Как сделать отопление одной трубой схема


схема в одну трубу, как сделать закрытую систему

Содержание:

Одной из конструкций, предназначенных для прогрева частного дома, является однотрубная система отопления. Данная система достаточно проста, поэтому ее часто берут на вооружение владельцы частных домов. В данной статье будет рассмотрена схема однотрубного отопления частного дома и ее особенности.


Устройство однотрубной системы отопления

Ключевая особенность данной системы заключается в том, что подача и отвод теплоносителя выполняются одной трубой, к которой посредством подводок подключены все отопительные приборы, установленные последовательно. Основная магистраль подключается к источнику тепла и затем возвращается к нему же, тем самым замыкая контур. Для обеспечения необходимого давления в системе присутствует вертикальная труба, по которой вода поднимается до верхней точки, а по мере остывания перемещается дальше.

Немного иначе будет отопление в одну трубу в частном доме, имеющем два этажа. В данном случае вода из установленного вертикально стояка проходит по отопительным контурам. На первом этаже стояк опускается до уровня пола, в результате чего образуется разгонный коллектор. Далее труба проходит по всему дому, подавая воду в подключенные отопительные приборы, и уже после этого попадает в источник тепла.

Схема однотрубной системы отопления в частном доме с двумя этажами имеет свои особенности:

  • Сечение основной магистрали не меняется на участках трубопровода;
  • Вода при прохождении через отдельные отопительные приборы теряет часть температуры, и эта тенденция будет сохраняться вплоть до попадания жидкости в зону нагрева;
  • Поскольку температура жидкости падает, то количество секций в батарее должно постепенно увеличиваться по направлению движения теплоносителя.


Впрочем, описанный процесс можно скомпенсировать грамотной планировкой, которая позволит обойтись без дополнительных секций. Если разогретая жидкость будет попадать в первую очередь в жилые помещения, а потом в хозяйственные, то расширять батареи не придется.

Как правило, для нормального функционирования однотрубной отопительной системы используется принудительное движение воды, для которого требуется циркуляционный насос – в таком случае работа отопления будет стабильной, но энергозависимой.

Если имеются некоторые опасения по поводу перебоев с электричеством, то обустраивается самотечная однотрубная система отопления для дома. Она работает по описанному выше принципу: устанавливается разгонный коллектор, находящийся на высоте хотя бы 2 метров от уровня пола.


Чтобы система могла функционировать, потребуется расширительный бак, установленный выше крайней верхней точки контура трубопровода. Как правило, местом установки бачка является чердак. Подсоединенный к системе бачок обеспечивает ее работу, но эффективность самотечной системы даже при грамотном обустройстве оставляет желать лучшего – движение воды за счет разницы температур нельзя назвать достаточно интенсивным.

Гораздо лучше работает закрытая однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией, которая обеспечивается насосом. В таких конструкциях используются мембранные расширительные бачки, поскольку система имеет замкнутый контур. Впрочем, разгонный коллектор все равно потребуется – он будет поддерживать уровень воды во всех батареях и способствовать нормальному движению теплоносителя.

Классификация однотрубных отопительных систем

Существует два разных вида однотрубных систем отопления:

  1. Вертикальные. Данный вид систем используется в двухэтажных зданиях. Приборы в таком случае располагаются друг под другом (допускается лишь незначительное смещение) и соединяются общим стояком. Конструктивно эта схема больше похожа на комбинированную, поскольку в ней очень хорошо заметна разница между подающей и обратной магистралью. Насос в данной системе не обязателен, но его всегда можно установить для надежности.
  2. Горизонтальные с нижней разводкой. Такая схема отопления в одну трубу используется в одноэтажных домах, имеющих небольшую площадь. Естественной циркуляции в таком случае вполне достаточно, хотя встречаются и системы с установленным насосом.


Подключать отопительные приборы можно тремя способами:

  • Снизу;
  • Сбоку;
  • По диагонали.

Наибольшее распространение получило нижнее подключение радиаторов, которое ценится за практически незаметные трубы, что улучшает интерьер помещений. Впрочем, с точки зрения эффективности такой вариант далек от идеального – теплоотдача батарей в данном случае заметно снижается.

Оптимальным вариантом является диагональная схема подведения труб, при которой отопительные приборы прогреваются должным образом и демонстрируют максимальную эффективность. В любом случае, перед тем, как сделать однотрубную систему отопления, нужно разработать проект, отображающий мельчайшие детали будущей конструкции.

Достоинства и недостатки однотрубных систем

Однотрубная система отопления частного дома имеет несколько весомых положительных качеств:

  1. Простота. Монтаж и ремонт однотрубного отопления очень часто осуществляется самостоятельно владельцами домов – и все благодаря простоте конструкции.
  2. Дешевизна. Стоимость элементов системы достаточно низка, что в немалой степени связано с простотой такого отопления. Для обустройства требуется достаточно скромный набор материалов – например, труб потребуется всего два вида (одна для основной магистрали, вторая – для подводок). Вертикальная система, естественно, обойдется дороже, ведь ей требуется два контура трубопровода.
  3. Возможность модификации . При наличии бюджета систему можно доработать, используя радиаторные термостатические клапаны, позволяющие регулировать температуру каждого отопительного прибора по отдельности. Впрочем, остается популярной и двухтрубная система. Довольно часто схема двухтрубной системы отопления двухэтажного дома позволяет решить многие задачи, с которыми однотрубная не справилась.


Также стоит отметить и основные недостатки однотрубного отопления:

  1. Каждая последующая батарея получает меньше тепла, что особенно заметно в системах с нижней разводкой.
  2. Максимальная эффективность системы достигается только при установке циркуляционного насоса, что автоматически делает отопление энергозависимым.
  3. Эффективность однотрубного отопления снижается при увеличении площади и этажности здания, в котором установлена система.

Рекомендации по монтажу

При обустройстве однотрубной системы отопления требуется, несмотря на ее простоту, выполнять все этапы работы внимательно и грамотно, учитывая все нюансы и особенности конструкции.

Чтобы все было сделано правильно, стоит воспользоваться следующими рекомендациями:

  • Перед обустройством необходимо заранее правильно рассчитать габариты входящих в конструкцию труб;
  • Трубопроводы не должны пересекать линию дверных проемов, а стояки не должны располагаться возле окон;
  • Для работы системы с принудительной циркуляции подойдут трубы DN15, а для самотечной системы лучше использовать трубы DN20;
  • Нужно не забывать о соблюдении уклона, который составляет 5 мм на 1 м длины трубопровода в случае с самотечной системой и 3 мм – для системы с естественной циркуляцией;
  • Разгонный коллектор должен в высоту иметь не менее 2,2 м;
  • Установленный на холодном чердаке расширительный бачок нужно обязательно утеплять, а выходящую из него трубу вывести на улицу;
  • При использовании чугунного теплообменника в котле придется обойтись без холодной подпитки на обратной трубе возле теплогенератора;
  • Устанавливать слишком много батарей на один отопительный контур не стоит – это всегда становится причиной нехватки теплоотдачи последних батарей. Читайте также: "Как работает теплообменник труба в трубе – преимущества и недостатки устройства".


Заключение

В итоге можно сказать, что однотрубная система отопления при всех ее достоинствах совершенно не подходит для больших и многоэтажных домов. К тому же, несмотря на простоту и низкую стоимость, такая система вызывает немало проблем и требует внимательного подхода при обустройстве. 

Строительство тепловых трубок своими руками

Когда-то секретный инструмент проектирования для аэрокосмических дизайнеров, тепловая трубка теперь стала обычным приспособлением благодаря требованиям охлаждения ЦП ПК. Тепловые трубки могут передавать много энергии с горячей стороны на холодную и полезны, когда вам нужно охладить что-то, где по какой-то причине невозможно установить вентилятор рядом с горячей частью. В отличие от активного охлаждения, тепловая трубка также не требует внешнего питания или насосов.

[Джеймс Биггар] строит свои собственные тепловые трубы из медных труб.Вы можете посмотреть видео, как создается один из них, ниже. В этом нет ничего особенного, просто медная труба с небольшим количеством воды. Однако [Джеймс] доводит воду до кипения, чтобы снизить давление в трубке, прежде чем запечатать ее, что является интересным трюком.

Одно из ограничений его техники - отсутствие внутреннего фитиля. Это означает, что трубку можно устанавливать только вертикально. Если вы раньше не смотрели на тепловые трубки, у большинства из них есть фитиль. По идее, в трубе находится какая-то рабочая жидкость. Вы выбираете эту жидкость так, чтобы она кипела при температуре, с которой вы хотите работать, или ниже.Горячий пар устремляется к холодной стороне трубы (переносящей тепло), где у вас есть большой радиатор, который может иметь вентилятор или активную систему охлаждения. Пар конденсируется и - в этом случае - падает обратно на дно трубки. Однако, если есть фитиль, капиллярное действие вернет жидкость к горячему концу трубки.

Вы можете подумать, что использование воды в качестве рабочей жидкости ограничит вас до 100 ° C, но помните, что техника [Джеймса] снижает давление в трубке. При более низком давлении вода закипит при более низкой температуре.

Мы уже видели тепловые трубки и охладители вина, используемые для охлаждения ПК. Фактически, мы даже видели их в сборках ПК без вентилятора.

.

Стальные трубы - Диаграмма тепловых потерь

Потери тепла от стальных труб при различной разнице температур между трубами и окружающим воздухом:

  • 1 кВт (кДж / с) = 102,0 кгс / с = 859,9 ккал / ч = 3413 БТЕ / ч = 1,360 hk = 1,341 л.с. = 738 фут-фунт / с = 1000 Дж / с = 3,6x10 6 Дж / ч
  • 1 м (метр) = 3,2808 футов = 39,37 дюйма = 1,0936 ярда = 6.214x10 -4 миль

Для полного стола - поверните экран!

В некоторых случаях необходимо скорректировать тепловые потери:

Применение Поправочный коэффициент
Отдельная труба, свободная открытая 1.1
Более одной трубы в свободном доступе 1.0
Более одной трубы вдоль потолка 0,65
Одна труба вдоль плинтуса или стояка 1.0
Более одной трубы вдоль плинтус или подступенок 0,90
Одинарная труба вдоль потолка 0,75
.

Система водяного отопления - Процедура проектирования

При проектировании системы водяного отопления может использоваться процедура, указанная ниже:

  1. Рассчитайте теплопотери в помещениях
  2. Рассчитайте мощность котла
  3. Выберите нагревательные элементы
  4. Выберите тип, размер и режим работы циркуляционного насоса
  5. Составить схему трубопровода и рассчитать размеры труб
  6. Расчет расширительного бака
  7. Расчет предохранительных клапанов

1.Расчет потерь тепла

Рассчитайте потери тепла при передаче через стены, окна, двери, потолки, полы и т. Д. Кроме того, необходимо рассчитать потери тепла, вызванные вентиляцией и проникновением наружного воздуха.

2. Мощность котла

Мощность котла может быть выражена как

B = H (1 + x) (1)

, где

B = мощность котла (кВт)

H = общие тепловые потери (кВт)

x = запас на нагрев - обычно используются значения в диапазоне 0.От 1 до 0,2

Подходящий котел необходимо выбрать из производственной документации.

3. Выбор комнатных обогревателей

Номинальные характеристики радиаторов и комнатных обогревателей можно рассчитать как

R = H (1 + x) (2)

, где

R = рейтинг обогреватели в помещении (Вт)

H = потери тепла из помещения (Вт)

x = запас для обогрева помещения - общие значения в диапазоне 0.От 1 до 0,2

Нагреватели с правильными характеристиками должны быть выбраны из производственной документации.

4. Калибровка насосов

Производительность циркуляционных насосов может быть рассчитана как

Q = H / (h 1 - h 2 ) ρ (3)

где

Q = объем воды (м 3 / с)

H = общие тепловые потери (кВт)

ч 1 = энтальпия потока воды (кДж / кг) (4 .204 кДж / кг. o C при 5 o C, 4,219 кДж / кг. o C при 100 o C )

h 2 = энтальпия возвратной воды (кДж / кг)

ρ = плотность воды в насосе (кг / м 3 ) (1000 кг / м 3 при 5 o C, 958 кг / м 3 при 100 o C)

Для циркуляционных систем с насосом низкого давления - LPHW ( 3) можно приблизить к

Q = H / 4.185 (t 1 -t 2 ) (3b)

где

t 1 = температура подачи ( o C)

t 2 = температура возврата ( o C)

Для циркуляционных систем с низким давлением - LPHW напор от 10 до 60 кН / м 2 и сопротивление трению основной трубы от 80 до 250 Н / м 2 на метр труба обычная.

Для насосных циркуляционных систем высокого давления - HPHW напор от 60 до 250 кН / м 2 и сопротивление трению основной трубы от 100 до 300 Н / м 2 на метр трубы является обычным явлением.


Циркуляционная сила в гравитационной системе может быть рассчитана как

p = hg (ρ 1 - ρ 2 ) (4)

, где

p = давление циркуляции в наличии (Н / м 2 )

h = высота между центром котла и центром радиатора (м)

g = ускорение свободного падения = 9.81 (м / с 2 )

ρ 1 = плотность воды при температуре подачи (кг / м 3 )

ρ 2 = плотность воды при температуре обратки (кг / м 3 )

5. Определение размеров труб

Полная потеря давления в системе трубопроводов горячей воды может быть выражена как

p t = p 1 + p 2 (5)

где

p t = общая потеря давления в системе (Н / м 2 )

p 1 = основная потеря давления из-за трения (Н / м 2 )

p 2 = незначительная потеря давления из-за фитингов (Н / м 2 )

м В качестве альтернативы основная потеря давления из-за трения может быть выражена как

p 1 = il (6)

, где

i = основное сопротивление трению трубы на длину трубы (Н / м 2 на метр трубы)

л = длина трубы (м)

Значения сопротивления трению для фактических труб и объемных расходов можно получить из специальных таблиц, составленных для труб или трубок.

Незначительные потери давления из-за фитингов, таких как колена, колена, клапаны и т.п., можно рассчитать как:

p 2 = ξ 1/2 ρ v 2 (7)

или как выражается как "напор"

h потери = ξ v 2 /2 g (7b)

где

ξ = коэффициент малых потерь

p убыток = потеря давления (Па (Н / м 2 ), фунт / дюйм (фунт / фут 2 ))

ρ = плотность (кг / м 3 , снарядов / фут 3 )

v = скорость потока (м / с, фут / с)

h потеря = потеря напора (м, фут)

g = ускорение свободного падения ( 9.81 м / с 2 , 32,17 фут / с 2 )

6. Расширительный бак

Когда жидкость нагревается, она расширяется. Расширение воды, нагретой от 7 o C до 100 o C , составляет приблизительно 4% . Чтобы избежать расширения, создающего давление в системе, превышающее расчетное давление, обычно расширяющуюся жидкость направляют в резервуар - открытый или закрытый.

Открытый расширительный бак

Открытый расширительный бак применим только для систем горячего водоснабжения низкого давления - LPHW.Давление ограничено самым высоким расположением бака.

Объем открытого расширительного бачка должен быть вдвое больше предполагаемого объема расширения в системе. Приведенная ниже формула может использоваться для системы горячего водоснабжения с нагревом от 7 o C до 100 o C (4%):

V t = 2 0,04 V w (8 )

где

V т = объем расширительного бака (м 3 )

V w = объем воды в системе (м 3 )

Закрытый расширительный бак

В закрытом расширительном баке давление в системе частично поддерживается сжатым воздухом.Объем расширительного бачка может быть выражен как:

V t = V e p w / (p w - p i ) (8b)

где

V т = объем расширительного бака (м 3 )

V e = объем, на который увеличивается объем воды (м 3 )

p w = абсолютное давление резервуара при рабочей температуре - рабочая система (кН / м 2 )

p i = абсолютное давление холодного резервуара при заполнении - нерабочая система ( кН / м 2 )

Расширяющийся объем может быть выражен как:

V e = V w i - ρ w ) / ρ w (8c)

где

V w = объем воды в системе (м 3 )

ρ i = плотность холодной воды при температуре наполнения (кг / м 3 )

ρ w = плотность воды при рабочей температуре (кг / м 3 )

Рабочее давление системы - p w - должно быть таким, чтобы рабочее давление в наивысшей точке системы соответствовало температуре кипения на 10 o C выше рабочей температуры.

p w = рабочее давление в наивысшей точке

+ разница статического давления между наивысшей точкой и резервуаром

+/- давление насоса (+/- в зависимости от положения насоса)

7. Выбор предохранительных клапанов

Предохранительные клапаны для систем с принудительной циркуляцией (насос)

Настройки предохранительного клапана = давление на выходной стороне насоса + 70 кН / м 2

Предохранительные клапаны для систем самотечной циркуляции

Настройки предохранительного клапана = давление в системе + 15 кН / м 2

Чтобы предотвратить утечку из-за ударов в системе, обычно настройка составляет не менее 240 кН / м 2 .

.

Цилиндры и трубы - кондуктивные потери тепла

Неизолированный цилиндр или труба

Кондуктивные потери тепла через стенку цилиндра или трубы можно выразить как

Q = 2 π L (t i - t o ) / [ln (r o / r i ) / k] (1)

, где

Q = теплопередача от цилиндра или трубы (Вт, БТЕ / час)

k = теплопроводность материала трубопровода (Вт / мК или Вт / м o C, британских тепловых единиц / (час o футов фут 2 / фут))

L = длина цилиндра или трубы (м, футы)

π = pi = 3.14 ...

t o = температура снаружи трубы или цилиндра (K или o C, o F)

t i = температура внутри трубы или цилиндра (K или o C, o F)

ln = натуральный логарифм

r o = внешний радиус цилиндра или трубы (м, футы)

r i = цилиндр или труба внутри радиус (м, футы)

Изолированный цилиндр или труба

Кондуктивные потери тепла через изолированный цилиндр или трубу можно выразить как

Q = 2 π L (t i - t o ) / [(ln (r o / r i ) / k) + (ln (r s / r o ) / k s )] (2)

где

r s = внешний радиус o f изоляция (м, футы)

k s = теплопроводность изоляционного материала (Вт / мК или Вт / м o C, БТЕ / (час o F ft 2 / фут))

Уравнение 2 с внутренним конвективным тепловым сопротивлением можно выразить как

Q = 2 π L (t i - t o ) / [1 / (h c ) r i ) + (ln (r o / r i ) / k) + (ln (r s / r o ) / k s )] (3)

где

h c = коэффициент конвективной теплопередачи (Вт / м 2 K)

.

Смотрите также