Sistem de încălzire cu o singură țeavă pentru o casă privată: scheme + prezentare generală a avantajelor și dezavantajelor

V-ați gândit la amenajarea încălzirii cu apă în casă? Nu este de mirare, căci sistemul de încălzire monotub al unei case private poate fi tradițional și complet independent energetic sau, dimpotrivă, foarte modern și complet automat.

Dar îndoielile privind fiabilitatea unei astfel de variante tot le aveți – nu știți ce schemă să alegeți și ce «capcane» vă așteaptă? Vă vom ajuta să clarificați aceste întrebări – în articol sunt examinate schemele de amenajare a sistemului monotub, plusurile și minusurile care așteaptă proprietarul casei cu un astfel de sistem de încălzire.

Materialul articolului este însoțit de scheme detaliate și fotografii sugestive cu imagini ale elementelor individuale utilizate la asamblarea încălzirii. În plus, a fost selectat un videoclip cu analiza nuanțelor montajului sistemului monotub cu podele încălzite.

Principiul de funcționare al încălzirii cu apă

În construcțiile cu puține etaje, cea mai răspândită este construcția simplă, fiabilă și economică cu o singură magistrală. Sistemul monotub rămâne cea mai populară modalitate de organizare a alimentării individuale cu căldură. Acesta funcționează prin circulația continuă a agentului termic lichid.

Deplasându-se prin conducte de la sursa de energie termică (centrală) către elementele de încălzire și înapoi, acesta cedează energia sa termică și încălzește clădirea.

Agentul termic poate fi aer, abur, apă sau antigel, care este utilizat în casele de locuit periodic. Cele mai răspândite sunt schemele de încălzire cu apă.

Încălzirea tradițională se bazează pe fenomene și legi ale fizicii – dilatarea termică a apei, convecția și gravitația. Încălzindu-se de la cazan, agentul termic se dilată și creează presiune în conductă.

În plus, devine mai puțin dens și, prin urmare, mai ușor. Împins de jos de apa rece mai grea și mai densă, se îndreaptă în sus, de aceea conducta care iese din cazan este întotdeauna direcționată cât mai sus posibil.

Sub acțiunea presiunii create, a forțelor de convecție și a gravitației, apa se deplasează către radiatoare, le încălzește, răcindu-se în acest proces.

Astfel, agentul termic cedează energie termică, încălzind încăperea. Apa se întoarce la cazan deja rece, iar ciclul reîncepe.

Echipamentele moderne care asigură alimentarea cu căldură a casei pot fi foarte compacte. Pentru instalarea lor nici măcar nu va fi nevoie să alocați o încăpere specială.

Sistemul de încălzire cu circulație naturală este numit și gravitațional sau prin convecție naturală. Pentru a asigura mișcarea lichidului, trebuie respectat unghiul de înclinare al ramurilor orizontale ale conductei, care trebuie să fie de 2 – 3 mm pe metru liniar.

Volumul agentului termic crește la încălzire, creând presiune hidraulică în magistrală. Cu toate acestea, deoarece apa nu este compresibilă, chiar și o ușoară depășire a acesteia va duce la distrugerea construcțiilor de încălzire.

De aceea, în orice sistem de încălzire se instalează un dispozitiv de compensare – vas de expansiune.

Într-un sistem de încălzire gravitațional, centrala se montează în punctul cel mai de jos al magistralei, iar vasul de expansiune – în cel mai de sus. Toate conductele se realizează cu pantă, astfel încât agentul termic lichid să se poată deplasa prin gravitație de la un element al sistemului la altul.

Deosebirea dintre sistemul monotub și cel bitub

Sistemele de încălzire cu apă se împart în două tipuri principale – cele monotub și cele bitub. Diferențele dintre aceste scheme constau în modul de conectare a bateriilor de emisie termică la magistrală.

Magistrala încălzirii monotub – este un circuit inelar închis. Conducta se trasează de la unitatea de încălzire, radiatoarele se conectează la ea în serie și se duc înapoi la centrală.

Încălzirea cu o singură magistrală se montează simplu și nu are un număr mare de componente, permițând astfel economii semnificative la instalare.

Circuitele de încălzire monotub cu mișcare naturală a agentului termic se realizează numai cu distribuție superioară. Caracteristica – în scheme există coloane ale magistralei de alimentare, dar nu există coloane pentru retur.

Mișcarea agentului termic al încălzirii bitub se realizează pe două magistrale. Prima servește la livrarea agentului termic fierbinte de la dispozitivul de încălzire către circuitele de emisie termică, a doua – pentru evacuarea apei răcite către centrală.

Bateriile de încălzire se conectează în paralel – lichidul încălzit intră în fiecare dintre ele direct de la circuitul de alimentare, având astfel practic aceeași temperatură.

În radiator, agentul termic cedează energie și, răcit, trece în circuitul de evacuare – „returul”. O astfel de schemă necesită o cantitate dublă de fittinguri, țevi și armături, însă permite realizarea de construcții ramificate complexe și reducerea costurilor de încălzire prin reglarea individuală a radiatoarelor.

Sistemul bitub încălzește eficient suprafețe mari și clădiri cu mai multe etaje. În casele cu puține etaje (1-2 etaje) cu o suprafață mai mică de 150 m², este mai oportun să se realizeze o alimentare termică monotub, atât din punct de vedere estetic, cât și economic.

Schema bitub de conectare a radiatoarelor nu a căpătat o răspândire largă în amenajarea alimentării termice individuale a caselor private, deoarece este mai dificil de montat și întreținut. În plus, cantitatea dublă de țevi arată inestetic.

Variante de amenajare a încălzirii monotub

Elementele oricărui sistem de încălzire:

• sursa de căldură – centrală (centrală pe combustibil solid, electrică, pe gaz;)
• aparate de emisie termică – radiatoare, circuite de pardoseală încălzită;
• dispozitiv care asigură circulația agentului termic – un tronson special de accelerare a conductei principale, pompă de apă;
• dispozitiv care compensează presiunea excesivă a agentului termic în conductă – vas de expansiune de tip deschis sau de tip închis;
• țevi, fittinguri și armături sanitare corespunzătoare.

Schema de alimentare cu căldură va depinde de tipul dispozitivelor utilizate.

Sisteme cu circulație naturală și forțată

Circulația agentului termic în sistemul de încălzire poate fi realizată natural – sub acțiunea fenomenelor fizice, sau forțat – prin intermediul unei pompe de circulație.

În primul caz, mișcarea încălzirii prin sistem este spontană și se numește naturală, în al doilea – forțată sau artificială.

În funcție de particularitățile constructive, schemele de încălzire monotub se împart în două tipuri. Primul – o schemă de curgere învechită, dar simplă, al doilea – o schemă îmbunătățită cu bypass-uri.

Pentru a asigura mișcarea lichidului într-un sistem gravitațional este necesar un tronson de accelerare. Acesta este un tub vertical care pleacă de la cazan, pe care se ridică agentul termic încălzit.

În punctul superior, conducta se întoarce lin în jos, astfel că apa se îndreaptă cu accelerare de-a lungul magistralei.

Pentru schema de încălzire cu distribuție superioară, precum și pentru case cu două etaje, un astfel de tronson este tubul de alimentare, deoarece se ridică la un nivel suficient.

Pentru încălzirea unei clădiri cu un etaj cu distribuție orizontală inferioară se amenajează un colector de accelerare, a cărui înălțime nu trebuie să fie mai mică de 1,5 m față de nivelul primului radiator.

Tronsonul de accelerare este un dispozitiv care asigură circulația agentului termic în sistemul de încălzire gravitațional. Diametrul interior al țevilor acestui segment al magistralei trebuie să fie mai mare decât al părții principale.

De exemplu, la diametrul țevii magistralei de 25-32 mm, pentru colectorul de accelerare se alege o țeavă cu diametrul de 40 mm.

Punctul superior al colectorului de accelerare se amplasează într-un loc convenabil, în apropierea cazanului. Țeava colectorului se coboară astfel încât să se asigure o diferență suficientă de înălțime între racordul inferior al colectorului de accelerare și punctul inferior al magistralei, pentru a respecta panta constantă a conductei.

Principalele avantaje ale sistemului gravitațional sunt independența energetică totală (în combinație cu un cazan pe combustibil solid), simplitatea și absența dispozitivelor complexe.

Dezavantajele, însă, sunt destul de multe:

• Pentru a minimiza rezistența hidraulică, diametrele țevilor trebuie să fie suficient de mari.
• Fiecare aparat și dispozitiv încorporat creează obstacole în mișcarea fluidului, prin urmare în sistem există un număr minim de armături de închidere. Acest lucru creează dificultăți la reparații, deoarece necesită oprirea completă a sistemului și golirea agentului termic din magistrală.
• Pentru o funcționare fiabilă, sistemul gravitațional trebuie calculat și echilibrat cu atenție, alegând diametre optime ale țevilor și numărul de secțiuni ale radiatoarelor. Radiatoarele extreme din sistem trebuie să fie mai mari decât cele în care agentul termic intră după ieșirea din cazan.

Instalarea unei pompe de circulație în sistem neutralizează aproape toate dezavantajele sale. Dispozitivul oferă agentului termic un impuls suplimentar, permițându-i să depășească rezistența hidraulică a elementelor conductei.

Schemele de încălzire monoțeavă forțată se implementează cel mai des în casele particulare.

Datorită modernizării sistemului de curgere prin instalarea de by-pass-uri, agentul termic la temperatura de lucru ajunge practic simultan la toate aparatele.

Pompa poate fi montată în orice loc al magistralei. Dar trebuie să se țină cont că apa fierbinte îi reduce durata de viață, acționând asupra părților din cauciuc (garnituri și etanșări).

Prin urmare, este mai oportun să se instaleze agregatul pe conducta de retur, unde circulă agentul termic răcit. Înaintea acestuia se include obligatoriu un filtru de curățare grosieră, pentru a proteja împotriva pătrunderii unor posibile impurități.

Toate aparatele și dispozitivele sistemelor de încălzire este de dorit să fie conectate prin armături de închidere și by-pass-uri.

O astfel de montare va permite efectuarea reparațiilor și întreținerii elementelor individuale fără a fi necesară oprirea întregului sistem și golirea completă a apei.

Bypassul poate fi nereglabil și reglabil. În primul caz, acesta reprezintă un simplu racord care leagă conducta de alimentare și pe cea de evacuare. În al doilea caz, este dotat cu o armătură de închidere cu trei căi.

Avantajele sistemului de încălzire cu circulație forțată:

• Se pot implementa scheme mai complexe și mai ramificate, mărind lungimea circuitelor;
• Nu este necesară creșterea diametrelor țevilor – pompa creează în conductă o presiune suficientă pentru mișcarea și distribuirea uniformă a lichidului;
• Circulația se realizează cu o viteză prestabilită și nu depinde de gradul de încălzire a agentului termic și de prezența tronsonului de accelerare;
• Nu este necesar să se respecte unghiurile de înclinare la montarea conductei, deoarece mișcarea agentului termic este stimulată de pompă.

În plus, se pot instala dispozitive de reglare pe fiecare radiator și se poate menține un regim optim de încălzire, reducând consumul de energie și cheltuielile de încălzire.

Dezavantajele încălzirii forțate monotub sunt doar trei:

• dependența de alimentarea cu energie electrică;
• zgomotul – un anumit zumzet produs de pompa în funcțiune;
• costul – un cost al dispozitivului mai ridicat comparativ cu schema gravitațională.

Neutralizarea lor este destul de simplă. Dependența de energie electrică se rezolvă prin instalarea unui generator electric autonom sau prin posibilitatea trecerii sistemului la regimul cu circulație naturală.

Pentru a face funcționarea pompei aproape inaudibilă, este suficient să o montați într-o încăpere nerezidențială – baie, toaletă, centrală termică.

În punctele superioare ale conductei, în special la încălzirea forțată cu vas de expansiune închis, trebuie prevăzută posibilitatea de eliminare a aerului care se degajă din apă. Pentru radiatoare, acestea sunt aerisitoare automate sau robinete Mayevsky, iar pentru conductă – separator de aer.

Sistem de încălzire deschis sau închis?

Pentru a evita creșterea excesivă a presiunii hidraulice în sistem și fluctuațiile acesteia, se instalează un vas de expansiune. Acesta preia excesul de apă la dilatare, apoi o returnează în conductă la răcire, restabilind echilibrul sistemului.

Există două construcții fundamental diferite, care determină tipul întregului sistem.

Vasul de expansiune de tip deschis este un rezervor parțial sau complet deschis, care se conectează la conductă în punctul său cel mai înalt, imediat după cazan.

Pentru a evita revărsarea lichidului peste margini, la un anumit nivel este prevăzut un deversor prin care apa în exces se va scurge în canalizare sau afară.

În casele cu un etaj, rezervorul de compensare este adesea scos în pod – în acest caz, acesta trebuie izolat termic.

Pentru a nu monitoriza constant nivelul lichidului de răcire, la vasul de expansiune se aduce o conductă de apă și se instalează o supapă simplă cu plutitor.

Sistemul de încălzire cu un astfel de dispozitiv de compensare se numește deschis. Se utilizează la amenajarea alimentării cu căldură independente energetic sau combinate.

Acesta presupune contactul direct al lichidului de răcire fierbinte cu aerul, ceea ce duce la evaporarea naturală și saturarea cu oxigen.

În baza acestui fapt, schema deschisă de alimentare cu căldură se caracterizează prin următoarele dezavantaje:

1. La montarea conductelor sistemelor gravitaționale este obligatorie respectarea pantelor – în acest caz, aerul eliberat în sistem va fi evacuat în vas și în atmosferă.
2. Este necesar să se controleze regulat și să se completeze la timp volumul de apă din recipient, evitând evaporarea excesivă.
3. Nu se poate utiliza antigelul ca lichid de răcire, deoarece la evaporarea acestuia se eliberează substanțe toxice.

Oxigenul conținut în lichidul circulant provoacă deteriorări prin coroziune ale pieselor din oțel ale echipamentelor de încălzire, reducând durata lor de viață.

Cu toate acestea, are și avantaje:

• Nu este necesară o monitorizare constantă a presiunii în conductă;
• Chiar și la scurgeri mici, sistemul va încălzi corespunzător casa, atâta timp cât în conductă există o cantitate suficientă de lichid;
• Se poate completa lichidul de răcire în sistem chiar și cu o găleată – pur și simplu turnați apă în vasul de expansiune până la nivelul necesar.

Vasul de expansiune de tip închis reprezintă o carcasă robustă etanșă, al cărei volum interior este împărțit de o membrană în două părți. O cavitate se umple cu aer, iar cealaltă se conectează la conductă.

La încălzire, lichidul de răcire, crescând în volum, împinge membrana spre camera de aer, care acționează ca un amortizor. La răcirea apei, presiunea hidraulică scade, iar aerul comprimat readuce sistemul la echilibru, împingând excesul de apă înapoi în conductă.

Toate vasele de tip închis sunt echipate cu o supapă de aer. În regim de avarie, când presiunea din camera de aer depășește limita admisă, aceasta evacuează gazul și protejează dispozitivul de distrugere.

Sistemul cu vas de expansiune de tip membrană poartă denumirea de sistem închis. Aceasta este o conductă hidraulică închisă, complet lipsită de accesul aerului.

Recipientul de compensare poate fi integrat în orice loc al sistemului, însă de cele mai multe ori se instalează pe conducta de retur lângă cazan – pentru a spori confortul de întreținere.

Sistemul de încălzire închis se caracterizează prin prezența unei presiuni ușor excesive. De aceea, un element obligatoriu al conductei devine grupul de siguranță.

Ansamblul este format dintr-un aerisitor, un manometru și o supapă de siguranță pentru evacuarea agentului termic în regim de avarie. Se montează cu armătură de izolare pe conducta de alimentare pentru a permite deconectarea în caz de reparații.

Dacă există o ridicare a conductei, atunci se amplasează în punctul său cel mai înalt.

Schemă eficientă a sistemului monotub

La proiectarea încălzirii se iau în considerare numeroși factori – existența unei alimentări stabile cu energie electrică și a unei încăperi separate pentru echipamente (cazangerie, boiler), numărul de etaje și planul, estetica viitoarei construcții etc.

În fiecare caz în parte, amplasarea echipamentelor și modurile de conectare a acestora vor diferi.

Pentru o încăpere foarte mică – o căsuță de vacanță – cea mai eficientă va fi o schemă simplă gravitațională de conectare în serie a radiatoarelor direct în conducta principală.

La instalarea a două sau trei radiatoare nu este necesară instalarea unei cantități mari de armătură de izolare – în acest caz, este mai simplu să se golească apa din sistem atunci când este necesar.

În clădirile cu o suprafață mai mare, sistemul de alimentare cu căldură este o construcție complexă, uneori ramificată. În acest caz, varianta optimă devine încălzirea forțată conform schemei «leningradka» cu conectare diagonală a radiatoarelor și bypass-uri reglabile.

O astfel de schemă garantează încălzirea maximă a suprafeței radiatoarelor și posibilitatea de reglare și setare a modului de funcționare. Pentru a deconecta orice element al sistemului, nu este necesară golirea apei din întreaga conductă principală.

Modalități de conectare a radiatorului la magistrală

Degajarea de căldură a radiatoarelor depinde de modul de conectare a acestora la conducta principală.

Există trei tipuri principale de îmbinare:

• Diagonală;
• Laterală;
• Inferioară.

Să analizăm caracteristicile fiecăreia dintre aceste metode mai detaliat.

Conexiune diagonală sau încrucișată

Conectarea diagonală, sau încrucișată, este cea mai eficientă. Se obține încălzirea maximă a bateriei pe suprafață și practic nu există pierderi de căldură.

Conform acestei scheme, conducta de alimentare este adusă la racordul superior al radiatorului, iar conducta de retur este conectată la racordul inferior situat pe partea opusă a aparatului. Pentru aparatele cu un număr mare de secțiuni se utilizează doar tipul de conexiune diagonală.

Conexiune laterală sau unilaterală

Conexiunea laterală, sau unilaterală, permite obținerea unei încălziri uniforme a tuturor secțiunilor aparatului.

Pentru conectare, conductele de alimentare și de retur sunt aduse dintr-o parte. Cel mai adesea, această conexiune se utilizează la instalarea sistemelor de încălzire cu distribuție superioară.

Randamentul termic al încălzirii la conectarea laterală a radiatoarelor, cu alimentare de sus în jos, este de 97%. La mișcarea inversă a agentului termic – de jos în sus – această valoare este de 78%

Conexiunea inferioară a radiatorului cu conducta

Conexiunea inferioară nu este cea mai eficientă schemă de încălzire. Cu toate acestea, este destul de frecvent utilizată, mai ales atunci când conducta principală este ascunsă sub podea.

Țevile de alimentare și de retur sunt aduse la racordurile inferioare situate pe părți diferite ale radiatorului.

Indicatorul de transfer termic la conectarea inferioară a radiatoarelor este de 88%

Avantajele și dezavantajele sistemului monotub

Încălzirea monotub a câștigat o popularitate largă în domeniul construcțiilor private.

Principalele motive sunt costul relativ scăzut al construcției și posibilitatea de a o monta singur, fără a apela la specialiști.

Dar sistemul de încălzire monotub are și alte avantaje:

• Stabilitate hidraulică – transferul termic al celorlalte elemente ale sistemului nu se modifică la deconectarea unor circuite individuale, înlocuirea radiatoarelor sau mărirea numărului de secțiuni;
• Construcția magistralei necesită un număr minim de țevi;
• Se caracterizează printr-o inerție și un timp de încălzire reduse datorită cantității mai mici de agent termic în magistrală față de sistemul bitub;
• Arată estetic și nu strică interiorul încăperii, mai ales dacă conducta magistrală este ascunsă;
• Instalarea armăturilor de închidere de ultimă generație – de exemplu, termoregulatoare automate și manuale – permite reglarea precisă a modului de funcționare al întregii construcții, precum și a elementelor sale individuale;
• Construcție simplă și fiabilă;
• Montaj, întreținere și exploatare simple.

La conectarea dispozitivelor de comandă și control la sistemul de încălzire, acesta poate fi trecut într-un mod de funcționare complet automat.

Este posibilă integrarea cu sistemul «Casă inteligentă» – în acest caz, se pot seta programe pentru modurile optime de încălzire în funcție de ora din zi, sezon și alți factori decisivi.

Magistrala sistemului de încălzire monotub poate fi complet ascunsă sub finisaj. Un astfel de dispozitiv nu numai că nu strică aspectul încăperii, ci devine o parte a acestuia – un obiect de interior.

Principalul dezavantaj al sistemului de încălzire monotub este dezechilibrul încălzirii radiatoarelor pe lungimea magistralei.

Agentul termic se răcește pe măsură ce se deplasează prin circuit. Din această cauză, radiatoarele instalate departe de centrală se încălzesc mai puțin decât cele situate aproape. De aceea, se recomandă instalarea de radiatoare din fontă cu răcire lentă.

Instalarea unei pompe de circulație permite agentului termic să încălzească circuitele de încălzire mai uniform, însă, la o lungime suficientă a conductei, se observă o răcire semnificativă a acestuia.

Se reduce efectul negativ al acestui fenomen prin două metode:

1. La radiatoarele îndepărtate de centrală se mărește numărul de secțiuni. Aceasta le crește suprafața de transfer termic și cantitatea de căldură degajată, permițând încălzirea mai uniformă a încăperilor.
2. Se întocmește un proiect cu amplasarea rațională a dispozitivelor de încălzire în încăperi – cele mai puternice se instalează în camerele copiilor, dormitoare și camere „reci” (de nord, de colț). Pe măsură ce agentul termic se răcește, urmează livingul și bucătăria, iar la final încăperile nerezidențiale și cele auxiliare.

Astfel de măsuri minimizează dezavantajele sistemului monotub, în special pentru clădirile cu unul sau două etaje, având o suprafață de până la 150 m². Pentru astfel de case, încălzirea monotub este cea mai avantajoasă.

Concluzii și material video util pe această temă

La magistrala sistemului de încălzire monotub se conectează nu doar radiatoare, ci și circuitele de încălzire în pardoseală. În videoclip se arată cum se realizează o astfel de montare.

Încălzirea monotub este un sistem simplu și fiabil. Cu toate acestea, pentru o încălzire eficientă, este necesar să alegeți cu atenție componentele sale. Pentru aceasta, este recomandabil să solicitați consultanța unui specialist, care vă va ajuta să efectuați un calcul estimativ.

Nu sunteți de acord cu schemele prezentate în articolul nostru? Sau aveți experiență practică în amenajarea încălzirii monotub într-o casă privată? Experiența dumneavoastră va fi utilă cititorilor noștri. Nu ezitați, împărtășiți cunoștințele dumneavoastră în comentariile de mai jos.