Расчет однотрубной отопительной системы: важные моменты + практический пример

Однотрубные системы отопления представляют собой один из популярных вариантов трубопроводных разводок в зданиях, позволяя подключать обогревательные устройства. Эта схема отличается простотой и эффективностью. Для хозяев домов реализация отопительной линии с использованием одной трубы окажется более экономичной по сравнению с другими решениями.

Для стабильной работы такой системы необходимо провести предварительные расчеты однотрубной отопительной системы — это обеспечит поддержание нужной температуры в жилище и предотвратит потерю давления в сети. Эту задачу вполне возможно решить самостоятельно. У вас есть сомнения в своих способностях?

Мы объясним ключевые аспекты однотрубной схемы, приведем практические примеры и расскажем, какие расчеты обязательны на стадии проектирования отопительного контура.

Важным шагом в расчетах является определение тепловых потерь помещения. Обычно это делается через расчет теплопотерь для каждого помещения, что позволяет выбрать подходящую мощность радиаторов. Также учитывайте взаимное влияние радиаторов на проходящий через них теплоноситель. Необходимо учесть длину трубы, диаметр и материалы, из которых она изготовлена. Эти факторы влияют на сопротивление потоку и, соответственно, на эффективность системы.

При проектировании однотрубной схемы полезно учитывать расстояние от котла до радиаторов — начинается с удаленного от котла радиатора и движется к ближайшему. Это позволит обеспечить равномерный нагрев. Кроме того, важно правильно подбирать насос: его мощность должна быть достаточной для преодоления гидравлических потерь в системе.

Для облегчения расчетов можно воспользоваться специализированными программами, которые помогут учесть все необходимые параметры и избежать ошибок. Кроме того, использование терморегуляторов и автоматических систем управления поможет оптимизировать работу системы и снизить затраты на отопление.

Следует помнить, что цель однотрубной системы — это не просто подача тепла, но и создание комфортных условий для проживания. Правильный расчет и проектирование отопительного контурного обеспечения станут залогом долговечности и эффективности вашей системы отопления.

Структура однотрубной системы отопления

Гидравлическая стабильность системы достигается путем правильного выбора диаметра трубопроводов (Dусл). Обеспечить надежную схему можно просто путем подбора диаметров, без необходимости в дополнительной настройке отопительной системы с терморегуляторами.

Однотрубная схема отопления, с вертикальной или горизонтальной установкой радиаторов и без запорно-регулирующей арматуры на стояках, имеет прямое отношение к этому типу систем.

Яркий пример – установка радиатора в системе, работающей по принципу циркуляции с одной трубой. В данном случае используются металлопластиковые трубы, дополненные металлическими фитингами.

Изменяя диаметры труб в однотрубной кольцевой системе отопления, можно точно сбалансировать потери давления. Установка терморегуляторов позволяет управлять потоками теплоносителя в каждом нагревательном приборе.

Обычно на этапе проектирования однотрубной системы сначала создаются узлы обвязки радиаторов, а затем выполняется соединение циркуляционных колец.

Классическая схема подразумевает использование одной трубы для протока теплоносителя и распределения воды по радиаторам. Это одна из наиболее простых и доступных последовательностей (+).

Создание узла обвязки конкретного обогревателя требует определения потерь давления на этом узле с учетом равномерного распределения потока теплоносителя терморегулятором. Это также включает расчет коэффициента затекания и диапазона параметров потоков на закрывающем участке. На основе этих данных формируется циркуляционное кольцо.

Увязка циркуляционных колец

Чтобы качественно выполнить соединение циркуляционных колец в однотрубной системе, предварительно необходимо вычислить возможные потери давления (∆Ро), при этом потери на регулировочном вентиле (∆Рк) учитываться не будут.

Для определения величины настройки регулировочного вентиля используется расход теплоносителя на конечном участке кольца и значение ∆Рк (согласно графику в технической документации прибора).

Этот параметр можно подсчитать по следующей формуле:

Кв=0,316G / √∆Рк,

• Кв – значение настройки;
• G – расход теплоносителя;
• ∆Рк – потери давления на регулировочном вентиле.

Аналогичные расчеты необходимо выполнять для каждого регулятора в однотрубной системе.

При этом диапазон потерь давления на каждом РВ вычисляется по формуле:

∆Рко=∆Ро + ∆Рк — ∆Рn,

• ∆Ро – возможные потери давления;
• ∆Рк – потери давления на РВ;
• ∆Рn – потери давления на участке n-циркуляционного кольца (без учета потерь в РВ).

Если после расчетов не удалось получить необходимые данные для однотрубной системы отопления, разумно рассмотреть вариант с автоматическими регуляторами расхода.

Автоматический регулятор, установленный на обратной линии теплоносителя, отвечает за общий расход теплоносителя в системе однотрубного отопления.

Подобные устройства монтируются на концах схемы (на узлах соединений стояков и отводящих ветках) в местах подключения к возвратной линии.

В случае изменения конфигурации автоматического регулятора (путем замены крана слива и пробки) возможно его размещение и на линии подачи теплоносителя.

С помощью автоматических регуляторов сокрытые циркуляционные кольца могут быть эффективно согласованы, в этом случае определяются потери давления ∆Рс на конечных участках (стояки, ветки приборов).

Оставшиеся потери давления в рамках циркуляционного кольца распределяются между основными участками трубопроводов (∆Рмр) и общим регулятором расхода (∆Рр).

Для оценки временной настройки общего регулятора используются графики из технической документации, принимая во внимание ∆Рмр конечных участков.

Потери давления на конечных участках рассчитываются по формуле:

∆Рс=∆Рпп — ∆Рмр — ∆Рр,

• ∆Рр – расчетное значение;
• ∆Рпп – заданный перепад давлений;
• ∆Рмр – потери Рраб на участках трубопроводов;
• ∆Рр – потери Рраб на общем РВ.

Настройка автоматического регулятора основного кольца (при неназначенным перепадом давлений) проводится, учитывая минимально возможное значение из диапазона, представленном в технической документации устройства.

Контроль за качеством управления потоками регулятора осуществляется по разнице потерь давления на каждом отдельном регуляторе стояка или приборной ветви.

Использование и экономическое обоснование

Отсутствие строгих требований к температуре остывшего теплоносителя служит отправной точкой для проектирования однотрубных систем отопления с терморегуляторами на подводящих линиях радиаторов. Важно также обеспечить автоматическую регулировку в тепловом пункте.

Терморегулятор, размещенный на линии, подающей теплоноситель в радиатор, упрощает монтаж с помощью металлических фитингов, подходящих для труб из полипропилена.

Также практикуются схемы, не имеющие терморегулирующих устройств на подводящих линиях радиаторов. Но их использование связано с другими приоритетами обеспечения комфортного микроклимата.

Обычно однотрубные схемы с отсутствием автоматического регулирования применяются для групп помещений, спроектированных с учетом компенсации теплопотерь (до 50% и более) с помощью дополнительных устройств: вентиляция, кондиционирование, системы электрического подогрева.

Системы однотрубного отопления также применяются в проектах, где нормативы допускают более высокую температуру теплоносителя, превышающую предельные значения рабочих терморегуляторов.

Проекты многоэтажных жилых зданий, где система отопления строится с учетом учета потребляемого тепла через счетчики, обычно реализуются по периметральной однотрубной схеме.

Периметральные однотрубные схемы считаются классикой, часто внедряемой в муниципальном и частном строительстве, и воспринимаются как простые и экономичные для разных условий (+).

Экономическая целесообразность реализации такой схемы зависит от размещения магистральных стояков в различных частях конструкции.

Основными критериями для расчетов являются стоимость двух ключевых материалов: трубы для отопления и фитинги.

Согласно практическим примерам периметральной однотрубной системы, удвоение проходного сечения трубопроводов может привести к увеличению затрат на их приобретение в 2-3 раза, а затраты на фитинги могут возрасти до десятикратного размера в зависимости от материалов.

Основы расчетов для монтажа

Монтаж однотрубной схемы, с точки зрения расположения всех компонентов, почти не отличается от установки двухтрубных систем. Магистральные стояки, как правило, располагают вне жилых помещений.

Согласно СНиП, прокладка стояков рекомендуется в специальных шахтах или каналах. Квартирная ветка обычно располагается по периметру.

Пример установки трубопроводов системы отопления в специально пробитых штрабах. Этот метод часто используется в современном строительстве.

Установку труб осуществляют на высоте 70-100 мм от верхней части напольного плинтуса или под декоративным плинтусом высотой минимум 100 мм и шириной до 40 мм. Современные производители предлагают специальные накладки для монтажа сантехнических или электрических коммуникаций.

Обвязка радиаторов осуществляется по схеме «сверху-вниз», подводя трубы с одной или обеих сторон. Расположение терморегуляторов с конкретно одной стороны не критично, однако, если установка прибора происходит рядом с балконной дверью, терморегулятор следует монтировать на стороне, противоположной двери.

Прокладка труб за плинтусом является предпочтительным решением с эстетической точки зрения, но может возникнуть сложность при прохождении участков с дверными проемами.

Трубопроводы, установленные под декоративным плинтусом, являются классическим вариантом для однотрубных систем в новостройках разного класса.

Подключение радиаторов к однотрубным стоякам должно осуществляться по схемам, которые позволяют учитывать небольшое линейное удлинение труб или по схемам, обладающим возможностью компенсировать удлинение труб при изменениях температуры.

Третий вариант схем, в котором используется трёхходовой регулятор, не рекомендуется из-за соображений экономии.

Если проект системы подразумевает укладку стояков, спрятанных в каналах стен, рекомендуется применять угловые терморегуляторы типа RTD-G и запорные вентили, аналогичные устройствам из серии RLV, в качестве соединительной арматуры.

Существуют разные варианты подключения: 1 и 2 – для систем, где допускается линейное расширение труб; 3 и 4 – для систем, которые предполагают использование дополнительных источников тепла; 5 и 6 – решения с трёхходовыми клапанами считаются нецелесообразными (+)

Диаметр ответвления труб, соединяющего отопительные приборы, определяется по формуле:

D >= 0.7√V,

При этом ответвление должно выполняться с уклоном не менее 5% в сторону свободного отвода теплоносителя.

Определение основного циркуляционного кольца

Если проектируемая система отопления состоит из нескольких циркуляционных колец, необходимо выбрать одно из них в качестве основного. Выбор должен основываться на максимальной теплопередаче наиболее удалённого радиатора.

Этот параметр влияет на оценку гидравлической нагрузки, приходящейся на основное циркуляционное кольцо.

Циркуляционное кольцо представляется в виде структурной схемы, и для различных проектных решений может быть несколько таких колец. Однако только одно из них будет считаться основным (+)

Теплопередача отдалённого радиатора рассчитывается по следующей формуле:

Атп = Qв / Qоп + ΣQоп,

• Атп – расчётная теплопередача удалённого отопительного прибора;
• Qв – необходимая теплопередача для этого прибора;
• Qоп – теплопередача, которую осуществляют радиаторы в помещениях;
• ΣQоп – общая необходимая теплопередача для всех приборов в системе.

При этом значение суммы необходимой теплопередачи может отражать теплопередачу как для всего здания, так и для отдельной его части. К примеру, при расчёте теплопередачи для помещений, обслуживаемых одним стояком или конкретными участками, управляемыми одной веткой.

В общем, теплопередача любого отопительного радиатора, находящегося в системе, рассчитывается по немного другой формуле:

Атп = Qоп / Qпом,

• Qоп – необходимая теплопередача для индивидуального радиатора;
• Qпом – тепловые потребности конкретного помещения, где применяется однотрубная схема.

Наиболее удобно разбираться с расчётами и использованием полученных данных через конкретный пример, что позволит учитывать разные типы радиаторов и их характеристики, а также принимать во внимание специфику планировки зданий, в которых устанавливаются данные системы. Например, важно учитывать расположение окон, двери и других конструктивных элементов, которые могут влиять на теплоотдачу и, следовательно, на необходимую мощность радиаторов в системе отопления.

Практический пример расчета

Для жилого здания разворачивается однотрубная система с управлением от терморегулятора.

Номинальная пропускная способность устройства на максимальном уровне настройки составляет 0,6 м³/ч/бар (к1). Максимально возможная пропускная способность на этом уровне – 0,9 м³/ч/бар (к2).

Допустимый перепад давления терморегулятора (при шуме 30 дБ) не должен превышать 27 кПа (ΔР1). Напор насоса составляет 25 кПа (ΔР2). Рабочее давление для системы отопления равняется 20 кПа (ΔР).

Необходимо выяснить диапазон потерь давления для терморегулятора (ΔР1).

Внутренняя теплопередача рассчитывается следующим образом: Атр = 1 – к1/к2 (1 – 0,6/0,9) = 0,56. Отсюда можно вычислить необходимый диапазон потерь давления на терморегулятор: ΔР1 = ΔР * Атр (20 * 0,56…1) = 11,2…20 кПа.

Важно учитывать, что правильный выбор терморегулятора и его настройка могут существенно влиять на эффективность отопительной системы. При расчете потерь давления следует обратить внимание на тип трубопровода, его диаметр и длину, а также на наличие дополнительных элементов, таких как радиаторы и клапаны, которые могут вызвать дополнительные потери давления.

Если собственные расчёты приводят к неожиданным итогам, лучше обратиться за помощью к специалистам или использовать компьютерный калькулятор для проверки. Кроме того, стоит периодически проводить техническое обслуживание системы отопления, чтобы избежать неисправностей и улучшить её работу.

Заключения и полезные материалы по теме

Разбор расчётов с помощью программного обеспечения с комментариями по монтажу и оптимизации функциональности системы:

Стоит отметить, что полноценный расчёт даже для простых решений сопровождается множеством параметров, подлежащих вычислению. Разумеется, расчёты будут справедливыми при условии, что конструкция отопительной системы приближается к идеальному варианту. Однако в реальной жизни идеальных решений практически нет.

Поэтому зачастую ориентируются на расчёты как таковые, а также на практические примеры и результаты работы этих примеров. Такой подход особенно распространён в частном строительстве.

Есть ли дополнения или возникли вопросы по расчету однотрубной системы отопления? Оставляйте комментарии под публикацией, участвуйте в обсуждениях и делитесь собственным опытом по обустройству отопительных контуров. Форма связи расположена в нижней части страницы.