Схема отопления одноэтажного дома — оптимальный вариант

Принцип работы системы отопления с естественной циркуляцией

Главная задача водяной отопительной системы – это заставить теплоноситель циркулировать по трубам. Чтобы дом прогревался, горячая вода из котла должна поступать в трубы и радиаторы. Система отопления с естественной циркуляцией работает по принципу гравитации. Жидкость перемещается по трубам гравитационным способом без использования насоса. Плотность и вес жидкости становится меньше при нагревании, а после остывания приходит в первичное состояние.

В таком устройстве давление фактически отсутствует. По расчетам, можно увидеть, что при напоре 10-метрового водяного столба приходится давление в 1 атмосферу. Получается, что в устройстве отопления одноэтажного дома давление составит от 0,5 до 0,7 атм., а в двухэтажном доме – не более 1 атм.

Достоинства и недостатки обогрева с естественной циркуляцией

Как и любое устройство, водяное отопление с естественной циркуляцией имеет свои преимущества, но также и недостатки. Чем хороша система?

1. Простая установка и обслуживание, легкий запуск системы. Весь монтаж можно сделать самостоятельно.
2. Не нужно покупать дорогое оснащение.
3. Система работает стабильно. Теплоноситель дает наибольшую тепловую отдачу и сохраняет нужную температуру в помещении.
4. Нет зависимости от электричества. Устройство продолжит работать, если электричество отключат.
5. Если дом утеплен хорошо, то с такой системой можно хорошо сэкономить.
6. Отсутствие насоса, который создает много шума.
7. Если вовремя проводить техническое обслуживание, то отопительное устройство может проработать свыше 35 лет.

Минусы системы:

• Несмотря на то что отопительная система требует мало материалов, расходы станут намного больше при уменьшении местного сопротивления трубопровода. Потому что, придется устанавливать трубы большего размера.
• Дом прогревается намного медленнее.
• Если трубы проходят через не отапливаемые помещения, то эти участки следует утеплить. Иначе есть риск, что жидкость замерзнет.
• Такая система отопления подходит только для частных домов с площадью не более 100 кв. м., так как она действует в радиусе до 30 метров. Это происходит из-за того, что система имеет маленький циркулярный напор.
• Главное условие – чердак в доме. Именно туда устанавливают расширительный бак.

Однотрубная и двухтрубная системы отопления:

Наибольшее распространение получила однотрубная схема создания отопления в частном доме, которая применяется для объектов, обладающих большой площадью, и для многоквартирных домов. Устанавливаются системы подобного типа по двум вариантам. Первый вариант – наиболее распространенный в виду упрощенного монтажа – называется проточным и последовательно соединяет все радиаторы. Во втором варианте часть теплоносителя из стояка движется в верхние батареи, другая же часть передается по стояку к расположенным внизу обогревательным приборам. В этом случае есть возможность регулировки объема поступающей горячей воды посредством установленных на каждую батарею кранов.

Схема предоставляет массу преимуществ, начиная с внушительной экономии расходных материалов и заканчивая уменьшением количества труб в дизайне интерьера.

Ограничения:

• Однако подобная методика характеризуется массой недостатков. Нагретый теплоноситель транспортируется снизу вверх и, проходя через радиаторы, обогревает помещения. После этого вода спускается в помещения нижних этажей, при этом потеряв значительный объем тепла. В результате быстрого уменьшения температур, вниз теплоноситель приходит практически остывшим. Вследствие этого нижние отопительные точки должны состоять из увеличенного количества радиаторов, чтобы иметь оптимальную теплоотдающую поверхность. Кроме того, отсутствует возможность запустить систему отопления жилого дома только для одного этажа, что создает трудности для владельцев недвижимости в несколько этажей.
• Для монтажа однотрубной разводки схемы отопления используются только стальные трубы, а также радиаторы чугунные, алюминиевые или из стали, которые обладают высокой теплоотдачей.
• Использование однотрубных систем возможно только в тех домах, которые имеют свободное чердачное помещение, где и должна выполняться верхняя разводка труб.

В двухтрубной схеме отопления для частного дома водный теплоноситель проходит одновременно и по радиаторам, и по магистральной линии, что позволяет добиться равномерного прогрева всех отопительных батарей в каждом помещении. Потребитель в данном случае имеет возможность выбирать любые радиаторы для установки, согласно собственным предпочтениям и дизайна интерьера. Также снимаются ограничения и по монтажу батарей внутри стены или за декоративными панелями. Дополнительным преимуществом подобной схемы является и превосходная возможность по регулированию режимов функционирования в каждой точке теплоснабжения.

Ограничения!

У двухтрубной системы водяного теплоснабжения подобных требований не существует: обладая вертикальными стояками с нижней либо верхней разводкой, она эффективно может использоваться как для одноэтажных домов, так и объектов, имеющих несколько этажей.

Типы систем с естественной циркуляцией

Перед тем как создать схему для обогрева частного дома, вначале рассчитывают количество тепла, требуемого для помещений. В расчет входят данные о котле, размещении и диаметре труб, а также уровень теплоизоляции наружных стен. Даже самые маленькие погрешности в расчетах могут повлиять на качество обогрева дома. Поэтому лучше, если все расчеты проведут специалисты. Отопительные системы бывают нескольких видов:

• Открытый и закрытый тип (отличаются расширительными баками).
• Однотрубный и двухтрубный тип (радиаторы отопления подключаются разными способами).

Открытая система

В открытое устройство входит резервуар (открытый бак), который оборудован трубой (аварийный перелив). Трубу подключают к канализационной системе или выводят на улицу. Бак устанавливают под потолком, иногда на чердаке. Бак открытого типа можно изготовить любого размера своими руками, что является его главным достоинством. Имеет доступную цену. Недостатки устройства:

• В резервуар открытого типа постоянно нужно доливать воду, так как она быстро испаряется. Чтобы постоянно воду не подливать вручную, к баку можно подвести водопроводную трубу.
• Часто, на металлических элементах контура образуется коррозия. Из-за того, что в открытый бак постоянно поступает кислород.
• В трубопровод попадает воздух. Закрепив радиаторы под небольшим наклоном, и установив, автоматические отводчики воздуха, можно избавиться от проблемы.

Закрытая система

Система с естественной циркуляцией теплоносителя закрытого типа хорошо подходит как для одноэтажных, так и для прогрева двухэтажных домов. В отопительный контур вмонтирован мембранный бак. Благодаря баку, металлические детали устройства меньше подвержены коррозии. Закрытое устройство работает следующим образом:

1. Закрытый резервуар с эластичной мембраной – это расширительный мембранный бак. Мембрана создает в баке две секции. Первая секция предназначена для теплоносителя, в другой находится воздух или азот. Во время расширения теплоносителя, лишняя вода из отопительного контура уходит в бак.
2. Мембрана начинает растягиваться из-за горячей воды, а газ во второй части – сжиматься.
3. Когда вода остывает, газ вновь увеличивается и выталкивает теплоноситель обратно в систему. Таким образом, происходит непрерывное заполнение водяного контура теплоносителем.

Если выбирать между открытой системой и закрытой, то дешевле приобрести или создать своими руками открытый бак. Мембранный бак стоит в несколько раз дороже, поэтому редко используется.

Однотрубная система

Для одноэтажных домов с маленькой площадью, подходит однотрубное отопление. В двухэтажном доме такой тип обогрева будет неэффективным. Плюсы системы — это дешевый монтаж, простая конструкция, трубы не устанавливают под потолком, значит, общий интерьер помещения не испортится. Однотрубный тип отопления работает по следующему принципу:

• По вертикальному участку трубы жидкость поднимается.
• Затем теплоноситель передвигается в трубу, расположенную горизонтально. Эта труба соединяет отопительные радиаторы.
• Остывшая жидкость возвращается обратно в котел от крайнего радиатора.

В такой системе есть свои недостатки. Чем дальше подающий стояк, тем температура радиаторов меньше. Увеличить производительность помогут байпасы. Чтобы установить равномерный прогрев дома, в местах, где подключены радиаторы, ставят перемычки. Даже сделав точные расчеты, однотрубный тип системы будет неэффективен, если одноэтажный дом имеет более трех комнат. Проблему можно решить, если модернизировать систему циркулярным насосом.

Схема двухтрубного водяного отопления для частного дома с естественной циркуляцией

Двухтрубный тип отопления подходит для обогрева двухэтажного дома. Если сравнивать однотрубную и двухтрубную систему, то во второй — жидкость подается во все радиаторы горячей. Двухтрубный контур имеет особую конструкцию, состоящую из двух труб. Одна для подачи, другая – для обратки. К каждому отопительному устройству подсоединяется труба подачи. Подключение делают через отдельный входной отвод. А труба обратки подключается отдельно. Достоинства системы отопления с верхней и нижней разводкой в том, что ее монтаж очень прост, а эксплуатационные характеристики эффективны. С такой системой:

1. Можно не добавлять в радиатор дополнительные секции, чтобы улучшить обогрев.
2. В отличие от однотрубного контура, для прокладки трубопровода в этой системе, используют трубы меньшего диаметра.
3. Простая регулировка системы.
4. Происходит равномерное распределение тепла.

В настоящее время появилась возможность создать своими руками двухтрубный тип обогрева с естественной циркуляцией. Для ее изготовления используют стальные или полимерные трубы.

Схема расчета системы отопления с естественной циркуляцией

Самое сложное в проектировании отопительной системы – это правильный расчет. Насколько хорошо будет работать устройство, зависит от длины и угла наклона труб, а также от количества поворотов на нем. Это нужно знать, потому что в контуре отсутствует давление. Что нужно учитывать, составляя схему и расчет:

1. Какого диаметра трубы и материал, из которого они изготовлены.
2. Угол наклона труб.
3. Виды теплоносителей.
4. Способы подачи теплоносителя.

Естественная циркуляция в контурах отопления

Схема отопления двухэтажного дома с принудительной циркуляцией

Основными функциональными элементами системы отопления с естественной циркуляцией жилого здания являются:

• Котел, нагревающий водяной теплоноситель;
• Расширительный бак, представляющий собой емкость для сброса излишков воды, появляющихся при увеличении объема водяного теплоносителя в контуре при его нагреве;
• Трубопроводы подачи из котла горячей воды в отопительные радиаторы и возврата остывшей жидкости из радиаторов обратно в котел (за что возвратная часть теплосети в обиходе получила название обратки). Вместе они составляют замкнутый контур циркуляции теплоносителя;
• Отопительные радиаторы.

При разогреве теплоносителя его объем увеличивается, излишки нагретой воды поднимаются вертикально вверх к расширительному баку, в системе создается гидростатическое давление, зависящее от разности весов водяных столбов горячей (линия подачи) и холодной (линия обратки) воды.

Под этим давлением горячая вода поступает с верхней точки теплотрассы (красная линия на схеме) к радиаторам отопления. Остывшая в радиаторах вода поступает по обратке (синяя линия) на вход котла. Самотечная система отопления в одноэтажном или двухэтажном доме работоспособна лишь в том случае, если при монтаже обеспечены уклоны горизонтальных участков трубопроводной теплотрассы в сторону движения жидкости. Тогда теплоноситель сможет перемещаться вниз под действием собственного веса с наименьшим гидравлическим сопротивлением.

Другим фактором, влияющим на перемещение жидкости, является циркуляционный напор, обозначенный на рисунке буквой Н. Чем выше перепад уровней размещения радиаторов и котла, тем быстрее движение воды в контуре.

В гравитационных системах отопления расширительный бак не закрывается крышкой, поэтому нередко данную систему называют открытой. Все воздушные пробки из теплотрассы вытесняются в верхнюю часть контура, там и устанавливают бак, открытый для контакта с атмосферой. Систему, использующую герметичные баки, называют закрытой. В ее составе используется насос, по принципу действия она уже принудительного характера.

Какой материал для труб лучше?

Способ установки контура, защита от коррозии и гидравлическое сопротивление, все эти показатели будут зависеть от материала, из которого изготовлен трубопровод. Для системы отопления можно использовать полипропиленовые, стальные, металлопластиковые и медные трубы.

• Полипропиленовый материал. Трубы из полипропилена хорошо переносят высокую температуру, имеют продолжительный срок эксплуатации (свыше 25 лет), гладкие внутри. Для установки требуются специальные инструменты, дорого стоят.
• Сталь. Несмотря на то что такие трубы довольно прочные и имеют доступную цену, они подвержены коррозии и зарастанию. К тому же для установки требуется сварка или множество фитингов.
• Металлопластик. Легкие трубы, имеют идеально гладкую внутреннюю поверхность. Благодаря этому на них отсутствует коррозия и отложения. Но после установки придется постоянно потягивать резьбовые соединительные детали, что является большим недостатком. Их срок службы составляет около 15 лет, а для труб это очень мало. Имеют высокую стоимость.
• Медные трубы. У медных труб красивый внешний вид и срок эксплуатации более 100 лет. Для установки используют пайку, очень дорогие по стоимости.

Чтобы определить какой диаметр труб подходит для прогрева вашего дома, нужно знать, что:

1. Диаметр трубы выбирается, согласно материалу, из которого изготовлены трубы и из сделанных теплотехнических расчетов.
2. Рассчитать количество тепла необходимого для помещения и к полученному результату прибавить 20%.
3. Пользуясь значениями, указанными в таблицах СНиП, рассчитывается сечение трубопровода. Для расчета берут показания теплоемкости и размер трубы (внутреннее сечение).

Если после каждого разветвления установить подающую трубу на 1 размер меньше предыдущей, то циркуляция теплообменника станет в несколько раз интенсивнее. Обратную трубу монтируют с расширением. Так рассчитывается минимальный диаметр двух труб. Придерживаясь полученных значений, для каждого участка труб, устанавливается свой размер.

Виды систем

В системе с принудительной циркуляцией теплоноситель движется по магистралям при помощи циркуляционного насоса. Есть два вида систем отопления с принудительной циркуляцией: однотрубная и двухтрубная.

Однотрубная система обычно применяется в домах с небольшой площадью. В такой схеме есть одна кольцевая магистраль. По ней циркулирует теплоноситель. Труба, которая находится до радиатора называется подающей, а труба, которая расположена после называется обратной.

Двухтрубная система чаще используется для домов с большой площадью, причем для одноэтажных. Такая система эффективно отапливает дом и работает лучше однотрубной схемы. К каждой батареи отопления подключается обратная и подающая труба. Далее в статье рассмотрим подробнее каждую систему отопления.

Способы подачи теплоносителя

Теплоноситель может циркулировать от котла к отопительному прибору двумя способами. Через нижний или верхний розлив.

• Нижний розлив. Этот способ розлива используют только для однотрубных систем. Трубопровод прокладывают на уровне пола, при этом вертикальные трубы можно не устанавливать. Без циркулярного насоса нижний розлив является малоэффективным.
• Верхний розлив. Используют как для однотрубной, так и для двухтрубной системы. Благодаря тому, что распределительную трубу устанавливают под потолком, горячий теплоноситель активно подается к каждому радиатору. Далее, остывая, вода уходит в обратную трубу, вмонтированную вдоль пола.

Варианты разводки

Мы приведем все возможные принципиальные схемы водяного отопления одноэтажного дома; однако автор настойчиво рекомендует отказаться от двух из них в пользу третьей. Обоснование? Давайте все-таки начнем со знакомства.

Полипропиленовые трубы для отопления — технические характеристики, особенности выбора — смотрите здесь.

Двухтрубная

Схема двухтрубной системы отопления одноэтажного дома выглядит так:

• По периметру дома(под полом или в жилом помещении) проходят два трубопровода — подающий и обратный.
• Радиаторы, регистры, фанкойлы или конвектора врезаны в них в качестве перемычек, создавая своего рода короткое замыкание.

Понятно, что вода будет стремиться циркулировать через ближние к циркуляционному насосу отопительные приборы. Чтобы дальним тоже досталось тепло, система отопления балансируется: проход воды через часть батарей ограничивается дросселями.

Недостатка у этой схемы видится два:

1. Неоправданно большой расход труб.
2. Опасность разморозки без балансировки.

Достаточно любопытному ребенку открыть до отказа ближние дроссели — и через небольшое время циркуляция в дальних батареях уменьшится до нуля. Автору доводилось восстанавливать двухтрубные системы отопления после таких событий: и трубы, и радиаторы были разорваны льдом.

Двухтрубное отопление. Можно и так, но есть более простой и надежный вариант.

Лучевая

Эта схема системы отопления одноэтажного дома выглядит так:

• На прямом и обратном трубопроводе монтируются коллекторы — гребенки с дросселями на каждом отводе.
• От каждой пары отводов (одного с подачи и одного с обратки) идет пара труб к батарее.

В плане регулировки, ее возможностей и удобства такая схема выше всяких похвал. А вот с монтажом все хуже: вы столкнетесь с необходимостью прятать в стяжку пола или за фальшстенами не меньше полудюжины труб. Чаще — куда больше. Разумеется, их суммарная стоимость тоже не порадует.

Простой и дешевой лучевую разводку точно не назовешь.

Однотрубная

Простейшая схема однотрубной системы отопления для одноэтажного дома, так называемая ленинградка, монтируется так:

• По периметру дома пускается труба большого диаметра (не меньше ДУ32. Больше — лучше).

Трубу монтируют внутри жилого помещения: тогда все тепло, которое отдается ее поверхностью, послужит обогреву помещения. Причем там, где это больше всего нужно — у внешних стен. Со стороны подачи разводка должна быть несколько выше, чем там, где к котлу возвращается обратка.

1-котел. 2-расширительный бак. 3-регистры отопления.4-дроссели. 5-обводка входной двери. 6-сброс. Стрелки показывают уклон труб. Эта схема обеспечивает естественную циркуляцию.

• В закольцовку трубой меньшего диаметра (обычно ДУ20) врезаются радиаторы или конвектора. На подводках желателен монтаж дросселей и отсекающих отопительный прибор вентилей; воздушник в верхней пробке тоже не помешает. Однако эта схема отопления одноэтажного дома позволяет запустить тепло и без дополнительной арматуры.

Дроссели полезны, чтобы выровнять температуру радиаторов вдоль кольца; воздушники стравят воздух, который без них будет вытеснен водой в верхнюю часть отопительного прибора и несколько уменьшит эффективность теплоотдачи.

Что мы получаем?

• Описанное отопление одноэтажного частного дома своими руками монтируется очень быстро и с минимальными затратами.
• Тепло не теряется: все коммуникации находятся внутри жилых комнат.
• При остановке циркуляционного насоса движение теплоносителя замедлится, но не остановится. Теплового расширения воды достаточно для продолжения циркуляции.

Ключевой момент здесь — диаметр кольца по периметру дома. Чем он меньше, тем медленнее естественная циркуляция воды.