Устройство и схема однотрубной системы отопления с нижней разводкой

На сегодняшний день водяное отопление является наиболее популярным способом обустройства теплоснабжения в частном доме. Самое большое распространение имеет экономичная, надежная и простая в эксплуатации система с одной магистралью. Причем схема однотрубной системы отопления с нижней разводкой может быть совершенно энергонезависимой и абсолютно автоматизированной.

Принцип работы

Схема отопления в одну трубу работает благодаря постоянной циркуляции теплового носителя. Циркулируя по трубам от котельного оборудования к радиаторам и обратно, он передает тепловую энергию и прогревает все помещения в доме. Тепловым носителем может являться пар, воздух, антифриз или вода. Больше всего популярны водные системы отопления.

В основе классического отопления находятся законы физики — гравитации, конвекции и тепловое расширение жидкого теплоносителя. Нагреваясь от котла, вода начинает увеличиваться в объеме, создавая давление в трубах. Помимо этого, она становится не такой плотной и более легкой. Подталкиваемый снизу более тяжелой и холодной водой теплоноситель начинает устремляться вверх, потому выходящая труба из котла постоянно направляется вертикально.

Под воздействием тяжести, конвекции и давления жидкость переходит к батареям, обогревает их, и охлаждается с учетом прохождения по магистрали.

Система отопления с естественной циркуляцией называется также гравитационной или самотечной. Для организации передвижения воды нужно соблюдать определенный угол уклона труб, который обязан равняться 3−4 мм на один метр трубопровода.

Объем воды во время нагревания начинает увеличиваться, создавая в центральном трубопроводе давление. Но поскольку вода не может сжиматься, то даже незначительное увеличение давления может привести к разрушению отопительного оборудования. Потому в любой системе должен находиться расширительный бак.

Одно- и двухтрубная разводка

Различия этих систем состоят в способе подключения радиаторов к центральному трубопроводу. Однотрубная магистраль является замкнутым кольцевым контуром. Трубы прокладываются от котла, при этом в однотрубной горизонтальной системе отопления батареи подключаются последовательно.

Передвижение воды в двухтрубной схеме производится по двум магистралям. Одна требуется для доставки теплового носителя от котла к батареям, другая — для отвода холодной воды назад к нагревательному оборудованию. Радиаторы подключаются параллельно — горячий теплоноситель поступает в каждый от выходящего контура, потому имеет почти одинаковую температуру.

В батарее тепловой носитель передает энергию и охлажденным переходит в выводящий контур — «обратку». Эта разводка потребует значительного количества запорной арматуры, труб и фитингов, но дает возможность создавать более сложные схемы разветвления и экономить на отоплении за счет индивидуального регулирования батарей.

Двухтрубная схема эффективно может обогревать значительные площади. В частных малоэтажных домах площадью меньше 170 м² целесообразней использовать схему однотрубной системы отопления с верхней разводкой как в эстетическом плане, так и с точки зрения экономии.

Способы устройства

Любая схема однотрубного отопления с нижней разводкой включает в себя основные элементы. Составные части системы следующие:

1. 1. Котел отопления.
2. 2. Циркуляционный насос.
3. 3. Радиаторы.
4. 4. Трубы, фитинги, запорная арматура.
5. 5. Расширительная емкость.

С учетом вида применяемых устройств будет зависеть и способ подачи теплового носителя к батареям отопления.

Принудительная и естественная циркуляция

Циркуляция теплового носителя может производиться естественным способом — под воздействием физических сил, либо принудительным — с помощью насоса. Чтобы обеспечить движение воды в естественной отопительной системе, требуется разгонный участок. Это выходящий вертикально от котла патрубок, по которому поднимается горячая вода. На верхнем участке магистрали труба поворачивается вниз и теплоноситель с ускорением начинает устремляться ко всем радиаторам.

Проходное отверстие труб этого участка магистрали обязано быть больше чем в основной части. К примеру, при сечении магистральной трубы 30−35 мм для коллектора разгона устанавливают часть трубопровода диаметром 45 мм.

Преимущества схемы естественного отопления — энергонезависимость и отсутствие в системе сложных устройств.

Недостатки следующие:

• чтобы снизить сопротивление, сечение труб обязано быть довольно большим;
• любое встраиваемое устройство начинает создавать препятствие передвижению воды, потому в системе находится минимум запорной арматуры, что создает сложности во время ремонта;
• для надежной работы естественную схему отопления нужно тщательно рассчитывать, подбирая оптимальное сечение трубопровода.

Установка насоса нейтрализует почти все эти недостатки. Насос можно устанавливать почти на любом участке магистрали. Но необходимо не забывать, что горячий теплоноситель снижает его время эксплуатации, действуя на резиновые уплотнители. Потому лучше всего монтировать насос на обратном трубопроводе, по которому циркулирует остывшая вода. Перед ним непременно нужно установить фильтр очистки.

Основные достоинства системы с принудительной циркуляцией:

• не требуется большого сечения трубопровода;
• можно реализовывать сложные схемы, увеличивая длину контуров;
• не нужно соблюдать наклон, так как передвижение теплового носителя стимулируется насосом;
• циркуляция происходит с необходимой скоростью вне зависимости от уровня обогрева теплового носителя.

При этом можно дополнительно установить регулирующие устройства на каждую батарею, снижая энергозатраты.

Недостатки принудительной системы:

• более высокая стоимость монтажа;
• шум, который создает насос;
• зависимость от электричества.

Закрытая и открытая система

Чтобы не допустить значительного увеличения давления, требуется установка расширительного бака, который принимает излишки теплового носителя во время его расширения, а после возвращает воду в магистраль при охлаждении. Есть две конструкции, определяющие общий вид системы.

Открытый расширительный бак — это открытая емкость, которая подключается к магистрали в наивысшей точке. Чтобы исключить перелив воды через края, устанавливают специальный отвод на определенном уровне.

Используется открытая система при устройстве комбинированного или энергонезависимого обогрева. Она подразумевает прямое соприкосновение горячей воды с воздухом, в результате происходит ее испарение и обогащение кислородом. С учетом этого такая схема имеет некоторые недостатки:

• нельзя использовать антифриз в роли теплоносителя, поскольку во время его испарения образуются ядовитые вещества;
• требуется периодически контролировать и своевременно дополнять воду в бак;
• при устройстве трубопровода естественной системы требуется соблюдение наклона.

Находящийся в теплоносителе кислород начинает вызывать коррозию в металлических деталях приборов отопления, понижая их время эксплуатации. Но у открытой системы существуют и свои преимущества:

• пополнять воду в системе можно даже с помощью ведра, налив ее в бак до требуемого количества;
• даже при незначительных протечках система исправно обогревает все помещения, пока в магистрали находится необходимый объем воды;
• не требуется постоянный контроль давления в трубопроводе.

Закрытая расширительная емкость собой представляет герметичный бак, где пространство внутри поделено мембраной на две полости. Одна часть заполняется воздухом, другая подключается к магистрали.

Во время нагревания вода, расширяясь в объеме, начинает продавливать мембрану в камеру с воздухом, выполняющую роль демпфера. Во время охлаждения теплоносителя давление понижается, и сжатый воздух уравновешивает систему, выдавливая воду назад в трубопровод.

Закрытая система имеет незначительное избыточное давление. Потому непременным элементом является установка группы безопасности в магистраль.

Подключение батарей к магистрали

Теплоотдача батарей будет зависеть от варианта их подсоединения к магистрали. Есть три вида подключения:

1. 1. Нижнее.
2. 2. Боковое.
3. 3. Диагональное.

Нижнее — не самое эффективное подключение. Но этот способ используется довольно часто, тем более если центральный трубопровод находится под полом. Подводящие и выводящие трубы подключаются к нижним патрубкам, которые находятся на разных сторонах батареи.

Боковое подключение дает возможность равномерно прогреть все секции радиатора. Для этого подключения подающие и выводящие трубы проводят с одной стороны. Как правило, это подключение используют во время обустройства верхней разводки отопления.

Диагональное подсоединение считается самым эффективным. Так можно добиться максимального прогрева по площади всех секций радиатора почти без тепловых потерь. По этой схеме подающую трубу подключают к верхнему патрубку, а выводящую трубу — к нижнему с противоположной части радиатора.

Плюсы и минусы

На сегодняшний день однотрубное отопление довольно популярно в сфере малоэтажного строительства. Это обусловлено недорогой стоимостью отопительной системы и возможностью установить ее своими руками. Однако у этой системы существуют и иные достоинства:

1. 1. Обустройство магистрали требует минимум труб.
2. 2. Гидравлическая стойкость — теплоотдача всех элементов системы не изменяется во время отключения отдельных контуров.
3. 3. Эстетически привлекательный вид.
4. 4. Низкая инерционность и время нагрева батарей благодаря меньшему, в отличие от двухтрубной схеме, количеству теплоносителя в магистрали.
5. 5. Простота монтажа и удобство эксплуатации.

Установка запорной арматуры, к примеру, ручных и автоматических регуляторов температуры дает возможность отрегулировать режим работы системы.

Во время подключения устройств управления и контроля систему отопления можно полностью автоматизировать. Также возможно подключение к системе «Умный дом» — в таком случае можно устанавливать оптимальные режимы отопления с учетом времени дня, сезона и иных факторов.

Главным недостатком однотрубного отопления считается дисбаланс нагрева батарей с учетом длины магистрали. Теплоноситель остывает по мере циркуляции по контуру. Из-за этого батареи, которые установлены далеко от котла, прогреваются меньше, в отличие от близко находящихся. Поэтому рекомендуется устанавливать чугунные радиаторы, которые медленно остывают.

Установка насоса дает возможность тепловому носителю равномерно обогревать все контуры, но при значительной длине основной магистрали отмечается значительное остывание воды. Снизить это можно несколькими способами:

1. 1. Разрабатывают проект с рациональной установкой батарей по все помещениям — самые мощные устанавливаются в спальнях и детских комнатах. С учетом остывания жидкости далее находятся кухня и гостиная, завершается контур нежилыми помещениями.
2. 2. С учетом удаления от котла в батареях увеличивают количество секций. Это повышает теплопроводящую поверхность, позволяя равномерно обогревать помещение.

Эти мероприятия практически избавляют от недостатков однотрубной системы, тем более для двухэтажных домов, для которых такой способ обогрева считается самым выгодным.

Однотрубная отопительная система является надежной и простой в эксплуатации. Но для более эффективного обогрева дома нужно тщательно подбирать все отдельные элементы во время установки всего оборудования. Для этого лучше всего обратиться за помощью к опытным специалистам, которые смогут выполнить точный расчет и произвести установку всех приборов.