Jednocevni sustav grijanja privatne kuće: sheme + pregled prednosti i nedostataka

Razmišljate li o uređenju vodenog grijanja u kući? Nije čudno, jer jednocijevni sustav grijanja privatne kuće može biti tradicionalni i potpuno energetski neovisan ili, naprotiv, vrlo suvremen i potpuno automatski.

Ali sumnje u pouzdanost takve varijante ipak imate – ne znate koju shemu odabrati i kakve vas 'podvodne stijene' očekuju? Pomoći ćemo vam razjasniti ta pitanja – u članku su razmotrene sheme uređenja jednocijevnog sustava, prednosti i mane koje očekuju vlasnika kuće s takvim sustavom grijanja.

Materijal članka opremljen je detaljnim shemama i preglednim fotografijama s prikazom pojedinih elemenata koji se koriste pri montaži grijanja. Uz to je odabran videozapis s analizom nijansi montaže jednocijevnog sustava s podnim grijanjem.

Princip rada vodenog grijanja

U niskogradnji najveću rasprostranjenost dobila je jednostavna, pouzdana i ekonomična konstrukcija s jednom magistralom. Jednocijevni sustav ostaje najpopularniji način organizacije individualne opskrbe toplinom. Funkcionira pomoću neprekidne cirkulacije tekućeg nosača topline.

Krećući se kroz cijevi od izvora toplinske energije (kotla) do grijaćih elemenata i natrag, on predaje svoju toplinsku energiju i grije zgradu.

Nosač topline može biti zrak, para, voda ili antifriz, koji se koristi u kućama za povremeno stanovanje. Najraširenije su vodene sheme grijanja.

Tradicionalno grijanje temelji se na pojavama i zakonima fizike – toplinskom širenju vode, konvekciji i gravitaciji. Zagrijavajući se u kotlu, toplinski medij širi se i stvara tlak u cjevovodu.

Osim toga, postaje manje gustoće i, posljedično, lakši. Potiskivan odozdo težom i gušćom hladnom vodom, kreće se prema gore, stoga se cjevovod koji izlazi iz kotla uvijek usmjerava maksimalno prema gore.

Pod djelovanjem stvorenog tlaka, sila konvekcije i težine, voda ide prema radijatorima, zagrijava ih, a pritom se sama hladi.

Tako toplinski medij predaje toplinsku energiju, zagrijavajući prostoriju. Voda se u kotao vraća već hladna i ciklus počinje iznova.

Moderna oprema koja osigurava opskrbu toplinom kuće može biti vrlo kompaktna. Za njezinu instalaciju neće čak trebati izdvojiti posebnu prostoriju.

Sustav grijanja s prirodnom cirkulacijom naziva se još i samotočnim i gravitacijskim. Za osiguranje kretanja tekućine potrebno je pridržavati se kuta nagiba horizontalnih grana cjevovoda, koji mora biti jednak 2 – 3 mm po putnom metru.

Volumen toplinskog medija pri grijanju se povećava, stvarajući u magistrali hidraulički tlak. Međutim, budući da se voda ne stišće, čak i malo prekoračenje će dovesti do uništenja konstrukcija grijanja.

Stoga se u svakom sustavu grijanja ugrađuje kompenzacijski uređaj – ekspanzijska posuda.

U gravitacijskom sustavu grijanja, kotao se montira na najnižoj točki cijevne mreže, a ekspanzijska posuda na najvišoj. Sve cijevi se postavljaju s nagibom kako bi tekući medij mogao gravitacijski teći od jednog elementa sustava do drugog.

Razlika jednocijevnog i dvocijevnog sustava

Sustavi vodenog grijanja dijele se na dva osnovna tipa – na jednocijevne i dvocijevne. Razlike ovih shema leže u načinu spajanja radijatora na cijevnu mrežu.

Cijevna mreža jednocijevnog grijanja – to je zatvorena kružna petlja. Cijev se postavlja od generatora topline, radijatori se spajaju serijski, a zatim se vraćaju natrag do kotla.

Grijanje s jednom cijevnom mrežom jednostavno se montira i nema velik broj komponenti, stoga omogućuje znatne uštede na instalaciji.

Jednocijevni krugovi grijanja s prirodnim kretanjem medija izvode se samo s gornjim razvodom. Karakteristična značajka – u shemama postoje usponi dovodnog voda, ali nema uspona za povrat.

Kretanje medija dvocijevnog grijanja odvija se kroz dvije grane. Prva služi za dovod vrućeg medija od uređaja za grijanje do radijatora, druga – za odvođenje ohlađene vode natrag do kotla.

Radijatori se spajaju paralelno – zagrijana tekućina ulazi u svaki direktno iz dovodnog voda, stoga imaju gotovo istu temperaturu.

U radijatoru medij predaje energiju i ohlađen odlazi u odvodni vod – 'povrat'. Takva shema zahtijeva dvostruko više fitinga, cijevi i armature, ali omogućuje izvedbu složenih razgranatih konstrukcija i smanjenje troškova grijanja zahvaljujući individualnom podešavanju radijatora.

Dvocijevni sustav učinkovito grije velike površine i višekatne zgrade. U niskim (1-2 kata) kućama površine manje od 150 m² svrsishodnije je ugraditi jednocijevno grijanje kako s estetskog tako i s ekonomskog stajališta.

Dvocijevna shema spajanja radijatora nije široko prihvaćena u individualnom grijanju privatnih kuća jer ju je teže montirati i održavati. Osim toga, dvostruki broj cijevi izgleda neestetski.

Varijante uređenja jednocijevnog grijanja

Elementi svakog sustava grijanja:

• izvor topline – kotao (na kruto gorivo, električni, plinski kotao;)
• radijatori – radijatori, krugovi podnog grijanja;
• uređaj koji osigurava cirkulaciju toplinskog medija – poseban ubrzavajući dio magistrale, cirkulacijska pumpa;
• uređaj koji kompenzira višak tlaka toplinskog medija u magistrali – ekspanzijska posuda otvorenog tipa ili zatvorenog tipa;
• cijevi, fittingi i odgovarajuća vodovodna armatura.

Ovisno o vrsti korištenih uređaja ovisit će i shema opskrbe toplinom.

Sustavi s prirodnom i prisilnom cirkulacijom

Cirkulacija toplinskog medija u sustavu grijanja može se odvijati prirodnim putem – pod djelovanjem fizičkih pojava, ili prisilnim – pomoću cirkulacijske pumpe.

U prvom slučaju kretanje toplinskog medija kroz sustav je spontano i naziva se prirodnim, u drugom – prisilnim ili umjetnim.

S obzirom na konstrukcijske značajke, jednocijevne sheme grijanja dijele se na dvije vrste. Prva – zastarjela, ali jednostavna protočna shema, druga – poboljšana shema s bypassima.

Za osiguranje kretanja tekućine u gravitacijskom sustavu potreban je ubrzavajući dio. To je vertikalna cijev koja odlazi od kotla, kojom se diže zagrijani toplinski medij.

U gornjoj točki cjevovod se glatko okreće prema dolje, stoga voda ubrzano juri magistralom.

Za shemu grijanja s gornjim razvodom, kao i za dvokatne kuće, takav dio služi dovodna cijev, jer se diže na dovoljnu razinu.

Za grijanje jednokatne zgrade s donjim horizontalnim razvodom postavlja se ubrzavajući kolektor, čija visina ne smije biti manja od 1,5 m od razine prvog radijatora.

Ubrzavajući dio je uređaj koji osigurava cirkulaciju toplinskog medija u gravitacijskom sustavu grijanja. Prolazni promjer cijevi ovog dijela magistrale mora biti veći od njenog glavnog dijela.

Na primjer, kod promjera cijevi magistrale 25-32 mm, za ubrzavajući kolektor odabire se cijev promjera 40 mm.

Gornju točku ubrzavajućeg kolektora postavlja se na prikladnom mjestu u blizini kotla. Cijev kolektora se spušta tako da se osigura dovoljna visinska razlika između donjeg odvoda ubrzavajućeg kolektora i najniže točke magistrale kako bi se održao stalni nagib cjevovoda.

Glavne prednosti gravitacijskog sustava su potpuna energetska neovisnost (u kombinaciji s kotlom na kruta goriva), jednostavnost i odsutnost složenih uređaja.

Nedostataka je prilično mnogo:

• Da bi se minimizirao hidraulički otpor, promjeri cijevi moraju biti dovoljno veliki.
• Svaki ugrađeni uređaj i naprava stvaraju prepreke kretanju tekućine, stoga je u sustavu minimalna količina zapornog ventila. To stvara poteškoće pri popravku, jer zahtijeva potpuno isključivanje sustava i ispuštanje toplinskog medija iz magistrale.
• Za pouzdan rad gravitacijski sustav potrebno je pažljivo proračunati i uravnotežiti, odabirom optimalnih promjera cijevi i broja sekcija radijatora. Krajnji radijatori u sustavu moraju biti veći od onih u koje toplinski medij ulazi nakon izlaska iz kotla.

Ugradnja cirkulacijske pumpe u sustav neutralizira gotovo sve njegove nedostatke. Uređaj daje dodatni impuls toplinskom mediju, omogućujući savladavanje hidrauličkog otpora elemenata cjevovoda.

Sheme prisilnog jednocijevnog grijanja najčešće se ostvaruju u privatnim kućama.

Zahvaljujući modernizaciji protočnog sustava ugradnjom bypassa, toplinski medij s radnom temperaturom gotovo istovremeno dolazi do svih uređaja

Pumpa se može montirati na bilo koje mjesto magistrale. No treba uzeti u obzir da vruća voda smanjuje njezin radni vijek djelujući na gumene dijelove (brtve i zaptivke).

Stoga je svrsishodnije instalirati agregat na povratnom cjevovodu, gdje cirkulira ohlađeni toplinski medij. Prije njega se obvezno ugrađuje filter grubog čišćenja kako bi se zaštitilo od ulaska mogućih nečistoća.

Sve uređaje i naprave sustava grijanja poželjno je povezivati preko zapornog ventila i bypassa.

Takva montaža omogućit će popravak i održavanje pojedinih elemenata bez potrebe za zaustavljanjem cijelog sustava i potpunog ispuštanja vode.

Bypass može biti nereguliran i reguliran. U prvom slučaju predstavlja jednostavnu cijev koja spaja dovodni i odvodni cjevovod. U drugom slučaju opremljen je zapornim troputnim ventilom.

Prednosti sustava grijanja s prisilnom cirkulacijom:

• Mogu se realizirati složenije i razgranatije sheme, povećati duljina krugova;
• Nema potrebe za povećanim promjerima cijevi – pumpa stvara dovoljan tlak u vodov za kretanje i ravnomjernu raspodjelu tekućine;
• Cirkulacija se odvija zadanom brzinom i ne ovisi o stupnju zagrijavanja rashladnog sredstva niti o postojanju ubrzavajućeg dijela;
• Nije potrebno pridržavati se kutova nagiba pri polaganju cjevovoda, jer kretanje rashladnog sredstva potiče pumpa.

Osim toga, moguće je ugraditi regulacijske uređaje na svaki radijator i održavati optimalan način grijanja, smanjujući potrošnju energije i troškove grijanja.

Nedostaci jednocijevnog prisilnog grijanja su samo tri:

• ovisnost o električnoj energiji;
• buka – određeno zujanje koje proizvodi pumpa u radu;
• trošak – viša cijena u usporedbi s gravitacijskom shemom.

Neutralizirati ih je dovoljno jednostavno. Ovisnost o energiji rješava se ugradnjom autonomnog električnog generatora ili mogućnošću prelaska sustava na način rada s prirodnom cirkulacijom.

Da bi pumpa radila gotovo nečujno, dovoljno ju je montirati u nestambenom prostoru – kupaonici, WC-u, kotlovnici.

Na gornjim točkama vodova, osobito kod prisilnog grijanja sa zatvorenom ekspanzijskom posudom, potrebno je predvidjeti mogućnost ispuštanja zraka koji se izdvaja iz vode. Za radijatore to su automatski odzračivači ili ventili Mayevskog, za cjevovod – separator zraka.

Otvoreni ili zatvoreni sustav grijanja?

Kako bi se spriječilo pretjerano povećanje hidrauličkog tlaka u sustavu i njegovi skokovi, ugrađuje se ekspanzijska posuda. Ona prihvaća višak vode pri širenju, a zatim ga vraća u vod kada se ohladi, uspostavljajući ravnotežu sustava.

Postoje dvije bitno različite konstrukcije koje određuju vrstu cijelog sustava.

Ekspanzijska posuda otvorenog tipa – djelomično ili potpuno otvoreni spremnik koji se spaja na vod na njegovoj najvišoj točki, neposredno iza kotla.

Kako bi se spriječilo prelijevanje tekućine preko rubova, na određenoj razini predviđen je odvod kroz koji će se višak vode odvoditi u kanalizaciju ili na ulicu.

U jednokatnim kućama kompenzacijski spremnik često se izvodi na tavan – u tom slučaju ga je potrebno izolirati.

Kako ne biste stalno pratili razinu rashladne tekućine, na ekspanzijski spremnik se dovodi vodovod i ugrađuje jednostavan plovni ventil.

Sustav grijanja s takvim kompenzacijskim uređajem naziva se otvorenim. Primjenjuje se kod postavljanja energetski neovisnog ili kombiniranog toplinskog napajanja.

Ona podrazumijeva izravan dodir vruće rashladne tekućine sa zrakom, zbog čega dolazi do njezinog prirodnog isparavanja i zasićenja kisikom.

Prema tome, otvoreni sustav grijanja karakteriziraju sljedeći nedostaci:

1. Prilikom montaže cjevovoda gravitacijskih sustava obavezno je poštivanje nagiba – u tom će se slučaju zrak koji se oslobađa u sustavu ispuštati u spremnik i atmosferu.
2. Potrebno je redovito kontrolirari i na vrijeme nadopunjavati volumen vode u spremniku, ne dopuštajući njezino pretjerano isparavanje.
3. Ne smije se koristiti antifriz kao toplinski medij jer se pri njegovom isparavanju oslobađaju otrovne tvari.

Kisik sadržan u cirkulirajućoj tekućini uzrokuje korozijska oštećenja čeličnih dijelova grijaćih tijela, smanjujući njihov vijek trajanja.

Međutim, ona ima i prednosti:

• Nema potrebe za stalnim nadzorom tlaka u cjevovodu;
• Čak i kod manjih propuštanja sustav će ispravno grijati kuću sve dok u cjevovodu ima dovoljna količina tekućine;
• Rashladnu tekućinu u sustavu možeate nadopuniti čak i kantom – jednostavno ulijte vodu u ekspanzijski spremnik do potrebne razine.

Ekspanzijski spremnik zatvorenog tipa predstavlja čvrsto hermetičko kućište čiji je unutarnji volumen podijeljen membranom na dva dijela. Jednu šupljinu ispunjavaju zrakom, drugu spajaju s cjevovodom.

Prilikom zagrijavanja, rashladna tekućina povećavajući volumen, potiskuje membranu prema zračnoj komori koja ima ulogu prigušivača. Pri hlađenju vode hidraulički tlak se smanjuje, a komprimirani zrak dovodi sustav u ravnotežu, istiskujući višak vode natrag u cjevovod.

Svi spremnici zatvorenog tipa opremljeni su zračnim ventilom. U hitnom režimu, kada tlak u zračnoj komori premaši dopuštenu granicu, on ispušta plin i štiti uređaj od oštećenja.

Sustav s ekspanzijskim spremnikom membranskog tipa naziva se zatvorenim. To je potpuno zatvorena hidraulička mreža bez pristupa zraku.

Kompenzacijski spremnik može se ugraditi na bilo koje mjesto u sustavu, međutim najčešće se postavlja na povratni cjevovod kod kotla – radi lakšeg održavanja.

Zatvoreni sustav grijanja karakterizira prisutnost blagog viška tlaka. Stoga obvezni element mreže postaje sigurnosna grupa.

Sklop se sastoji od odzračivača, manometra i sigurnosnog ventila za ispuštanje rashladnog sredstva u hitnom režimu. Montira se sa zapornom armaturom na dovodnom cjevovodu radi mogućnosti isključivanja u slučaju popravka.

Ako postoji uspon cjevovoda, postavlja se na njegovu gornju točku.

Učinkovita shema jednocijevnog sustava

Pri projektiranju grijanja uzima se u obzir niz čimbenika – postojanje stabilne opskrbe električnom energijom i zasebne prostorije za opremu (kotlovnice, bojlerne), broj katova i tlocrt, estetski izgled buduće konstrukcije itd.

U svakom pojedinom slučaju položaj opreme i načini njezina spajanja će se razlikovati.

Za vrlo malu prostoriju – vikendicu – najučinkovitija će biti jednostavna gravitacijska shema serijskog uključivanja radijatora izravno u glavni cjevovod.

Kod ugradnje dva ili tri radijatora nije potrebno postavljati velik broj zaporne armature – u ovom slučaju je lakše ispustiti vodu iz sustava po potrebi.

U zgradama s većom površinom sustav toplinske opskrbe je složena, ponekad razgranata konstrukcija. U ovom slučaju optimalan izbor postaje prisilno grijanje po shemi "Lenjingradka" s dijagonalnim spajanjem radijatora koji odaju toplinu i podesivim bajpasovima.

Takva shema jamči maksimalno zagrijavanje površine radijatora i mogućnost regulacije i podešavanja načina rada. Da bi se odspojio bilo koji element sustava, nije potrebno ispuštati vodu iz cijele magistrale.

Načini povezivanja radijatora na magistralu

Odavanje topline radijatora ovisi o načinu njihovog spajanja na magistralni cjevovod.

Postoje tri glavna tipa spoja:

• Dijagonalno;
• Bočno;
• Donje;

Pogledajmo značajke svakog od ovih načina dettaljnije.

Dijagonalni ili križni spoj

Dijagonalno, ili križno, spajanje je najučinkovitije. Postiže se maksimalno zagrijavanje radijatora po površini i gotovo da nema gubitaka topline.

Prema takvoj shemi, dovodni cjevovod se spaja na gornji priključak radijatora, a odvodni se spaja na donji priključak koji se nalazi na suprotnoj strani uređaja. Za uređaje s velikim brojem sekcija koristi se samo dijagonalni tip priključka.

Bočno ili jednostrano povezivanje

Bočno ili jednostrano spajanje omogućuje ravnomjerno zagrijavanje svih sekcija uređaja.

Za priključivanje, dovodni i odvodni cjevovodi se dovode s jedne strane. Najčešće se takav spoj koristi kod uređenja grijanja s gornjim razvodom.

Toplinska predaja grijanja kod bočnog priključka radijatora, s dovodom odozgo prema dolje, iznosi 97%. Kod obrnutog kretanja toplinskog medija – odozdo prema gore – taj pokazatelj iznosi 78%.

Donje povezivanje radijatora s cjevovodom

Donji priključak nije najučinkovitija shema grijanja. Ipak se koristi prilično često, osobito kada se glavni cjevovod skriva ispod poda.

Dovodna i odvodna cijev se spajaju na donje priključke koji se nalaze na različitim stranama radijatora.

Pokazatelj toplinske predaje kod donjeg priključka radijatora iznosi 88%

Prednosti i nedostaci jednocijevnog sustava

Jednocijevno grijanje steklo je široku popularnost u području privatne gradnje.

Glavni razlozi su relativno niska cijena konstrukcije i mogućnost vlastite montaže bez angažiranja stručnjaka.

Ali jednocijevni sustav grijanja ima i druge prednosti:

• Hidraulička stabilnost – toplinska predaja ostalih elemenata sustava ne mijenja se pri isključivanju pojedinih krugova, zamjeni radijatora ili povećanju sekcija;
• Izgradnja glavnog voda zahtijeva minimalan broj cijevi;
• Karakterizira ga niska inercija i kratko vrijeme zagrijavanja zbog manje količine toplinskog medija u glavnom vodu nego u dvocjevnom sustavu;
• Izgleda estetski i ne kvari interijer prostorije, osobito ako se glavna cijev sakrije;
• Ugradnja zapornih ventila najnovije generacije – na primjer, automatskih i ručnih termoregulatora – omogućuje precizno podešavanje načina rada cijele konstrukcije, kao i njezinih pojedinačnih elemenata;
• Jednostavna i pouzdana konstrukcija;
• Jednostavna montaža, održavanje i rukovanje.

Pri priključivanju upravljačkih i nadzornih uređaja na sustav grijanja, on se može prevesti u potpuno automatski način rada.

Moguća je integracija sa sustavom «Pametna kuća» – u tom slučaju moguće je postaviti programe optimalnih načina grijanja ovisno o dobu dana, godišnjem dobu i drugim odlučujućim čimbenicima.

Cjevovod jednocijevnog grijanja može se u potpunosti sakriti završnom obradom. Takav uređaj ne samo da ne kvari izgled sobe, već postaje njezin detalj – predmet interijera.

Glavni nedostatak jednocijevnog sustava grijanja jest neravnoteža zagrijavanja radijatora duž cjevovoda.

Rashladna tekućina hladi se dok se kreće kroz krug. Zbog toga se radijatori postavljeni dalje od kotla zagrijavaju manje od onih koji su blizu. Stoga se preporučuje ugradnja sporo hladećih ljevanoželjeznih radijatora.

Ugradnja cirkulacijske pumpe omogućuje rashladnoj tekućini da ravnomjernije zagrijava krugove, no kod dovoljne duljine cjevovoda primjećuje se značajno hlađenje.

Negativni učinak takve pojave smanjuje se na dva načina:

1. U radijatorima udaljenima od kotla povećava se broj sekcija. To povećava njihovu površinu za provođenje topline i količinu predane topline, omogućujući ravnomjernije zagrijavanje prostorija.
2. Sastavlja se projekt s racionalnim rasporedom radijatora po sobama – najsnažniji se postavljaju u dječjim sobama, spavaćim sobama i „hladnim“ (sjevernim, kutnim) sobama. Kako se rashladna tekućina hladi, slijede dnevni boravak i kuhinja, a završava se nestambenim i pomoćnim prostorijama.

Takve mjere minimiziraju nedostatke jednocijevnog sustava, osobito za jednokatne i dvokatne zgrade površine do 150 m². Za takve kuće jednocijevno grijanje je najisplativije.

Zaključci i koristan video na temu

Na cjevovod jednocijevnog grijanja ne spajaju se samo radijatori, već i krugovi podnog grijanja. U videu je prikazano kako izvesti takvu montažu.

Jednocijevno grijanje jednostavan je i pouzdan sustav. Međutim, za učinkovito grijanje potrebno je pažljivo odabrati njegove pojedine elemente. Za to je poželjno obratiti se za savjet stručnjaku koji će vam pomoći izvršiti procjenu izračuna.

Ne slažete se sa shemama prikazanima u našem članku? Ili imate praktično iskustvo s postavljanjem jednocijevnog grijanja u privatnoj kući? Vaše iskustvo bit će korisno našim čitateljima. Slobodno podijelite svoja znanja u komentarima ispod.