Сейчас наблюдается возврат энтузиазма инженерного общества к такому инструменту теплоснабжения как однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией в высотном и личном строительстве. Сначала 90-х годов она была отвергнута русскими инженерами-теплотехниками после 3-х 10-ов лет безальтернативного и повсеместного доминирования в зданиях хоть какой этажности и предназначения. Обычное, принципно неуправляемое однотрубное отопление не вписывалось в концепцию энергоэффективного жилища, и в последние два десятилетия везде вытеснялось двухтрубным. Но современные однотрубные конструкции соединяют свои классические плюсы (гидравлическую устойчивость, экономичность) с возможностью регулирования отопительных устройств, как в двухтрубных аналогах.
Обычная «обвязка» радиатора при однотрубном отоплении
Если вы проживаете в многоквартирном доме постройки русского периода, то посмотрите на подключение батареи. Из потолка выходит вертикальная труба, отгибаемая в горизонтальное направление и заходящая в верхний коллектор отопительного устройства. Из нижнего коллектора выходит 2-ая горизонтальная труба, отгибаемая вертикально вниз и проходящая через пол на первый этаж. Между горизонтальными трубами приварен вертикальный замыкающий участок – байпас. Это и есть вертикальная однотрубная система с боковым подключением батарей.
Металлическая батарея с боковым подключением.
Особенности эксплуатации обычного однотрубного отопления
Типовые схемы вертикальных однотрубных стояков показаны ниже
Вертикальные однотрубные стояки.
На «обвязке» батарей в советское время устройства регулирования не устанавливались. 1-ые по ходу течения воды приборы нагреты посильнее последних. Температурный перепад в батареях расчитывается по формуле ∆T_р=∆T⁄N, где N – число этажей. По однотрубным стоякам принудительно циркулирует в N и 2N раз больше воды, чем по двухтрубным, при этом восемьдесят % ее объема протекает по байпасам.
Такая нерациональная (исходя из убеждений издержек электроэнергии на перекачку воды) конструкция применялась из-за ее предельной простоты и экономичности. Малая стоимость электроэнергии, удерживаемая по политическим суждениям, не стимулировала ее экономию при принудительной циркуляции лишнего объема теплоносителя.
Однотрубные теплосистемы гидравлически очень устойчивы и малочувствительны к несанкционированным подменам радиаторов либо наращиванию числа их секций. Отключение отдельных батарей практически не изменяет теплопотерю других устройств. Ведь вода в главном проходит по байпасам. А вот двухтрубные теплосистемы при всем этом непременно разбалансируются.
Новые однотрубные теплосистемы многоквартирных домов
Русские новостройки оборудуются однотрубными радиаторными узлами с термостатическими клапанами (термостатами). Смотрятся они как показано на рисунке ниже.
Радиаторный узел с термостатом.
Такие теплосистемы на 30–40 % дешевле собственных двухтрубных аналогов, владеют высочайшей гидравлической устойчивостью. Но обеспечивают ли они уровень комфортности эксплуатации двухтрубных схем, определяемый следующими составляющими:
- автоматическим режимом стабилизации данной температуры в каждой комнате;
- общей экономией энергии в теплосистеме;
- возможностью сокрытой прокладки труб;
- поквартирным учетом тепла.
Оценим однотрубный вариант отопления по этим аспектам.
Местная автоматическая стабилизация температуры
Однотрубный регулируемый радиаторный узел с проходным (а) либо трехходовым (б) термостатическим клапаном на верхней подводке.
Регулируемый радиаторный узел вертикального однотрубного отопления может быть выполнен с проходным (рис.а) либо трехходовым (рис.б) термостатическим клапаном (термостатом). Узел обвязки разветвляет теплоноситель на два потока: через устройство и через байпас. Поперечникы плунжера клапана термостата и отверстия для прохода воды производятся наивысшими. Термостат не засоряется при грязном теплоносителе и обеспечивает его свободный проток (при полном открытии). Несанкционированная замена радиатора, сопровождающаяся удалением термостата, не ведет к разбалансировке всей теплосистемы, как в двухтрубном варианте.
Если температура комнатного воздуха превзойдет заданную, то клапан закроется (перейдет в режим минимум), направляя жидкость по байпасу мимо радиатора. Закрытие (малое открытие) клапанов всех термостатов данного стояка наращивает долю теплоносителя, проходящего по байпасам, с восемьдесят % до девяносто %, сразу понижая проток через радиаторы, т.е. без конфигурации общего расхода.
Сберегает ли однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией энергию?
В двухтрубном варианте отопления теплоэнергия впрямую экономится. При перегреве помещений термостаты уменьшают расход теплоносителя через отопительные приборы, сразу миниатюризируется его проток по стоякам, т.е излишний его объем по трубам не циркулирует.
В однотрубной теплосистеме с термостатами при перегреве помещений (когда запираются их клапаны) общая принудительная циркуляция воды не понижается – она просто не попадает в батареи, и, соответственно, не остывает в них. Теплоэнергия тут не экономится, но и не расходуется понапрасну, оставаясь в размеренном объеме нагретого теплоносителя. Но его температура в «обратке» увеличивается, что ведет к росту утрат в трубопроводах. Вобщем, в теплопунктах многоквартирных домов от «обратки» запитан теплообменник ГВС (при его наличии), в каком вода остывает перед возвращением в котельную.
Сокрытая прокладка труб при однотрубном отоплении
При скрытии труб в стенках применяется термоизоляция для труб отопления повышающая эффективность таковой прокладки. Ниже показан вид прокладки укрытых однотрубных стояков и горизонтальных подводок от них к радиаторам в нишах.
Схема сокрытой прокладки однотрубной системы.
Для устройства квартирного учета тепла при наличии в доме двухтрубных вертикальных стояков можно применять горизонтальную однотрубную разводку квартирного отопления со сокрытой прокладкой труб под полом либо за декоративным плинтусом.
Композиция двухтрубного и однотрубного вариантов
В личных двухэтажных (либо большей этажности) домах могут применяться как двухтрубные, так и однотрубные вертикальные стояки, совместно с горизонтальной однотрубной разводкой по комнатам при огромном количестве методов подключения отопительных устройств.
Схема однотрубной системы отопления 2-х этажного дома.
Температурный перепад в комнатных радиаторах в данном случае расчитывается по формуле ∆T_р=∆T⁄P, где P – число отопительных устройств, соединенных последовательно (в этом случае P=3). По горизонтальной однотрубной магистрали должно протекать воды в P раз больше, чем по горизонтальным трубам при двухтрубной разводке. Это востребует роста мощности насоса для ее принудительной циркуляции и огромных издержек электроэнергии, но гидроустойчивость схемы будет высочайшей.
Варианты однотрубного отопления личного дома
Ниже показана простая схема с нижним подключением радиаторов.
Типовая однотрубная теплосистема личного дома.
Система относится к открытому типу – ее расширительный бачок три связан с атмосферой. Патрубок переливной два служит для выхода воздуха и слива воды при первичном заполнении схемы. Выше показана однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией, которую обеспечивает циркуляционный насос 4, установленный на «обратке» перед котлом. Это обосновано тем, что температура воды в «обратке» ниже, чем в «подаче», а работа насоса при более низкой температуре перекачиваемого теплоносителя просто наращивает его срок службы.
Предусмотрен подвод сетевой воды через фильтр двенадцать и вентиль подпитки одиннадцать (через них делается и первичное наполнение системы). Сливают воду (для ремонта и по окончании отопительного сезона) через вентиль 5 и канализационный слив 10 при закрытом вентиле 11.
Использовано нижнее подключение радиаторов 7, т.е. к трубам присоединены только их нижние коллекторы, а выходы верхних заглушены. В байпасы установлены устройства (обозначены на схеме литерой «а») для регулирования расхода (игловатые вентили), но вероятна и поболее обычная схема без них. Она показана ниже и именуется «ленинградской».
Схема «ленинградской» однотрубной системы отопления с принудительной циркуляцией.
В ней замыкающие участки четырнадцать являются байпасами в чистом виде без запорной либо регулировочной арматуры с поперечником меньше основного трубопроповода. При всем этом часть потока через батареи возрастает, но и остывает он резвее, так как в общий поток по ходу его течения подмешивается больше остывшей воды. В личных домах на это идут, дабы понизить общий ее расход (и соответственно потребление электроэнергии насосом четыре на принудительную циркуляцию), также поднять теплопотерю батарей, хотя прогреваются они очень неравномерно.
Вероятен вариант диагонального подключения отопительных устройств, как показано на схеме ниже.
Однотрубная система с диагональным подключением радиаторов.
Тут неравномерность прогрева батарей в цепочке сохраняется (и даже становится выше), но теплопотеря каждой из них увеличивается на несколько процентов за счет насыщенного обтекания их водой при одновременном наличии принудительной и естественной циркуляции. Ведь температура ее на входе в верхний коллектор на несколько градусов выше, чем на выходе из нижнего, за счет остывания в самом приборе. Потому появляются условия для естественной циркуляции воды через батареи (как в соответственных системах без насосов). Замкнуться этому сгустку не даст давление в байпасе 14, но подниматься ввысь до вентилей тринадцать он будет достаточно активно.
Статьи по теме:
Как заполнить систему отопления закрытого типа: обзор методов
Методы наполнения систем отопления закрытого типа. Типовые ошибки, допускаемые при выполнении этой операции. Советы по выбору величины.
Лучевая разводка системы отопления: достоинства и области использования
Статья посвящена схемам и правилам выполнения лучевой разводки систем отопления многоквартирных и личных домов. Этот вид разводки отопительных труб.
Другое отопление личного дома – нелегкий выбор
Над тем, как воплотить другое отопление личного дома, думают многие обладатели недвижимости. Систем подогрева жилища, в том числе.
Расчет поперечника трубы для отопления – принципиальный шаг проектирования отопительной системы
Когда речь входит о монтаже отопительной системы, то достаточно нередко труба выбирается просто на основании советов знакомых либо советов продавцов в магазине. Расчет поперечника трубы для отопления осуществляется далековато не всегда.
Выбирая типоразмер наобум, есть риск того, что отопительная система будет работать неэффективно.
Подбор поперечника труб отопления
Воздействие поперечника на работу отопления
Аннотация по монтажу отопительной системы навряд ли затрагивает вопросы расчета трубопровода (узнайте также как высчитать поперечник трубы для отопления).
Между тем, при движении по трубе теплоноситель сталкивается с несколькими видами сопротивлений и это необходимо учесть при подборе типоразмера:
- трение о стены. Из-за этого часть скорости пропадает;
- утраты скорости при поворотах. Разводку по квартире нереально выполнить без поворотов (к тому же есть повороты под углом 90ᵒ);
- изменение поперечников. Если при разводке по квартире попробовать применять различные типоразмеры, то сопротивление движению потока будет наблюдаться к тому же в местах сопряжения различных типоразмеров.
Направьте внимание! Заужение поперечника трубы отопления не нужно. При разводке по дому необходимо применять один и тот же типоразмер. Исключение допускается в случае большой длины циркуляционного контура, в таком случае можно прирастить скорость движения теплоносителя за счет уменьшения D.
На схеме показан нрав движения воды при сужении трубы
Что все-таки касается самого трубопровода, то главной его чертой, влияющей на движение теплоносителя, можно именовать внутренний поперечник (Двн). Чем он меньше, тем больше давление и напротив – с ростом Двн давление в системе падает. Это необходимо учесть, когда осуществляется подбор поперечника трубы для отопления.
С этим явлением и связана распространенная ошибка сантехников-любителей. Они убеждены в том, что если взять размер побольше, то через радиаторы будет перейти большее количество теплоносителя и комната резвее прогреется.
На самом же деле эффект будет обратный – из-за падения давления батареи останутся прохладными. В таком случае выручить может установка более массивного циркуляционного насоса, но стоимость такового решения высока, еще проще верно подобрать подходящий поперечник.
На рисунке – циркуляционный насос
Пример расчета отопительной системы
Обычно, осуществляется облегченный расчет исходя из таких характеристик как объем помещения, уровень его утепленности, скорости потока теплоносителя и различия температур в подводящем и отводящем трубопроводе.
Поперечник трубы для отопления с принудительной циркуляцией определяется в таковой последовательности:
- определяется суммарное количество тепла, которое нужно подать в помещение (термическая мощность, кВт), можно ориентироваться и на табличные данные;
Значение термический мощности зависимо от различия температур и мощности насоса
- задавшись скоростью движения воды, определяют лучший D.
Расчет термический мощности
В качестве примера будет выступать стандартная комната с размерами 4,8х5,0х3,0м. Отопительный контур с принудительной циркуляцией, нужно выполнить расчет поперечников труб отопления для разводки по квартире. Основная расчетная формула смотрится так:
в формуле применены такие обозначения:
- V – объем помещения. В примере он равен 3,8∙4,0∙3,0 = 45,6м три ;
- Δt– разница между температурой на улице и в помещении. В примере принято 53ᵒС;
Малые значения температур по месяцам для некоторых городов
- К –специальный коэффициент, определяющий степень утепленности строения. В общем случае его значение находится в спектре от 0,6-0,9 (применяется действенная термоизоляция, пол и кровля утеплены, установлены как минимум двойные стеклопакеты) до 3-4 (постройки без термоизоляции, к примеру, бытовки). В примере применяется промежный вариант – квартира имеет стандартную теплоизоляцию (К = 1,0 – 1,9), принято К = 1,1.
Итого термическая мощность должна составлять 45,6∙53∙1,1/860 = 3,09кВт.
Можно пользоваться табличными данными.
Таблица для подсчета термического потока
Определение поперечника
Поперечник труб отопления определяется по формуле
Где применены обозначения:
- Δt– разница температур теплоносителя в подающем и отводящем трубопроводах. Беря во внимание то, что подается вода при температуре порядка 90-95ᵒС, а остыть она успевает до 65-70ᵒС, перепад температур можно принять равным 20ᵒС;
- v –скорость движения воды. Не нужно, дабы она превосходила значение 1,5 м/с, а малый допустимый порог – 0,25 м/с. Рекомендуется тормознуть на промежном значении скорости 0,8 – 1,3 м/с.
Направьте внимание! Неверный выбор поперечника трубы для отопления может привести к падению скорости ниже малого порога, что в свою очередь вызовет образование воздушных пробок. В итоге эффективность работы станет нулевой.
Значение Dвн в примере составит √354∙(0,86∙3,09/20)/1,3 = 36,18 мм. Если направить внимание на типоразмеры, к примеру, ПП трубопровода, то видно, что такового Dвн просто нет. В таком случае выбирается просто ближний поперечник пропиленовых труб для отопления.
В этом примере можно избрать PN25 с Двн 33,2 мм, это приведет к маленькому повышению скорости движения теплоносителя, но она все равно остается в допустимых границах.
Особенности отопительных систем с естественной циркуляцией
Главное их отличие заключается в том, что в них не применяется циркуляционный насос для сотворения давления. Жидкость перемещается самотеком, после нагрева она вытесняется наверх, потом проходит через радиаторы, остывает и ворачивается к котлу.
На схеме показан принцип появления циркуляционного напора
В сопоставлении с системами с принудительной циркуляцией, поперечник труб для отопления с естественной циркуляцией должен быть больше. База расчета в данном случае заключается в том, дабы циркуляционное давление превышало утраты на трение и местные сопротивления.
Пример разводки с естественной циркуляцией
Для того, дабы всякий раз не высчитывать значение циркуляционного давления, есть особые таблицы, составленные для различных перепадов температур. К примеру, если длина трубопровода от котла до радиатора составляет 4,0 м, а перепад температур – 20ᵒС (70ᵒС в отводящем и 90ᵒС в подающем), то циркуляционное давление составит четыреста восемьдесят восемь Па. Исходя из этого подбирается скорость теплоносителя, методом конфигурации D.
При выполнении расчетов своими руками обязателен и проверочный расчет. Другими словами вычисления ведутся в оборотном порядке, цель проверки – установить не превосходят ли утраты на трение и местные сопротивления циркуляционное давление.
Подведение итогов
Расчет трубопровода отопления – очень ответственная задачка на шаге проектирования. Информация в статье дозволит без помощи других выполнить расчет отопительной системы, так что комфортабельный локальный климат в доме гарантирован (см.также статью «Какие трубы для отопления лучше: анализ 4-х более распространённых вариантов»).
На видео в этой статье расчет трубопровода ведется по допустимой скорости.