Jednorurowy system ogrzewania Leningradka: schematy i zasady organizacji

Do ogrzewania małego pomieszczenia mieszkalnego lub dwupiętrowego prywatnego domu nie jest konieczne stosowanie skomplikowanych, kosztownych technologii. Znany jeszcze z czasów Związku Radzieckiego system ogrzewania “Leningradka” jest dziś skutecznie stosowany do dostarczania ciepła do małych budynków mieszkalnych.

Pozostaje popularna dzięki prostocie projektowania i oszczędnemu zużyciu materiałów. Wszak, jak Pan/Pani przyzna, droższe i bardziej skomplikowane – nie zawsze oznacza lepsze.

Samodzielnie można urządzić jednorurową “Leningradkę”. Pomożemy zrozumieć zasadę działania systemu, przedstawimy podstawowe schematy technologiczne i opiszemy krok po kroku technologię montażu systemu grzewczego. Poglądowy materiał foto- i video pomoże zaplanować kolejność realizacji projektu.

Zasada działania schematu ogrzewania “Leningradka”

Pojawienie się nowoczesnego sprzętu grzewczego i nowych technologii umożliwiło udoskonalenie “Leningradki”, uczynienie jej sterowalną i zwiększenie możliwości funkcjonalnych.

Klasyczna “Leningradka” to system urządzeń grzewczych (grzejników, konwektorów, paneli) połączonych jednym rurociągiem. W systemie tym swobodnie krąży czynnik grzewczy – woda lub mieszanina płynu niezamarzającego. Źródłem ciepła jest kocioł. Grzejniki instaluje się wzdłuż ścian na obwodzie budynku.

System ogrzewania, w zależności od umiejscowienia rurociągu, dzieli się na dwa rodzaje:

• poziomy;
• pionowy.

Rurociąg systemu może być umieszczony od dołu lub od góry. Górne umiejscowienie rur uważane jest za najbardziej efektywne pod względem oddawania ciepła, podczas gdy dolne rury są łatwiejsze w montażu.

Dolne podłączenie urządzeń wymaga obowiązkowego użycia pompy, przez co priorytety ekonomiczne systemu nieco się zmniejszają. W przypadku wariantu górnego konieczne jest precyzyjne obliczenie na etapie projektowania oraz wykonanie odcinka przyspieszającego, co zwiększa długość rurociągu i koszty jego budowy.

Przy dolnym podłączeniu urządzeń grzewczych do magistrali grzewczej należy przewidzieć zwężenie rur na odcinku, niezbędne do skierowania czynnika grzewczego do grzejnika.

Cyrkulacja czynnika grzewczego może odbywać się wymuszenie (za pomocą pompy obiegowej) lub naturalnie. System może być również zamknięty lub otwarty. O cechach każdego rodzaju systemu opowiemy w następnym rozdziale.

Nazywana “Leningradką” jednorurowa instalacja grzewcza nadaje się do jedno- i dwukondygnacyjnych budynków mieszkalnych o niewielkiej powierzchni, optymalna liczba grzejników – do 5 sztuk.

Przy użyciu 6–7 grzejników należy przeprowadzić skrupulatne obliczenia konstrukcji. W przypadku 8 lub więcej grzejników system może być niewystarczająco efektywny, a jego instalacja i modyfikacja – nieuzasadnienie kosztowna.

Diagonalny wariant podłączenia w schemacie jednorurowym, choć pozwala zwiększyć wydajność cieplną systemu o 10 – 12 %, nie eliminuje “przechyłu” w temperaturze pomiędzy pierwszymi od kotła a skrajnymi grzejnikami.

Przegląd podstawowych schematów technologicznych

Każdy ze schematów ogrzewania Leningradki ma swoje cechy praktycznej realizacji, zalety i wady, z którymi zapoznamy się poniżej.

Cechy schematów poziomych

W parterowych domach prywatnych lub pomieszczeniach o małej powierzchni zwykle instaluje się „Leningradkę” według schematu poziomego. Przy praktycznej realizacji schematów poziomych należy uwzględnić, że wszystkie elementy grzewcze (baterie) znajdują się na jednym poziomie, a ich montaż odbywa się wzdłuż ścian na obwodzie urządzanego pomieszczenia.

Rozważmy najprostszy klasyczny poziomy schemat otwarty z wymuszoną cyrkulacją.

Na poziomym schemacie „Leningradki”: 1 — kocioł; 2 — króciec; 3 — zbiornik; 4 — pompa cyrkulacyjna; 5 — spustowy zawór kulowy; 6 — kolektor rozpędowy; 7 — zawór Mayewskiego; 8 — grzejniki; 9 — rurociąg odprowadzający; 10 — kanalizacja; 11 — zawór kulowy; 12 — filtr; 14 — rurociąg zasilający. Strzałki wskazują kierunek przepływu czynnika grzewczego.

Ze schematu widać, że system składa się z:

1. Kotła grzewczego, podłączonego do systemu doprowadzania wody i do sieci kanalizacyjnej;
2. Zbiornika wyrównawczego z króćcem – dzięki obecności tego zbiornika system nazywany jest otwartym. Do niego podłączony jest króciec, przez który uchodzą nadmiary wody przy napełnianiu obiegu oraz powietrze, które może pojawiać się podczas wrzenia cieczy w kotle;
3. Pompy cyrkulacyjnej, zamontowanej na rurociągu powrotnym. Zapewnia ona cyrkulację wody w obiegu;
4. Rurociągu doprowadzającego gorącą wodę i rurociągu odprowadzającego schłodzony czynnik grzewczy;
5. Grzejników z zamontowanymi zaworami Mayewskiego, przez które odbywa się odpowietrzanie;
6. Filtra, przez który przepływa woda przed wejściem do kotła;
7. Dwóch zaworów kulowych – przy otwarciu jednego z nich system zaczyna napełniać się czynnikiem grzewczym (wodą) aż do króćca. Drugi jest zaworem spustowym, za jego pomocą następuje spuszczenie wody z systemu bezpośrednio do kanalizacji.

Grzejniki na schemacie są podłączone rurociągiem od dołu, ale można zorganizować podłączenie diagonalne, które pod względem wydajności cieplnej jest uważane za efektywniejsze.

Niniejszy schemat ilustruje zasadę podłączenia diagonalnego. Czynnik grzewczy wpływa z góry rurociągiem podłączonym do górnej części grzejnika, a wypływa z przeciwnej strony urządzenia w części dolnej.

Powyższy schemat ma istotne wady. Na przykład, jeśli konieczna jest naprawa lub wymiana grzejnika, trzeba będzie całkowicie wyłączyć system grzewczy, spuścić wodę, co w sezonie grzewczym jest wysoce niepożądane.

Ponadto schemat nie przewiduje możliwości regulacji wydajności cieplnej grzejników, zmniejszania temperatury w pomieszczeniach lub jej zwiększania. Udoskonalony schemat, przedstawiony poniżej, rozwiązuje te problemy.

Główna różnica między tym schematem a poprzednim polega na tym, że na rurociągach po obu stronach umieszczono zawory kulowe (zaznaczone na niebiesko), a w dolną rurę wbudowano bypassy z zaworami iglicowymi (zaznaczone na zielono).

Zawory kulowe zainstalowane po obu stronach grzejnika służą do umożliwienia odcięcia dopływu wody do grzejnika. Aby zdemontować grzejnik w celu naprawy lub wymiany bez spuszczania wody z systemu, można zamknąć zawory kulowe.

Dzięki obecności bypassów demontaż grzejnika może nastąpić bez wyłączania systemu – woda będzie przepływać przez obwód dolną rurą.

Bypassy pozwalają również regulować wielkość przepływu czynnika grzewczego. Jeśli zawór iglicowy jest całkowicie zamknięty, grzejnik otrzymuje i oddaje maksymalną ilość ciepła.

Jeśli lekko otworzy się zawór iglicowy, część czynnika grzewczego przepłynie przez bypass, a druga część – przez zawór kulowy. W takim przypadku objętość czynnika grzewczego docierającego do grzejnika zmniejszy się.

W ten sposób, regulując poziom zaworu iglicowego, można kontrolować temperaturę w danym pomieszczeniu.

Rozpatrzmy poziomy zamknięty schemat ogrzewania z wymuszonym obiegiem.

Na rysunku pokazano realizację zamkniętego schematu “Leningradki” z wymuszonym obiegiem. Podgrzany czynnik grzewczy jest dostarczany jedną rurą rozdzielczą, która zbiera schłodzoną wodę i odprowadza ją do kotła w celu dalszego przetworzenia.

W przeciwieństwie do schematu otwartego, system zamknięty znajduje się pod ciśnieniem ze względu na obecność zamkniętego zbiornika wyrównawczego. W systemie znajduje się również panel kontroli i zarządzania.

Składa się z obudowy, na której instaluje się:

1. Zawór bezpieczeństwa. Dobiera się go na podstawie parametrów technicznych kotła, a mianowicie – według maksymalnego dopuszczalnego ciśnienia. Jeśli nastąpi awaria termostatu, przez zawór wypłynie nadmiar wody, tym samym ciśnienie w systemie spadnie.
2. Odpowietrznik. Urządzenie usuwa nadmiar powietrza z systemu. Jeśli system termoregulacji ulegnie awarii, to przy zagotowaniu cieczy w kotle pojawi się nadmiar powietrza, które automatycznie zostanie usunięte przez odpowiedrznik;
3. Manometr. Urządzenie, które pozwala kontrolować i zmieniać ciśnienie w systemie. Zazwyczaj optymalne ciśnienie wynosi 1,5 atmosfery, ale wskaźnik może być inny – zwykle zależy od parametrów kotła.

System zamknięty uznaje się za najbardziej nowoczesne rozwiązanie dzięki automatyzacji niektórych procesów.

Zastosowanie schematów pionowych

Pionowe schematy instalacji „Leningradki” są stosowane w dwupiętrowych domach o niewielkiej powierzchni. Analogicznie mogą być typu otwartego lub zamkniętego, przedstawione jako obiegi z wymuszoną cyrkulacją lub z grawitacją.

Systemy z pompą obiegową przedstawiliśmy powyżej. Rozważmy schemat pionowy z naturalną cyrkulacją typu zamkniętego.

Na schemacie rurociąg znajduje się pionowo, a dopływ wody odbywa się z góry na dół przez naczynie wyrównawcze

Zrealizowanie schematu z naturalną cyrkulacją jest dość skomplikowane. Tutaj rurociąg montowany jest w górnej części ściany pod określonym kątem w kierunku przepływu wody. Czynnik grzewczy trafia z kotła do naczynia wyrównawczego, skąd pod ciśnieniem przemieszcza się przez rury i grzejniki.

Dla efektywnej pracy systemu kocioł powinien znajdować się poniżej poziomu montażu grzejników.

W schemacie może być również przewidziana możliwość demontażu grzejników bez zatrzymywania systemu grzewczego dzięki zamontowaniu na rurociągu bypassów z zaworami iglicowymi i zaworami kulowymi.

Porównanie systemów grawitacyjnych i pompowych

Panuje opinia, że organizacja grawitacyjnego systemu ogrzewania pozwala zaoszczędzić na pompie obiegowej.

Aby zorganizować naturalny obieg czynnika grzewczego w obiegu, należy prawidłowo obliczyć kąty nachylenia, średnicę i długość rur, co nie jest łatwe. Ponadto system grawitacyjny może działać niezawodnie i wydajnie tylko w małych parterowych pomieszczeniach, w innych domach jego eksploatacja może powodować szereg problemów.

Kolejną wadą systemu grawitacyjnego jest to, że do jego organizacji wymagane są rury o większej średnicy niż przy budowie wymuszonych obiegów grzewczych. Są one droższe i psują wystrój wnętrza.

Na schemacie przedstawiono realizację systemu grawitacyjnego dla poziomego rozprowadzenia. Tutaj kocioł znajduje się poniżej poziomu grzejników, czynnik grzewczy unosi się ściśle pionowo ułożoną rurą, trafia do naczynia wzbiorczego, a stamtąd przez kolektor rozpędowy trafia do grzejników.

W pomieszczeniu należy wyposażyć piwnicę dla kotła, ponieważ źródło ciepła musi znajdować się poniżej poziomu grzejników. Również do organizacji systemu grawitacyjnego potrzebne będzie dobrze urządzone i ocieplone poddasze, na którym zostanie zamontowane naczynie wzbiorcze.

Problem każdego systemu grawitacyjnego w dwupiętrowym domu polega na tym, że na drugim piętrze grzejniki grzeją mocniej niż na parterze. Instalacja zaworów równoważących i bypassów pomoże częściowo rozwiązać ten problem, ale nie znacząco.

Co więcej, wprowadzenie dodatkowego wyposażenia prowadzi do wzrostu kosztów samego systemu, a jego praca może pozostać niestabilna.

Najbardziej racjonalnym rozwiązaniem problemu różnicy temperatury czynnika grzewczego opuszczającego kocioł i docierającego do odległych urządzeń na parterze jest instalacja grzejników o zwiększonej liczbie sekcji.

Zwiększenie powierzchni oddawania ciepła w ten sposób pozwala praktycznie wyrównać charakterystyki ogrzewania na różnych poziomach systemu.

Grawitacyjna «Leningradka» nie nadaje się do domów typu mansardowego, ponieważ możliwe jest ułożenie rury równo tylko w domu z pełnym dachem. Systemu nie można również wdrożyć, jeśli w domu ludzie mieszkają nieregularnie.

Specyfika montażu systemu grzewczego

Jednorurowy system «Leningradka» jest skomplikowany w obliczeniach i wykonaniu. Aby wdrożyć go w domu jako efektywny system grzewczy, należy wcześniej przeprowadzić staranne profesjonalne obliczenia.

Główne elementy systemu «Leningradka»:

• kocioł grzewczy;
• rurociąg metalowy lub polipropylenowy (ale nie metalowo-plastikowy);
• sekcje grzejników;
• naczynie wzbiorcze (dla systemu zamkniętego) lub zbiornik z zaworem (dla otwartego);
• trójniki.

Może być również potrzebna pompa obiegowa (dla systemów z wymuszonym obiegiem czynnika grzewczego).

W celu poprawy możliwości systemu stosuje się:

• zawory kulowe (na jeden grzejnik przypadają 2 zawory kulowe);
• bypasy z zaworem iglicowym.

Należy zaznaczyć, że główny przewód systemu może być zatopiony w płaszczyźnie ściany lub znajdować się nad tą płaszczyzną. Jeśli rura znajduje się w ścianie, suficie lub podłodze, ważne jest zapewnienie jej izolacji termicznej dowolnym materiałem. W ten sposób poprawia się oddawanie ciepła przez rury, a spadek temperatury w ostatnich grzejnikach będzie minimalny.

Przewód główny można zainstalować na ścianie, unikając bruzdowania, ale w tym przypadku cierpi na tym wystrój wnętrza

Jeśli przewód główny instaluje się w płaszczyźnie podłogi, to montaż samej podłogi wykonuje się nad rurą. Jeśli rurociąg układa się na podłodze, pozwoli to w przyszłości na wprowadzenie pewnych zmian w budowie systemu.

Rura zasilająca i przewód powrotny w schematach z naturalnym obiegiem czynnika grzewczego są zwykle montowane pod kątem 2 – 3 mm na metr bieżący w kierunku przepływu wody lub innego czynnika grzewczego w systemie. Elementy grzewcze natomiast instaluje się na tym samym poziomie. W schematach z wymuszonym obiegiem nie ma konieczności zachowania spadku.

Prace przygotowawcze pomieszczenia

Jeśli rurociąg ma być ukryty w konstrukcjach budowlanych, to przed montażem systemu wykonuje się bruzdy na obwodzie w miejscach, gdzie będą znajdować się rury.

Podczas bruzdowania w ścianie powstają mikropęknięcia, a kanały przelotowe pojawiają się zarówno na zewnątrz, jak i wewnątrz. Grozi to przedostawaniem się zimnego powietrza z zewnątrz i powstawaniem niepożądanej kondensacji na rurze. W rezultacie – zwiększają się straty ciepła grzejników i nadmierne zużycie gazu.

Dlatego podczas instalacji przewodu głównego w ścianie, podłodze lub pod sufitem ważne jest zaizolowanie rury dowolnym materiałem termoizolacyjnym.

Wybór grzejników i rur

Rury polipropylenowe charakteryzują się łatwością montażu, ale nie nadają się do domów położonych w regionach północnych. Polipropylen topi się w temperaturze od +95°C, dlatego wzrasta prawdopodobieństwo pęknięcia rury przy maksymalnej mocy grzewczej kotła.

Celowe jest stosowanie wyłącznie rur metalowych, chociaż ich montaż wiąże się z trudnościami.

Metalowy rurociąg uważany jest za najbardziej niezawodny. Wytrzymuje wysokie temperatury czynnika grzewczego, ale do jego montażu niezbędne są prace spawalnicze.

Przy wyborze średnicy rury należy uwzględnić liczbę grzejników. Dla 4-5 grzejników wystarczy magistrala o średnicy 25 mm i bypass o średnicy 20 mm. Dla schematu składającego się z 6-8 grzejników stosuje się magistralę 32 mm i bypass 25 mm.

Jeśli system zakłada przepływ grawitacyjny, należy wybrać magistralę o średnicy 40 mm i większą. Im więcej grzejników jest zaangażowanych w system, tym większa powinna być średnica rur, w przeciwnym razie później trudno będzie dokonać wyważenia.

Liczba sekcji grzejników również ważne jest prawidłowo obliczyć. Czynnik grzewczy, wpadając do pierwszego grzejnika, ma najwyższą sprawność. W nim woda schładza się o co najmniej 20 stopni. W rezultacie na wyjściu woda o temperaturze 50 stopni miesza się z medium o temperaturze +70 stopni.

W rezultacie do drugiego grzejnika dostanie się czynnik grzewczy już o niższej temperaturze. Przechodząc przez każdy grzejnik, temperatura czynnika będzie spadać coraz niżej.

Aby skompensować straty ciepła, zapewnić wymaganą wydajność cieplną każdego grzejnika, należy zwiększać liczbę sekcji grzejników. Dla pierwszego grzejnika należy uwzględnić 100% mocy, dla drugiego – 110%, dla trzeciego – 120% itd.

Połączenie elementów grzewczych i rur

Bypass wbudowuje się w istniejącą magistralę, wykonuje się go osobno z odgałęzieniami. Odległość między odgałęzieniami uwzględnia się z tolerancją 2 mm, aby podczas spawania zaworów kątowych z amerykanką grzejnik się zmieścił.

Dopuszczalny luz przy dokręcaniu amerykanki wynosi zwykle 1-2 mm. Jeśli przekroczy się tę odległość, pójdzie ona w odkos i zacznie przeciekać. Aby uzyskać dokładne wymiary, należy wykręcić w grzejniku zawory kątowe, zmierzyć odległość między środkami złączek.

Do odgałęzień przyspawa się lub podłącza trójniki, jeden otwór przeznacza się dla bypassu. Drugi trójnik dobiera się według pomiaru – mierzy się odległość między osiami centralnymi odgałęzień, uwzględniając wymiar osadzenia bypassu na trójniku.

Wykonywanie prac spawalniczych

Podczas spawania, jeśli rury są metalowe, ważne jest unikanie wewnętrznych nacieków. Jeśli w rurze połowa średnicy jest zamknięta, to czynnik grzewczy pod ciśnieniem wybierze przejście przez bardziej przestronną magistralę. W rezultacie grzejniki mogą nie otrzymywać wystarczającej ilości ciepła.

Jeżeli podczas spawania elementów powstał naciek, należy natychmiast przerobić pracę, przyspawając elementy od nowa.

Podczas spawania bypassu i rury głównej należy z góry określić, który koniec należy przyspawać jako pierwszy, ponieważ zdarzają się sytuacje, gdy po przyspawaniu jednej krawędzi, z drugiej strony między rurą a trójnikiem nie można włożyć lutownicy.

Po przygotowaniu wszystkich elementów, grzejniki wiesza się za pomocą zaworów kątowych i złączek kombinowanych, umieszcza się w bruździe bypass z odgałęzieniami, mierzy się długość odgałęzień, odcina nadmiar, zdejmuje złączki kombinowane i przyspawa się do odgałęzień.

Końcowe etapy prac

Przed uruchomieniem systemu z rurociągu i grzejników należy usunąć powietrze za pomocą zaworów Majewskiego.

Po uruchomieniu i sprawdzeniu wszystkich węzłów i połączeń ważne jest również przeprowadzenie bilansowania systemu – wyrównanie temperatury we wszystkich grzejnikach poprzez regulację zaworu iglicowego.

W schematach pionowych woda jest dostarczana z góry przez piony. Zbiornik wyrównawczy powinien znajdować się powyżej poziomu grzejników, a rurociąg zazwyczaj montuje się w ścianie. Ważne jest również włączenie do systemu urządzenia wymuszonego obiegu.

Zalety i wady systemu

Główne zalety “Leningradki” – prostota montażu, wysoka wydajność, oszczędność na materiałach eksploatacyjnych, montażu (bruzda jest formowana dla jednej rury lub nie jest wykonywana wcale, jeśli wybrany jest otwarty typ instalacji).

Dzięki zastosowaniu bypassów, zaworów kulowych, panelu kontrolnego, pojawiła się możliwość regulacji temperatury w pomieszczeniach bez obniżania poziomu ciepła w innych pomieszczeniach; dokonywać wymiany, naprawy grzejników bez zatrzymywania systemu.

Główną wadą systemu jest złożoność obliczeń, konieczność bilansowania, co często pociąga za sobą dodatkowe koszty – instalację dodatkowego wyposażenia, prace naprawcze itp.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Film edukacyjny o schematach realizacji systemu “Leningradka”:

Nazywany “Leningradką” system grzewczy jest ekonomicznym i wydajnym rozwiązaniem do ogrzewania małych domów.

Masz coś do dodania do przedstawionego materiału lub masz pytania na ten temat – proszę zostawić komentarz do publikacji, podzielić się osobistym doświadczeniem w urządzaniu “Leningradki”. Formularz kontaktowy znajduje się w dolnym bloku.