обогрева;
• При проектировании магистрали можно применять любые инженерные решения – вертикальные, горизонтальные, комбинированные разводки.

Недостатки принудительной системы отопления

Недостатки у отопления с принудительной циркуляцией также имеются. Однако каждый из них вполне успешно решается.

Для функционирования насоса требуется электричество. При его отключении теплоноситель не будет циркулировать. Если дом расположен не в удаленном труднодоступном районе, то перебои с электричеством длятся не более трех-четырех часов. За это время дом, расположенный в средней полосе, существенно охладиться не успеет. При желании можно установить блок бесперебойного питания с подключенным аккумулятором. Такое устройство поддерживает электроснабжение до нескольких часов.

Если же существует опасность прекращения снабжения электричества на более долгий срок – от 8 часов до нескольких суток, либо здание располагается в климатической зоне с очень холодными зимами, то стоит обезопасить себя следующими способами:

1. Приобрести автономный электрогенератор;
2. Спроектировать отопительную магистраль таким образом, чтобы была возможность перехода на режим естественной циркуляции.

• Шум при работе насоса

Шум присутствует при работе любого циркуляционного насоса, однако качественные современные модели практически не слышны. Совсем избавиться от некоторого гула можно, если установить устройство в любое нежилое помещение – ванную комнату, туалет, бойлерную и т.д.

Одно – и двухтрубные отопительные системы

Конструктивно системы водяного отопления с принудительной циркуляцией разделяют на два типа – однотрубные и двухтрубные. Разница этих схем – в методе подключения теплоотдающих приборов к магистрали.

Однотрубное отопление представляет собой замкнутый кольцевой контур. Магистраль прокладывается от нагревательного элемента, проходит последовательно через отопительные батареи, в каждой из которых теплоноситель отдает часть энергии, и возвращается обратно к котлу. Схема с одним контуром имеет самый простой монтаж и небольшое количество комплектующих, что значительно снижает стоимость установки.

В двухтрубной системе один контур предназначен для доставки нагретого теплоносителя от котла к батареям отопления, а второй – для отвода остывшей среды обратно к нагревательному элементу. Радиаторы подключают параллельно, поэтому в каждый из них нагретая вода поступает непосредственно от подающей магистрали и имеет одинаковую температуру. Отдав энергию, остывший теплоноситель уходит в «обратку» и возвращается к котлу. Чтобы реализовать такую схему требуется вдвое больше труб и арматуры, зато появляется возможность индивидуальной регулировки радиаторов и снижения затрат на отопление.

Конфигурация отопления для каждого здания выбирается индивидуально. При проектировании учитывается все – нюансы планировки, особенности эксплуатации, экономичность конструкции и процесса обогрева, эстетические соображения. В многоэтажных домах (более 2 этажей) и зданиях с большой площадью устраивают двухтрубное отопление с принудительной циркуляцией. В одно- и двухэтажных домах площадью до 150 м2 с экономической и эстетической точки зрения целесообразнее применять принудительную систему отопления с одной трубой.

Особенности однотрубной системы обогрева

Однотрубная система обогрева приобрела широкую популярность в частном строительстве благодаря следующим достоинствам:

• Гидравлическая устойчивость – замена радиатора, наращивание секций, отключение отдельных контуров не изменяет теплоотдачу других элементов системы;
• Минимальное количество труб;
• Меньшее количество теплоносителя в системе снижает ее инерционность и время прогрева помещения;
• Эстетичный внешний вид, особенно при устройстве скрытой магистрали;
• Несложный монтаж;
• При использовании современной запорной арматуры возможно точное регулирование режима работы всей системы и отдельных элементов;
• Последовательное подключение обогревающих приборов позволяет устраивать водяной теплый пол, монтировать полотенцесушители и т.д.
• Недорогая установка и эксплуатация.

Основной недостаток однотрубного теплообеспечения – дисбаланс нагрева приборов по длине магистрали. Чем дальше находится радиатор от котла, тем меньше он нагревается. Под действием насоса прогрев радиаторов осуществляется более равномерно, однако остывание теплоносителя все же наблюдается, особенно при достаточной длине трубопровода.
Отрицательное действие этого явления снижают двумя способами:

• Увеличивают количество секций последних радиаторов, за счет чего увеличивается их мощность и количество отдаваемого в помещение тепла – достигается равномерный прогрев помещений;
• Рационально проектируют прохождение магистрали по комнатам – начинают со спален, детских и «холодных» комнат (угловых, с окнами на север), затем идут гостиная, кухня, ванная, туалет и заканчивают подсобными помещениями.

Варианты устройства однотрубной системы

Магистраль водяного отопления в обязательном порядке снабжается расширительным баком, выравнивающим давление. Он принимает излишки теплоносителя при расширении и возвращает его в трубопровод при остывании, не допуская скачков давления. Существует два принципиально отличающихся типа расширительных баков – открытый и закрытый. От того, какой из них будет встроен в магистраль, будет зависеть и вид системы отопления.

Открытая система отопления

Система отопления открытого типа предполагает прямой контакт теплоносителя с атмосферой. Используется при устройстве энергонезависимого или комбинированного отопления. Открытый расширительный бак представляет собой цилиндрическую или прямоугольную емкость, частично или полностью открытую. На определенном уровне выполняют отвод для слива излишней жидкости на улицу или в канализацию.

В схему открытой системы отопления с принудительной циркуляцией бак расширения включают непосредственно после котла, отвод устраивают в самой высокой точке магистрали. Сама емкость должна располагаться выше всех подключаемых приборов, поэтому часто бак выводят на чердак. В этом случае его необходимо утеплять при отрицательных температурах.

В связи с соприкосновением теплоносителя и воздуха в емкости бака, происходит насыщение горячей воды кислородом и ее естественное испарение. Отсюда вытекают ограничения и недостатки такой схемы:

• Требуется постоянно следить за уровнем теплоносителя в баке и пополнять его вовремя;
• Необходимо соблюдать уклоны трубопровода (5-7 градусов), чтобы высвобождающийся в магистрали воздух стравливался в расширительный бак и атмосферу;
• Нельзя использовать антифриз вместо воды, поскольку он выделяет токсичные вещества при испарении;
• Присутствие кислорода в теплоносителе снижает срок эксплуатации отопительных приборов со стальными деталями.

Внимание! Отсутствие уклонов при монтаже трубопровода открытой системы отопления приведет к завоздушниванию магистрали.

Однако у открытого отопления есть и плюсы:

• Не требуется следить за давлением в магистрали;
• Подпитку теплоносителя можно осуществлять даже ведром, просто доливая его в емкость расширительного бака до необходимого уровня;
• Даже при наличии небольших протечек система будет исправно функционировать – до тех пор, пока в трубопроводе будет достаточное количество воды.

Закрытая система отопления

Схема закрытой системы отопления с принудительной циркуляцией на данный момент имеет наибольшее распространение. Она представляет собой замкнутую гидравлическую магистраль, полностью закрытую от доступа воздуха.

Закрытая система водяного отопления подразумевает использование расширительного бака мембранного типа. Он представляет собой герметичный металлический корпус цилиндрической формы, внутренняя полость которого разделена мембраной. Одна часть наполнена воздухом, а во вторую выдавливается из магистрали вода, объем которой увеличивается при нагреве.

Устанавливать мембранный расширительный бак можно в любом месте магистрали, но для удобства обслуживания его подсоединяют к «обратке» – рядом с котлом.

Особенностью закрытой схемы является наличие небольшого избыточного давления в магистрали. Поэтому закрытая магистраль в своем составе должна содержать группу безопасности. Данный узел устанавливается на выходящем из котла трубопроводе (подающем) без запорной арматуры. Содержит манометр, воздухоотводчик и предохранительный клапан для сброса воды в аварийном режиме.

Важно! В схему закрытой системы обязательно включают группу безопасности.

Достоинства закрытой принудительной системы:

• Находящийся под давлением теплоноситель быстрее прогревается;
• Вероятность завоздушивания отопительной магистрали практически исключена;
• Возможно наполнение антифризом, так как теплоноситель не испаряется и не насыщается кислородом (актуально для зданий периодического пользования);
• Удобство обслуживания – все устройства, обеспечивающие функционирование, контроль и безопасность системы, устанавливают в одном месте;
• При использовании современного оборудования можно сделать закрытую систему отопления полностью автоматизированной и интегрировать ее с программами типа «умный дом».

Недостаток – энергозависимость. Решается приобретением автономного генератора.

Как решить проблему отсутствия циркуляции

Что делать, если в системе отопления нет циркуляции? Даже при наличии насоса движение теплоносителя в магистрали может быть затруднено. Причины могут быть следующие:

• Недостаточная мощность насоса;
• Трубы слишком малого диаметра;
• Отсутствие обратных клапанов (актуально для сложных схем с несколькими контурами);
• Загрязнение системы;
• Завоздушнивание магистрали;
• Протечки.

Лучшим решением первых проблем будет проведение гидравлического расчета еще на стадии проектирования теплообеспечения и консультация с профессионалом.

Засорение системы предотвратит установка фильтров грубой очистки. В первую очередь их устанавливают перед входом в насос и котел. Перед монтажом следует проверить все подключаемые приборы, фитинги и трубы – в них может оказаться мусор или заводская стружка.

Внимание! Перед монтажом магистрали необходимо проверить все подключаемые элементы на наличие мусора.

Для стравливания возможных воздушных пробок, перекрывающих движение теплоносителя, в радиаторы устанавливают воздухоотводчики или автоматические краны Маевского.

Утечки в системе возникают вследствие коррозионных повреждений или при ослаблении соединений. Найти проблемные места в открыто смонтированной магистрали нетрудно, а вот для обследования скрытых трубопроводов придется вызывать специалиста.

Видео: Однотрубная система отопления

Однотрубная система – проста и удобна, и монтируют ее зачастую собственными силами. Но бесперебойное функционирование зависит от многих факторов. При проектировании лучше проконсультироваться с профессионалом, который выполнит оценочный расчет и поможет правильно подобрать каждый элемент магистрали.

Опишите свой вопрос максимально подробно и наш эксперт ответит на него

Однотрубная система отопления частного дома с принудительной и естественной циркуляцией

Установка отопительных коммуникаций – один из ключевых вопросов при строительстве частного дома. Самой эффективной, простой и экономичной считается однотрубная система отопления. В отличии от двухтрубной, такой тип системы исключает наличие раздельных труб для прямой и обратной магистрали. Безусловно, у однотрубного отопления есть и весомые недостатки, но их при правильном подходе к монтажу можно успешно нейтрализовать.

Однотрубные системы отопления чаще устанавливают в небольших частных домах

Преимущества и недостатки однотрубных систем отопления

Частое использование однотрубных систем при устройстве отопления можно объяснить наличием таким преимуществ:

• экономия при покупке комплектующих и материалов. Для однотрубной разводки нужно примерно на 30-40% меньше длины труб по сравнению с двухтрубной системой;
• простота монтажа. Для оборудования такой системы не требуется специальных навыков, справиться с монтажными работами можно без помощи строительной бригады. Временные затраты на установку также будут минимальными.
• долговечность и надежность. Простота схемы однотрубного отопления объясняет отсутствие проблем, связанных с регулировкой и настройкой системы в процессе эксплуатации.
• эстетичность. Магистральную трубу спрятать достаточно просто — в напольное покрытие или под плинтус, так как она в большинстве случаев будет проходить вдоль пола. Перед укрытием трубы необходимо позаботиться о её теплоизоляции.

Использование системы с принудительной циркуляцией имеет и некоторые негативные моменты:

• отсутствие равенства температур воды во всех участках контура. Температура радиатора, находящегося ближе к котлу, будет более высокой, чем температура каждого последующего сегмента в цепи. Радиатор, находящийся ближе всего к котлу с обратной стороны, в итоге, будет самым холодным.
• невозможность врезки в однотрубную систему контура «теплого пола».

Подвод труб к батарее в однотрубной системе легко спрятать в пол или стену, чтобы помещение выглядело эстетично

Полезный совет! Если планируется обогрев какой-либо из комнат посредством системы «теплых полов», лучше изначально прибегнуть к двухтрубному отоплению.

Однотрубные системы отопления с принудительной и естественной циркуляцией: основные отличия

Способ циркуляции горячей воды в системе определяет её тип: принудительный или естественный. Система отопления с принудительной циркуляцией работает за счет насоса, который устанавливается в обратной части магистрали перед входом в котел. Циркуляционный насос создает оптимальный уровень давления, благодаря которому температура горячей воды сохраняется на всех участках системы.

Отопление с естественной циркуляцией использует физические свойства воды. Горячая жидкость, имеющая меньшую массу и плотность, поднимается по трубам, попадая в радиаторы. В это время более тяжелая холодная вода попадает в котел, где снова нагревается. Преимуществом отопления с естественной циркуляцией является бесперебойная работа системы, не зависящая от подачи электричества.

Основным недостатком, в связи с которым тип отопления с естественной циркуляцией не получил широкого распространения, является ограниченность длины системы. Протяженность контура, при которой система будет работать оптимально, не должна превышать 30 метров. Установка системы с естественной циркуляцией возможна только при использовании маломощного котла, тяги которого будет хватать для отопления небольших помещений.

В системе с принудительной циркуляцией за движение теплоносителя по трубам отвечает насос, который устанавливается поблизости от котла

Применение естественной циркуляции в больших одноэтажных домах становится невозможным также по причине требования к уклону магистральной трубы. Минимальным уклоном является 3-5 градусов. Это значит, что на каждый метр трубы необходимо осуществить перепад высоты в 5-7 см.

Важно! В случае с принудительной циркуляцией уклон трубы будет гораздо меньшим. С помощью насоса горячая вода будет равномерно распределяться по системе, имеющей перепад высоты в пределах 0,5 см на каждый погонный метр трубы.

Помимо этого, принудительная циркуляция позволяет решить следующие вопросы:

• обеспечение полного контроля над рабочими процессами в системе отопления;
• применить более простую нижнюю разводку системы (при естественной циркуляции возможна только верхняя разводка);
• увеличить протяженность отопительного контура.

Однотрубная система отопления с естественной циркуляцией может быть переоборудована в сеть с принудительной подачей воды.

Монтаж однотрубной системы отопления с нижней разводкой в частном доме

Если при естественной циркуляции чаще применяется верхняя разводка магистрали, в случае с принудительной циркуляцией целесообразнее использовать систему с нижней разводкой. Принудительный тип циркуляции в системе отопления подразумевает установку элементов в следующем порядке:

1. Нагревательный котел любого типа: твердотопливный, дизельный, электрический или газовый. Котел в системе с нижней разводкой должен находиться на более низком уровне, чем основная магистраль. Нет необходимости устанавливать котел в подвале, можно сделать для него углубление в полу, залитое бетонной стяжкой.
2. Разгонный коллектор – труба, возвышающаяся над основной магистралью не менее, чем на 1,5 метра. В этом сегменте осуществляется отвод отопительной трубы в расширительный бак.
3. Расширитель, необходимый для регулировки постоянного давления. Использование бака предотвращает возникновение аварийной ситуации, связанной со скачками давления. Во внутренней полости расширителя есть мембрана с воздухом с одной стороны, а с другой – выход для горячей воды. Благодаря закрытой конструкции расширителя вода не остывает при прохождении через него.
4. Трубопровод, распределенный по периметру всего отапливаемого помещения. Монтировать его можно из полипропиленовых, медных, металлопластиковых труб. Схему трубопровода рекомендуется планировать таким образом, чтобы начало контура приходилось на наиболее нуждающиеся в отоплении комнаты.
5. Радиаторы, размещенные в последовательном порядке. Для улучшения теплоотдачи и более сбалансированному прогреву секций в системе с нижней разводкой радиаторы можно подключать в диагональном порядке. При этом вход магистрали в радиатор будет находиться в верхней точке, выход – в нижней.
6. Циркуляционный насос располагается в конце контура перед входом в котел.

Чтобы предупредить скачки давления в системе, следует установить расширительный бак

Важно! Если было решено разместить расширительный бак на чердаке, необходимо уделить внимание утеплению помещения. Иначе воздушная мембрана может не справиться с сохранением тепла воды, что приведет к поломке системы.

При установке радиаторов необходимо предусмотреть возможность выпуска воздушных пробок. Краны для выхода воздуха будут размещены в верхней части батареи. Выпускать скопившийся воздух нужно перед началом каждого отопительного сезона. В системе многоэтажного дома вывод воздуха осуществляется на верхних этажах. Существуют также более дорогие- автоматические — воздухоотводчики, включающиеся самостоятельно при необходимости.

Виды однотрубной системы отопления

Допускаются различные схемы отопительных систем с предусмотренной принудительной циркуляцией.

Вертикальная. Такая схема однотрубной системы применяется для отопления многоэтажного дома. Если в частном доме расширитель устанавливается на чердачном помещении, при устройстве отопления многоэтажного дома необходимо прибегнуть к монтажу специальных перемычек на каждом этаже. Также можно увеличить количество радиаторов для нижних этажей, но такое мероприятие потребует дополнительных затрат.

Полезный совет! Вертикальный стояк многоэтажного дома исключает возможность присоединения более 10 радиаторов. В противном случае распределение температур будет крайне неравномерным: на верхнем этаже температура батарей будет превышать 100 градусов, а на нижнем едва достигнет 45 градусов.

В многоквартирных домах общий стояк («до квартиры») обычно осуществляется с помощью двухтрубной системы. На каждом этаже монтируется самостоятельная однотрубная разводка.

Горизонтальная проточная (с нижней разводкой). Самая простая схема, применяющаяся в небольших частных постройках. При этом устройстве горячая вода поступает в главную магистраль, а затем распределяется между остальными горизонтальными стояками.

В горизонтальной системе с замыкающими участками возможна установка кранов для регулировки температуры

Использование этой схемы не подразумевает регулировку температур в элементах цепи с помощью кранов.

Горизонтальная с замыкающими участками. Такой тип подключения также известен под названием «ленинградка». Это наиболее распространенная однотрубная система отопления частного дома, площадь которого не превышает 200 кв. м. Между входящими в радиатор и выходящими из него участками трубы монтируется дополнительный сегмент — байпас. Его диаметр должен отличаться от диаметра труб в основной сети на 1 размер.

Баланс температуры в системе типа «ленинградка» достигается за счет того, что часть горячего потока попадает в радиатор, а часть проходит по магистрали без задержки. На байпасах можно устанавливать регулирующие краны, позволяющие включать или отключать отдельные элементы. Эта же схема может обеспечить эффективный обогрев частного многоэтажного строения.

Как рассчитать количество радиаторов при однотрубном отоплении с нижней разводкой

Количество секций подключенных батарей при системе отопления с нижней разводкой будет строго ограничено. Оно не должно превышать регламентированные нормы. Расчеты количества радиаторов производятся с опорой на объем помещение, его особенности (количество дверей, оконных проемов, высота потолков), климатическую зону.

Количество радиаторов зависит от площади и планировки помещения

Согласно нормам СНиПа, для отопления 1 кв. м. жилого помещения, находящегося в средней климатической зоне, требуется количество тепла в диапазоне 60-100 Вт. Для территорий с более холодным климатом берутся показатели 150-200 Вт.

Если необходимо обогреть помещение площадью 18 кв. м. при усредненных показателях тепловой мощности (100 Вт), понадобится в итоге 1800 Вт (100*18=1800). Допустим, что в системе отопления будут использоваться алюминиевые радиаторы, мощность каждой секции которого составляет 190 Вт. Это значит, что для исходного помещения понадобится 9,5 секций (1800/190=9,47). Округлять результат можно в любую сторону, в зависимости от назначения отапливаемого помещения.

Чугунные радиаторы имеют наименьшие тепловые показатели – до 145 Вт, поэтому в последнее время используются мало. Биметаллические, как и алюминиевые, могут передавать тепло в количестве до 190-200 Вт.

Однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией – это наилучший вариант для обустройства небольших частных домов. А сэкономит средства при отоплении помещений совсем малого размера система с естественной циркуляцией. Владельцам крупных коттеджей стоит рассмотреть возможность установки двухтрубной системы, решающей вопрос с неравномерным остыванием теплоносителя.