Eenpijpsverwarmingssysteem voor particulier huis: schema's + overzicht van voor- en nadelen

U overweegt de installatie van waterverwarming in uw woning? Geen wonder, want een enkelpijpsverwarmingssysteem voor een particuliere woning kan traditioneel en volledig energieonafhankelijk zijn, of juist heel modern en volledig automatisch.

Maar u heeft twijfels over de betrouwbaarheid van een dergelijke optie – u weet niet welk schema u moet kiezen en welke 'valkuilen' u te wachten staan? Wij helpen u deze vragen te verduidelijken – in het artikel worden schema's voor de installatie van een enkelpijpssysteem besproken, evenals de voor- en nadelen die de eigenaar van een huis met een dergelijk verwarmingssysteem te wachten staan.

Het artikelmateriaal is voorzien van gedetailleerde schema's en duidelijke foto's met afbeeldingen van afzonderlijke elementen die worden gebruikt bij de montage van de verwarming. Daarnaast is er een video geselecteerd met een uitleg over de nuances van het installeren van een enkelpijpssysteem met vloerverwarming.

Werkingsprincipe van waterverwarming

In laagbouw heeft een eenvoudige, betrouwbare en economische constructie met één leiding de grootste verspreiding gekregen. Het enkelpijpssysteem blijft de meest populaire manier om individuele warmtevoorziening te organiseren. Het functioneert door de continue circulatie van vloeibare warmtedrager.

Terwijl het door de leidingen van de warmtebron (ketel) naar de verwarmingselementen en terug beweegt, geeft het zijn warmte-energie af en verwarmt het gebouw.

De warmtedrager kan lucht, stoom, water of antivries zijn, die wordt gebruikt in woningen voor periodiek verblijf. De meest voorkomende zijn waterverwarmingsschema's.

Traditionele verwarming is gebaseerd op fysische verschijnselen en wetten – thermische uitzetting van water, convectie en zwaartekracht. Door de verwarming in de ketel zet de warmtedrager uit en creëert druk in de leiding.

Bovendien wordt het minder dicht en dus lichter. Van onderaf aangeduwd door het zwaardere en dichtere koude water, stijgt het omhoog, daarom wordt de uit de ketel komende leiding altijd zo hoog mogelijk geleid.

Onder invloed van de gecreëerde druk, convectiekrachten en zwaartekracht stroomt het water naar de radiatoren, verwarmt ze en koelt daarbij zelf af.

Zo geeft de warmtedrager thermische energie af, waardoor de ruimte wordt verwarmd. Het water keert al koud terug naar de ketel en de cyclus begint opnieuw.

Moderne apparatuur die de warmtevoorziening van een huis verzorgt, kan zeer compact zijn. Voor de installatie ervan is zelfs geen speciale ruimte nodig.

Het verwarmingssysteem met natuurlijke circulatie wordt ook wel zwaartekracht- of gravitatieverwarming genoemd. Om de vloeistofstroom te garanderen, moet de hellingshoek van de horizontale leidingen worden aangehouden, die 2 – 3 mm per strekkende meter moet zijn.

Het volume van de warmtedrager neemt toe bij verhitting, waardoor hydraulische druk in de leiding ontstaat. Omdat water echter niet samendrukbaar is, zal zelfs een kleine overschrijding leiden tot vernietiging van de verwarmingsconstructies.

Daarom wordt in elk verwarmingssysteem een compenserend apparaat geïnstalleerd – een expansievat.

In een zwaartekrachtverwarmingssysteem wordt de ketel op het laagste punt van de leiding gemonteerd en het expansievat op het hoogste punt. Alle leidingen worden schuin aangelegd, zodat de vloeibare warmtedrager door de zwaartekracht van het ene systeemonderdeel naar het andere kan stromen.

Verschil tussen een enkelpijps- en tweepijpssysteem

Waterverwarmingssystemen worden onderverdeeld in twee hoofdtypen: eenpijps- en tweepijpssystemen. Het verschil in deze schema's ligt in de manier waarop de warmteafgevende radiatoren op de leiding worden aangesloten.

De leiding van een eenpijpsverwarming is een gesloten ringcircuit. De pijpleiding wordt vanaf het verwarmingstoestel aangelegd, de radiatoren worden er in serie op aangesloten en gaan terug naar de ketel.

Verwarming met één leiding is eenvoudig te monteren en heeft niet veel componenten, waardoor u aanzienlijk kunt besparen op de installatie.

Eenpijpsverwarmingscircuits met natuurlijke beweging van de warmtedrager worden alleen met een bovenleiding aangelegd. Kenmerkend is dat de schema's stijgbuizen hebben voor de aanvoerleiding, maar geen stijgbuizen voor de retourleiding.

De beweging van de warmtedrager van een tweepijpsverwarming vindt plaats via twee leidingen. De eerste dient om de hete warmtedrager van het verwarmingstoestel naar de warmteafgevende circuits te transporteren, de tweede voor het afvoeren van het afgekoelde water naar de ketel.

De verwarmingsradiatoren worden parallel aangesloten – de verwarmde vloeistof komt in elke radiator rechtstreeks van het aanvoercircuit, waardoor deze een vrijwel gelijke temperatuur heeft.

In de radiator geeft de warmtedrager energie af en gaat als afgekoelde vloeistof naar het afvoercircuit – de 'retour'. Een dergelijk schema vereist een dubbele hoeveelheid fittingen, leidingen en afsluiters, maar maakt het mogelijk complexe vertakte constructies aan te leggen en de verwarmingskosten te verlagen door individuele regeling van de radiatoren.

Een tweepijpssysteem verwarmt grote oppervlakten en gebouwen met meerdere verdiepingen efficiënt. In laagbouw (1-2 verdiepingen) woningen met een oppervlakte van minder dan 150 m² is het zowel esthetisch als economisch verstandiger om een eenpijpsverwarmingssysteem aan te leggen.

Het tweepijpsschema voor het aansluiten van radiatoren is niet wijdverbreid in de aanleg van individuele warmwatervoorziening voor particuliere woningen, omdat het moeilijker te monteren en te onderhouden is. Bovendien ziet de dubbele hoeveelheid leidingen er niet esthetisch uit.

Opties voor de inrichting van enkelpijpsverwarming

Onderdelen van elk verwarmingssysteem:

• warmtebron – ketel (vastebrandstof-, elektrische, gasgestookte ketel;)
• warmteafgevende apparaten – radiatoren, vloerverwarmingscircuits;
• apparaat dat de circulatie van de warmtedrager verzorgt – speciaal versnellingsgedeelte van de leiding, waterpomp;
• apparaat dat de overdruk van de warmtedrager in de leiding compenseert – expansievat van het open type of gesloten type;
• buizen, fittingen en bijbehorende waterleidingarmaturen.

Afhankelijk van het type gebruikte apparaten varieert ook het schema van de warmtevoorziening.

Systemen met natuurlijke en geforceerde circulatie

De circulatie van de warmtedrager in het verwarmingssysteem kan op natuurlijke wijze plaatsvinden – onder invloed van fysische verschijnselen, of geforceerd – via een circulatiepomp.

In het eerste geval is de beweging door het systeem spontaan en wordt natuurlijk genoemd, in het tweede – geforceerd of kunstmatig.

Met het oog op de constructieve kenmerken worden eenpijpsverwarmingsschema's in twee typen verdeeld. De eerste – een verouderd maar eenvoudig doorstroomschema, de tweede – een verbeterd schema met bypasses.

Om de vloeistofbeweging in een zwaartekrachtsysteem te garanderen, is een versnellingsgedeelte nodig. Dit is een verticale pijp die van de ketel afgaat, waardoor de verwarmde warmtedrager omhoog stijgt.

Op het hoogste punt wordt de leiding soepel naar beneden gebogen, waardoor het water met versnelling door de leiding stroomt.

Voor een verwarmingsschema met bovenleiding, en ook voor twee verdiepingen tellende huizen, dient de aanvoerleiding als zodanig gedeelte, omdat deze tot een voldoende niveau stijgt.

Voor verwarming van een eenlaags gebouw met onderste horizontale leidingen wordt een versnellingsverdeler geïnstalleerd, waarvan de hoogte niet minder dan 1,5 m boven het niveau van de eerste radiator mag zijn.

Het versnellingsgedeelte is een apparaat dat de circulatie van de warmtedrager in een zwaartekrachtverwarmingssysteem verzorgt. De doorlaatdiameter van de buizen van dit leidingdeel moet groter zijn dan die van het hoofdleidingdeel.

Bijvoorbeeld, bij een buisdiameter van de hoofdleiding van 25-32 mm, kiest men voor de versnellingsverdeler een buis met een diameter van 40 mm.

Het hoogste punt van de versnellingscollector wordt op een geschikte plaats in de buurt van de ketel aangebracht. De collectorleiding wordt zo naar beneden geleid dat er voldoende hoogteverschil is tussen de onderste aftakking van de versnellingscollector en het laagste punt van de leiding om een constante helling van de pijpleiding te waarborgen.

De belangrijkste voordelen van het zwaartekrachtsysteem zijn de volledige energieonafhankelijkheid (in combinatie met een vastebrandstofketel), eenvoud en de afwezigheid van ingewikkelde apparaten.

Er zijn echter vrij veel nadelen:

• Om de hydraulische weerstand te minimaliseren, moeten de buisdiameters voldoende groot zijn.
• Elk ingebouwd apparaat en toestel vormt een belemmering voor de vloeistofstroom, daarom is er in het systeem een minimale hoeveelheid afsluiters. Dit levert problemen op bij reparatie, omdat het een volledige uitschakeling van het systeem en het aftappen van de warmtedrager uit de leiding vereist.
• Voor een betrouwbare werking moet het zwaartekrachtsysteem zorgvuldig worden berekend en gebalanceerd, waarbij de optimale buisdiameters en het aantal radiatoronderdelen worden gekozen. De radiatoren aan het einde van het systeem moeten groter zijn dan die waarin de warmtedrager na de ketel binnenkomt.

Het installeren van een circulatiepomp in het systeem neutraliseert vrijwel alle nadelen. Het apparaat geeft de warmtedrager een extra impuls, waardoor de hydraulische weerstand van de leidingelementen kan worden overwonnen.

Schema's van gedwongen eenpijpsverwarming worden het vaakst in particuliere huizen toegepast.

Dankzij de modernisering van het doorstroomsysteem door het installeren van bypasses, komt de warmtedrager met bedrijfstemperatuur vrijwel gelijktijdig in alle apparaten.

De pomp kan op elke plaats in de leiding worden gemonteerd. Maar er moet rekening mee worden gehouden dat heet water de levensduur verkort, doordat het de rubberen onderdelen (pakkingen en afdichtingen) aantast.

Daarom is het raadzamer het apparaat op de retourleiding te installeren, waar de afgekoelde warmtedrager circuleert. Voor de pomp wordt verplicht een groffilter geplaatst om te voorkomen dat mogelijke verontreinigingen binnendringen.

Het is wenselijk alle apparaten en toestellen van verwarmingssystemen aan te sluiten via afsluiters en bypasses.

Een dergelijke montage maakt het mogelijk om reparatie en onderhoud van afzonderlijke elementen uit te voeren zonder dat het hele systeem hoeft te worden stopgezet en het water volledig hoeft te worden afgetapt.

Een bypass is onregelbaar of regelbaar. In het eerste geval is het een eenvoudige pijp die de aanvoer- en afvoerleiding verbindt. In het tweede geval is het voorzien van een afsluitende driewegklep.

Voordelen van een verwarmingssysteem met geforceerde circulatie:

• U kunt complexere en vertakte schema's realiseren en de lengte van de circuits vergroten;
• Er is geen noodzaak voor grotere buisdiameters – de pomp creëert voldoende druk in de leiding voor beweging en gelijkmatige verdeling van de vloeistof;
• De circulatie gebeurt met een ingestelde snelheid en is niet afhankelijk van de mate van verhitting van de warmtedrager of de aanwezigheid van een opstartgedeelte;
• Het is niet nodig om hellingshoeken aan te houden bij het leggen van de leiding, omdat de beweging van de warmtedrager door de pomp wordt gestimuleerd.

Bovendien kunt u regelapparaten op elke radiator installeren en een optimale verwarmingsmodus handhaven, waardoor het energieverbruik en de verwarmingskosten worden verlaagd.

Er zijn slechts drie nadelen aan een eenpijps-gefonceerd verwarmingssysteem:

• afhankelijkheid van stroomvoorziening;
• geluid – enig gebrom dat de werkende pomp produceert;
• kosten – hogere kosten van de installatie vergeleken met het zwaartekrachtsysteem.

Ze zijn eenvoudig te neutraliseren. De afhankelijkheid van elektriciteit kan worden opgelost door de installatie van een autonome generator of door de mogelijkheid om het systeem over te schakelen naar natuurlijke circulatie.

Om de werking van de pomp praktisch onhoorbaar te maken, volstaat het om deze in een niet-woonkamer te monteren – badkamer, toilet, stookruimte.

Op de hoogste punten van de leiding, vooral bij geforceerde verwarming met een gesloten expansievat, moet de mogelijkheid worden voorzien om de uit het water vrijkomende lucht af te laten. Voor radiatoren zijn dit automatische ontluchters of Mayevsky-kranen, voor de leiding een luchtscheider.

Open of gesloten verwarmingssysteem?

Om overmatige stijging van de hydraulische druk in het systeem en schommelingen te voorkomen, wordt een expansievat geïnstalleerd. Het neemt het overtollige water op bij uitzetting en geeft het terug aan de leiding bij afkoeling, waardoor het evenwicht van het systeem wordt hersteld.

Er zijn twee fundamenteel verschillende constructies die het type van het hele systeem bepalen.

Een expansievat van het open type is een gedeeltelijk of volledig open vat dat wordt aangesloten op de leiding op het hoogste punt, direct na de ketel.

Om overlopen van vloeistof over de rand te voorkomen, is er op een bepaald niveau een afvoer voorzien waardoor het overtollige water naar de riolering of naar buiten wordt afgevoerd.

In eenlaagse huizen wordt het compensatievat vaak naar de zolder geleid – in dat geval moet het worden geïsoleerd.

Om niet constant het niveau van de warmtedrager te hoeven controleren, wordt er een waterleiding naar het expansievat aangelegd en een eenvoudige vlotterklep geïnstalleerd.

Een verwarmingssysteem met een dergelijk compenserend apparaat wordt een open systeem genoemd. Het wordt toegepast bij de inrichting van energieonafhankelijke of gecombineerde warmtevoorziening.

Het gaat uit van direct contact van de hete warmtedrager met de lucht, waardoor natuurlijke verdamping en verzadiging met zuurstof optreedt.

Op basis hiervan wordt het open warmtetoevoerschema gekenmerkt door de volgende nadelen:

1. Bij het installeren van de leidingen van zwaartekrachtsystemen is het naleven van hellingen verplicht – in dat geval zal de vrijkomende lucht in het systeem worden afgevoerd naar het vat en de atmosfeer.
2. Het is noodzakelijk om regelmatig het waterniveau in het vat te controleren en tijdig bij te vullen, om overmatige verdamping te voorkomen.
3. Antivries mag niet als warmtedrager worden gebruikt, omdat bij verdamping giftige stoffen vrijkomen.

De zuurstof in de circulerende vloeistof veroorzaakt corrosieschade aan stalen onderdelen van verwarmingstoestellen, waardoor hun levensduur wordt verkort.

Er zijn echter ook voordelen:

• Er is geen noodzaak voor constante controle van de druk in de leiding;
• Zelfs bij kleine lekkages zal het systeem het huis betrouwbaar verwarmen, zolang er voldoende vloeistof in de leiding aanwezig is;
• Het bijvullen van de warmtedrager in het systeem kan zelfs met een emmer – gewoon water in het expansievat gieten tot het vereiste niveau.

Een gesloten expansievat is een stevige, hermetisch afgesloten behuizing, waarvan het interne volume door een membraan in twee delen wordt verdeeld. De ene holte wordt met lucht gevuld, de andere wordt verbonden met de leiding.

Bij verhitting zet de warmtedrager uit, duwt het membraan richting de luchtkamer, die als demper fungeert. Bij afkoeling van het water daalt de hydraulische druk en brengt de samengeperste lucht het systeem in evenwicht, waarbij het overtollige water terug in de leiding wordt gedrukt.

Alle gesloten vaten zijn voorzien van een luchtventiel. In noodgevallen, wanneer de druk in de luchtkamer de toegestane limiet overschrijdt, laat het gas ontsnappen en beschermt het apparaat tegen vernietiging.

Een systeem met een membraanexpansievat wordt een gesloten systeem genoemd. Het is een volledig van lucht afgesloten gesloten hydraulische leiding.

Het compensatievat kan overal in het systeem worden geplaatst, maar meestal wordt het op de retourleiding bij de ketel geïnstalleerd – voor eenvoudiger onderhoud.

Een gesloten verwarmingssysteem wordt gekenmerkt door een lichte overdruk. Daarom wordt een veiligheidsgroep een verplicht onderdeel van de leiding.

Het samenstel bestaat uit een ontluchter, een manometer en een veiligheidsklep voor het afvoeren van koelmiddel in noodgevallen. Het wordt gemonteerd met afsluiters op de aanvoerleiding om deze bij reparatie te kunnen afsluiten.

Indien er een stijging in de leiding is, wordt deze op het hoogste punt geplaatst.

Effectief schema voor een enkelpijpssysteem

Bij het ontwerpen van verwarming wordt rekening gehouden met vele factoren – de aanwezigheid van een stabiele stroomvoorziening en een aparte ruimte voor apparatuur (ketelruimte, boilerruimte), het aantal verdiepingen en de indeling, de esthetiek van de toekomstige constructie, enz.

In elk individueel geval zullen de locatie van de apparatuur en de aansluitmethoden verschillen.

Voor een zeer kleine ruimte – een vakantiehuisje – is een eenvoudig zwaartekrachtschema van seriële aansluiting van radiatoren rechtstreeks op de hoofdleiding het meest effectief.

Bij het installeren van twee of drie radiatoren is het niet nodig een groot aantal afsluiters te installeren – in dit geval is het eenvoudiger om indien nodig het water uit het systeem te laten lopen.

In gebouwen met een groter oppervlak is het warmtetoevoersysteem een complexe, soms vertakte constructie. In dit geval wordt geforceerde verwarming volgens het 'Leningradka'-schema met diagonale aansluiting van warmteafgevende radiatoren en verstelbare bypasses de optimale optie.

Een dergelijk schema garandeert maximale verwarming van het radiatoroppervlak en de mogelijkheid om de bedrijfsmodus aan te passen en in te stellen. Om een element van het systeem los te koppelen, is het niet nodig water uit de gehele hoofdleiding te laten lopen.

Manieren om een radiator aan te sluiten op de leiding

De warmteafgifte van radiatoren hangt af van de manier waarop ze op de hoofdleiding zijn aangesloten.

Er zijn drie hoofdtypen aansluitingen:

• Diagonaal;
• Zijdelingse;
• Onder.

Laten we de kenmerken van elk van deze methoden in meer detail bekijken.

Diagonale of kruisverbinding

Diagonale of kruisaansluiting is het meest effectief. Er wordt maximale verwarming van de radiator over het oppervlak bereikt en er is vrijwel geen warmteverlies.

Bij dit schema wordt de aanvoerleiding aangesloten op de bovenste aansluiting van de radiator en de retourleiding op de onderste aansluiting aan de tegenovergestelde zijde van het toestel. Voor toestellen met een groot aantal secties wordt alleen de diagonale aansluiting gebruikt.

Zij- of eenzijdige aansluiting

De zij- of eenzijdige aansluiting zorgt voor een gelijkmatige verwarming van alle secties van het toestel.

Voor de aansluiting worden de aanvoer- en retourleidingen aan één zijde aangebracht. Dit type verbinding wordt meestal toegepast bij verwarmingssystemen met een bovenleiding.

Het warmteafgiftevermogen bij zij-aansluiting van radiatoren met toevoer van boven naar onder is 97%. Bij omgekeerde stroming van de warmtedrager – van onder naar boven – is dit percentage 78%.

Onderverbinding van de radiator met de leiding

Onderste aansluiting is niet het meest efficiënte verwarmingsschema. Het wordt echter vrij vaak toegepast, vooral wanneer de hoofdleiding onder de vloer wordt verborgen.

De aanvoer- en retourleidingen worden aangesloten op de onderste aansluitingen aan weerszijden van de radiator.

Het warmteafgiftevermogen bij onderste aansluiting van radiatoren is 88%

Voor- en nadelen van een enkelpijpssysteem

Eenpijpsverwarming heeft grote populariteit verworven in de particuliere bouw.

De belangrijkste redenen zijn de relatief lage kosten van de constructie en de mogelijkheid om deze zelf te monteren, zonder inschakeling van specialisten.

Maar het eenpijpsverwarmingssysteem heeft ook andere voordelen:

• Hydraulische stabiliteit – de warmteafgifte van andere elementen van het systeem verandert niet bij het uitschakelen van afzonderlijke circuits, vervangen van radiatoren of toevoegen van secties;
• De aanleg van de hoofdleiding vereist een minimaal aantal buizen;
• Het kenmerkt zich door lage traagheid en korte opwarmtijd dankzij de kleinere hoeveelheid warmtedrager in de leiding vergeleken met een tweepijpssysteem;
• Het ziet er esthetisch uit en bederft het interieur van de ruimte niet, vooral als de hoofdleiding wordt verborgen;
• Installatie van afsluiters van de nieuwste generatie – zoals automatische en handmatige thermostaten – maakt het mogelijk om de werkingsmodus van de gehele constructie en de afzonderlijke onderdelen nauwkeurig in te stellen;
• Eenvoudige en betrouwbare constructie;
• Eenvoudige installatie, onderhoud en gebruik.

Door het aansluiten van regel- en controleapparatuur op het verwarmingssysteem kan het volledig automatisch worden bediend.

Integratie met het systeem «Smart Home» – in dat geval kunnen er programma's voor optimale verwarmingsmodi worden ingesteld, afhankelijk van het tijdstip, het seizoen en andere bepalende factoren.

De leiding van een eenpijpsverwarming kan volledig worden verborgen achter de afwerking. Zo'n apparaat bederft niet alleen het uiterlijk van de kamer niet, maar wordt ook een onderdeel ervan – een interieurobject.

Het grootste nadeel van een eenpijpsverwarming is de onbalans in de verwarming van de warmteafgevende radiatoren over de lengte van de leiding.

Het verwarmingsmedium koelt af naarmate het door het circuit beweegt. Hierdoor worden radiatoren die ver van de ketel zijn geplaatst minder warm dan dichtbij geplaatste. Daarom wordt aanbevolen om langzaam afkoelende gietijzeren radiatoren te installeren.

Het installeren van een circulatiepomp zorgt ervoor dat het verwarmingsmedium de verwarmingscircuits gelijkmatiger kan verwarmen, maar bij een voldoende lange leidinglengte wordt een aanzienlijke afkoeling ervan waargenomen.

Het negatieve effect van dit fenomeen wordt op twee manieren verminderd:

1. In radiatoren die ver van de ketel staan, wordt het aantal secties vergroot. Dit vergroot hun warmtegeleidende oppervlak en de hoeveelheid afgegeven warmte, waardoor de ruimtes gelijkmatiger kunnen worden verwarmd.
2. Er wordt een ontwerp gemaakt met een rationele plaatsing van de warmteafgevende apparaten in de kamers – de krachtigste worden geïnstalleerd in kinderkamers, slaapkamers en 'koude' (noordelijke, hoek) kamers. Naarmate het verwarmingsmedium afkoelt, volgen de woonkamer en keuken, en eindigen met niet-bewoonde en bijkeukens.

Dergelijke maatregelen minimaliseren de nadelen van een eenpijpssysteem, vooral voor gebouwen van één of twee verdiepingen met een oppervlakte tot 150 m². Voor dergelijke huizen is een eenpijpsverwarming het meest voordelig.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Aan de leiding van een eenpijpsverwarming worden niet alleen radiatoren aangesloten, maar ook vloerverwarmingscircuits. In de video wordt getoond hoe u een dergelijke installatie uitvoert.

Een eenpijpsverwarming is een eenvoudig en betrouwbaar systeem. Voor een efficiënte verwarming is het echter noodzakelijk om de afzonderlijke onderdelen zorgvuldig te kiezen. Het is raadzaam om hiervoor een specialist te raadplegen, waar men u kan helpen met een schatting.

Bent u het niet eens met de schema's in ons artikel? Of heeft u praktische ervaring met het inrichten van een eenpijpsverwarming in een particulier huis? Uw ervaring zal nuttig zijn voor onze lezers. Aarzel niet en deel uw kennis in de reacties hieronder.