Как работает однотрубная система отопления в частном доме?

Чтобы в жилом помещении было комфортно в холодное время года, необходима отопительная система. В частном строительстве особенно популярны простые и надёжные однотрубные тепловые сети. Такую отопительную систему можно провести своими руками, уделив немного времени изучению её устройства и приняв во внимание рекомендации специалистов.

Виды отопительных систем

Отопительный контур включает: источник тепла, трубы для транспортировки теплоносителя и теплоотдающие приборы. Рабочая среда, нагретая источником тепла, движется по трубопроводу, отдавая тепло помещениям дома. Пройдя весь путь, остывший теплоноситель возвращается к отопительному прибору, снова нагревается и цикл повторяется.

Для отопления жилых домов обычно используют водяное отопление, так как вода доступна и относительно безопасна. Но отопительная система может работать и с другой рабочей средой: воздухом или антифризом. Эти теплоносители обычно используют в домах, где отопление включают эпизодически.

Для обогрева жилых домов и зданий функционального назначения используют одно– и двухтрубные системы отопления.

• В однотрубной системе к тепловой магистрали последовательно подключают батареи отопления. Теплоноситель проходит все радиаторы по очереди и контур замыкается на источнике тепла. Схема трубопровода проста – поступление и возврат рабочей среды осуществляются через одну трубу. Монтаж не требует выполнения большого количества узловых соединений, поэтому однотрубная система пользуется популярностью для отопления небольших строений и частных домов.
• В двухтрубной системе батареи к трубопроводу подключаются параллельно между подающей трубой и обратной. Горячая рабочая среда поступает в батареи из подающей трубы, а остывшая сразу отводится в обратную. Монтаж сложнее, потому что необходимо выполнить множество разветвлений и узлов, итоговая стоимость теплосети – выше.

Обратите внимание! Двухтрубные отопительные контуры эффективны для обогрева строений, имеющих большую площадь или этажность – во все радиаторы поступает рабочая среда одинаковой температуры, что позволяет прогревать все помещения примерно одинаково. В частной застройке такие отопительные системы используют редко.

Как устроена однотрубная система

Тепловой контур состоит из функциональных элементов:

• теплового генератора – котла, нагревающего теплоноситель;
• насоса или разгонного коллектора, обеспечивающего циркуляцию рабочей среды;
• компенсирующего устройства, регулирующего давление в трубопроводе;
• теплоотдающих элементов – радиаторов или тёплого пола;
• соединяющих все элементы труб.

Системы с естественной и принудительной циркуляцией

Для передачи тепла от котла к теплоотдающим элементам необходима постоянная циркуляция теплоносителя.

Создать естественную циркуляцию рабочей среды позволяет монтаж разгонного коллектора – петлеобразной трубы, вертикально выведенной из котла.

От котла нагретый теплоноситель стремится вверх из-за своей высокой температуры. После прохождения верхней точки коллектора под действием силы тяжести теплоноситель устремляется вниз с ускорением свободного падения. Стремительно набрав скорость, рабочая среда по инерции продолжает двигаться дальше по трубопроводу.

Постоянное движение рабочей среды в отопительном контуре можно обеспечить, оснастив систему электрическим насосом, который придаёт теплоносителю необходимый импульс.

Отопительные контуры, оснащённые циркуляционным насосом, называют системами с принудительной циркуляцией.

Открытый и закрытый тип компенсирующего устройства

Из-за расширения рабочей среды при нагревании в трубопроводе создаётся избыток давления, при отключении системы отопления, наоборот, давление в трубах снижается. Эти колебания негативно сказываются на элементах теплосети и могут вызвать поломки.

Чтобы компенсировать давление теплоносителя, в тепловой контур включают расширительный бак. Излишек нагретой рабочей среды поступает в бак, давление в трубах снижается, когда же отопление выключают, бак возвращает теплоноситель в контур, компенсируя недостаточное давление.

Компенсирующие устройства бывают открытого и закрытого типа:

• Бак открытого типа – открытая полностью или частично ёмкость. Устанавливают такое устройство в верхней части трубопровода над котом. Поступающая в ёмкость горячая вода постепенно испаряется, из-за чего может образоваться недостаток теплоносителя в тепловом контуре, поэтому воду в бак нужно доливать. Чтобы не следить за уровнем воды, бак подключают к водопроводу и оснащают клапаном с поплавком. Чтобы при переполнении ёмкости кипяток не выплёскивался через её край, в баке устраивают водослив, выводя его в канализацию.
• Бак закрытого типа работает по тому же принципу, что и открытый, но теплоноситель не контактирует с воздухом внешней среды. Компенсационное устройство представляет собой полностью герметичную ёмкость, разделённую внутри мембраной на два отсека. Один из отсеков подключается к трубопроводу, второй, имеющий воздушный клапан, наполняется воздухом. При включении отопления горячий теплоноситель наполняет бак, давит на мембрану, сжимая воздух во втором отсеке. При остывании рабочей среды давление снижается и уже сжатый воздух давит на мембрану, возвращая теплоноситель из бака обратно в трубопровод. При критическом давлении во втором отсеке открывается воздушный клапан и постепенно спускается излишек воздуха – это позволяет выровнять давление в баке и избежать поломки устройства.

Обратите внимание! Если в системе есть подъем, для установки выбирают самый высокий участок трубопровода.

Способы подключения радиаторов

Может использоваться нижнее, диагональное и боковое подключение радиаторов:

• Нижнее: труба присоединяется к нижним патрубкам радиатора. Такое соединение позволяет разместить трубы вдоль пола, делая их минимально заметными в интерьере помещения, или спрятать трубы под плинтус. Однако верхние части батареи прогреваются слабо, снижается эффективность отопления.
• Диагональное: теплоноситель входит в верхний патрубок с одной стороны радиатора, а выходит из нижнего патрубка с противоположной. Наиболее эффективное соединение – батарея полностью прогревается и отдаёт максимум тепла помещению;
• Боковое: используются патрубки с одной стороны радиатора. Соединение используется для подключения к стояку отопления.

Достоинства и недостатки однотрубной теплосети

Плюсы такого отопительного контура особенно ярко проявляются, если монтаж и обслуживание теплосети выполняются своими руками:

• простота монтажа,
• небольшой расход материалов;
• низкая стоимость,
• быстрое прогревание батарей.

Недостатков у этой простой системы практически нет, если её используют для обогрева небольшого дома.

С ростом общей площади помещений становится заметным, а иногда и критичным, основной минус теплосети – теплопотери на каждом теплоотдающем приборе – чем дальше батарея от начала контура, тем меньше она нагревается.

Отсюда следует и второй недостаток – сложность, а иногда и невозможность применения такого теплового контура для обогрева строений с большой общей площадью.

Рекомендации по монтажу

Уменьшить значимость минусов однотрубной системы рекомендуется, выполнив следующие условия:

• Чтобы теплоотдача дальних радиаторов не снижалась, увеличивают площадь отдачи – чем дальше от котла, тем больше секций.
• Учитывают необходимое потребление тепла в помещениях различного назначения. Самыми тёплыми должны быть спальни и детские, а вот в кухне жара ни к чему – там и так достаточно источников тепла. Поэтому отопительный контур рационально провести так, чтобы первыми на пути теплоносителя оказались именно батареи или тёплый пол в жилых помещениях, а последними – нежилые помещения.
• Если выполнение предыдущей рекомендации невозможно в существующей планировке дома, обогрев помещений регулируют иначе: в кухне устанавливают самую короткую батарею, в жилых комнатах – самые длинные. В нежилых помещениях, где тепло не требуется, можно обойтись и вовсе без теплоотдающего прибора, проведя через них одну лишь трубу.
• Для обеспечения циркуляции трубопровод прокладывают с небольшим уклоном: не менее 0,5 см на каждый метр в безнасосной системе, от 0,3 см на метр – при наличии насоса.
• Насос обычно устанавливают на участке трубопровода с минимальной температурой теплоносителя – между последним теплоотдающим прибором и источником тепла. Это позволяет продлить срок его эксплуатации.
• Высота разгонного коллектора – 2,2 м, его верхняя точка должна быть выше подключения к первому радиатору не менее чем на 1,5 м.
• Расширительный бак можно установить на чердаке, утеплив его.
• Для удобства обслуживания и увеличения срока эксплуатации мембранный бак устанавливают на участке теплосети с наименьшей температурой рабочей среды. Однако, если в системе есть подъем, для установки выбирают самый высокий участок трубопровода.