Что учитывать при расчете однотрубной системы отопления

Принцип работы водяного отопления

Однотрубка представляет собой один подающий трубопровод, к которому последовательно подсоединены несколько радиаторов. Двигаясь по трубопроводу, теплоноситель заходит в первый радиатор, отдает ему тепло и уже несколько охлажденным продолжает движение по подающему трубопроводу, заходя в каждый последующий радиатор.

Неравномерный нагрев радиаторов является одним из основных недостатков однотрубной системы отопления. Для решения этой проблемы в многоквартирных домах используется специальная перемычка (такого же диаметра как у подающей магистрали, либо на размер меньше), через которую, минуя радиатор, постоянно циркулирует нагретый теплоноситель.

В двухтрубной схеме теплоноситель, по подающей магистрали, заходит в радиатор, где происходит теплопередача. После этого, теплоноситель выходит из радиатора уже по обратной магистрали, а не по подающей, как в однотрубной схеме. Таким образом, в двухтрубной системе каждый радиатор, вне зависимости от его удаленности, нагревается практически одинаково.

Примечание! Наиболее подходящим условием применения однотрубной системы отопления в частном доме является небольшая отапливаемая площадь, т.е. количество используемых радиаторов. Если для отопления дома необходимо только 5 радиаторов, то однотрубка будет одним из лучших вариантов. Если же в системе планируется 6-10 радиаторов, то ее применение проведет к удорожанию проекта (необходимость установки многосекционных радиаторов и увеличенного подающего трубопровода).

Горизонтальная однотрубная схема отопления частного дома своими руками, диагональное подключение.

Основой функционирования системы отопления является непрерывная циркуляция среды, выполняющей роль теплоносителя. Во время движения по трубам от источника нагревания (котла) к обогревающим приборам и обратно осуществляется отдача тепловой энергии и обогрев помещений. В качестве теплоносителя может использоваться не только вода, но также воздух, пар или антифриз (в домах нерегулярного проживания). Однако водяные системы отопления получили наибольшее распространение.

При обустройстве традиционного отопления используются физические явления и законы – тепловое расширение воды, конвекция и гравитация. После нагревания посредством котла происходит расширения теплоносителя, из-за чего в трубопроводе возникает давление. Среда при этом теряет в своей плотности и весе. Находящаяся внизу более тяжелая и плотная холодная вода выталкивает нагретые порции вверх: это объясняет исключительно вертикальное позиционирование выходящей из котла подающей трубы.

Благодаря создаваемому давлению и конвекции теплоноситель циркулирует внутри батарей, постепенно отдавая им свое тепло. Этот обмен энергией и приводит к обогреву помещений. Возвращающаяся обратно вода обычно имеет невысокую температуру: после этого цикл начинается заново.

Что учитывать при расчете однотрубной системы отопления

Отопление, функционирующее за счет естественной циркуляции, также носит название самотечного и гравитационного. Стабильную циркуляцию жидкости обеспечивает угол уклона горизонтальных труб системы. Обычно это – 2-3 мм на погонный метр. В результате нагревания теплоносителя в магистрали создается гидравлическое давление.

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.

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

Как работает однотрубная радиаторная система отопления:

  1. 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).
  2. 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.
  3. 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.
  4. В результате каждая последующая батарея получает теплоноситель с более низкой температурой. В конце остывшая вода направляется обратно в котел по той же магистрали.
Как работает однотрубная разводка
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.

Тепловой расчёт отопления: общий порядок

Классический тепловой расчёт отопительной системы являет собой сводный технический документ, который включает в себя обязательные поэтапные стандартные методы вычислений.

Но перед изучением этих подсчётов основных параметров нужно определиться с понятием самой системы отопления.

Система отопления характеризуется принудительной подачей и непроизвольным отводом тепла в помещении.

Основные задачи расчёта и проектирования системы отопления:

  • наиболее достоверно определить тепловые потери;
  • определить количество и условия использования теплоносителя;
  • максимально точно подобрать элементы генерации, перемещения и отдачи тепла.

При постройке системы отопления необходимо первоначально произвести сбор разнообразных данных о помещении/здании, где будет использоваться система отопления. После выполнить расчёт тепловых параметров системы, проанализировать результаты арифметических операций.

На основании полученных данных подобирают компоненты системы отопления с последующей закупкой, установкой и вводом в эксплуатацию.

Классический вид отопления

Отопление – это многокомпонентная система обеспечения утверждённого температурного режима в помещении/здании. Являет собой обособленную часть комплекса коммуникаций современного жилищного помещения

Примечательно, что указанная методика теплового расчёта позволяет достаточно точно вычислить большое количество величин, которые конкретно описывают будущую систему отопления.

В результате теплового расчёта в наличии будет следующая информация:

  • число тепловых потерь, мощность котла;
  • количество и тип тепловых радиаторов для каждой комнаты отдельно;
  • гидравлические характеристики трубопровода;
  • объём, скорость теплоносителя, мощность теплового насоса.

Тепловой расчёт – это не теоретические наброски, а вполне точные и обоснованные итоги, которые рекомендуется использовать на практике при подборе компонентов системы отопления.

В качестве примера теплового расчёта в наличии есть обычный 1-этажный дом с четырьмя жилыми комнатами, кухня, санузел, “зимний сад” и подсобные помещения.

Фасад частного дома

Фундамент из монолитной железобетонной плиты (20 см), наружные стены – бетон (25 см) со штукатуркой, крыша – перекрытия из деревянных балок, кровля – металлочерепица и минеральная вата (10 см)

Обозначим исходные параметры дома, необходимые для проведения расчетов.

Габариты здания:

  • высота этажа – 3 м;
  • малое окно фасадной и тыльной части здания 1470*1420 мм;
  • большое окно фасада 2080*1420 мм;
  • входные двери 2000*900 мм;
  • двери тыльной части (выход на террасу) 2000*1400 (700 700) мм.

Общая ширина постройки 9.5 м2, длинна 16 м2. Отапливаться будут только жилые комнаты (4 шт.), санузел и кухня.

План-схема дома

Для точного расчёта теплопотерь на стенах из площади внешних стен нужно вычесть площадь всех окон и дверей – это совсем другой тип материала со своим тепловым сопротивлением

Начинаем с расчёта площадей однородных материалов:

  • площадь пола – 152 м2;
  • площадь крыши – 180 м2 , учитывая высоту чердака 1.3 м и ширину прогона – 4 м;
  • площадь окон –  3*1.47*1.42 2.08*1.42=9.22 м2;
  • площадь дверей – 2*0.9 2*2*1.4=7.4 м2.

Площадь наружных стен будет равна 51*3-9.22-7.4=136.38 м2.

Переходим к расчёту теплопотерь на каждом материале:

  • Qпол=S*∆T*k/d=152*20*0.2/1.7=357.65 Вт;
  • Qкрыша=180*40*0.1/0.05=14400 Вт;
  • Qокно=9.22*40*0.36/0.5=265.54 Вт;
  • Qдвери=7.4*40*0.15/0.75=59.2 Вт;

А также Qстена эквивалентно 136.38*40*0.25/0.3=4546. Сумма всех теплопотерь будет составлять 19628.4 Вт.

В итоге подсчитаем мощность котла: Ркотла=Qпотерь*Sотаплив_комнат*К/100=19628.4*(10.4 10.4 13.5 27.9 14.1 7.4)*1.25/100=19628.4*83.7*1.25/100=20536.2=21 кВт.

Расчёт количества секций радиаторов произведём для одной из комнат. Для всех остальных вычисления аналогичны. Например, угловая комната (слева, нижний угол схемы) площадь 10.4 м2.

Значит, N=(100*к1*к2*к3*к4*к5*к6*к7)/C=(100*10.4*1.0*1.0*0.9*1.3*1.2*1.0*1.05)/180=8.5176=9.

Для этой комнаты необходимо 9 секций радиатора отопления с теплоотдачей 180 Вт.

Переходим к расчёту количества теплоносителя в системе – W=13.5*P=13.5*21=283.5 л. Значит, скорость теплоносителя будет составлять: V=(0.86*P*μ)/∆T=(0.86*21000*0.9)/20=812.7 л.

В результате полный оборот всего объёма теплоносителя в системе будет эквивалентен 2.87 раза в один час.

Подборка статей по тепловому расчету поможет определиться с точными параметрами элементов отопительной системы:

  1. Расчет системы отопления частного дома: правила и примеры расчёта
  2. Теплотехнический расчет здания: специфика и формулы выполнения вычислений практические примеры

Особенностью однотрубной систем отопления считается объединение провода подачи и вывода. Она заполняется антифризом или водопроводной водой. Для воды необходимо изготовить специальный подвод. Чтобы обеспечить удаление теплоносителя, делают выводной кран с вентилем. На бачок, через который проводят заполнение, рекомендуется установить фильтр.

Жидкость при нагреве в котловом змеевике в дальнейшем поступает в трубопровод, в нем она отдает свою накопленную энергию проходя через радиаторы. Остывший теплоноситель поступает через нагнетающий насос в обратную магистраль, а затем обратно в котел. Чтобы предотвратить аварийные ситуации рекомендуется устанавливать расширительные бачки, их монтируют выше уровня прохождения первичного контура с нагретым носителем.

В системе контура отопления необходимо применять блок защиты, в конструкцию которого входят:

  • отвод воздуха;
  • специальный клапан предохранения;
  • датчики измерения температуры и давления.

При увеличении давления система защиты предотвратит возникновение неисправности и выровняет значения основных характеристик жидкости. Благодаря термометру можно устанавливать необходимую температуру. Для упрощения установки блок защиты изготавливается как единый механизм.

Гидравлический насос производит подталкивание остывшей жидкости обратно к змеевику в котле. При этом в насосной группе применяют трубы меньшего диаметра, чем в естественном контуре. Насос позволяет преодолевать возникающее сопротивление.

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ:  Калькулятор расчета количества плитки для отделки ванной комнаты

однотрубная разводка системы отопления

Внутренний диаметр труб не подбирается, а рассчитывается с учетом мощности системы, сопротивления на различных участках контура отопления. При расчете рекомендуется обратить внимание на такие моменты:

  • внутренний диаметр стояковой части выполняют больше магистральной части;
  • к радиаторам необходимо подводить трубопровод меньшего размера, чем магистральные;
  • при изготовлении байпаса рекомендуют использовать самый маленький диаметр в контуре.
  • при расчете рекомендуется учитывать материал, из которого выполняют систему отопления.

Отличие однотрубной и двухтрубной систем отопления

При монтаже отопления ориентируются на два способа установки контура:

  • одноконтурный;
  • двухконтурный.

Отличием этих способов считают специфику подключения теплообменника к магистральному проводу. Одноконтурные представляют собой кольцевую замкнутую систему. В трубопровод устанавливают радиаторы, а магистраль протягивается от котла и замыкается на нем.

Двухконтурный метод представляет собой две линии, устанавливаемые параллельно. По верхнему уровню теплоноситель перемещается до радиаторов и обогревает помещение. По нижнему отработанная жидкость возвращается в котел для дальнейшего нагрева. При помощи такого способа удается обеспечить равномерный нагрев батарей в помещении. Затраты энергии на обогрев одного элемента снижаются.

Для обогрева загородных коттеджей и квартир многоэтажных домов применяется всего 2 типа однотрубных схем:

  1. Классическая ленинградская система отопления с нижней горизонтальной разводкой представлена выше на первой картинке.
  2. Радиаторная сеть с вертикальными стояками.
Способы подсоединения отопительных приборов
Справа изображена классическая «ленинградка» с нижним подключением батареи, слева — подсоединение к однотрубному стояку

«Ленинградка» предусматривает подключение радиаторов к общей кольцевой магистрали, проложенной горизонтально над полом. Классика жанра – нижнее боковое присоединение обеих подводок. При более современном подходе трубы подключаются к батарее диагонально, мастера-монтажники практикуют оба метода.

Вторая схема применяется в многоквартирных и двухэтажных частных домах. Сквозь перекрытия проходят вертикальные одинарные стояки, к ним схеме присоединены батареи на каждом этаже. Подача воды в стояки предусматривается из нижнего или верхнего горизонтального коллектора.

Вертикальная система теплоснабжения многоквартирного здания
Вертикальные разводки многоквартирных домов с нижним и верхним розливом

Оба типа разводок могут функционировать с принудительной и естественной циркуляцией воды (самотеком). Схемы видоизменяются в зависимости от условий эксплуатации:

  1. Для работы «ленинградки» в самотечном режиме придется нарастить внутреннее сечение кольцевого коллектора до 40—50 мм, сделать уклоны и поднять от котла вертикальный разгонный участок, иначе протока через радиаторы не будет. Открытый расширительный бак подсоединяется к высшей точке, как изображено на принципиальной схеме отопления одноэтажного дома.

    Гравитационная схема водяного обогрева
    Высота разгонной петли — под потолок котельной. Затем труба опускается к полу и горизонтально идет к радиаторам

  2. Реализовывать самотечный принцип в двухэтажном здании лучше по схеме со стояками, проходящими сквозь нужные комнаты. Труба подачи Ø40—50 мм поднимается прямо к расширительной емкости, установленной на чердаке. В стороны от нее расходятся горизонтальные ветви с уклонами, подающие сверху воду к стоякам и радиаторам. На подъеме можно смонтировать байпасный узел с циркуляционным насосом.

    Как сделать самотечную систему циркуляции теплоносителя
    Открытая гравитационная схема с вертикальными однотрубными стояками

  3. Закрытая одноконтурная разводка с напорной циркуляцией представлена в начале этого раздела. В двухэтажном доме «ленинградку» нужно сделать двухконтурной – предусмотреть отдельную горизонтальную петлю с подачей теплоносителя через перекрытие, как показано на аксонометрической схеме.Однотрубная нижняя разводка

Изначально ленинградская система задумывалась как дешевый вариант подачи тепла к приборам конвекционного отопления. Но при желании к магистрали можно подключить небольшой контур водяного теплого пола. Понадобится второй циркуляционный насос, обратный и трехходовой клапан, регулирующий температуру воды.

Водяное отопление может быть однотрубным и двухтрубным. Основное отличие между ними касается способа коммутации теплоотдающих радиаторов и подающей магистрали. Схема однотрубной системы отопления имеет вид замкнутого кольцевого контура. Отправной точкой прокладки трубопровода выступает нагревательный прибор.

Для присоединения к нему радиаторов используется последовательный способ. После последнего обогревателя труба возвращается обратно к котлу. Для системы с одной магистралью характерна простота обустройства. Комплектующих элементов в данном случае не много, что позволяет существенно экономить на установке.

Обустройство двухтрубной схемы предполагает использование удвоенного числа комплектующих (фитингов, труб и арматура). При этом можно без проблем применить сложные разветвленные конструкции. Уменьшение затрат на отопление достигается благодаря индивидуальной регулировке батарей. С помощью двухтрубной системы можно эффективно отапливать значительные по площади многоэтажные здания.

Нормы температурных режимов помещений

Перед проведение любых расчётов параметров системы необходимо, как минимум, знать порядок ожидаемых результатов, а также иметь в наличии стандартизированные характеристики некоторых табличных величин, которые необходимо подставлять в формулы или ориентироваться на них.

Выполнив вычисления параметров с такими константами, можно быть уверенным в достоверности искомого динамического или постоянного параметра системы.

Температура помещения

Для помещений разнообразного назначения существуют эталонные стандарты температурных режимов жилых и нежилых помещений. Эти нормы закреплены в так называемых ГОСТах

Для системы отопления одним из таких глобальных параметров является температура помещения, которая должна быть постоянной в независимости от периода года и условий окружающей среды.

Согласно регламенту санитарных нормативов и правил есть различия в температуре относительно летнего и зимнего периода года. За температурный режим помещения в летний сезон отвечает система кондиционирования, принцип ее расчета подробно изложен в этой статье.

https://www.youtube.com/watch?v=LyJLwabP9Zk

А вот комнатная температура воздуха в зимний период обеспечивается системой отопления. Поэтому нам интересны диапазоны температур и их допуски отклонений для зимнего сезона.

В большинстве нормативных документов оговариваются следующие диапазоны температур, которые позволяют человеку комфортно находиться в комнате.

Для нежилых помещений офисного типа площадью до 100 м2:

  • 22-24°С – оптимальная температура воздуха;
  • 1°С – допустимое колебание.

Для помещений офисного типа площадью более 100 м2 температура составляет 21-23°С. Для нежилых помещений промышленного типа диапазоны температур сильно отличаются в зависимости от предназначения помещения и установленных норм охраны труда.

Комфортная температура

Комфортная температура помещения у каждого человека “своя”. Кто-то любит чтобы было очень тепло в комнате, кому-то комфортно когда в комнате прохладно – это всё достаточно индивидуально

Что же касаемо жилых помещений: квартир, частных домов, усадеб и т. д. существуют определённые диапазоны температуры, которые могут корректироваться в зависимости от пожеланий жильцов.

И всё же для конкретных помещений квартиры и дома имеем:

  • 20-22°С – жилая, в том числе детская, комната, допуск ±2°С –
  • 19-21°С – кухня, туалет, допуск ±2°С;
  • 24-26°С – ванная, душевая, бассейн, допуск ±1°С;
  • 16-18°С – коридоры, прихожие, лестничные клетки, кладовые, допуск 3°С

Важно отметить, что есть ещё несколько основных параметров, которые влияют на температуру в помещении и на которые нужно ориентироваться при расчёте системы отопления: влажность (40-60%), концентрация кислорода и углекислого газа в воздухе (250:1), скорость перемещения воздушных масс (0.13-0.25 м/с) и т. п.

Каким бывает однотрубное отопление

Любая отопительная система состоит из следующих узлов:

  • Обогревающее устройство (котел). Может быть твердотопливным, электрическим, газовым и т.п.
  • Теплоотдающие приспособления. Батареи или система теплых полов.
  • Приспособление для создания циркуляционной инерции теплоносителя. Это может быть разгонный участок магистрали или водяная помпа.
  • Компенсатор избыточного давления теплоносителя в системе. Расширительная емкость (открытая или закрытая).
  • Трубы, фитинги и необходимая арматура.

Выбор схемы теплоснабжения находится в прямой зависимости от типа используемых устройств.

Расчёт теплопотерь в доме

Согласно второму началу термодинамики (школьная физика) не существует самопроизвольной передачи энергии от менее нагретых к более нагретым мини- или макрообъектам. Частным случаем этого закона является “стремление” создания температурного равновесия между двумя термодинамическими системами.

Например, первая система – окружающая среда с температурой -20°С, вторая система – здание с внутренней температурой 20°С. Согласно приведённого закона эти две системы будут стремиться уравновеситься посредством обмена энергии. Это будет происходить с помощью тепловых потерь от второй системы и охлаждения в первой.

Карта температур

Однозначно можно сказать, что температура окружающей среды зависит от широты на которой расположен частный дом. А разница температур влияет на количество утечек тепла от здания ( )

Под теплопотерями подразумевают непроизвольный выход тепла (энергии) от некоторого объекта (дома, квартиры). Для обычной квартиры этот процесс не так “заметен” в сравнении с частным домом, поскольку квартира находиться внутри здания и “соседствует” с другими квартирами.

В частном доме через внешние стены, пол, крышу, окна и двери в той или иной степени “уходит” тепло.

Зная величину теплопотерь для самых неблагоприятных погодных условий и характеристику этих условий, можно с высокой точностью вычислить мощность системы отопления.

Что учитывать при расчете однотрубной системы отопления

Q=Qпол Qстена Qокно Qкрыша Qдверь … Qi, где

Qi – объём теплопотерь от однородного вида оболочки здания.

Q=S*∆T/R, где

  • Q – тепловые утечки, В;
  • S – площадь конкретного типа конструкции, кв. м;
  • ∆T – разница температур воздуха окружающей среды и внутри помещения, °C;
  • R – тепловое сопротивление определённого типа конструкции, м2*°C/Вт.

https://www.youtube.com/watch?v=PKS_4FPQJx0

Саму величину теплового сопротивления для реально существующих материалов рекомендуется брать из вспомогательных таблиц.

R=d/k, где

  • R – тепловое сопротивление, (м2*К)/Вт;
  • k – коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м2*К);
  • d – толщина этого материала, м.

В старых домах с отсыревшей кровельной конструкцией утечки тепла происходят через верхнюю часть постройки, а именно через крышу и чердак. Проведение мероприятий по утеплению потолка или теплоизоляции мансардной крыши решают эту проблему.

Дом через тепловизор

Если утеплить чердачное пространство и крышу, то общие потери тепла от дома можно значительно уменьшить

В доме существуют ещё несколько видов тепловых потерь через щели в конструкциях, систему вентиляции, кухонную вытяжку, открывания окон и дверей. Но учитывать их объём не имеет смысла, поскольку они составляют не более 5% от общего числа основных утечек тепла.

Для чего нужна принудительная циркуляция

В естественных системах, чтобы носитель равномерно распределял тепло в батареях отопления, трубы монтируют с уклоном.  В одноэтажных частных домах такие условия соблюдать легко. При установке труб по большому периметру и на несколько этажей в системе могут возникать воздушные пробки. Кроме того, жидкость остывает и крайние радиаторы не получают энергии.

При воздушной пробке теплоноситель прекращает движение, что приведет к перегреву и преждевременному выходу из строя некоторых приборов нагревательного котла. Для устранения таких проблем и неисправностей необходимо применять циркуляционный насос. С его помощью можно сократить потери тепла и ускорить перемещение жидкости в системе.

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ:  Какое графическое обозначение имеют светодиодные светильники на чертежах?
Насос для циркуляции
Насос для принудительной циркуляции

Движение теплоносителя по отопительным трубам обеспечивается действием физических законов. В этом случае вода перемещается самопроизвольно: такую циркуляцию называют естественной (самотечной). Второй вариант – принудительные схемы, где для перемещения теплоносителя задействуется циркуляционная помпа.

Чтобы гарантировать движение воды в самотечной системе, потребуется обустройство разгонного участка. Речь идет об отходящем от котла вертикальном патрубке, внутри которого нагретый теплоноситель двигается вверх. По достижении крайней верхней точки труба плавно поворачивается обратно: это придает воде необходимое ускорение для движения по магистрали.

В одноэтажных зданиях с нижней горизонтальной разводкой для эффективного отопления потребуется наличие разгонного коллектора. Он должен возвышаться над уровнем первой батареи не меньше, чем на 1,5 м. Благодаря разгонному участку становится возможной циркуляция теплоносителя в самотечной системе отопления.

Трубы на этом участке обладают большим сечением по сравнению с остальной частью контура. К примеру, если диаметр труб системы 25-32 мм, то разгонный участок должен иметь диаметр 40 мм. Главными преимуществами самотечной системы выступает ее абсолютная энергонезависимость (если используется твердотопливный котел), простота устройства и отсутствие сложных узлов.

Имеются также недостатки:

  1. Для минимизации гидравлического сопротивления необходимо применять трубы большого диаметра.
  2. Установка любого прибора и устройства приводит к затруднению движения теплоносителя, поэтому существуют определенные ограничения по количеству запорной арматуры (чем ее меньше – тем лучше). Как результат, ремонт и обслуживание усложняется, так как при этом требуется полное отключение системы и слив теплоносителя из контура.
  3. Чтобы самотечная система была максимально надежной, потребуется тщательный расчет и балансировка. Это предусматривает подбор оптимальных диаметров труб и числа радиаторных секций. Наиболее удаленные от котла батареи приходится делать на порядок шире: теплоноситель поступает на них достаточно охлажденным.

Нейтрализация практически всех перечисленных недостатков достигается введением в состав системы циркуляционного насоса. В результате теплоноситель получает дополнительный импульс, благодаря которому эффективно преодолевает гидравлическое сопротивление трубопровода. Однотрубная разводка системы отопления в настоящее время является наиболее популярным решением в частных домах.

Местом установки помпы может выступать любой участок магистрали. Однако следует иметь в виду, что при воздействии горячей воды на резиновые элементы (прокладки), срок службы насоса заметно снижается. Поэтому прибор стараются устанавливать на обратной трубе, т.к. теплоноситель там не такой горячий. Перед помпой обязательно врезается фильтр грубой очистки, во избежание попадания внутрь механизма различных загрязнений.

Сильные стороны отопительных контуров с принудительной циркуляцией:

  • Возможность использования более сложных разветвленных схем, приводящих к увеличению общей длины контуров.
  • Можно не увеличивать диаметр труб. Благодаря помпе внутри системы создается достаточное для движения и равномерного распределения жидкости давление.
  • Циркуляция имеет стабильную скорость. На этот показатель не влияет уровень нагревания теплоносителя и установка разгонного коллектора.
  • Нет необходимости в организации углов наклона на горизонтальных участках трубопровода, т.к. для стимуляции движения теплоносителя используют насос.
  • Появляется возможность врезки регулирующих приборов на всех батареях, что обеспечивает поддержание оптимального уровня обогрева, снижая энергозатраты и расходы на отопление.
  • Нужда в наличии электрического питания.
  • Шум от работающей помпы.
  • Необходимость дополнительных капиталовложений (если сравнивать с гравитационной схемой).

Нейтрализация их обычно не вызывает сложностей. Для поддержания стабильного энергообеспечения проводится установка автономного электрогенератора. Очень хорошо зарекомендовали себя системы, предусматривающие возможность перехода на режим с естественной циркуляцией. Чтобы снизить шум от работающего насоса, его обычно устанавливают в нежилом помещении.

Определение мощности котла

Для поддержки разницы температур между окружающей средой и температурой внутри дома необходима автономная система отопления, которая поддерживает нужную температуру в каждой комнате частного дома.

Базисом системы отопления выступают разные виды котлов: жидко- или твердотопливные, электрические или газовые.

Котел – это центральный узел системы отопления, который генерирует тепло. Основной характеристикой котла есть его мощность, а именно скорость преобразования количество теплоты за единицу времени.

Произведя расчеты тепловой нагрузки на отопление получим требуемую номинальную мощность котла.

Ркотла=(Sпомещения*Рудельная)/10, где

  • Sпомещения– общая площадь отапливаемого помещения;
  • Руделльная– удельная мощность относительно климатических условий.

монтаж однотрубной системы отопления

Но эта формула не учитывает тепловые потери, которых достаточно в частном доме.

Ркотла=(Qпотерь*S)/100, где

  • Ркотла– мощность котла;
  • Qпотерь– потери тепла;
  • S – отапливаемая площадь.

Расчетную мощность котла необходимо увеличить. Запас необходим, если планируется использование котла для подогрева воды для ванной комнаты и кухни.

В большинстве систем отопления частных домов рекомендуется обязательно использовать расширительный резервуар, в котором будет храниться запас теплоносителя. Каждый частный дом нуждается в горячем водоснабжении

Ркотла=(Qпотерь*S*К)/100, где

К – будет равен 1.25,  то есть расчётная мощность котла будет увеличена на 25%.

Таким образом, мощность котла предоставляет возможность поддерживать нормативную температуру воздуха в комнатах здания, а также иметь начальный и дополнительный объём горячей воды в доме.

Почему необходимо увеличивать размеры каждого последующего радиатора?

Установка оборудования при соблюдении особенностей схемы однотрубной системы отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя, не является сложным. Первоначально монтируют нагревательный агрегат, их делят на несколько видов:

  • на газовом топливе;
  • на дизельном топливе;
  • с применением твердого топлива;
  • комбинированные.

Котлы подключаются к системе дымоотвода, а также к магистрали отопления. При этом в нагревательном аппарате производят два вывода. По верхнему носитель поступает в систему, а по нижнему возвращается остывшая жидкость.

Все элементы конструкции соединяются при помощи полипропиленовых, металлических или полиэтиленовых труб высокого давления.

В магистраль подключается насос принудительной циркуляции, запорная аппаратура, краны Маевского, а также блок защиты. Трубы соединяют разными способами в зависимости от материала, из которого они изготовлены.

2. Основные элементы системы отопления с принудительной циркуляцией

Даже при правильно смонтированной однотрубной системе отопления, ее последние радиаторы будут нагреваться слабее, чем первые. Это происходит потому, что каждый последующий (по ходу движения теплоносителя) радиатор будет забирать около 10°C. Поэтому, для увеличения теплоотдачи последних отопительных приборов рекомендуется использовать многосекционные радиаторы, которые обладают более высокой теплоотдачей. Такое решение, безусловно, увеличивает себестоимость всей системы.

К примеру, однотрубная система отопления смонтирована так, что подающий трубопровод и подводки к радиаторам имеют одинаковый диаметр. В результате более высокого углового сопротивления, в радиатор войдет менее половины теплоносителя, около 45%, остальная часть продолжит движение по подающему трубопроводу.

Если в первый радиатор поступил теплоноситель с температурой 60°C, то на выходе из радиатора будет уже 50°C. Далее 60°C-ый теплоноситель в подающей магистрали смешивается с 50°C-ым выходящим из радиатора, в результате этого получается теплоноситель с температурой около 55°C. Таким образом, с каждым последующим радиатором, температура теплоносителя будет уменьшаться примерно на 4,5-5°C (около 7%). Соответственно каждый последующий радиатор необходимо увеличивать на 7% по отношению к предыдущему.

Схема однотрубки с нижним подключением.

Стандартными компонентами обеспечения тепла в помещении являются радиаторы, панели, системы “тёплый” пол, конвекторы и т. д. Самыми распространёнными деталями отопительной системы есть радиаторы.

Тепловой радиатор – это специальная полая конструкция модульного типа из сплава с высокой теплоотдачей. Он изготавливается из стали, алюминия, чугуна, керамика и других сплавов. Принцип действия радиатора отопления сводится к излучению энергии от теплоносителя в пространство помещения через “лепестки”.

Многосекционный радиатор отопления

Алюминиевый и биметаллический радиатор отопления пришёл на смену массивным чугунным батареям. Простота производства, высокая теплоотдача, удачная конструкция и дизайн сделали это изделие популярным и распространённым инструментом излучения тепла в помещении

Существует несколько методик расчёта радиаторов отопления в комнате. Нижеприведённый перечень способов отсортирован в порядке увеличения точности вычислений.

как провести отопление однотрубное

Варианты вычислений:

  1. По площади. N=(S*100)/C, где N – количество секций, S – площадь помещения (м2), C – теплоотдача одной секции радиатора (Вт, берётся из тех паспорта или сертификата на изделие), 100 Вт – количество теплового потока, которое необходимо для нагрева 1 м2 (эмпирическая величина). Возникает вопрос: а каким образом учесть высоту потолка комнаты?
  2. По объёму. N=(S*H*41)/C, где N, S, C – аналогично. Н – высота помещения, 41 Вт – количество теплового потока, которое необходимо для нагрева 1 м3 (эмпирическая величина).
  3. По коэффициентам. N=(100*S*к1*к2*к3*к4*к5*к6*к7)/C, где N, S, C и 100 – аналогично. к1 – учёт количества камер в стеклопакете окна комнаты, к2 – теплоизоляция стен, к3 – соотношение площади окон к площади помещения, к4 – средняя минусовая температура в наиболее холодную неделю зимы, к5 – количество наружных стен комнаты (которые “выходят” на улицу), к6 – тип помещения сверху, к7 – высота потолка.

Это максимально точный вариант расчёта количества секций. Естественно, что округление дробных результатов вычислений производится всегда к следующему целому числу.

Гидравлический расчёт водоснабжения

Безусловно, “картина” расчета тепла на отопление не может быть полноценной без вычисления таких характеристик, как объём и скорость теплоносителя. В большинстве случаев теплоносителем выступает обычная вода в жидком или газообразном агрегатном состоянии.

Система трубопроводов

Реальный объём теплоносителя рекомендуется рассчитывать через суммирование всех полостей в системе отопления. При использовании одноконтурного котла – это оптимальный вариант. При применении двухконтурных котлов в системе отопления необходимо учитывать расходы горячей воды для гигиенических и иных бытовых целей

Расчет объема воды, подогреваемой двухконтурным котлом для обеспечения жильцов горячей водой и нагрева теплоносителя, производится путем суммирования внутреннего объема отопительного контура и реальных потребностей пользователей в нагретой воде.

W=k*P, где

  • W – объём носителя тепла;
  • P – мощность котла отопления;
  • k – коэффициент мощности (количество литров на единицу мощности, равен 13.5, диапазон – 10-15 л).
ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ:  Что такое система АСКУЭ Расшифровка термина принцип работы и назначение АСКУЭ

W = 13.5*P

Скорость теплоносителя – заключительная динамическая оценка системы отопления, которая характеризует скорость циркуляции жидкости в системе.

V=(0.86*P*μ)/∆T, где

  • P – мощность котла;
  • μ – КПД котла;
  • ∆T – разница температур между подаваемой водой и водой обратном контуре.

Используя вышеизложенные способы гидравлического расчёта, удастся получить реальные параметры, которые являются “фундаментом” будущей системы отопления.

Системы открытого и закрытого типа

Чтобы обезопасить отопительный контур от чрезмерных скачков гидравлического давления, применяют расширительную емкость. Она вбирает в себя лишнюю воду при расширении, возвращая ее обратно в остывшем состоянии. Таким образом достигается восстановление баланса в системе. Расширительный бак может быть открытым или закрытым, что влияет на вид всей системы.

Открытая расширительная емкость представляет собой частично или полностью открытый бак, соединенный с контуром в самом высоком его участке, сразу после котла. Чтобы жидкость не переливалась через края сосуда, ближе к верху имеется специальный патрубок: он служит для отвода излишней воды в канализацию или на улицу.

Подобные системы отопления называются открытыми. Чаще всего речь идет об энергонезависимом или комбинированном обогреве. В этом случае теплоноситель напрямую контактирует с воздухом: это приводит к его естественному испарению и обогащению кислородом.

Для открытых контуров характерны следующие недостатки:

  1. Точное соблюдение уклонов (если используются самотечные системы). Это даст возможность просачивающемуся в трубы воздуху выходить через емкость в атмосферу.
  2. Нужда в постоянном контроле за уровнем воды в баке. Время от времени объем теплоносителя приходится восполнять, так как часть его испаряется через открытый верх.
  3. Запрещается использование незамерзающих жидкостей, выделяющих при испарении токсичные вещества.
  4. Насыщение кислородом циркулирующей жидкости провоцирует коррозионные процессы внутри металлических стальных отопительных радиаторов.

Сильные стороны открытых систем:

  1. Можно не проводить регулярные проверки уровня давления в трубопроводе.
  2. Небольшие протечки в контуре не помешают ему исправно обогревать жилище. Главное, чтобы в трубах было достаточно жидкости.
  3. Для восполнения потерь теплоносителя разрешается использовать простое ведро. Это осуществляется простым доливанием воды в расширительный бак до необходимого уровня.

Под расширительным баком закрытого типа понимается прочная герметичная емкость, разделенная внутри гибкой мембраной. Одна часть накачивается воздухом, а вторая коммутируется с трубопроводом. Когда теплоноситель нагревается, происходит увеличение его объема. В результат мембрана выгибается в сторону воздушного отдела, выполняющего функцию демпфера.

Системы, оснащенные расширительной емкостью с мембраной, называются закрытыми. Речь идет о герметичных замкнутых гидравлических контурах. Компенсирующий бак может быть установлен на любом участке системы. Популярным местом монтажа выступает обратная труба около котла: таким образом повышается удобство обслуживания емкости.

В закрытых отопительных системах обычно присутствует небольшое избыточное давление, поэтому их в обязательном порядке оснащают группой безопасности. В состав узла входит воздухоотводчик, манометр и предохранительный клапан для сброса теплоносителя в аварийном режиме. Эти приборы устанавливают на подающем трубопроводе, что позволяет производить отключения для ремонта и обслуживания. На приподнятых трубопроводах группу безопасности обычно размещают в самой верхней точке.

Разводка однотрубной системы отопления

установка однотрубной системы отопления

К достоинствам относят:

  • низкую цену контура;
  • легкий монтаж системы;
  • стойкость к гидравлическим режимам;
  • ускоренный нагрев контура отопления;

В систему возможно устанавливать регулирующую и запорную арматуру, а также защитные механизмы, повышающие номинальную мощность отопительного котла.

Единственным недостатком считается неравномерный нагрев частей системы, в зависимости от удаления от котла.

При установке магистрали для помещений с двумя и более этажами выделяют два метода разводки однотрубной системы:

  • горизонтальная;
  • вертикальная.
Разводка однотрубной системы отопления
Разводка труб отопления

В данном случае магистраль поднимается от котла до верхнего этажа, от нее отходят горизонтальные ответвления, которые нагревают последовательно подключенные радиаторы. После батарей трубы объединяются в один обратный стояк до нагревательного котла. Для регулировки температуры на каждом этаже устанавливают специальные краны.

При таком способе монтажа системы нагретый носитель поднимается по стояку до высокого уровня помещения, а затем оттуда по вертикальному проводу опускается к группам радиаторов. После отдачи им энергии жидкость поступает в общий обратный контур обратно в нагревательный агрегат. Минусом такого метода считается неравномерность прогрева батарей на разных этажах.

Тепловой расчёт отопительной системы носит индивидуальный характер, его необходимо выполнять грамотно и аккуратно. Чем точнее будут сделаны вычисления, тем меньше переплачивать придется владельцам загородного дома в процессе эксплуатации.

Неравномерный нагрев радиаторов. Даже используя многосекционные радиаторы будет сложно добиться одинаковой теплоотдачи всех радиаторов.

  • Более высокая стоимость. В сравнении с двухтрубной схемой, однотрубка является более дорогостоящей, т.к. необходимо приобретать каждый следующий по направлению движения теплоносителя радиатор с увеличенным количеством секций. Помимо этого, для подающей магистрали необходима более «толстая», чем в двухтрубке, труба.
  • Не экономична. Многосекционные радиаторы и «толстая» труба подающей магистрали увеличивают количество теплоносителя в системе. Соответственно для его нагрева потребуется использовать больше топлива.
  • Сложность монтажа. В сравнении с двухтрубной системой, монтаж и расчет однотрубной системы является более сложным процессом (см. вышеописанные причины).

Разрабатывая проект монтажа однотрубной системы отопления, необходимо учесть немало факторов:

  • Имеется ли постоянное электроснабжение.
  • Возможность выделения отдельной комнаты (котельной) под оборудование.
  • Сколько в доме этажей.
  • Особенности конструкции и уровень эстетичности будущей системы.

Каждая отдельная ситуация характеризуется своей спецификой расположения оборудования и способов его коммутации. Помещения небольшой площади (к примеру, дачный домик), практичнее всего оснастить простой самотечной схемой с последовательной коммутацией радиаторов непосредственно в магистральную трубу.

Если здание имеет большую площадь, требуется применение сложной отопительной системы с рядом ответвлений. В такой ситуации наилучшим вариантом будет принудительная схема отопления типа «Ленинградка». Для нее характерно использование диагональной коммутации теплоотдающих приборов и наличие регулируемых байпасов.

Популярность однотрубного отопления в частном строительстве объясняется достаточно невысокой стоимости конструкции и возможностью самостоятельно осуществить монтажные работы. Это дает возможность сэкономить на привлечении специалистов.

Среди других преимуществ однотрубных систем необходимо выделить следующее:

  1. Высокий уровень гидравлической устойчивости. Если отключить часть контуров, это никак не скажется на теплоотдаче остальных элементов системы. Это же самое касается замены батарей или наращивания числа их секций.
  2. Небольшой расход труб для организации магистральной линии.
  3. Небольшая инерционность. Чтобы разогреть систему, требуется на порядок меньше теплоносителя, чем в схемах с двумя трубами.
  4. Внешняя эстетичность. Монтаж однотрубной системы обычно не влияет на красоту интерьера помещения, особенно при использовании скрытой прокладки магистральной трубы.
  5. Благодаря использованию инновационной запорной арматуры (автоматических и ручных терморегуляторов) достигается возможность точной настройки режимов работы обогревающего контура и входящих в его состав приборов.
  6. Простота и надежность конструкции, что дает возможность установить однотрубную систему отопления своими силами. Это же касается и обслуживание отопления в процессе эксплуатации.

Организовывая подключение устройств управления и контроля системы отопления, можно добиться функционирования его в автоматическом режиме. Допускается также интеграция в систему «Умный дом»: как результат, появляется возможность программировать оптимальные режимы обогрева, учитывая время суток, сезон и т.п.

как провести отопление однотрубное

Главный недостаток однотрубной схемы отопления – наличие дисбаланса между нагревом радиаторов, в зависимости от их удаленности от котла. Это объясняется постепенным охлаждением теплоносителя во время его циркуляции по трубам. Как результат, ближайшие по линии следования теплоносителя батареи оказываются более нагретыми, чем расположенные в удалении. В таких случаях лучше применять приборы чугунного типа, для которых характерно медленное остывание.

Подключение батареи на магистральный трубопровод

На уровень теплоотдачи радиаторов влияет способ их подключения к магистрали:

  • Диагональный (перекрестный). Этот вариант демонстрирует наибольшую эффективность. Дает возможность максимально прогревать радиаторы по площади, практически исключая тепловые потери. В этом случае подающая труба подводятся на верхний радиаторный патрубок, а обратная коммутируется с нижним патрубком (он находится на противоположной стороне устройства). Диагональное подключение обязательно для многосекционных радиаторов.
  • Боковой (односторонний). Обеспечивает равномерный прогрев всех секций батареи. В такой схеме подающий и отводящий трубопроводы расположены с одного направления. Боковое соединение наиболее популярно при организации отопления с верхней разводкой.
  • Нижний. Наименее эффективный способ соединения. Несмотря на это, его нередко используют, когда магистральная труба скрывается под полом. Подводящую и отводящую трубу коммутируют к нижним отводам на разных сторонах батареи.

Однотрубный вариант отопления можно спроектировать и смонтировать самостоятельно, не прибегая к сложным расчетам гидравлики. Упростим задачу и дадим полезные рекомендации по устройству одноконтурных систем:

  1. Максимальное число нагревательных приборов на одной петле закрытой «ленинградки» – 5 шт. Чтобы доставить к батареям нужный объем теплоносителя, хватит трубы Ø25 мм (Ду20). Подводки делаем из патрубков Ø16 мм.
  2. Если в силу объективных причин количество радиаторов на 1 кольце закрытой системы необходимо увеличить, сечение магистрали наращивается до диаметра 32 мм (Ду25), подводки – до 20 мм. Ставить на один трубопровод более 7 батарей экономически нецелесообразно, дешевле проложить 2 меньших линии.

    Монтаж ленинградского отопления в помещениях
    Примеры устройства «ленинградки» в деревянном доме и офисном помещении

  3. Минимальный диаметр горизонтального коллектора при естественной циркуляции – Ду40, наружный – Ø48 мм. В двухэтажном доме разгонный стояк и начало раздающих ветвей делается из трубы Ду50 (Ø57 мм), отдаленные участки уменьшаются до размера Ду32. Вертикальные линии до радиаторов – Ду20—25 в зависимости от тепловой мощности обогревателей.
  4. Для автоматического регулирования теплоотдачи подбирайте полнопроходные клапаны с термоголовками. В стандартных радиаторных вентилях отверстие чересчур маленькое.
  5. Подключение к настенному либо напольному газовому котлу производится по типовой схеме, изображенной внизу на картинке. Похожим образом делается обвязка электрического водогрейного аппарата.
  6. К твердотопливному котлу «ленинградку» лучше присоединять через трехходовой смесительный клапан и буферную емкость. Поскольку в системе слишком мало теплоносителя, существует риск перегрева и закипания. Самотечную разводку, вмещающую более 200 литров воды, допускается подключать к ТТ-котлу напрямую.
Как правильно обвязать настенный 2-контурный котел
Типовая схема стыковки двухконтурного настенного котла с «ленинградкой»

Другие способы решения проблемы

Кроме использования чугунных батарей, оптимизировать ситуацию помогает введение в состав одноконтурной системы циркуляционного насоса. После этого температура в обогревающих контурах становится более равномерной, однако слишком длинные трубопроводы все равно приводят к его заметному остыванию.

Для сглаживания этого неприятного явления предлагаются два способа:

  1. По мере удаления от котла рекомендуется увеличивать количество секций на радиаторах. Таким образом достигается увеличение их теплоотдающей площади: тепловая энергия в большем количестве начинает распространяться в помещениях, способствуя их равномерному нагреванию.
  2. Перед тем, как проводить однотрубное отопление, необходимо продумать максимально рациональное расположение батарей в комнатах. Приборы с наибольшей мощностью лучше разместить в детских, спальнях и помещениях на холодной северной стороне. Далее магистраль ведут в гостиную и кухню. В конце контур находятся нежилые и подсобные помещения.

https://www.youtube.com/watch?v=QnsoSvKnuKw

Благодаря этим мерам достигается некоторая компенсация недостатков однотрубной системы. В особенности это касается малоэтажных зданий площадью до 150 м². В таких случаях однотрубное отопление является самым экономичным вариантом.

Оцените статью
MALIVICE.RU