Открытые и закрытые системы
По мере нагревания объём теплоносителя увеличивается. Появляются излишки жидкости, которые должны оставаться в системе. Для разогретого теплоносителя предусматривают установку расширительных бачков. Их объём выбирают из расчёта 10-15% от полной ёмкости котла, труб, радиаторов.
По конструкции определяют вид: закрытая или открытая.
Открытый тип
В открытых вариантах в качестве бака используют любую ёмкость, стойкую к коррозии и температуре около 80 оС. Это может быть бак из нержавеющей стали или защищённого от коррозии чёрного металла. Прибор устанавливают в самой верхней точке, что исключает вытекание теплоносителя под действием столба жидкости.
В нижней части находится патрубок для присоединения к трубопроводу. Вверху оставляют лючок для долива воды.
В других вариантах долив испарившейся воды осуществляют с помощью присоединения к водопроводной сети (см. схему ниже) и организации слива излишков в канализацию.
Для предотвращения перелива и автоматического удаления воздуха, бак часто делают герметичным, а в верхней части ёмкости монтируют автоматический клапан-стравливатель. Этот вариант предпочтительнее, если бак находится на чердаке и доступ к нему затруднён.
Закрытые системы
В закрытых схемах используют герметичные расширительные баки двух типов: с диафрагменной или баллонной мембраной .
До начала заполнения системы через ниппель в воздушной камере нагнетают давление до 1,5 атм. Затем заполняют систему теплоносителем до показаний манометра 1,8-2 атм.
Далее бак работает в автоматическом режиме:
- При нагревании жидкость расширяется.
- Повышается давление, излишки теплоносителя через патрубок поступают в рабочую полость бака.
- Разделяющая мембрана эластична, поэтому рабочая зона увеличивается. Одновременно повышается давление воздуха во втором отсеке бака.
- После остывания теплоноситель уменьшается в объёме и мембрана, распрямляясь под действием сжатого воздуха, выдавливает теплоноситель в систему отопления.
Контакт рабочей жидкости и воздуха помещений исключён, поэтому в закрытых системах можно использовать любые разрешённые производителем отопительного оборудования антифризы и гликоли.
В закрытых системах расширительный бак может быть установлен в любом месте, но предпочтение отдают монтажу вблизи котла: бак не портит вид жилых помещений, облегчается обслуживание.
Минусы однотрубной системы
При наличии большого количества преимуществ однотрубной системы, следует отметить и некоторые неудобства:
- При длительном простое системы — долгий ее запуск.
- При монтаже системы на двухэтажном доме (и более) подача воды в верхние радиаторы происходит очень высокой температуры, в нижние же — низкой. Отрегулировать и сбалансировать систему при такой разводке очень тяжело. Можно устанавливать ни нижних этажах большее количество радиаторов, но это повышает себестоимость и выглядит не очень эстетично.
- При наличии нескольких этажей или уровней — отключить один нельзя, поэтому при проведении ремонтных работ приходится отключать все помещение.
- При потере уклона в системе могут периодически возникать воздушные пробки, что снижает теплоотдачу.
- Высокие теплопотери в процессе эксплуатации.
Двухтрубная схема
Ознакомившись с особенностями монтажа магистрали с одной трубой, владелец не сможет понять — однотрубная или двухтрубная система отопления частного дома лучше удовлетворит его потребности, поэтому далее следует ознакомиться с нюансами работы магистрали с парным трубопроводом.
Двухтрубная система отопления отличается тем, что радиатор в контуре подсоединен с помощью двух подводок. Первая подводка обеспечивает подачу подогретого теплоносителя, а вторая подводка отвечает за его дальнейшую циркуляцию в обратку. Принцип работы системы выглядит следующим образом — подогретый и остывший теплоноситель подается в радиаторы по разным системам трубопровода.
Такое распределение теплоносителя позволяет добиться равномерного и плавного отопления на всех уровнях, поэтому систему часто используют для обогрева различных типов частной и коммерческой недвижимости.
Плюсы магистрали с двумя подводками
Первое преимущество прослеживается еще на этапе проведения тепловых расчетов. Проект подразумевает наличие на каждом радиаторе терморегулятора, отвечающего за корректировку температурных режимов. Это позволяет добиться максимальных показателей в работе системы и существенно снизить ежемесячные коммунальные расходы. Используя в доме подобную систему, собственник получает возможность корректировать температуру в каждой комнате, что очень удобно не только в плане экономии, а и в плане создания комфортного микроклимата для жизни всех домочадцев.
Коллекторная схема подключения элементов обеспечивает автономность работы устройств, подключенных к контуру.
Если подключение теплого пола к однотрубной системе отопления подразумевает последовательное соединение элементов, то в процессе реализации двухтрубной схемы, монтажники осуществляют параллельное подсоединение радиаторов. Это дает большую независимость в работе системы.
При необходимости, собственник дома может модернизировать либо дополнить существующий контур новыми радиаторами, для этого ему не потребуется заново проектировать или менять систему отопления. Это позволяет достраивать новые помещения, продлевать систему в вертикальном и горизонтальном помещении, а также исправлять ошибки, допущенные в проекте даже после завершения первоначального монтажа.
Эксплуатационные характеристики двухтрубной системы положительные. При таком способе подключения отсутствует риск снижения давления внутри системы, а также наблюдается малый уровень тепловых потерь, из-за чего обогрев производится без перебоев и отличается эффективностью и надежностью.
Минусы двухтрубной подводки
Свои слабые места имеет не только отопление частного дома своими руками схемы однотрубное, а и магистраль с двумя трубами. В частности, не стоит исключать из вида такой нюанс, как сложная схема подключения, подразумевающая высокую трудоемкость и долгую продолжительность монтажных работ. Как следствие, увеличиваются статьи затрат, связанные с оплатой труда монтажников и покупкой необходимого количества труб, предусмотренных схемой.
Но перечисленные выше недостатки не перекрывают главный плюс — отличную аккумуляцию тепла, которую способна предоставить двухтрубная система отопления.
Как обогреть дом
Сразу хотелось бы ответить на вопрос, почему в этой статье, в качестве рекомендованного обогрева рассматривается только двухтрубный? Дело в том, что все остальные типы отопительных систем, не отвечают всем требованиям перечисленным выше. Например, недостатком однотрубной является сложность балансировки и создание одинаковой температуры на каждом радиаторе. По экономической привлекательности есть тоже большие сомнения: для достижения одинаковой температуры на всех радиаторах, необходима установка достаточно большого количества балансировочных клапанов, и увеличение количества секций на конечных радиаторах.
Обзор программ
Для удобства расчётов применяются любительские и профессиональные программы вычисления гидравлики.
Самой популярной является Excel.
Можно воспользоваться онлайн-расчётом в Excel Online, CombiMix 1.0, или онлайн-калькулятором гидравлического расчёта. Стационарную программу подбирают с учётом требований проекта.
Главная трудность в работе с такими программами — незнание основ гидравлики. В некоторых из них отсутствуют расшифровки формул, не рассматриваются особенности разветвления трубопроводов и вычисления сопротивлений в сложных цепях.
Особенности программ:
- HERZ C.O. 3.5 – производит расчёт по методу удельных линейных потерь давления.
- DanfossCO и OvertopCO – умеют считать системы с естественной циркуляцией.
- «Поток» (Potok) — позволяет применять метод расчёта с переменным (скользящим) перепадом температур по стоякам.
Следует уточнять параметры ввода данных по температуре — по Кельвину/по Цельсию.
Подбор диаметра труб отопления — Teplopraktik
Диаметр труб отопления зависит от того какой объем теплоносителя будет проходить через них. Очевидно, что на главном подающем трубопроводе, идущем от отопительного котла, диаметр будет больше, на ветке с тремя радиаторами он будет еще меньше, а на конечном радиаторе он будет самым маленьким. Соответственно диаметр трубы будет зависеть от общей тепловой мощности радиаторов, который питает данный трубопровод.
Кроме того диаметр трубопровода зависит от скорости движения теплоносителя в системе и от перепада температур подача/обратка. Чем выше этот перепад, тем меньше требуется диаметр трубопровода. Стандартный перепад температур – 20°С. В более комфортных системах этот перепад меньше – 10°С.
Отопительная система с циркуляционным насосом характеризуется высокой скоростью теплоносителя, система же с естественной циркуляцией обладает низкой скоростью, поэтому это обязательно надо учитывать при подборе труб отопления. Не стоит закладывать в расчет трубопроводов слишком большую скорость движения воды в трубах, т.к. это создаст различные неприятные шумы и журчание в трубах. При слишком низкой скорости же возникает риск образования воздушных пробок в системе. Скорость движения в трубах должна быть в пределах 0,4 – 0,6 м/с. Самотечная система характеризуется значительно более низкой скоростью теплоносителя, поэтому диаметр труб нужно выбирать больше.
Поэтому ниже мы укажем таблицы подбора диаметра труб для различных систем с указанными параметрами. В таблице используется подбор диаметра труб из различных материалов. Стальные трубы ВГП имеют обозначение по внутреннему диаметру, тогда как полипропиленовые, металлопластиковые и трубы из сшитого полиэтилена имеют обозначение по наружному диаметру. Это учтено в таблице подбора диаметров трубопроводов.
| Тепловая нагрузка, кВт | Необходимый внутренний диаметр трубы, мм | Подбор трубы для необходимого внутреннего диаметра: | ||
| ВГП стальные | Полипропилен | Сшитый полиэтилен | ||
| 50 | 39 | 1,5 дюйма (40мм) | 50 | 50 |
| 40 | 35 | 1,5 дюйма (40мм) | 50 | 50 |
| 30 | 30 | 1,25 дюйма (32мм), дюйм с четвертью) | 40 | 40 |
| 20 | 25 | 1 дюйм (25мм) | 32 | 32 |
| 15 | 21 | 1 дюйм (25мм) | 32 | 32 |
| 12 | 19 | 3/4 дюйма (20мм) | 25 | 25 |
| 10 | 17 | 3/4 дюйма (20мм) | 25 | 25 |
| 8 | 16 | 3/4 дюйма (20мм) | 25 | 25 |
| 6 | 14 | 1/2 дюйма (15мм) | 20 | 20 |
| 5 | 12 | 1/2 дюйма (15мм) | 20 | 20 |
| 4 | 11 | 1/2 дюйма (15мм) | 20 | 20 |
| 3 | 10 | 3/8 дюйма (10мм) | 16 | 16 |
| 2 | 8 | 3/8 дюйма (10мм) | 16 | 16 |
| 1 | 6 | 3/8 дюйма (10мм) | 16 | 16 |
| Тепловая нагрузка, кВт | Необходимый внутренний диаметр трубы, мм | Подбор трубы для необходимого внутреннего диаметра: | ||
| ВГП стальные | Полипропилен | Сшитый полиэтилен | ||
| 50 | 55 | 2 дюйма (50мм) | 63 | 63 |
| 40 | 48 | 2 дюйма (50мм) | 63 | 63 |
| 30 | 43 | 2 дюйма (50мм), либо 1,5 дюйма (40мм) | 63 | 63 |
| 20 | 35 | 1,5 дюйма (40мм) | 50 | 50 |
| 15 | 30 | 1,25 дюйма (32мм) | 40 | 40 |
| 12 | 27 | 1,25 дюйма (32мм) | 40 | 40 |
| 10 | 25 | 1 дюйм (25мм) | 32 | 32 |
| 8 | 22 | 1 дюйм (25мм) | 32 | 32 |
| 6 | 19 | 3/4 дюйма (20мм) | 25 | 25 |
| 5 | 17 | 3/4 дюйма (20мм) | 25 | 25 |
| 4 | 16 | 1/2 дюйма (15мм) | 20 | 20 |
| 3 | 13 | 1/2 дюйма (15мм) | 20 | 20 |
| 2 | 11 | 1/2 дюйма (15мм) | 16 | 16 |
| 1 | 8 | 1/2 дюйма (15мм) | 16 | 16 |
| Тепловая нагрузка, кВт | Необходимый внутренний диаметр трубы, мм | Подбор трубы для необходимого внутреннего диаметра: | ||
| ВГП стальные | Полипропилен | Сшитый полиэтилен | ||
| 30 | 48 | 2 дюйма (50мм) | 63 | 63 |
| 20 | 39 | 1,5 дюйма (40мм) | 50 | 50 |
| 15 | 34 | 1,5 дюйма (40мм) | 50 | 50 |
| 12 | 30 | 1,25 дюйма (32мм), (дюйм с четвертью) | 40 | 40 |
| 10 | 28 | 1,25 дюйма (32мм), (дюйм с четвертью) | 40 | 40 |
| 8 | 25 | 1 дюйм (25мм) | 32 | 32 |
| 6 | 21 | 3/4 дюйма (20мм) | 25 | 25 |
| 5 | 19 | 3/4 дюйма (20мм) | 25 | 25 |
| 4 | 17 | 3/4 дюйма (20мм) | 25 | 25 |
| 3 | 15 | 3/4 дюйма (20мм)) | 25 | 25 |
| 2 | 12 | 1/2 дюйма (15мм) | 20 | 20 |
| 1 | 10 | 1/2 дюйма (15мм) | 20 | 20 |
Пример использования: двухтрубная система с циркуляционным насосом, общая мощность 18 кВт.
Разводка выполнена полипропиленовой трубой, условное обозначение — ПП.
Как видим из схемы — вначале из котла выходит полипропиленовая труба, диаметром 40мм, внутренний просвет у нее 25мм, что соответствует металлической ВГП трубе в 1 дюйм (25мм). Далее идет отвод на бойлер (4 кВт) и теплые полы (2 кВт) двух ПП труб, диаметром 16мм. После этого часть теплоносителя отделилась, поэтому нет необходимости в такой толстой трубе. На отопление 1-ого и 2-ого этажей уже пойдет более тонкая труба — 32мм, она пойдет до первого тройника. На тройнике отделяется ветка на 1-ый этаж, диаметром 25мм, и на 2-ой этаж, также диаметром 25мм. К конечным радиаторам уже подходит полипропиленовая труба диаметром 16мм. И на 3-х последних радиаторах также идет заужение подающей трубы до 16мм.
В однотрубной системе, в отличие от двухтрубной по одному трубопроводу подается весь теплоноситель системы. Поэтому в такой системе весь трубопровод (после ответвления трубы на бойлер и теплый пол) будет диаметром 32мм, а к отдельным радиаторам от основного трубопровода будут подходить трубы 16мм.
teplopraktik.ru
О специальных программах для расчетов
Программа Oventrop CO
Это абсолютно бесплатная программа, которая широко применяется для того, чтобы рассчитать загородный дом. Необходимо всего лишь предварительно задать все необходимые настройки и указать приборы отопления, трубы – далее можно с легкостью прорабатывать новые системы. Более того, при желании вы сможете корректировать уже наличествующую систему. Это осуществляется следующим образом: мощность уже имеющихся приборов подбирается в соответствии с требованиями отапливаемого здания.
Оба способа проектировки превосходно объединены в едином программном обеспечении, что дает возможность создавать новые проекты и производить регулировку старых. Вне зависимости от способа программа сама подбирает настройку арматуры. Касаемо интересующих нас расчетов, то Oventrop CO дает просто неограниченные возможности – от анализа расхода теплоносителя до диаметра труб. Вся информация выводится в виде рисунков, таблиц или схем.
Программа HERZ C.O.
Еще один представитель бесплатных программ, позволяющий произвести расчет любого рода отопительной системы. Утилита характеризуется тем, что позволяет производить такие расчеты даже в новых или недавно реконструированных объектах, в которых теплоносителем является гликолей. Соответствует всем мировым требованиям, следовательно, владеет всеми необходимыми сертификатами.
Ниже приведены основные возможности, которые может предоставить вам немецкая HERZ C.O.
- Подобрать трубопровод по диаметру.
- Снизить давление в кольцах циркуляции путем автоподбора параметров вентилей.
- Настроить «регулировщиков» разницы в давлении.
- Учесть необходимые параметры вентилей термостатики.
- Проанализировать будущий расход теплоносителя, а также определить снижение давления в системе.
- Вычислить гидравлическое сопротивление колец циркуляции.
Чтобы вам было удобнее пользоваться программой, всю информацию можно вводить в графическом виде. В результате утилита выдаст вам поэтажный план строения.
Важная информация! Еще одной отличительной чертой программы является так называемая контекстная помощь. Она дает возможность подробнее узнать о вводимой команде или каком-либо показателе.
Также доступно открытие сразу нескольких окон (что большая редкость для подобного рода продуктов), благодаря чему вы сможете изучать несколько типов информации одновременно. Возможна работа с принтерами и плоттерами – она крайне просто организована, каждый лист, который планируется распечатать, можно предварительно посмотреть.
Как выбрать диаметр труб для отопления
В статье рассмотрим системы с принудительной циркуляцией. В них движение теплоносителя обеспечивается постоянно работающим циркуляционным насосом.
При выборе диаметра труб для отопления исходят из того, что основная их задача — обеспечить доставку требуемого количества тепла к нагревательным приборам — радиаторам или регистрам. Для расчета нужны будут следующие данные:
- Общие теплопотери дома или квартиры.
- Мощность отопительных приборов (радиаторов) в каждой комнате.
- Протяженность трубопровода.
Способ разводки системы (однотрубная, двухтрубная, с принудительной или естественной циркуляцией).
То есть, перед тем как приступать к расчету диаметров труб, вы предварительно считаете общие потери тепла, определяете мощность котла и рассчитываете мощность радиаторов для каждой комнаты.
Нужно будет также определиться со способом разводки. По этим данным составляете схему и затем только приступаете к расчету.
На что еще нужно обратить внимание. На то, что маркируются у полипропиленовых и медных труб наружный диаметр, а внутренний вычисляется (отнимаете толщину стенки)
У стальных и металлопластиковых при маркировке проставляется внутренний размер. Так что не забывайте эту «мелочь».
Элементы обвязки
Однотрубное подключение радиаторов отопления не требует их обязательной балансировки; однако возможность отключения отдельных приборов и регулировки их теплоотдачи лучше предусмотреть.
Оптимальный набор запорно-регулирующей арматуры таков:
- на обратной подводке монтируется шаровый вентиль;
- подающая подводка снабжается дросселем или термостатической головкой. Дроссель позволяет регулировать теплоотдачу вручную; термоголовка автоматизирует регулировку, поддерживая постоянную температуру в помещении;
- если радиатор расположен выше розлива, в одной из его верхних пробок устанавливается воздушник — кран Маевского.
Кран Маевского позволит стравить воздух после сброса контура.
Этапы проектирования отопительных систем
Гидравлический вместе с тепловым расчетом считаются одними из базовых в процессе создания работоспособной внутридомовой системы теплоснабжения. Главная задача гидравлического расчета — обеспечить соответствие расчётных расходов с ее реальными рабочими показателями. Объем теплоносителя, циркулирующего в сети должен сформировать устойчивый тепловой баланс, обеспечивающий необходимую санитарную температуру внутри здания.
Гидравлический расчет системы отопления состоит из системы вычислений, способных установить важные характеристики тепловой сети:
- Минимально допустимые внутренние диаметры труб и объем теплоносителя, который способен пропустить выбранный сортамент и типоразмер трубопроводов;
- все гидравлические потери на рассчитываемых участках;
- условия гидромеханической наладки;
- общие потери напора воды;
- оптимизированный объем воды.
В соответствии с полученными расчетными данными, выполняют подбор электронасосов и типоразмеры прямых и обратных труб.
Общие сведения об однотрубных схемах отопления
Основные сферы применения однотрубных схем – разные по этажности дома с небольшим количеством радиаторов в одном контуре. Например, в высотках от стояка отходят не более трёх радиаторов на этаж. В частном секторе такие системы наиболее эффективны в одно- и двухэтажных частных домах с площадью до 150 м2.
Достоинства и отрицательные стороны
Правильно подобрать систему отопления можно только исходя из условий эксплуатации, учитывая положительные и отрицательные стороны всех типов конструкции.
| Преимущества | Недостатки |
| Экономия материалов и меньшие трудозатраты по сравнению с двухтрубными вариантами | Неравномерность прогрева радиаторов – последние батареи в контуре прогреваются хуже первых, (см. фото под таблицей), так как теплоноситель к ним поступает уже охлаждённым |
| Компактность – трубы легче скрыть в пол или стены | Сложный гидравлический расчёт, требующий основательного изучения методики проведения |
| Гидравлическая устойчивость, постоянная теплоотдача элементов | Трудности с обустройством самотёчной схемы подачи теплоносителя (без установки циркуляционного насоса) |
| Низкая инерционность – для заполнения магистралей требуется меньшее количество теплоносителя, который быстрее прогревается | Сложность балансировки при пусконаладочных работах — даже при точном гидравлическом расчёте иногда приходится донастраивать систему |
| Допускается монтаж терморегулирующей арматуры на каждый радиатор | |
| Отсекающие краны и байпасы батарей позволяют заменить радиатор без остановки системы | |
| Простая конструкция, доступная для самостоятельного монтажа при имеющемся грамотном гидравлическом расчёте |
Охлаждение теплоносителя при движении по однотрубной системе отопления. Минимизировать отрицательные стороны помогает установка в конце контура радиаторов с большим количеством секций, обязательный монтаж байпасов, разделение системы на несколько ветвей.
Особенности конструкции
Главный отличительный признак однотрубных разводок – все батареи в контуре включены последовательно, а отводная труба от предыдущей батареи подключается к входу последующей. После последнего радиатора в контуре теплоноситель возвращается в котёл.
Наглядная схема типичной однотрубной системы отопления.
В более грамотной системе в обвязку каждого радиатора устанавливают перемычку (байпас).
Схема однотрубной системы отопления с байпасом.
Она позволяет:
- балансировать систему, добиваясь примерно равной температуры батарей;
- отключать радиатор при неисправности или аварии;
- регулировать температуру – даже при минимальном открытии крана терморегулятора теплоноситель будет поступать в следующий конвектор.
Системы отопления классифицируют по нескольким признакам:
- контакту теплоносителя и воздуха помещений – открытые и закрытые;
- способу организации циркуляции теплоносителя – естественный, принудительный, комбинированный;
- виду подводки теплоносителя к радиаторам – верхняя или нижняя;
- компоновке – горизонтальная или вертикальная.
Каждый из признаков и их комбинации влияют на эффективность отопления в конкретных условиях эксплуатации.
Преимущества однотрубной системы отопления и ее недостатки
Для владельцев небольших жилых домов однотрубная отопительная система выглядит заманчиво, особенно если обратить внимание на ее следующие преимущества:
- обладает устойчивой гидродинамикой;
- удобство и простота проектирования и установки;
- небольшие затраты на оборудование и материалы.
К косвенным плюсам однотрубной системы можно отнести безопасность подачи теплоносителя, который расходится по трубопроводу путем естественной циркуляции.
К наиболее частым проблемам, с которыми приходится сталкиваться владельцам однотрубной системы отопления, можно отнести следующие аспекты:
- технические сложности устранения просчетов в работе, допущенных при проектировании;
- тесная взаимосвязь всех элементов;
- высокое гидродинамическое сопротивление системы;
- технологические ограничения, связанные с невозможностью самостоятельной регулировки расхода теплоносителя.
Несмотря на перечисленные недостатки такого типа отопления, грамотно сделанный проект отопительной системы позволит избежать многих трудностей еще на стадии монтажа. Ввиду перечисленных преимуществ и экономической составляющей, однотрубные схемы получили достаточно широкое распространение. Реальными преимуществами обладают и однотрубная, и другой тип, двухтрубная система отопления. В чем можно выиграть, а в чем проиграть, выбрав для своего дома один из типов?
Выводы и полезное видео по теме
Следует отметить, что полномасштабный расчёт даже самых простых решений сопровождается массой вычисляемых параметров. Конечно же, вычислять всё без исключения справедливо при условии организации конструкции отопления, близкой к идеальной структуре. Однако в реальности ничего идеального нет.
Поэтому зачастую полагаются на расчёты как таковые, а также на практические примеры и на результаты работы этих примеров. Особо популярен такой подход для частного домостроения.
Есть, что дополнить, или возникли вопросы по расчету однотрубной системы отопления? Можете оставлять комментарии к публикации, участвовать в обсуждениях и делиться собственным опытом обустройства отопительного контура. Форма для связи находится в нижнем блоке.
