Однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией принцип работы, схемы и порядок монтажа

Принцип работы однотрубной системы отопления

Схема работает так – к источнику тепла закольцована магистральная труба, дополненная радиаторами. Теплоноситель (вода) нагревается в котле, транспортируется по трубопроводу с наполнением радиаторов, затем поступает обратно. Циркуляция теплоносителя непрерывная, подключение радиаторов последовательное, а повышение объема жидкости при нагревании компенсирует расширительный бак.

Непрерывность цикла объясняет длительное поддержание комфортной температуры в помещениях, поэтому однотрубное отопление считается лучшим для схем с применением баков разного типа.

Отличие однотрубной системы от двухтрубной

Основные различия касаются техники присоединения батарей к тепловой магистрали. Одноконтурная система отопления представляет собой замкнутую кольцевую конструкцию, в которой трубопровод протягивается от источника тепла. Если подача теплоносителя осуществляется по одной трубе, а обратка (остывшая вода) подается по другой трубе – это 2-х трубная система. В этом случае все радиаторы подключаются параллельно, теплоноситель поступает в каждую батарею самостоятельно, в сильно нагретом состоянии, что гарантирует высокую интенсивность обогрева и объясняет высокую теплоэффективность системы.

Однотрубные контуры подходят для отопления небольших помещений (до 150 м2), а вот 2-х трубные справляются со значительными площадями. Однако при обустройстве парного контура необходимо вдвое увеличить объем закупаемого материала, оборудования.

Преимущества и недостатки однотрубной системы

Выделяются следующие достоинства конструкции:

Небольшие затраты на покупку материалов. В этом случае экономия составляет до 40%, что объясняет незначительный объем монтажных работ.
Простота схемы. Соорудить систему сможет домашний мастер без большого опыта.
Надежность. Если контур подключен и соединен правильно, ломаться тут нечему, а значит, прослужит такая конструкция достаточно долго.
Универсальность. Одноконтурная теплоподача монтируется в любом доме, где есть возможность подключения к источнику нагрева, в качестве которого может выступать электро-, газовый котел или печка с котлом нагревания.

Выкладка трубопровода чаще всего организуется по полу, поэтому не возникает проблем с декорированием элементов системы.

Но есть и недостатки:

неравенство температур при наличии большого количества радиаторов – вода остывает, поэтому крайняя батарея может быть холоднее;
при обустройстве самотечной системы возникают сложности с выбором уклона трубы, поэтому следует тщательно рассчитывать все параметры.

Первый минус устраняется дополнительными секциями в крайнем радиаторе, второй – установкой насоса. Затраты повышаются незначительно, а вот эффективность системы возрастает.

Преимущества и недостатки

Разводка стояков снизу означает, что трубы, по которым циркулирует жидкость через приборы отопления, располагаются на самой нижней точке помещения: на уровне пола, под полом, в подвалах и цоколях.

Схема обогрева с нижней разводкой имеет несколько минусов. Во-первых, замкнутость тока воды не дает отключить один радиатор или отдельно отрегулировать его работу — это возможно лишь через отключение всех приборов и целой магистрали.

Этим же объясняются сложности при устранении течи или ремонте радиатора — приходится сливать весь теплоноситель. Все эти проблемы решаются при помощи байпасов или байпасных запасных линий.

Куда ставить

Устанавливать циркуляционный насос рекомендуют после котла, до первого ответвления, а вот на подающем или обратном трубопроводе — все равно. Современные агрегаты делают из материалов, которые нормально переносят температуры до 100-115°C. Мало найдется систем отопления, которые работают с более горячим теплоносителем, потому соображения более «комфортной» температуры несостоятельны, но если вам так спокойнее, ставьте в обратке.

Можно ставить в обратном или прямом трубопроводе после/перед котлом до первого ответвления

Нет разницы и по гидравлике — котлу, да и остальной системе, абсолютно все равно, в подающей или обратной ветке стоит насос. Что имеет значение — это правильность установки, в смысле обвязки, и правильная ориентация ротора в пространстве

Остальное неважно

По месту установки есть один важный момент. Если в системе отопления две отдельные ветки — на правое и левое крыло дома или на первый и второй этаж — имеет смысл на каждой поставить отдельный агрегат, а не один общий — непосредственно после котла. Причем на этих ветках сохраняется то же правило: сразу после котла, до первого разветвления в этом отопительном контуре. Это даст возможность задавать требуемый тепловой режим в каждой из частей дома независимо от другого а также в двухэтажных домах экономить на отоплении. Как? За счет того, что на втором этаже обычно значительно теплее, чем на первом и там требуется намного меньше тепла. При наличии двух насосов в ветке, которая идет наверх, скорость движения теплоносителя задается намного меньше, а это позволяет сжигать меньше топлива, причем без ущерба для комфортности проживания.

Есть два типа систем отопления — с принудительной и естественной циркуляцией. Системы с принудительной циркуляцией работать без насоса не могут, с естественной — работают, но в таком режиме имеют более низкую теплоотдачу. Тем не менее, меньшее количество тепла, это все-таки намного лучше, чем его полное отсутствие, потому в местностях, где электричество отключают часто, проектируют систему как гидравлическую (с естественной циркуляцией), а затем в нее врезают насос. Это дает высокую эффективность и надежность отопления. Понятное дело, что установка циркуляционного насоса в этих системах имеет отличия.

Все системы отопления с теплым полом принудительные — без насоса через такие большие контура теплоноситель не пройдет

Принудительная циркуляция

Так как система отопления с принудительной циркуляцией без насоса неработоспособна, его устанавливают прямо в разрыв подающей или обратной трубы (по вашему выбору).

Большинство проблем с циркуляционным насосом возникают из-за наличия в теплоносителе механических примесей (песка, других абразивных частиц). Они способны заклинить крыльчатку и остановить мотор. Потому перед агрегатом обязательно ставят сетчатый фильтр-грязевик.

Установка циркуляционного насоса в систему с принудительной циркуляцией

Также желательно с двух сторон установка шаровых кранов. Они дадут возможность заменить или отремонтировать устройство без слива теплоносителя из системы. Перекрываете краны, снимаете агрегат. Сливается только та часть воды, которая была непосредственно в этом куске системы.

Естественная циркуляция

Обвязка циркуляционного насоса в гравитационных системах имеет одно существенное отличие — необходим байпас. Это перемычка, которая делает систему работоспособной при неработающем насосе. На байпасе ставят один шаровый отсечной кран, который закрыт, все время, пока работает перекачка. В таком режиме система работает как принудительная.

Схема установки циркуляционного насоса в системе с естественной циркуляцией

Когда пропадает электричество или агрегат выходит из строя, кран на перемычке открывают, кран, ведущий на насос, перекрывают, система работает как гравитационная.

Особенности монтажа

Есть один важный момент, без которого установка циркуляционного насоса будет требовать переделки: требуется разворачивать ротор так, чтобы он был направлен горизонтально. Второй момент — направление потока. На корпусе есть стрелка, указывающая в какую сторону должен течь теплоноситель. Вот так и разворачивайте агрегат, чтобы направление движения теплоносителя было «по стрелке».

Сам насос может быть установлен как горизонтально, так и вертикально, только при подборе модели смотрите, чтобы он мог работать в обоих положениях. И еще один момент: при вертикальном расположении мощность (создаваемый напор) падает примерно на 30%. Это надо учитывать при выборе модели.

Коллекторное отопление

В коллекторном отоплении каждый прибор имеет свою независимую подводку. Это дает возможность регулировать температуру отдельного взятого радиатора или вовсе исключить его из оборота теплоносителя (отключить). Узел системы – именно коллектор, который имеет вид гребенки. В нее входит главные магистрали подачи и обратки, и выходят второстепенные разводки трубопроводов. Коллекторная водяная система отопления может быть как одно-, так и двухконтурной.

Плюсы:

Возможность настройки оптимальных параметров воздуха в помещении. То есть, каждый отопительный прибор контура управляется независимо и централизовано. Если в помещении стало жарко, по каким – либо причинам (пришло много гостей, появился дополнительный источник тепла прочее), температуру в радиаторе можно снизить, при этом не нарушить микроклимат в других комнатах дома. Вообще в разных помещениях можно создать разные температуры. Это позволяет сэкономить на энергоресурсах.
Применение в монтаже системы трубопроводов малых диаметров. Каждая ветка, которая выходит из коллектора, живит один отопительный прибор или малую группу. Из этого следует, что напор в трубопроводах не очень высокий (но допустимый). Небольшой диаметр трубопроводов определяет хорошую эстетичность отопительной системы. Ее элементы не выпирают и не загромождают помещение.

Минусы:

Большая затрата расходного материала при монтаже (в отличие от последовательной схемы подключения отопительных приборов в системе обогрева). Чем сложнее конфигурация подключения отдельных элементов, тем меньше экономия.
Сам узел коллектора выглядит не эстетично, громоздко. Чтобы он сильно не кидался в глаза, его нужно прятать.
В коллекторной системе отопления без монтажа циркуляционных насосов (на подаче и обратке) не обойтись. Силы гравитации для нормального обращения теплоносителя в контуре не достаточно. Покупка и установка циркуляционных насосов – это также не малые дополнительные расходы.
Энергозависимость. Мало того, что циркуляционные насосы ударят по бюджету, так это еще не все. Внеплановое выключение света на поселке может привести к сбою работы отопительной системы, а в зимнее время – замерзанию теплоносителя внутри трубопроводов. Это все из – за того, что насосы питаются от электричества.
Специалисты не рекомендуют монтировать коллекторные системы отопления в городских квартирах.

Производители предлагают на строительном рынке множество различных моделей коллекторов. Среди них есть приборы с максимальным набором элементов. Часть подачи теплоносителя оснащена расходомерами. С помощью этих приборов можно регулировать поток воды в контуре. Это делают для того, чтобы уравновесить давление в системе. Часть обратки теплоносителя оснащена термодатчиками. С помощью данных приборов регулируется температура в радиаторах отопления. Система позволяет автоматически контролировать нагрев каждого отопительного прибора. Термодатчики для коллекторной системы могут быть также разными. Часто используют латунные элементы с дюймовым проходом. Термодатчики имеют заглушки на обратке. Это позволяет, если возникла такая необходимость, подключить к системе дополнительные элементы.

Есть люди, которые изготавливают гребенки своими руками. Этого делать настоятельно не рекомендовано. Гребенки должны монтировать квалифицированные специалисты, которые имеют достаточно знаний и навыков, и выполнят работу согласно действующим на данный момент строительным нормам и правилам. После установки системы проводят гидравлические испытания. Игнорирование строительных норм и правил при монтаже приводит к негативным последствиям, вплоть до порывов системы и несчастных случаев.

Место для установки коллектора определяется на этапе проектирования отопительной системы. Если в доме несколько этажей, на каждом отводиться место для коллекторного блока. Чаще всего в стене делают для этого специальную нишу на небольшой высоте от уровня пола, но так, чтобы маленькие дети или животные не могли добраться в нее. Гребенка должна устанавливаться в помещении с допустимой влажностью воздуха (кладовая, коридор прочее).

Устройство может быть прикреплено прямо на стену, если оно монтируется в подсобном помещении или размещается в специально отведенном для этого шкафу (имеется ввиду металлический ящик с дверкой).

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:

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.
Разгонный коллектор – труба, возвышающаяся над основной магистралью не менее, чем на 1,5 метра. В этом сегменте осуществляется отвод отопительной трубы в расширительный бак.
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.
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.
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.
Циркуляционный насос располагается в конце контура перед входом в котел.

Чтобы предупредить скачки давления в системе, следует установить расширительный бак

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.

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.

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.

Устройство и принцип раздачи теплоносителя

Система называется однотрубной, поскольку нагретая вода подается и уходит из радиаторов отопления по единому коллектору. Трубопровод является общим для всех батарей, подсоединенных к магистральной ветви. То есть, входная и выходная подводка каждого отопительного прибора подключается к одной трубе, как показано на примере схемы теплоснабжения одноэтажного здания.

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

Как работает однотрубная радиаторная система отопления:

Поступающий от котла прогретый теплоноситель достигает первой батареи и делится тройником на два неравных потока. Основная масса воды продолжает двигаться прямо по магистрали, меньшая часть затекает в радиатор (примерно 1/3).
Отдав тепло стенкам батареи и охладившись на 10—15 °С (в зависимости от мощности и реальной отдачи радиатора), малый поток через выходящий патрубок возвращается в общий коллектор.
Смешиваясь с основным потоком, охлажденный теплоноситель снижает его температуру на 0.5—1.5 градуса. Смешанная вода доставляется к следующему отопительному прибору, где цикл теплообмена и охлаждения главного потока повторяется.
В результате каждая последующая батарея получает теплоноситель с более низкой температурой. В конце остывшая вода направляется обратно в котел по той же магистрали.

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

Чем ниже температура циркулирующей воды, тем меньше тепла достается последним обогревателям. Проблема решается тремя способами:

в конце магистрали ставятся батареи повышенной мощности – наращивается число секций либо увеличивается площадь панельных стальных радиаторов;
путем увеличения диаметра трубы и производительности насоса повышается расход теплоносителя через основной коллектор;
комбинация двух предыдущих вариантов.

Подключение радиаторов к единой распределяющей магистрали – главное отличие однотрубной разводки от остальных двухтрубных систем, где подача и возврат теплоносителя организован по двум раздельным ветвям.

Элементы системы с принудительной циркуляцией

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

К ним относятся:
расширительный бак для компенсации объема теплоносителя при изменении температуры;
группа безопасности, включающая манометр, термометр, предохранительный клапан;
радиаторы, подключенные по одной из схем разводок;
краны Маевского или сепаратор воздуха;
обратный клапан;
краны заполнения и слива системы;
фильтр грубой очистки.

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.

Планирование и комплектующие однотрубной системы

Планированием называется подбор всех элементов системы отопления, оценка оборудования по мощности, эффективности применения и длительности использования.

Если формируется схема однотрубного отопления частного дома с газовым котлом, в расчет берется:

мощность прибора, которая рассчитывается по формуле на 10 м2 1 кВт тепла;
количество радиаторов, для чего нужно умножить всю площадь помещения на 100 и поделить на показатель теплоотдачи одной секции (указывается в техпаспорте);
диаметр и длина трубы – параметры зависят от материала труб, но следует помнить, что трубы полипропиленовые растягиваются при нагревании, а самыми практичными считаются медные или стальные трубы;
расширительный бак – выбор зависит от возможностей и предпочтений хозяина, а также объема теплоносителя;
насос – выбирается по показателю мощности, которая уже рассчитана, необходимой температуре воды на выходе из газового котла.

Пригодится набор запорной арматуры и регулирующие приборы. Весь комплект включает:

агрегат нагрева;
радиаторы;
трубы;
насос циркуляционный;
бак расширительный, краны Маевского (если формируется Ленинградка, то по 2 шт. на каждый радиатор);
фильтр грубой очистки для самотечной системы;
защитный комплект из манометра, воздухоотводчика, предохранительного клапана для закрытого контура;
монтажный набор.

Зная, что такое одноконтурная система водяного отопления, справиться с работой не представляет труда.

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.

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.

Принцип действия однотрубной отопительной системы

Однотрубное отопление работает по принципу циркуляции теплового носителя от одного радиатора к другому. После последней батареи охлажденный теплоноситель подается в нагревательное оборудование и цикл повторяется. Иными словами, контур состоит из одной единственной трубы, к которой подключены подающие и отводящие патрубки всех радиаторов. Эта труба закольцована на нагревательном оборудовании.

Разница между однотрубной и двухтрубной разводкой

Одноконтурная система отопления отличается от двухтрубной разводки тем, что все радиаторы к трубопроводу подключаются последовательно. То есть в каждый последующий прибор поступает теплоноситель с меньшей температурой. Из-за этого помещение и дом в целом прогревается неравномерно. Чтобы выровнять теплоотдачу всех радиаторов, в каждом последующем приборе увеличивают количество секций.

При двухтрубной разводке все батареи подключаются параллельно. Прокладывается два трубопровода – один с подачей теплоносителя, а другой – с обраткой. Подающий патрубок каждого радиатора подключается к подаче, а отводящий – к трубе с обраткой. Благодаря этому во все приборы поступает теплоноситель с приблизительно одинаковой температурой, что обеспечивает равномерный прогрев дома.

Плюсы и минусы однотрубного контура

Одноконтурное отопление имеет следующие преимущества:

Главное преимущество – низкая материалоемкость системы. Для ее устройства требуется на 30-40 процентов меньше труб, чем для организации двухтрубной разводки.
Масштабы монтажных работ намного уменьшаются.
Поскольку схема довольно простая, с работой можно справиться своими силами.
Не используется сложное регулировочное оборудование и механические узлы.
Система может долгие годы работать без вмешательства пользователя. Нужно только правильно смонтировать ее и настроить.
Идеально подходит для небольшого одноэтажного дома.

Главный недостаток в том, что все радиаторы прогреваются неравномерно. Чтобы компенсировать это, в каждом последующем приборе постепенно увеличивают количество секций. Однако в этом случае экономия на трубах сводится на нет, потому что секции стоят дороже.

Если используется однотрубная система отопления с нижней разводкой, схема прокладки сети создает определенные трудности при соблюдении необходимого уклона обратного трубопровода. Еще один минус в том, что схема однотрубного отопления не позволяет подключать системы теплых полов.

Лучевая разводка системы отопления. Выводы

Применять лучевую разводку отопления удобно и если есть выбор, то лучше остановиться именно на такой схеме. Она прощает многие ошибки и будет работать всё равно правильно.

Подключение радиаторов отопления при лучевой разводке монтировать удобнее всего с нижним подключением. Это проще, правильнее и эстетичнее.

От неё стоит отказаться в небольших домах в несколько этажей. В этом случае проще сделать двухтрубку с тройниками.

Также её не применить в домах где не будет стяжки и скрыто провести трубы не получится.

Если дом большой (от 150 кв. м) и в нём несколько этажей — следует рассмотреть установку нескольких коллекторов возможно с отдельными насосными группами.