Система отопления и водоснабжения

Тема водной стихии в отдельно взятом доме или квартире не ограничивается трубопроводами холодного или горячего водоснабжения. Есть в наших домах куда более грозный источник потенциального «стихийного бедствия». Начнем с того, что согласно статье 2 Федерального закона от 21.07.1997 № 116‑ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» объекты тепловых сетей, осуществляющие теплоснабжение населения и социально значимых категорий потребителей, определяемых в соответствии с законодательством РФ в сфере теплоснабжения, относятся к III классу опасности. Ну а в переводе на «бытовой» язык это означает лишь одно: последствия аварийной ситуации в системе теплоснабжения опасны с точки зрения не только экономических затрат, но и угрозы здоровью и даже жизни потребителя. Связано это, конечно же, с высокими (до 95 °C) температурами теплоносителя и значительным давлением в трубопроводах теплоснабжения. Да и сам теплоноситель — это не просто вода из системы водоснабжения, а специально подготовленная с применением химических ингибиторов для снижения внутренней коррозии сетевая вода.

Именно соображения безопасности привели к отказу от систем парового отопления в современном теплоснабжении (на некоторых промышленных объектах, правда, используется до сих пор). Хотя у парового отопления есть и свои преимущества, и свои недостатки. Так, в нём отсутствуют потери тепла в теплообменниках, что позволяет максимально использовать КПД котлов. Теплоаккумулирующие свойства пара разрешают применять трубопроводы меньшего диаметра, чем в системе водяного отопления. Скорость прогрева системы парового отопления высока, благодаря чему осуществить полный прогрев возможно за короткий промежуток времени. Пар — дешёвый и экологически чистый теплоноситель. Среди недостатков отметим непродолжительный срок службы системы, обусловленный высокими рабочими температурами теплоносителя; высокую опасность получения термических травм при касании элементов системы (трубопроводов, трубопроводной арматуры, отопительных приборов), угрозу жизни при возникновении аварийных ситуаций, практическую невозможность регулирования температуры отопительных приборов (радиаторов, конвекторов, регистров и т. п.).

Оставляя без внимания выходящие за рамки нашего рассмотрения системы воздушного или электрического отопления, можно сделать вывод, что практически все недостатки парового отопления устранены в системах водяного. Техническое преимущество этого вида отопления доказано в результате его многолетнего применения вне зависимости от способа теплоснабжения как централизованного, так и децентрализованного, подразумевающего отсутствие внешней тепловой сети и, как следствие, отсутствие потери тепла. «Практически все» потому, что высокая опасность, характерная для системы парового отопления, сохраняется и для водяного отопления. Понизить риски можно за счёт разумного подбора материалов для трубопроводов, запорной и регулирующей арматуры, качественных отопительных приборов. Но учитывая, что «замёрзшие трубы и лопнувшие котлы» в нашей стране явление постоянное, будем говорить лишь о снижении, а не о полном устранении рисков.

Прежде отметим, что по способу рециркуляции системы водяного отопления делятся на открытые и закрытые (они же системы с естественной и принудительной циркуляцией), а по способу монтажа трубопроводов — на однотрубные и двухтрубные. Эти знания малоинтересны потребителям, живущим в многоквартирном доме с центральным теплоснабжением, но для планирующих строительство автономной системы отопления в частном доме могут оказаться полезными.

ОТКРЫТАЯ И ЗАКРЫТАЯ СИСТЕМЫ

Открытая система отопления — самая простая и экономичная. Изобретённая ещё в восемнадцатом столетии водяная система с естественной циркуляцией, функционирование которой основано на законах термодинамики, применяется до сих пор.

Перечислим её положительные стороны:

— энергонезависимость: она может полноценно функционировать при полном отсутствии электроэнергии;
— экономичность в эксплуатации: затраты связаны лишь с оплатой топлива для котла, а он может быть настолько простым (например, дровяная печь), что какой-либо энергозависимой автоматики для его функционирования не требуется;
— максимальная простота эксплуатации.

Однако столь же очевидны и отрицательные стороны:

— необходимость использования в трубопроводах труб больших диаметров;
— необходимость монтажа наклонных трубопроводов и определённого уровня расположения котла;
— низкая коррозионная стойкость системы в связи с тем, что она негерметична и теплоноситель насыщен кислородом;
— практическая невозможность использования в качестве теплоносителя низкозамерзающих жидкостей, так как испаряемость теплоносителя в негерметичной системе очень велика, а при использовании, например, этиленгликолевых смесей ещё большая, чем в случае использования обычной воды.

Система водяного отопления с принудительной циркуляцией, она же система закрытого типа, это уже детище девятнадцатого века. Первая такая система появилась в Англии в 1832 году, а вот в России, к сожалению, только в начале двадцатого столетия. В первых закрытых системах теплоноситель заставляли циркулировать достаточно сложные и громоздкие устройства, ничем не напоминавшие современные циркуляционные насосы, позволяющие не только создавать крупные централизованные тепловые сети, но также легко проектировать и монтировать автономные системы отопления в частных домах.

В системе закрытого типа, лишённой недостатков системы открытого типа, трубы небольших диаметров, обеднённый кислородом теплоноситель из низкозамерзающих жидкостей, котёл и трубопроводы, монтируемые на любом уровне и под любым наклоном, большая скорость циркуляции и малый объём теплоносителя, обеспечивающие равномерность температуры по всей длине трубопроводов, а стало быть, и увеличенные сроки службы, и снижение потребления топлива котлом. Да и зависимость от наличия электропитания при потребляемой мощности насоса в 170 Вт легко решается электрогенератором стоимостью 20 000–30 000 рублей, который, кстати, всегда в хозяйстве пригодится. А ведь есть ещё автономные солнечные электростанции. Но стоит учитывать, что закрытая система отопления требует детального расчёта, проектирования и профессионального монтажа. Только в этом случае вы получите сбалансированную, экономную и надёжную систему, позволяющую не только согреть и создать уют в доме, но и защитить вас и ваш карман от «стихийных бедствий».

ОДНОТРУБНЫЕ И ДВУХТРУБНЫЕ

Из самого названия понятно, что двухтрубная система требует вдвое большее количество труб, фитингов, запорной арматуры. Мало того, расходы на проектирование, трудозатраты при монтаже, расходные материалы многократно превосходят аналогичные траты при реализации однотрубной системы отопления. Однако, как это часто бывает, то, что на этапе строительства является более затратным, в процессе эксплуатации с лихвой окупается. Многолетняя эксплуатация двухтрубных систем отопления подтверждает, что эксплуатационные расходы здесь значимо меньше расходов для однотрубной системы за счёт меньших гидравлических сопротивлений, более низких температурных режимов теплоносителей.

И это ещё не всё. Многообразие вариантов схем разводки, способов подключения отопительных приборов позволяет создавать проекты, учитывающие индивидуальные особенности строений и потребности заказчика, устанавливать отдельную температуру буквально каждого отопительного прибора.

КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ

Рассматривая компоненты системы отопления, мы остановимся на составляющих, интересных как потребителям систем центрального отопления многоквартирных зданий, так и владельцам автономных систем отопления в частных домах. В этот список попадают внутренние трубопроводы, запорная и регулирующая арматура и отопительные приборы. При этом стоит рассматривать элементы отопительных систем с точки зрения соответствия не только рабочим параметрам тепловых сетей и надёжности их при эксплуатации, но и дизайну интерьера современного жилища.

Трубопроводы

Перечислим самые популярные материалы для трубопроводов систем отопления, при этом учтём, что Строительные Правила (СП) требуют, чтобы трубы имели антидиффузионный (не пропускающий кислород) слой:

— металлополимерные трубы, многослойные трубы PEX-Al-PEX — склеенные между собой слои сшитого полиэтилена (внутренний и наружный) и слой алюминия;
— трубы из сшитого полиэтилена PEX, многослойные трубы с армированием;
— трубы из полипропилена PP, многослойные трубы с армированием;
— трубы из углеродистой стали;
— трубы из нержавеющей стали;
— трубы из меди, медных сплавов.

Для централизованных систем отопления этот список вынужденно следует ограничить всего одним материалом, а именно трубами из углеродистой стали. При этом применимы так называемые чёрные стальные трубы, то есть трубы без какого-либо внутреннего антикоррозийного покрытия. Абсолютно применимые для систем водоснабжения оцинкованные стальные трубы столь же абсолютно неприменимы для систем централизованного отопления. Дело в том, что при высоких температурах (а в системах отопления 95 °C это нормированный СНиПами максимум) внутреннее цинковое покрытие просто не держится на стенках труб и в конечном счёте засоряет фильтрующие устройства, имеющиеся в системе централизованного отопления.

Почему же именно «чёрные» трубы?

Несмотря на существование нормативных документов, в частности ГОСТ Р 53630–2009, который устанавливает требования к многослойным трубам для применения во внутренних системах горячего и холодного водоснабжения, а также для отопления, в «параллельном мире» управленцев многоквартирных домов, работников управляющих компаний, ТСЖ и ЖСК существуют «свои» документы и пособия, которые «… могут быть использованы в учебном процессе средних и высших учебных заведений и курсов повышения квалификации… быть полезными работникам жилищных агентств, районных администраций и региональным операторам по капитальному ремонту». Так вот, в одном из таких руководств чёрным по белому написано: «В системах отопления многоквартирных домов признать использование полимерных труб целесообразным и эффективным в принципе нельзя».

Обосновывается это утверждение следующим:

— на основании СНиП 41–1-2003: в зданиях с системой центрального водяного отопления с трубопроводами из полимерных материалов следует предусматривать автоматическое регулирование параметров теплоносителя в индивидуальных тепловых пунктах при любом расходе теплоты зданием. Параметры теплоносителя (температура, давление) не должны превышать 90 °C
и 1,0 МПа, а также предельно допустимых значений, указанных в документации предприятий-изготовителей;
— при теплоснабжении дома через элеваторный узел расчётная температура воды в подающем трубопроводе принимается равной 95 °C, из чего следует простое правило: в домах с элеваторными узлами заменять при капитальном ремонте стальные трубопроводы полимерными нельзя;
— ограничивает широкие возможности применения полимерных труб их коэффициент теплового линейного расширения, превышающий этот показатель у стальных труб в несколько раз;
— определение расчётного срока службы полимерных труб — это важнейший вопрос, который, к сожалению, не нашёл адекватного отражения в нормативных документах;
— сравнение стоимости и долговечности систем отопления из стальных и полимерных труб — «… трубопроводы системы отопления из стальных труб «переживут» две системы отопления из полимерных труб» — рай для управляющих компаний!

Насколько проще и легче в этом смысле потребителям, строящим автономную систему отопления у себя в доме. Трубопроводы могут быть выполнены с использованием любого из указанных выше материалов. Следует, пожалуй, учитывать лишь следующие моменты:

— гидравлическое сопротивление стальных труб значительно выше сопротивления полимерных, что особенно важно при расчётах для открытой системы с естественной циркуляцией;
— для полимерных труб следует принимать меры для компенсации высокого коэффициента линейного расширения;
— наиболее дорогостоящими на этапе первичных затрат окажутся медные и трубы из нержавеющей стали;
— они же окажутся и наиболее долговечными.

Вопросы привязки трубопроводов к интерьерам, пусть даже самым изысканным, тщательно проработанным модными дизайнерами, на сегодняшний день не представляют серьёзной проблемы. Наоборот, современные материалы легко вписываются в любой интерьер и даже позволяют сделать его более выразительным.

Необоснованное мнение, что из этого ряда выпадают стальные трубы, что они якобы устарели и вышли из моды, зачастую связано с отсутствием у потребителей достаточной информации о современных материалах и технологиях.

Существуют устойчивые заблуждения, что трубы из углеродистой стали в обязательном порядке необходимо монтировать задолго до чистовой отделки помещений, так как используемое в процессе монтажа сварочное оборудование сведёт на нет все усилия, приложенные к отделочным работам, и что стальные трубы очень быстро теряют свой внешний вид и их нужно красить чуть ли не каждый год.

Как уже сказано, это всего лишь заблуждения. Во-первых, современные системы пресс-фитингов для стальных труб позволяют провести монтаж настолько аккуратно, насколько и быстро. Во-вторых, современные трубы из углеродистой стали выпускаются и в варианте с оцинковкой только наружной стороны стенки и, что ещё интереснее, в варианте с покрытием из полипропилена. В итоге при монтаже такой трубы такими фитингами вы не сможете отличить по внешнему виду стальную трубу от полимерной.

Арматура

Набор арматуры, необходимой для правильного и надёжного функционирования системы отопления, весьма широкий и включает разного рода запорную и регулирующую арматуру, а также балансировочные клапаны, позволяющие с высокой точностью «уравновесить» все ветки системы отопления, и автоматические подпиточные клапаны, необходимые для поддержания объёма теплоносителя.

И балансировочные, и подпиточные клапаны будут интересны для планирующих строительство автономной системы отопления. Зачем нужен балансировочный клапан? Ведь, казалось бы, в проекте и так будет предусмотрена регулирующая арматура, позволяющая регулировать температуру отопительных приборов. Однако, даже если проект идеально исполнен на этапе создания и в процессе монтажа ему не нанесён серьёзный урон, то бывает, что за счёт расхождений фактических параметров оборудования с их расчётными значениями, используемыми в проекте, распределение тепла в доме оказывается весьма неравномерно.

Для устранения такого рода дисбаланса и предназначены балансировочные клапаны. Они представляют в самом простейшем своём исполнении регулирующий клапан с двумя ниппелями для подключения приборов с целью измерения перепада давления на клапане и расхода проходящей через него рабочей среды. Это даёт возможность более точно настроить клапан на конкретные условия работы. Кроме того, отличительной чертой балансировочного клапана является наличие весьма сложного органа управления — ручки со шкалой и фиксацией положений, помогающей проводить очень тонкую настройку.

Ещё одним весьма интересным и полезным во всех отношениях устройством является так называемый подпиточный клапан. Эта хитроумная конструкция позволяет автоматически поддерживать необходимый объём теплоносителя в закрытой системе отопления. Закрытая система хотя и считается герметичной, но потеря в процессе эксплуатации некоторого объёма теплоносителя (скажем, через предохранительный клапан) в момент его излишнего теплового расширения — совершенно нормальное явление.

Конструктивно подпиточный клапан состоит из двух важных частей, обеспечивающих именно автоматический режим работы. Это регулятор давления «после себя» и пружинный обратный клапан. Регулятор настраивается на определённое давление, соответствующее требуемому давлению в системе, в результате в зоне между выходом регулятора и входом обратного клапана постоянно поддерживается именно это значение. В случае потери части теплоносителя давление в системе падает, что позволяет открыться обратному клапану, через который начинается подпитка, продолжающаяся до момента выравнивания давлений в системе и на выходе регулятора. Как только давление с обеих сторон обратного клапана выравнивается, он под воздействием пружины закрывается.

Современные подпиточные клапаны, помимо основных конструктивных узлов, могут содержать также фильтр на входе клапана, запорный клапан и отвод для присоединения монометра на выходе регулятора.

И напоследок несколько слов о весьма стандартном радиаторном наборе запорной и регулирующей арматуры. Отличительная особенность радиаторной арматуры — наличие конструктивно выполненного разъёмного соединителя (в быту «американка»), позволяющего соединить (разъединить) трубопровод с отопительным прибором без осевого вращения последнего.

Не вызывает сомнения необходимость использования регулирующих радиаторных клапанов. Зачастую у потребителей возникают вопросы, связанные с утверждением, что регулирующие радиаторные клапаны, термостатические или ручные, не могут подменить надёжное запорное устройство. Поэтому, кроме пары «регулирующий (верхний) радиаторный клапан + запорный (нижний) шаровой кран», зачастую рекомендуют устанавливать на подающий отвод стояка отопления дополнительно шаровой кран. Стремление к подобной схеме подключения отопительного прибора приводит, особенно в централизованных системах отопления, к затруднениям при монтаже из-за различных строительных длин арматуры на подающем и отводящем трубопроводах.

Решением таких проблем может стать современная альтернатива этому типу арматуры — затворы поворотные. Внешне они выглядят как обычные латунные шаровые краны, но в качестве запирающего элемента используется диск из полиэфиримида — термопластического материала, обладающего высокой прочностью и термостойкостью.

Арматура автоматически превращается из запорной в запорно-регулирующую, и вполне возможно, что мы становимся свидетелями появления принципиального нового варианта подключения отопительных приборов.

Данная статья носит рекомендательный характер. Мы постарались сделать акцент на деталях, на которые стоит обратить внимание при контроле выполнения работ нанятым вами профессионалом.

  Поддержите проект Энциклопедия строительства и ремонта, подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *