Однотрубная система отопления

Структура системы

Многие думают, что трубы можно монтировать только в стяжку и только под керамическое покрытие. Это в корне неправильно, так как при желании контур водяного пола можно монтировать не монолитно, а на настилаемое основание. В этом случае трубы укладываются в гофру профлиста или на специальную подложку, которую вы видите на фото снизу. Их использование даёт возможность сделать водяные полы не только на бетонном основании, но и на балочном перекрытии деревянного дома.

Водяной теплый пол по деревянному перекрытию

Соответственно, и напольное покрытие может быть любым. Другое дело, что керамика лучше держит тепло. Она хоть и медленно нагревается, но зато так же медленно остывает, и если в доме несколько часов не будет работать котёл, полы будут долго оставаться тёплыми. Этому, опять же, способствует и бетонная стяжка, тогда как настильные полы остывают моментально.

Поэтому системы, выполненные монолитным способом, являются наиболее эффективным вариантом отопления для первых или цокольных этажей домов. Структуру такого пола вы можете видеть на представленной ниже схеме.

Структура теплого пола, выполненного монолитным способом

Как видите, пирог пола при монолитном исполнении состоит из:

• чернового основания;
• фольгированного утеплителя;

Фольгированный утеплитель

• системы труб с теплоносителем;
• пескоцементной стяжки.

Дальше уже всё зависит от вида напольного покрытия: плитка на клею, ламинат или ковролин на подложке, доски на лагах.

Что влияет на энергопотребление теплого пола

Принцип работы водяного пола

Самая простая схема, которая и показана на картинке, представляет собой два контура: основное отопление и пол.

Схема работы водяного теплого пола

Кроме систем трубопроводов, в ней присутствует бойлер, насосно-смесительный узел, коллектор.

1. Нагретая вода проходит по контурам и возвращается обратно к котлу. Управляет всем этим коллектор, в котором установлен смесительный клапан с термодатчиком. Когда вода остывает ниже заданной температуры, заслонка открывается и в систему добавляется горячая вода.
2. Как вариант, может быть и, наоборот, к горячей воде добавляется холодная – это уже зависит от того, какой именно клапан там установлен. Когда температура воды нормализуется, термостат закрывает клапан и прекращает подпитку.
3. Такие схемы наиболее часто используются в автономных системах. При централизованной подаче горячей воды иметь дело сложнее, в таких трубопроводах очень нестабильное давление. Как минимум, в систему приходится включать расширительный бак.

Коллектор для теплого пола

Какие трубы для тёплого пола лучше

В принципе, трубы можно использовать любые. Но учитывая тот факт, что стальные сильно подвержены коррозии, а медные слишком дорогие, логично выбрать золотую серединку. Таковой можно считать:

PEX – трубы, изготавливаемые по технологии сшивки. При её использовании структура полимера упрочняется на молекулярном уровне, его пластичность сохраняется, прочность и термическая устойчивость увеличивается;

Трубы для теплого пола (PEX)

• PERT – трубы из термически модифицированного полиэтилена. Внешне их не отличить от PEX, если не прочитать надпись, но это совсем другая технология изготовления, при которой достигается наибольшая устойчивость полимера к высоким температурам. Хотя если учесть, что полы выше 40 градусов не нагреваются, это не очень актуально. По прочности эти виды труб примерно одинаковы;
• PERT/AL/PERT – трубы, представляющие собой композит из полимера и металла. В обиходе все их называют металлопластиковыми. Их прочность и устойчивость к высокому давлению превосходит вышеназванные варианты, но они более дорогие и менее гибкие;

Металлопластиковые трубы PERT/AL/PERT

очень удобна для монтажа в пол и нержавеющая гофрированная труба. Она ещё более гибкая, чем полиэтиленовая, собирается на фитингах и не требует пайки. Обладает высокой механической прочностью, в отличие от полимерных труб выдерживает любые перепады температур, в том числе и минусовые. Контур из гофрированных стальных труб лучше использовать в настильных схемах, так как их не могут повредить грызуны.

Нержавеющая гофрированная труба

Варианты укладки труб могут быть разными и показаны на фото выше. Диаметр труб для тёплых полов обычно применяется стандартный, 16 мм. Длина контура не должна превышать 120 м, так как из-за гидравлического сопротивления циркуляция в трубопроводе сильно замедлится, и вода в нём будет остывать, не дойдя до конца.

Варианты укладки труб теплого пола

Схема подключения водяного теплого пола в зависимости от конфигурации существующего отопления

однотрубная схема. Подключение подачи контура с циркулирующим теплоносителем происходит после циркуляционного насоса, а обратки – после. Регулировка работы системы осуществляется при помощи установленного коллектора или шарового крана; Однотрубная система водяного отопления

двухтрубная схема. Когда произведена укладка водяного теплого пола, производится его подключение к подающему и обратному трубопроводу существующего отопления. Управление работой осуществляется при помощи двух шаровых кранов; Двухтрубная система водяного отопления

схема подключения без циркуляционного насоса. Установка данной системы возможна, но нет гарантии ее нормального функционирования и эффективности. Учитывая сложности монтажа, намного проще применение первого или второго варианта. Для функционирования теплого пола производится подключение подачи в начале комнаты, а обратки – в конце

Также важно обеспечить необходимый уровень уклона при монтаже трубопроводов. Схема подключения однотрубной и двухтрубной системы отопления без циркуляционного насоса

Комплектация и принцип работы системы

В водяной системе отопления посредником при передаче тепловой энергии от котельной установки к радиаторам выступает жидкость. Циркуляция теплоносителя может выполняться на большие расстояния, обеспечивая нагрев домов и помещений разной площади. Это объясняет повсеместное внедрение водяного теплоснабжения.

Работоспособность системы отопления открытого типа возможна без использования насоса. Циркуляция теплоносителя основывается на принципах термодинамики. Движение воды по трубам происходит за счет разности в плотности горячей и холодной жидкости, а также благодаря уклону проложенных труб.

Галерея изображений
Фото из
В открытых отопительных контурах объем для расширения теплоносителя обеспечивает негерметичный бачок — стальная или полимерная емкость с крышкой и патрубком для слива излишков в канализацию

Открытые отопительные схемы напрямую сообщаются с атмосферой. Через бачок удаляется воздух, но и происходит испарение, из-за которого теплоноситель в системе требуется периодически пополнять

Расширительный бак для отопительной системы частного дома можно сделать из пластиковой канистры, старого металлического бидона и подобных подручных средств

В схемах соединения приборов соблюдены стандартные принципы. Есть двухтрубные и однотрубные варианты

В схемах отопления с двумя трубами теплоноситель подается в приборы одной трубой, а отводится другой. В однотрубных системах теплоноситель перетекает от одного радиатора к другому и возвращается в котел по одной магистральной трубе

Большинство открытых отопительных систем относится к разряду гравитационных. Однако есть варианты с использованием циркуляционного насоса, который подбирают с учетом нагрузки, превышающей стандарты закрытых схем

Преобладающий объем воздуха в открытых схемах выходит через бачок. Исключение — контуры с нижним подключением приборов, требующие установки воздухоотводчика на каждый радиатор

В открытых системах отопления используются все виды приборов, применяемых в сооружении отопительных систем. Правда рекомендованы к установке чугунные модели из-за способности долго сохранять тепло

Отличительная особенность системы

Специфика работы открытого контура

Варианты самодельных открытых бачков

Однотрубный способ соединения приборов

Двухтрубная система отопления

Циркуляционный насос в системе

Методы отвода воздуха из системы

Рекомендуемые типы приборов отопления

Незаменимый элемент системы – открытый расширительный бак, в который поступают излишки разогретого теплоносителя. Благодаря резервуару происходит автоматическая стабилизация давления жидкости. Емкость устанавливается над всеми компонентами системы.

Весь процесс функционирования «открытого теплоснабжения» условно делится на два этапа:

1. Подача. Разогретый теплоноситель движется от котла к радиаторам.
2. Обратка. Излишек теплой воды поступает в расширительный резервуар, остывает и возвращается в котел.

В однотрубных системах функцию подачи и обратки выполняет одна магистраль, в двухтрубных схемах подающая и обратная трубы независимы друг от друга.

Плотность теплой воды ниже плотности холодной, поэтому в системе образуется гидростатический напор. Под давлением горячая вода продвигается к радиаторам

Однотрубная схема считается самой простой и доступной для самостоятельного монтажа. Конструкция системы элементарна.

Базовая комплектация однотрубного теплоснабжения включает:

• отопительный котел;
• радиаторы;
• расширительный бак;
• трубы.

Некоторые отказываются от установки радиаторов и размещают по периметру дома трубу диаметром 8-10 см. Однако специалисты отмечают, что эффективность системы и удобство эксплуатации при таком решении снижается.

Схема гравитационной однотрубной системы открытого типа энергонезависима. Затраты на приобретение труб, арматуры и оборудование относительно невысоки. Возможна работа с котлами разных типов

Двухтрубный отопительный вариант сложнее в устройстве и дороже в исполнении. Однако расходы и сложность сооружения полностью компенсируются устранением стандартных недостатков однотрубных систем. Теплоноситель с равной температурой поставляется практически одновременно во все приборы, остывшая вода собирается обратной магистралью, а не перетекает в следующую батарею.

Для обслуживания каждого прибора в двухтрубном отопительном контуре устраиваются подающая и обратная магистраль, благодаря чему температура система поставляет теплоноситель равной температуры во все точки, а остывшую воду собирает и направляет к котлу обратка — независимая от подачи магистраль (+)

Преимущества и недостатки теплого пола от существующего отопления

Устройство водяного теплого пола по данной схеме имеет несколько преимуществ:

• оптимальный и равномерный прогрев всей поверхности пола, который достигается внедрением в конструкцию дополнительных устройств регулировки;

  Схема подключения водного теплого пола к центральной системе через отдельный ввод

• создание комфортной среды в помещении. Все тепло концентрируется снизу, а холодный воздух размещается у потолка. Такая схема считается более комфортной для любого человека;
• для устройства все элементов используется материал, который не поддается коррозии и разрушению на протяжении длительного периода времени при соблюдении всех правил монтажа;
• при установке теплого водяного пола снижается движение воздушных масс в помещении, что уменьшает количество пыли. Это положительно сказывается на организме людей, которые страдают от аллергии;
• используя один источник для напольного и обычного отопления можно существенно сэкономить на монтаже и количестве дополнительных агрегатов для их нормального функционирования;

Недостатком данной конструктивной схемы считается невозможность ее применения в многоэтажных домах с централизованным отоплением. Также могут возникнуть некоторые трудности во время монтажа всех элементов. Но если учитывать все рекомендации, сделать это не так сложно.

Выбор радиаторов

В паре с полипропиленом традиционно используются алюминиевые секционные радиаторы.

Алюминиевые радиаторы с разным межосевым расстоянием подводок.

С чем связана столь однозначная инструкция?

Чем хуже чугунные, стальные или биметаллические изделия?

• Цена алюминиевых радиаторов ниже. чем у любых аналогов, исключая разве что сделанные своими руками из стальных труб регистры .
• Благодаря высочайшей теплопроводности алюминия все оребрение секций имеет одинаковую температуру. что обеспечивает максимальную теплоотдачу при минимальных габаритах отопительного прибора.
• Переплата за обладающий сопоставимыми тепловыми характеристиками биметаллический радиатор бессмысленна. поскольку прочность любого контура равна прочности его наиболее слабого звена. В нашем случае слабым звеном будет полипропилен.

Подключение алюминиевых радиаторов полипропиленовыми трубами подразумевает их комплектацию запорной арматурой. Какой и зачем?

Простейший и наиболее дешевый вариант — пара вентилей. Лучше — шаровых: в отличие от винтовых и пробковых, они исключительно надежны, всегда сохраняют герметичность и не требуют обслуживания. Вентиля выполняют единственную функцию — позволяют при необходимости полностью отключить отопительный прибор для ремонта или замены.

Батарея укомплектована парой шаровых вентилей.

Продвинутый вариант — комплектация батареи дросселем или парой дросселей.

Зачем они нужны?

• Дроссель позволяет вручную уменьшить теплоотдачу прибора при высокой температуре в комнате.
• Пара дросселей используются в тех случаях, когда двухтрубной системе требуется не только регулировка, но и балансировка — ограничение потока через ближние к котлу или насосу радиаторы. Для балансировки обычно используется дроссель на обратной подводке, для регулировки температуры в комнате — на подаче.

Наконец, наиболее удобный в плане удобства эксплуатации (но и самый дорогостоящий) вариант — соединение радиатора с полипропиленовой трубой с использованием термостатического клапана и термоголовки.

Термостат использует уже знакомое нам температурное расширение некоторых сред: при нагреве (и увеличении линейных размеров сильфона в корпусе термоголовки) он закрывает клапан, ограничивая подачу теплоносителя; при охлаждении клапан открывается. Тем самым обеспечивается постоянная температура в помещении при любом изменении внешних условий — погоды на улице или параметров теплоносителя.

Термостат не должен находиться в восходящем потоке теплого воздуха от радиатора или подводки.

Заметьте: в двухтрубной системе отопления термостат часто комплектуется балансировочным дросселем на второй подводке.

Кроме запорных и регулировочных кранов, при нижнем подключении радиаторы комплектуются воздушниками — кранами для стравливания воздуха после сброса контура.

В роли воздушников могут выступать:

1. Краны Маевского. Их преимущества — компактность и дешевизна.
2. Обычные вентиля или водоразборные краны, установленные в верхнюю проходную пробку радиатора. Они удобны высокой пропускной способностью: через вентиль воздух стравится куда быстрее.
3. Автоматические воздухоотводчики, удаляющие из контура пузыри воздуха без участия владельца.

Какими фитингами и как соединить радиатор отопления с полипропиленовой трубой?

Врезка в горизонтальный розлив выполняется через муфтовый тройник с переходом диаметра. Типичный диаметр розлива в контуре разумной длины с принудительной циркуляцией — 25 — 32 мм; наружный диаметр подводки к отдельному отопительному прибору — 20 мм.

Врезка в розлив выполнена муфтовыми сварными тройниками.

• Переходники со сварной муфты на резьбу размером 1/2 дюйма позволяют подключить вентиля, дроссели или термостатические клапана.
• Для соединения запорной арматуры с радиаторными пробками используются американки — быстроразъемные фитинги с накидными гайками и резиновыми прокладками. Они позволяют сократить время демонтажа радиатора до 30 — 45 секунд.

На фото — комбинированное решение: шаровый кран с американкой.

Варианты нижней подводки

Таких всего два, ознакомимся с особенностями каждого из них.

Таблица. Варианты нижней подводки труб.

Наименование, фото	Краткое описание
Односторонняя	Обе трубы в таком случае подключаются с одной стороны. Горячий теплоноситель поступает через верхнюю пробку, а охлажденный отводится через нижнюю.
Разносторонняя	Вход и выход, как можно догадаться из названия, находятся с разных сторон. Данный вариант подводки идеален для индивидуальных отопительных систем. Вариант хорош тем, что горячая вода может поступать в любом направлении, плюс протяженность подачи и «обратки» здесь меньше.

Частые ошибки при выборе компонентов

Самой главной ошибкой мастера является попытка обустроить однотрубную отопительную систему в доме, площадь которого превышает 100 м.кв. Если установить на один контур слишком много радиаторов, он не будет эффективно работать. Еще одна ошибка — выбор котла с неравноценным КПД. Если он слишком низкий, то в здании будет холодно, если высокий, то потребление топлива увеличится.

Ошибкой считается подключение батарей посредством уголков и при отсутствии перемычек. Если сделать так, то прогрев помещения будет неравномерный, а при поломке одного радиатора придется останавливать всю систему.

При выборе слишком большого диаметра трубы контур будет работать неэффективно.

Правила сборки

Перед тем, как выполнить подключение алюминиевых радиаторов отопления, их нужно собрать. Сразу стоит сказать, что при отсутствии уверенности в собственных навыках лучше будет обратиться к профессионалам. Впрочем, особой сложности в сборке радиатора нет – достаточно лишь внимательно изучить технологию и тщательно провести все необходимые операции.

Сборка алюминиевого радиатора должна выполняться прямо перед тем, как он будет устанавливаться. В прибор вкручиваются необходимые заглушки, а также крепится арматура. Зачищать радиатор на данном этапе работы нельзя – подобные манипуляции с большой вероятностью могут стать причиной повреждений и протечек.

Технология сборки очень похожа на сборку чугунных батарей, но алюминиевые радиаторы более удобны – их всегда можно расширить или уменьшить за счет секций. Изделия из чугуна такой особенностью похвастать не могут – любые вариации с ними возможны только при полной замене изделия.

Когда предварительная сборка алюминиевых батарей завершена, в радиатор встраивается воздушный клапан, позволяющий стравливать воздух. Головка клапана должна быть направлена вверх. Затягивать клапан слишком сильно не стоит. При правильной установке клапана будет закрываться сразу после спуска воздуха и заполнения радиатора теплоносителем.

Для чего нужен байпас

Байпас используется в качестве резервного пути, который требуется для надежного функционирования инженерных систем при возникновении аварийной ситуации или для проведения ремонтных работ.

Он применяется:

• при строительстве нефте- и газопроводов;
• в системах, перекачивающих различные жидкости — в том числе, молоко и бензин;
• в конструкциях центрального электроснабжения;
• в водоснабжении и водоотведении;
• в системах отопления и др.

Байпас представляет собой параллельную ветку трубопровода, монтирующуюся в ключевых местах контура. Этот отрезок трубы резервного назначения, имеющий запорно-регулирующую арматуру, предназначен для отвода транспортируемой среды из основного трубопровода и подачи ее в него же (СНиП I-2). Основное предназначение конструкции — создание параллельного потока рабочей жидкости в обход какого-либо участка коммуникаций.

Резервный трубопровод

В системах водоснабжения, как и в других конструкциях, при возникновении нештатных ситуаций возникает потребность направить перемещающуюся под давление воду по резервному пути, перекрыв аварийную трассу.

Одной из задач байпаса в системах подачи воды, является возможность использования резервного трубопровода для снятия индивидуального счетчика учета расхода воды, который нуждается в поверке или ремонте. При этом нет необходимости в отключении воды

Особенно это важно в котельных или медицинских учреждениях, где необходимо постоянное водоснабжение

• Устанавливается байпас и на системах фильтрации, что позволяет провести плановое или аварийное обслуживание оборудования без отключения водоснабжения строения. Обводная линия может устанавливаться как на всю систему фильтров, так и на конкретный модуль.
• Не обойтись без байпаса и в системах с установленными насосами для подачи воды, охлаждающей реакторы или доменные печи, когда нельзя отключать насосы для проведения ремонтных мероприятий. Аварийный участок перекрывают, включив насос на параллельной ветке, что обеспечивает непрерывность производственного процесса.
• В системах водяного отопления, оснащенных циркулярными насосами, не редки сбои из-за отключения электричества. С помощью байпаса можно организовать естественную циркуляцию воды, перекрыв ее доступ к насосу и пустив по центральной отопительной трубе.

Байпас с циркуляционным насосом

• При помощи обводной трубы можно при необходимости регулировать объем горячей воды, выступающей в роли теплоносителя, тем самым устанавливая необходимую температуру в помещении и уменьшая расходы на отопление.
• Также байпас позволяет заменить радиатор в случае его поломки, не отключая отопления в доме. Такую же роль выполняет и перемычка, установленная перед полотенцесушителем — обеспечивает направление потока горячей воды в его обход для проведения ремонта или возможности поддержания нужной температуры теплоносителя в приборе.

Перемычка, установленная перед полотенцесушителем

Варианты схем устройства однотрубного отопления

Системы однотрубного отопления подразделяются:

• По типу циркуляции теплоносителя – с естественной и искусственной циркуляцией.
• Закрытой (герметичной) и открытой.
• Вертикальная и горизонтальная.
• С верхней и нижней разводкой.

Системы с естественной и принудительной циркуляцией

Раньше план систем однотрубного отопления для частных домов имел расширительный бак под потолком, в него поступала горячая вода из печи или другого отопительного агрегата, а дальше самотеком текла по трубам в радиаторы. Система была достаточно проста и надежна и успешно реализовывалась мастерами при модернизации печной системы отопления в небольших одноэтажных домах с длиной трубной обвязки в пределах 30 м (а раньше большинство домов имели площадь в пределах 50-70 м² и имели форму близкую к квадрату).

Для нагрева воды в топку печи монтировали трубы, которые и служили теплообменниками между теплоносителем и огнем в топке. Но прогресс не стоит на месте, и на смену печам пришли угольные, газовые и дровяные котлы. Дома начали обрастать отапливаемыми кухнями, верандами, ванными – площадь начала увеличиваться, системы – усложняться, и схема перестала работать.

Прогресс не стоит на месте, и современные автоматические котлы все выпускаются со встроенными циркуляционными насосами. Для отопительных агрегатов, которые сложно автоматизировать (твердотопливные котлы) насос устанавливается отдельно. Основная причина – сильный перегрев насоса при сильном горении топлива. Система с принудительной циркуляцией позволяет реализовать самые сложные схемы отопления, в том числе и теплый пол – при естественной циркуляции обогрев пола просто не будет работать.

Еще одной причиной применения принудительной циркуляции теплоносителя является увеличение площади и этажности строящихся домов (двухэтажный дом или дом с мансардой стоит дешевле такого же по площади одноэтажного).

Открытая и закрытая отопительная система

Распространенные раньше системы с естественной циркуляцией чаще всего были открытыми, уровень воды в баке при перегреве повышался, при охлаждении – понижался. В бак устанавливали патрубок для сброса избыточного давления и пара в атмосферу (или канализацию) в случае перегрева системы.

В полностью автоматизированных современных котлах (на газе, мазуте, пеллетах) имеется небольшая расширительная емкость, позволяющая компенсировать небольшое увеличение давления теплоносителя. Но в принципе давление зависит от температуры, и в исправном котле при повышении давления котел просто отключается, и давление падает.

Намного хуже обстоят дела в котлах на угле, торфе или дровах – горение в них невозможно быстро прекратить, и перегрев воды возможен. Поэтому при разработке проекта система обязательно включает в себя достаточно крупный расширительный бак, клапан для сброса пара в канализацию или в атмосферу, систему автоматической подпитки водой. Даже при установке современных твердотопливных котлов иногда используют открытую систему.

Верхняя и нижняя разводки

Трубопроводы могут пролагаться сверху или снизу от радиаторов. Принципиальной разницы нет, но в частных домах чаще применяют схему с нижней разводкой – так красивее. Верхняя разводка изредка применяется в офисных или производственных зданиях – меньше вероятность задеть трубы грузом или ногами.

Вертикальная и горизонтальная

Вертикальная однотрубная система обогрева многоэтажного дома раньше часто использовалась в многоэтажных домах — вода подавалась на чердак или на верхний этаж и спускалась по отдельным стоякам, последовательно проходя через радиаторы. Такую систему называют ленинградкой или ленинградской.

Горизонтальная – когда труба проложена по горизонтали, отопительные приборы подключены последовательно – используется в одноэтажных зданиях.

Самая эффективная схема однотрубной системы для домов с 3+ комнатами или площадью более 60м2

Выбор схемы разводки для частного дома среднего размера сводится к горизонтальной для одноэтажного дома и вертикальной однотрубной для двухэтажных домов. Отопление разводится со второго этажа сверху, опускается на нижний и собирается обратно к котлу.

Если дом очень большой (более 150 м²) стоит заказать проект в специализированной организации – рассчитать самостоятельно все параметры системы практически невозможно. В любом случае следует выбирать более прогрессивную и экономичную схему с принудительной циркуляцией.