Оборудование для отопления и водоснабжения: виды, функции, подключение

Современное инженерное оборудование для коттеджа

Сегодня нам предстоит узнать, какое необходимо для работы системы отопления и водоснабжения оборудование, какие функции выполняет та или иная его разновидность и как выполняется монтаж в каждом конкретном случае. Поскольку полный перечень производимого оборудования слишком велик для небольшой по объему статьи, мы ограничимся инженерными системами частного дома. Приступим.

Автономное водоснабжение

Начнем со знакомства с устройствами, способными обеспечить дом водой из автономного источника.

Погружной насос

Разновидности:

Изображение	Описание
Цикл работы отечественного вибрационного насоса «Малыш»	Мембранный (вибрационный) насос работает за счет циклических колебаний эластичной мембраны, приводимой в движение соленоидом. Транспортировку воды обеспечивает система обратных клапанов. Достоинство решения — низкая цена, недостатки — ограниченный ресурс мембраны (ее приходится менять каждые два года) и заиливание колодца/скважины при вибрации корпуса насоса.
Устройство вихревого насоса	Вихревой центробежный насос с одной рабочей камерой создает напор до 100-130 метров за счет минимального зазора между камерой и крыльчаткой. Размер зазора делает насос чувствительным к количеству взвесей в воде.
Двухступенчатый насос	Этого недостатка лишены многоступенчатые насосы. Они создают напор до 300 метров за счет последовательного соединения рабочих камер с крыльчатками на общем валу электромотора.

Функции: все виды погружных насосов предназначены для подъема воды из подземных источников. Расстояние от поверхности грунта до зеркала воды определяется только характеристиками насоса.

Подключение:

• На выходном патрубке прибора устанавливается обратный клапан, делающий движение воды во вводе водоснабжения однонаправленным;
• Ввод или произвольный участок водопровода внутри дома снабжается мембранным гидроаккумулятором, выполняющим роль сглаживающего скачки давления демпфера и позволяющим насосу простаивать при небольшом расходе воды;
• Питанием насоса управляет механическое или электронное реле давления.

Водоснабжение с погружным насосом

Поверхностный насос

Все применяющиеся на водоснабжении поверхностные насосы — центробежные, с одном рабочем колесом на общем с электромотором валу. Преимущество поверхностного насоса перед погружным — простота обслуживания и ремонта, недостаток — более высокий уровень шума при работе.

• Функции: подача воды во внутренний водопровод из источников с небольшой глубиной зеркала воды.
• Комментарий: глубина всасывания поверхностного насоса ограничена атмосферным давлением на уровне 8-9 метров. Ограничение успешно обходят насосы с погруженным в скважину или колодец внешним эжектором — открытым соплом, вода к которому подается по напорной трубе. Поток воды из сопла  увлекает во всасывающую трубу окружающие его водные массы.

Схема работы поверхностного насоса с внешним эжектором

• Подключение: обвязка полностью идентична применяющейся для  погружного насоса. Входной патрубок снабжается жесткой всасывающей трубой. Обратный клапан (как правило, с сеткой для защиты от мусора) монтируется на ее погруженном в воду конце.

Насосная станция

Под этим названием фигурирует готовое решение для водоснабжения здания — поверхностный насос с автоматическим реле и мембранным баком. Станция подключается непосредственно к внутреннему водопроводу и снабжается всасывающей трубой с донным клапаном.

Насосная станция в системе резервного водоснабжения

Обратите внимание: с помощью насосной станции можно реализовать бесперебойное водоснабжение дома из емкости. Для этого входной патрубок насоса подключается к врезке в бак и снабжается обратным клапаном.

Подключение насосной станции к резервному баку

Гидроаккумулятор

Мембранный ГА — это стальной бак с грушевидной эластичной мембраной в нем. Мембрана делит гидроаккумулятор на воздушный и водяные отсеки. Воздушный отсек снабжается ниппелем для накачки, водяной — патрубком для подключения к водопроводу.

Вертикальный гидроаккумулятор

Функции:

• Создание запаса воды;
• Борьба с гидроударами, возникающими при быстром изменении состояния запорной арматуры (например, когда закрывается или открывается шаровый кран);
• Сглаживание скачков давления при включении/выключении насоса.

Подключение: к произвольной точке водопровода. На вводе перед врезкой мембранного бака  должен стоять обратный клапан, без которого давление воздуха вытеснит воду обратно в емкость, скважину или колодец.

Реле давления

Разновидности: механическое и электронное (с пьезорезистивным датчиком).

Механическое реле

Функции: включение и выключение насоса в зависимости от давления во внутреннем водопроводе и гидроаккумуляторе.

Подключение: моноблочные реле монтируются на вводе вблизи мембранного бака. Электронное реле с внешним датчиком давления может быть установлено на некотором расстоянии от него, ограниченном длиной провода. Реле разрывает нулевую и фазовую линии питания насоса.

Обратный клапан

Разновидности: оборудование для водоснабжения и отопления использует шариковые и пружинные обратные клапаны. В первых роль затвора выполняет латунный или чугунный шар, во втором — латунный или пластиковый бочонок с возвратной пружиной.

На фото — пружинный клапан ДУ 25

Функции: блокировка противотока воды в обвязке насосов, гидроаккумуляторов и бойлеров.

Монтаж: в разрыв водопровода. Стрелка на корпусе клапана указывает направление потока воды.

Фильтрация

Оборудование для дома — отопление-водоснабжение, сантехнические приборы и бытовая техника — требует как минимум грубой фильтрации воды. Наличие в ней песка приводит в лучшем случае к падению ресурса, а в худшем — к мгновенному выходу оборудования из строя. Типичный пример второго сценария — керамические картриджи и кранбуксы: попытка перекрыть заклиненный песчинкой керамический затвор приводит к его разрушению.

Кроме того: СанПиН 2.1.4.1074-01 содержит ряд требований к составу и качеству воды, подающейся на питьевые нужды. С учетом этих требований вода из автономного источника практически всегда нуждается в тонкой фильтрации.

Фильтры грубой очистки

Абсолютное большинство фильтров для грубой очистки воды представляет собой комплект из нержавеющей сетки и небольшого отстойника для задержанного ей мусора. Мусор удаляется после вскрытия корпуса фильтра или через дренажный кран.

Механический фильтр с дренажом

Функции: защита сантехники, насосов, водосчетчиков и т.д. от механических повреждений песком.

Монтаж: в разрыв водопровода перед нуждающимся в защите оборудованием; на вводе водоснабжения. В домах с централизованным водоснабжением механические фильтры ставятся перед водосчетчиком.

Фильтры тонкой очистки

Виды: осмотические (с мембраной, проницаемой для молекул определенного размера);  угольные (с адсорбирующими картриджами, заполненными активированным углем).

Фильтр тонкой очистки с осмотической мембраной и угольными картриджами

Функции: получение воды питьевого качества.

Примечание: согласно СП 30.13330.2012, к писсуарам и сливным бачкам можно подавать воду, не прошедшую тонкую очистку.

Монтаж: перед сантехническими приборами, из которых ведется отбор питьевой воды. Осмотические фильтры дополнительно подключаются дренажным отводом к канализации, в которую сбрасывается не прошедшая осмотическую мембрану загрязненная примесями вода.

Нормализация давления

Оборудование для систем водоснабжения и отопления способно работать лишь в определенном диапазоне давлений. В частности, для систем ХВС и ГВС СП 30.13330.2016 устанавливает норматив давления в 4,5 кгс/см2.

В ряде случаев давление на вводах домов с централизованным водоснабжением оказывается выше нормативного. Это вынужденная мера, позволяющая компенсировать неровности рельефа местности или неравномерную этажность застройки.

В таких случаях ввод снабжается редукторами давления. Они бывают поршневыми и мембранными.

Поршневой редуктор на вводе ХВС

• Функции: уменьшение давления воды до нормативных значений. Многие редукторы допускают ручную регулировку напора на выходе в диапазоне от 1 до 5 кгс/см2.
• Монтаж: на вводе водоснабжения или перед нуждающимися в защите от избыточного давления сантехприборами с учетом направления потока воды. Он указывается, как и в случае обратного клапана, стрелкой на корпусе.

Нагрев воды

Какое оборудование для отопления и горячего водоснабжения может применяться в коттедже?

Газовый котел

Это самое выгодное решение с точки зрения эксплуатационных расходов: киловатт-час тепла, полученного при сгорании магистрального газа, обходится владельцу всего в 50-90 копеек в зависимости от местных тарифов.

Разновидности:

• Напольные и настенные;
• Одноконтурные (работающие только на нужды отопления) и двухконтурные (с теплообменником ГВС);

Двухконтурный котел работает на отопление и ГВС

• С медным или чугунным теплообменником;
• С атмосферной (отбирающей воздух в помещении) и с турбированной (с принудительным отбором воздуха с улицы) горелкой;
• Традиционные и конденсационные.

Справка: конденсационный котел имеет более высокий КПД за счет утилизации тепла, выделяющегося при конденсации содержащегося в продуктах сгорания газа водяного пара. Его специфическая особенность — низкая (от 30°С) температура обратки.

Конденсационный газовый котел

• Функции: одноконтурные котлы обеспечивают дом теплом. Их работа на нужды  ГВС возможна при установке в разрыв отопительного контура бойлера косвенного нагрева. Двухконтурные устройства подключаются и к отоплению, и к ГВС.
• Подключение: в обвязку отопительного котла, работающего в закрытой системе отопления с принудительной циркуляцией, должны входить циркуляционный насос, мембранный расширительный бак и группа безопасности  (автоматический воздушник, манометр и предохранительный клапан).

Слева направо: предохранительный клапан, воздушник и манометр

Однако: у настенных турбированных котлов вся обвязка зачастую монтируется производителем внутри корпуса.

Теплообменник двухконтурного котла подключается к подводкам ХВС и ГВС. Перед ним и после него желательна лишь установка отсекающих шаровых кранов.

Твердотопливный котел

После газа по дешевизне киловатт-часа тепла лидирует твердое топливо:

• Дрова;
• Уголь;
• Пеллеты (гранулированные отходы переработки древесины).

Отходы деревообработки могут послужить в виде топлива

Твердотопливные котлы классифицируются по:

• Виду топлива (впрочем, существуют универсальные устройства, работающих на любых его видах);
• Материалу корпуса (чугун или сталь);
• Автоматизации подачи топлива (ручная загрузка, автоматическая подача сыпучего топлива из бункера);

Твердотопливник с автоматической подачей сыпучего топлива

• Тяге (естественной или принудительной);
• Длительности горения топлива (кроме классических, существуют пиролизные котлы и устройства верхнего горения).

Функции: работа на отопление, при подключении косвенника — обеспечение нагрева воды для ГВС.

Подключение: обвязка твердотопливника в закрытой системе с принудительной циркуляцией  идентична обвязке газового котла. Кроме того, он позволяет реализовать гравитационную открытую систему, выгодно отличающуюся полной энергонезависимостью. В этом случае розлив снабжается разгонным коллектором (вертикальным участком на выходе котла), розлив прокладывается с постоянным уклоном, а в верхней его точке ставится открытый расширительный бак.

Система с твердотопливником и естественной циркуляцией

Электрический котел

Это общее название электроприборов прямого нагрева, полностью преобразующих электроэнергию в тепло.

Виды: ТЭНовые, электродные (вода нагревается текущим между парой электродов током), индукционные (помещенный в проточную воду сердечник разогревается наведенным внешней катушкой индукционным полем).

ТЭНовый котел в доме автора

Обратите внимание: продавцы часто позиционируют электродные и индукционные котлы как экономичные решения. На самом деле еще никому не удалось обойти закон сохранения энергии: все приборы прямого нагрева имеют одинаковый КПД, стремящийся к 100%.

Функции: отопление, при наличии косвенника — ГВС.

Подключение: полностью идентично подключению газового котла.

Бойлер косвенного нагрева

Это всего лишь бак с внутренним теплообменником и (опционально) ТЭНом для поддержания температуры воды.

Внешний вид бойлера

Функции: нагрев воды для нужд ГВС за счет энергии теплоносителя отопительной системы.

Подключение: монтаж оборудования для систем отопления и водоснабжения этого типа своими руками выполняется в разрыв отопительного розлива. Летом теплоноситель циркулирует между косвенником и котлом. Перед теплообменником бойлера ставятся обратный клапан, исключающий слив нагретой воды при выключении ХВС, и предохранительный клапан, который сливает в дренаж воду, когда давление в результате ее теплового расширения достигает опасных значений.

Кроме того: бойлеры объемом свыше 150 литров часто комплектуются расширительным баком. В отличие от предохранительного клапана, он исключает потерю нагретой воды.

Расширительный бачок входит в состав обвязки косвенника

Бойлер электрический

Накопительный электрический водонагреватель отличается от бойлера косвенного нагрева источником тепла: это один или несколько ТЭНов.

Виды:

• Настенные и напольные;
• Горизонтальные и вертикальные;

Настенный вертикальный бойлер

• С сухим (установленным в герметичной трубке) и мокрым ТЭНом;
• С нержавеющим баком, со стеклокерамическим или эмалевым антикоррозионным покрытием.

Функции: нагрев воды для нужд ГВС.

Подключение: идентично подключению косвенника.

Универсальный клапан для бойлера совмещает функции обратного и предохранительного

Электрический проточный нагреватель

В этом приборе вода нагревается батареей ТЭНов в реальном времени, непосредственно при ее расходе. Мощность проточника варьируется от 3,5 до 24 кВт, что делает его требовательным к качеству проводки и возможностям местных линий энергоснабжения.

Виды:

• С ручной регулировкой мощности ступенчатым регулятором и с электронным термостатом;
• Однофазные и трехфазные;

Подсказка: при мощности свыше 7 кВт крайне желательно подключение к трем фазам. Инструкция связана с разницей в токах при разном напряжении питания: при 220 вольтах 7 кВт дают ток в 7000/220=32 ампера, при 380 — 7000/380=18,5 А.

• Напорные и безнапорные (с подключением после запорной арматуры или водоразборного крана).

Проточный безнапорный Atmor Basic

Функции: обеспечение дома ГВС (постоянное или аварийное).

Подключение: вход безнапорного проточника соединяется с выходом смесителя или водоразборным краном. Напорный прибор монтируется между подводками ХВС и ГВС.

Схема подключения напорного проточника

Расширительный бак

Его устройство идентично гидроаккумулятору, но мембранный расширительный бачок выполняет на отоплении и ГВС другие функции: его задача — вместить избыток расширяющейся при нагреве воды, предотвратив опасный рост давления.

Подключение: к любой точке контура.

Расширительный бак на отоплении

Циркуляционный насос

Как и следует из названия, это устройство обеспечивает циркуляцию воды или другого теплоносителя.

Насос для системы отопления и водоснабжения Speroni SCR 25/60 180

Виды: с мокрым (рабочая среда используется для охлаждения электромотора) и с сухим ротором. Устройства второго типа в частных домах практически не применяются.

Функции:

• На отоплении — равномерный нагрев отопительных приборов за счет ускорения циркуляции теплоносителя;
• На ГВС — мгновенная подача горячей воды к любому открытому крану;
• Кроме того, благодаря циркуляции обеспечивается круглосуточная работа полотенцесушителей.

Подключение: на отоплении насос обычно ставится на обратке, перед котлом, на ГВС — в произвольной точке контура.

Теплоаккумулятор

Так называется теплоизолированный бак значительного объема (200 — 3500 литров), имеющий патрубки для подключения к нескольким контурам.

Трехкубовый теплоаккумулятор

Функции: накопление тепловой энергии. Это необходимо при непостоянной мощности источника тепла  (твердотопливного котла, включаемого во время действия дешевого ночного тарифа электрокотла и т.д.).

Подключение: ТА образует общие контуры с котлом (малый) и с отопительными приборами (большой).  Циркуляция в обоих контурах — принудительная и обеспечивается насосами.

Принципиальная схема отопления с теплоаккумулятором

Заключение

Разумеется, нами изучено далеко не все инженерное оборудование: отопление — водоснабжение коттеджа может быть реализовано с использованием рекуператоров тепла, тепловых насосов, солнечных коллекторов и многих других устройств. С частью этого оборудования вас познакомит видео в этой статье. Успехов!