Optimale verdeling van verwarming in een particuliere woning: vergelijking van alle standaard schema's

Bij het oplossen van het probleem van het verwarmen van een woning zijn er vele combinaties mogelijk voor het opbouwen van het systeem van toevoer en afvoer van warmtedrager. Elke distributie van verwarming in een particulier huis kan worden geclassificeerd op basis van verschillende kenmerken.

Wij stellen voor de nuances van de inrichting en werking van mogelijke opties te begrijpen. Inzicht in de ontwerpprincipes, voor- en nadelen van elk type distributie, zal helpen de geometrie van het systeem en zijn inrichting te plannen, rekening houdend met de individuele kenmerken van de ruimte.

Modellering van de optimale geometrie van het circuit

Voor een particulier huis kunnen meerdere gesloten watercircuits worden ontworpen die verschillende ruimtes verwarmen. Ze kunnen aanzienlijk van elkaar verschillen in type distributie.

Bij het ontwerpen wordt eerst uitgegaan van de functionaliteit van het systeem, evenals van de optimale geometrie vanuit het oogpunt van kostenminimalisatie, eenvoudige installatie en de mogelijkheid om verwarmingselementen in het interieur van de ruimtes te integreren.

Natuurlijke en gedwongen circulatie van water

Verwarming van de warmtedrager voor de woningverwarming vindt plaats in een of meerdere apparaten die binnen de ruimte zijn geplaatst. Dit kunnen kachels, open haarden, alsook gas-, elektrische of vastebrandstofketels zijn.

De waterdruk in de kring wordt verzekerd door het gebruik van circulatiepompen of door het ontwerp van de systeemgeometrie die omstandigheden schept voor natuurlijke circulatie.

Ook kan de bron van warm water een gecentraliseerd verwarmingssysteem voor meerdere woningen zijn. Bij zwakke druk is het mogelijk circulatiepompen aan te sluiten om extra druk te creëren en de snelheid van de vloeistofbeweging door de leidingen te verhogen.

Installatie van een circulatiepomp zorgt voor voldoende druk in het systeem, waardoor gebruik mogelijk wordt van verdelingopties die niet kunnen worden toegepast bij natuurlijke circulatie.

Bij het kiezen van een optie met natuurlijke circulatie van de warmtedrager of een lage druk in de leidingen bij centrale verwarming, moet u zorgvuldig omgaan met de mogelijkheid om de natuurwetten maximaal te benutten die het starten en ondersteunen van de vloeistofbeweging mogelijk maken.

Een verplicht element van de verdeling is in dit geval de aanloopcollector. Deze bestaat uit een verticale buis waar het hete water omhoog stijgt, vervolgens wordt verdeeld over de verwarmingstoestellen en, na verlies van de begintemperatuur, naar beneden stroomt.

Vanwege het verschil in dichtheid ontstaat een hydrostatische drukverschil tussen de hete en koude vloeistofkolom, die de drijvende kracht vormt voor de watercirculatie.

Verticale en horizontale distributie

De toevoer van warm water naar de radiatoren kan op verschillende manieren worden gerealiseerd. De leidingverdeling wordt onderverdeeld in verticaal en horizontaal, afhankelijk van de positie van de leidingen (stijgbuizen) die het water rechtstreeks naar de verwarmingsradiatoren voeren.

In moderne huizen wordt vaker horizontale dan verticale leidingverdeling gebruikt. De reden is dat de lay-outs van radiatoren op verschillende verdiepingen zelden overeenkomen.

Verticale schema's met bovenliggende warmwatertoevoer maximaliseren het verschil in hydrostatische druk tussen de warme en koude delen van het circuit, daarom worden ze bijna altijd gebruikt bij natuurlijke circulatie en ook bij lage druk in het systeem.

Bovendien zijn dergelijke schema's operationeel bij noodstop van de pomp, die kan optreden door defect of stroomuitval.

Leidingverdeling met onderaanvoer wordt vrijwel niet gebruikt bij verwarming met natuurlijke circulatie. Bij goede druk in het systeem is het gebruik ervan gerechtvaardigd, omdat dit schema twee belangrijke voordelen heeft ten opzichte van het alternatief.

Voordelen van het schema:

• kortere totale lengte van de gebruikte leidingen;
• er is geen noodzaak om leidingen door de zolder of technische nissen onder het plafond van de tweede verdieping te leiden.

Het horizontale schema voor leidingverdeling wordt gebruikt voor eengezinswoningen met één verdieping. Als het gebouw twee of meer verdiepingen heeft, wordt het vaak gebruikt wanneer verticale stijgbuizen vanuit ontwerpoogpunt ongewenst zijn.

Horizontale leidingen die water aan- en afvoeren kunnen organisch in het interieur worden geïntegreerd, evenals worden verborgen onder de vloer of in nissen op vloerniveau.

Keuze voor één- of tweepijpsvariant

De aanvoer van warm water en de afvoer van gekoeld water voor het verwarmingssysteem van een privéwoning kunnen met één of twee leidingen worden uitgevoerd. Elke variant heeft voor- en nadelen, evenals specifieke toepassingen afhankelijk van het type leidingverdeling.

Vanuit interieurontwerp oogpunt heeft de aanwezigheid van een tweede leiding geen invloed op het uiterlijk van het verwarmingssysteem dankzij de onderste aansluitvariant van de radiatoren en de mogelijkheid om de leidingdiameters te verkleinen.

Gebruik van een eenpijps aansluitschema

Het schema van waterverwarming voor een privéwoning met één leiding voor de aanvoer van warm water en de afvoer van afgekoeld water wordt een eenpijpssysteem genoemd. Het belangrijkste voordeel van een dergelijk systeem is de minimalisering van de leidinglengte.

Belangrijkste voordelen van deze variant:

• minimale kosten voor aanschaf van de verwarmingssysteemonderdelen;
• eenvoudigste en snelste installatie;
• minimaal risico op storingen.

Het grootste nadeel van eenpijpsverwarming is de geleidelijke afname van de watertemperatuur, die achtereenvolgens door alle radiatoren in het circuit stroomt.

Daarom moet men een groter oppervlak van de laatste radiatoren gebruiken (groter aantal secties), wat vaak het prijsvoordeel van de minimalisering van de leidinglengte tenietdoet.

Daarnaast bestaan er vanwege dit nadeel beperkingen voor één circuit wat betreft het aantal aan te sluiten radiatoren. Als er te veel zijn, zullen de laatste in de stromingsrichting van het koelmiddel vrijwel geen warmte afgeven.

Bovendien ontstaat er een probleem bij het berekenen van de warmteafgifte. Hierbij moet u er rekening mee houden dat het uitschakelen van de eerste radiatoren van het verwarmingssysteem leidt tot een verhoging van de temperatuur van het inkomende water voor de volgende apparaten.

Het is zinloos om eenpijpschema's met verticale onderleiding toe te passen, omdat de lengte van de buizen hetzelfde zal zijn als bij de tweepijpsvariant, waardoor alle voordelen teniet worden gedaan, maar de nadelen blijven.

Als de retour van het koelmiddel dezelfde route volgt als de aanvoer, dan is de totale lengte van de buizen bij beide varianten vrijwel gelijk

De aansluiting van een verwarmingstoestel wordt doorgaans uitgevoerd via een bypass, om de mogelijkheid te hebben om elk ervan uit te schakelen zonder de circulatie van water door het circuit te stoppen.

Om op kranen te besparen, kunt u de omleiding van water via de aftakking achterwege laten, maar dan moet u de werking van dit deel van het systeem stoppen en het water aftappen wanneer de radiator moet worden vervangen of gerepareerd.

De meest economische optie is het gebruik van één stalen buis met een diameter van 1,5-2 inch zonder verwarmingsradiatoren. De afwezigheid van kranen en fittingen maakt dit systeem ook het meest praktisch vanwege het minimaliseren van het risico op lekken of waterdoorbraken.

Lees meer over de berekening van het eenpijpsverwarmingssysteem in dit artikel.

Toepassing van een tweepijps verwarmingsvariant

Een schema van het verwarmingscircuit waarbij één buis wordt gebruikt voor de toevoer van warm water naar de verwarmingstoestellen en een tweede voor de retour van het gekoelde water, wordt een tweepijpsschema genoemd.

De belangrijkste voordelen:

• de temperatuur van het aan alle radiatoren toegevoerde water is gelijk;
• het uitschakelen van één of meerdere radiatoren heeft geen invloed op de temperatuur van het aan de overige verwarmingstoestellen toegevoerde water;
• de beperkingen wat betreft het aantal radiatoren voor één verwarmingscircuit hangen alleen af van het doorlaatvolume van de buizen.

Het grootste nadeel van een dergelijke leiding is een zekere toename van de buislengte.

Dit leidt tot enkele extra nadelen:

• de kosten voor aanschaf en montage van de verwarmingssysteemelementen nemen toe;
• de integratie in het interieur van een particuliere woning wordt moeilijker.

Het aantal fittingen en kranen bij een tweepijpssysteem is vrijwel hetzelfde als bij een eenpijpssysteem.

Voor het meelopende schema van de koelvloeistofbeweging wordt de totale lengte van de leidingen bij gebruik van een tweepijpssysteem vergroot met de afstand tussen de eerste en laatste radiator. Soms is die afstand onbeduidend in vergelijking met de totale lengte van het circuit.

Afhankelijk van de relatieve beweging van het warme en koude water worden de tweepijpsverdelingsschema's onderverdeeld in twee typen:

• meelopend;
• doodlopend.

Meelopend schema. Beide stromen bewegen in dezelfde richting en daardoor is de lengte van de koelvloeistofcyclus voor elke radiator gelijk. In dit geval worden ze bij het opstarten van het verwarmingssysteem met gelijke snelheid verwarmd.

Doodlopende variant. De bewegingsrichting van het warme en koude water is tegengesteld. De verwarming van de radiatoren die het dichtst bij de ketel staan, gebeurt sneller.

Hoe kleiner de snelheid van het water, hoe opvallender dit effect is, daarom zal bij natuurlijke circulatie de verwarming van sommige ruimtes aanzienlijk langzamer plaatsvinden dan van andere.

Als er een circulatiepomp wordt gebruikt of de afstand tussen de eerste en laatste radiator in het circuit klein is, dan is het effect van ongelijkmatige verwarming bij een doodlopende tweepijpsverdeling niet merkbaar. De keuze voor de ene of andere optie is dan uitsluitend gebaseerd op overwegingen van gemak bij het leggen van de retourleiding.

Opname van een verdeelcollector in het systeem

Een populaire manier om waterverwarming te organiseren is de zogenaamde “stralingsschema” met behulp van een distributiecollector.

Deze methode van verdeling werkt alleen betrouwbaar bij een goede waterdruk in het systeem, daarom wordt deze niet gebruikt bij natuurlijke circulatie.

Radiale verdeling impliceert dat elke verwarmingsinrichting (of een kleine groep ervan) rechtstreeks wordt aangesloten op de distributiecollector, die het hete water verdeelt en het gekoelde water opvangt.

Radiaal systeem voor aansluiting van radiatoren

De meest gelijkmatige en regelbare verdeling van de warmtedragerstroom over de verwarmingsapparaten kan worden bereikt met behulp van een verdeelcollector.

Het apparaat bevat twee spruitstukken: in het ene komt het hete water uit de ketel en wordt verdeeld over de radiatoren, in het andere komt het gekoelde water terug en wordt teruggevoerd naar de ketel.

Aansluiting van radiatoren via een verdeelcollector vindt parallel plaats, waardoor bij deze verdeling een minimaal temperatuurverschil van de warmtedrager naar de verwarmingsapparaten wordt bereikt.

Dit vergemakkelijkt de berekening van de radiatorparameters tijdens de ontwerpfase aanzienlijk en maakt het ook mogelijk om het vermogen van elk apparaat tijdens gebruik eenvoudig te regelen.

Een tweede belangrijk voordeel van deze verdeling is de mogelijkheid om de parameters van de warmtedrageraanvoer naar alle apparaten vanaf één locatie te regelen. De collector wordt in een speciale kast geplaatst met toegang tot indicatoren en bedieningselementen: kranen, kleppen en pompen.

Dit is handig vanuit het oogpunt van het regelen van het binnenklimaat en maakt het gemakkelijker om radiatoren in het interieur van de ruimte te integreren.

Tot de nadelen van systemen met een collectorenschema voor de verdeling van de verwarming behoort de maximale lengte van de aan- en afvoerleidingen naar de radiatoren. Deze optie is de duurste qua kosten van de componenten van het circuit en het meest complex bij de montage, en vereist ook een bepaalde bekwaamheid.

Het gebruik van een collector voor het aansluiten van verschillende soorten verwarmingsapparaten vereist een goed begrip van waterverwarming en soms ook het uitvoeren van hydraulische berekeningen voor een normaal functioneren van dergelijke systemen.

In de regel worden de leidingen in de stralingsverdeling van de verwarming in de vloerchape gemonteerd. Dit betekent dat het ontwerpen en installeren van een dergelijk systeem noodzakelijk is bij de bouw of ingrijpende renovatie van een particuliere woning.

Het uitvoeren van de collectorenvariant voor het aansluiten van radiatoren of het wijzigen van de geometrie van circuits in ruimtes waar al een interieurrenovatie heeft plaatsgevonden, is vrij lastig. Dit is het tweede belangrijke nadeel van dit type verdeling.

Regels voor het gebruik van vloerverwarming

Een comfortabele en zeer populaire manier om woonruimten te verwarmen – het installeren van vloerverwarming. Als het te verwarmen oppervlak klein is, kan men volstaan met één leiding, geplaatst in de vloerchape.

Het aansluiten van vloerverwarming op het verwarmingssysteem via een verdeelcollector is de enige mogelijke optie om grote oppervlakken op deze manier te verwarmen.

Voor grote oppervlakken is het gebruik van een enkele leiding onmogelijk om de volgende redenen:

• de hoeveelheid toegevoerde warmte is niet voldoende om de hele ruimte te verwarmen, bovendien zal deze verwarming ongelijkmatig zijn;
• bij grote lengte ontstaat er een sterke hydrodynamische weerstand van de vloeistofstroom, wat leidt tot overmatige elektriciteitskosten voor het opbouwen van druk en het risico op waterdoorbraak op verbindingspunten vergroot.

Daarom is bij een aanzienlijk oppervlak van vloerverwarming het gebruik van meerdere leidingen geen wens, maar een noodzaak.

In dit geval wordt de aansluiting via een verdeelcollector uitgevoerd.

Vaak wordt de verdeler voorzien van een mengset om de temperatuur van het water dat naar de vloerverwarmingsbuizen wordt gevoerd te regelen. Het punt is dat voor radiatoren doorgaans vloeistof met een temperatuurbereik van 70-80°C wordt gebruikt, terwijl voor vloerverwarming ongeveer 40°C nodig is.

Temperatuurregeling via de menger is betrouwbaar, wat erg belangrijk is, omdat een te hoge temperatuur aanzienlijke vervorming van de vloerbedekking kan veroorzaken: linoleum, laminaat of parket.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Schematische weergave van de verwarmingsleidingen in een groot twee verdiepingen tellend huis. Twee-pijps gelijkstroom- en doodlopend systeem en vloerverwarming aangesloten via verdelers. Uitsluiting van conflict tussen circulatiepompen met behulp van een hydraulische pijl:

Stralingsschema voor het verwarmen van een gebouw met twee verdiepingen. Omdat de afwerking nog niet is uitgevoerd, is de volledige leidingaanleg goed zichtbaar. Nuances van het leggen van buizen op de vloer onder een betonvloer:

Mening van een ervaren installateur van verwarmingssystemen over verschillende schema's die in particuliere woningen worden gebruikt. Overzicht van voor- en nadelen van natuurlijke circulatie, eenpijps-, tweepijps-gelijkstroom- en doodlopend systeem, alsook collectorleidingen:

De gepresenteerde leidingaanleg voor woningverwarming zijn standaard en kunnen worden aangepast rekening houdend met de geometrie van de ruimtes, vereiste temperatuurwaarden of andere factoren. Bij het aanpassen van schema's moeten de wetten en basisprincipes van de natuurkunde, hydraulica, materiaalkunde en andere disciplines worden nageleefd.

Bij het oplossen van complexe of niet-standaard problemen kunt u beter een specialist raadplegen, omdat het verbouwen van verwarmingssystemen zelfs duurder kan uitvallen dan het modelleren en installeren ervan.

Als u vragen heeft of uw persoonlijke ervaring met de verwarmingsleidingaanleg in uw huis wilt delen, laat dan een reactie achter bij dit artikel. U kunt uw feedback aanvullen met een foto – het contactformulier vindt u hieronder.