Системы отопления и горячего водоснабжения: элементы, варианты исполнения, арматура и материалы

Элеваторный узел обеспечиваем дом горячей водой и теплом

Элеваторный узел обеспечиваем дом горячей водой и теплом

В этой статье нам предстоит познакомиться с устройством систем отопления и ГВС в многоквартирном и частном доме, узнать, какие основные элементы входят в их состав и  какие трубы для водоснабжения и отопления лучше использовать в каждом конкретном случае. Приступим.

Классификации

Начнем с краткой классификации систем.

Отопление

Оно может быть:

  • Центральным и автономным. В первом случае источником тепла является ТЭЦ или котельная, обслуживающая населенный пункт, его отдельный район или группу зданий, во втором — котел, печь или другой нагревательный прибор, находящийся непосредственно в квартире или в частном доме;
Котельная в системе автономного отопления

Котельная в системе автономного отопления

Важно: в первом случае на порядок выше вероятность гидроударов, скачков давления и превышений штатной температуры. Например, мгновенная остановка циркуляции в трассе при падении щечек задвижки приводит к гидроудару, в запуск элеваторного узла со снятым соплом и заглушенным подсосом (практикуется жилищниками при большом количестве жалоб на теплоснабжение)  — к подаче в систему ГВС воды с температурой до 150 градусов.

Элеватор и сопло сняты, вода из подачи теплотрассы поступает прямо в систему отопления

Элеватор и сопло сняты, вода из подачи теплотрассы поступает прямо в систему отопления

  • Централизованное теплоснабжение может быть реализовано по открытой и закрытой схеме. В первом случае вода для системы ГВС отбирается непосредственно из теплосети, во втором в контуре циркулирует неизменный (с поправкой на возможные утечки при авариях) объем теплоносителя, а горячая вода греется в теплообменниках;
Теплообменник для ГВС

Теплообменник для ГВС

  • Отопление может иметь последовательную или коллекторную разводку. При последовательной каждый отопительный прибор присоединяется парой подводок к общему для всех приборов розливу (или паре розливов), при коллекторной подводки каждой батареи подключаются к общему коллектору-гребенке. Тройниковая схема проще в реализации, зато коллекторная позволяет управлять всеми отопительными приборами из одной точки — коллекторного шкафа;
Разводка отопления от коллекторного шкафа

Разводка отопления от коллекторного шкафа

  • Для обогрева могут использоваться конвекционные отопительные приборы (радиаторы, регистры, конвекторы, фанкойлы) или вся поверхность пола. В последнем случае трубы водяного теплого пола укладываются в утепленную стяжку или между лаг, под теплопроводное напольное покрытие;
Теплый пол: укладка в утепленную стяжку

Теплый пол: укладка в утепленную стяжку

  • Разводка может быть горизонтальной, вертикальной (стоячной) или комбинированной;

Подсказка: во всех многоквартирных домах применяется комбинированная разводка. Горизонтальные розливы соединяются с вертикальными стояками. В некоторых зданиях новой постройки горизонтальной делается и внутриквартирная разводка.

Комбинированная вертикально-горизонтальная разводка

Комбинированная вертикально-горизонтальная разводка

  • Отопление может быть однотрубным (один розлив с подключенными к нему приборами, так называемая ленинградка) или двухтрубным (отдельные розливы подачи и обратки). Первый вариант проще, дешевле в реализации и обладает абсолютной отказоустойчивостью, зато второй позволяет уменьшить разброс температур в начале и в конце контура;
Однотрубная ленинградка

Однотрубная ленинградка

Двухтрубная система

Двухтрубная система

  • Двухтрубное отопление может быть тупиковым (при перетоке из подачи в обратный трубопровод теплоноситель разворачивается на 180 градусов) и попутным (направление его движения не меняется). Тупиковая схема требует обязательной балансировки, попутная прекрасно работает без нее: в ней формируется несколько малых контуров с одинаковой длиной и, соответственно, одинаковым гидравлическим сопротивлением;
Попутная и тупиковая схемы

Попутная и тупиковая схемы

Разъяснение: в тупиковой схеме ближние к котлу или другому источнику тепла отопительные приборы с их подводками образуют контуры с минимальным гидравлическим сопротивлением. По мере удаления от котла протяженность контура, по которому движется теплоноситель, растет, и батареи остывают. Балансировкой, решающей эту проблему,  называется принудительное ограничение пропускной способности ближних приборов дросселирующей арматурой.

  • В двухтрубной системе розлив подачи может находиться вместе с розливом обратки в подвале, или быть вынесенным на чердак. В домах с нижним розливом стояки отопления попарно соединяются перемычками на верхнем этаже. Верхний розлив подразумевает, что каждый стояк независим от других и при необходимости отключается в двух точках — в подвале и на чердаке.
Нижний розлив: подача и обратка разведены по подвалу

Нижний розлив: подача и обратка разведены по подвалу

Любопытно: запуск системы с верхним розливом, после сброса на порядок проще, чем с нижним. В ней достаточно заполнить контур с обеих ниток и стравить воздух из расширительного бака на чердаке, установленного в верхней точке розлива подачи. Во втором случае воздух приходится стравливаться из перемычки на каждой паре стояков, что часто затрудняется отсутствием доступа в квартиры.

Расширительный бак и воздушник в отопительной системе с верхним розливом

Расширительный бак и воздушник в отопительной системе с верхним розливом

Водоснабжение

По каким признакам можно классифицировать системы ГВС?

По источнику воды для ГВС. Им может быть теплосеть (открытая схема теплоснабжения) и магистральный водопровод (приготовление горячей воды в теплообменниках закрытой системы теплоснабжения или локальных водонагревателях).

Тепловой пункт с ГВС в закрытой схеме теплоснабжения

Тепловой пункт с ГВС в закрытой схеме теплоснабжения

Важно: в первом случае вероятность гидроударов и превышений расчетной температуры ГВС даже выше, чем в случае центрального отопления. Достаточно не переключить водоснабжение с подачи на обратку с наступлением холодов — и температура воды в контуре водоснабжения может достигнуть 150°С. Отсюда — инструкция: трубы для внутреннего горячего водоснабжения и отопления домов с элеваторными узлами должны быть только металлическими.

Температурный график теплосети предусматривает температуру подачи до 150 градусов

Температурный график теплосети предусматривает температуру подачи до 150 градусов

Второй признак, по которому возможна классификация систем ГВС — отсутствие или наличие непрерывной циркуляции.

У однотрубной системы горячего водоснабжения (вода не циркулирует и движется лишь при водоразборе) есть два существенных недостатка:

  1. После долгих перерывов в разборе воды (например, по утрам) ее приходится несколько минут сливать до получения приемлемой температуры. При этом десятки литров бесполезно сбрасываются в канализацию;

Обратите внимание: при наличии водосчетчика вы сбрасываете холодную воду, но оплачиваете ее по тарифам ГВС.

Механический счетчик учитывает расход воды вне зависимости от ее температуры

Механический счетчик учитывает расход воды вне зависимости от ее температуры

  1. Подключенные к подводкам ГВС полотенцесушители большую часть времени имеют комнатную температуру и нагреваются лишь во время разбора горячей воды. Отсюда — низкая температура, сырость и грибок в санузлах и ванных.
Горячее водоснабжение однотрубное: в элеваторе по одной врезке ГВС на подаче и обратке

Горячее водоснабжение однотрубное: в элеваторе по одной врезке ГВС на подаче и обратке

Циркуляционный трубопровод горячего водоснабжения — это эффективное решение обеих проблем: приводимая в движение циркуляционным насосом или перепадом в элеваторном узле вода непрерывно циркулирует по закольцованным розливам и стоякам. При открытии любого крана вода нагревается за несколько секунд (после слива содержимого подводки), а подключенные к стоякам полотенцесушители всегда остаются горячими.

Видео в этой статье поможет вам узнать больше о том, как монтируются трубопроводы для водоснабжения и отопления.

Элементы

Какие элементы входят состав систем отопления и  водоснабжения?

Источник тепла

В этой роли могут выступать:

Изображение Описание

Схема простейшего элеваторного узла с циркуляционным ГВС

Схема простейшего элеваторного узла с циркуляционным ГВС

Элеваторный узел с ГВС. Водоструйный элеватор обеспечивает высокую скорость движения теплоносителя (смеси воды подачи и обратки) и, соответственно, минимальный перепад температуры между началом и концом отопительного контура. Две или четыре врезки обеспечивают тупиковое или циркуляционное ГВС.

Принципиальная схема теплового пункта с двухступенчатым теплообменником ГВС

Принципиальная схема теплового пункта с двухступенчатым теплообменником ГВС

Тепловой пункт закрытой схемы теплоснабжения. Вода для нужд ГВС греется в теплообменниках, использующих теплоту воды из теплотрассы.

Газовый котел с подключением к системе ГВС

Газовый котел с подключением к системе ГВС

Котел (газовый, дизельный, электрический или твердотопливный). Первые три разновидности могут иметь дополнительный теплообменник или встроенный бойлер для нужд ГВС.

Газ является источником наиболее дешевого тепла; за ним следуют твердотопливные котлы; дизельные и электрические приборы наиболее дороги в эксплуатации.

Принцип работы тепловых насосов

Принцип работы тепловых насосов

Тепловой насос. Он использует электроэнергию для перекачки в отапливаемое здание тепла от среды с более низкой по сравнению с внутренними помещениями температурой — грунта, воды или воздуха.

По стоимости киловатт-часа тепла, тепловой насос незначительно отстает от газового котла, и успешно конкурирует с твердотопливным.

Четырехтрубная система отопления и горячего водоснабжения (двухтрубное отопление и циркуляционное ГВС) с бойлером косвенного нагрева

Четырехтрубная система отопления и горячего водоснабжения (двухтрубное отопление и циркуляционное ГВС) с бойлером косвенного нагрева

Бойлер косвенного нагрева. Он может подключаться к любому источнику тепла (в частности, к одноконтурному котлу или  центральному отоплению) и использовать энергию теплоносителя для нагрева воды.

Газовый проточный нагреватель

Газовый проточный нагреватель

Независимые водонагреватели для нужд ГВС — электрические бойлеры, электрические и газовые проточные водонагреватели. Они могут располагаться вне котельной, вблизи точек водоразбора.

Розливы

Розливами называются горизонтальные трубы для отопления и горячего водоснабжения, к которым подключаются сантехнические и отопительные приборы (в многоэтажных домах — стояки с приборами).

Диаметр розлива отопления и ГВС в многоквартирных домах лежит в диапазоне 32-100 мм в зависимости от тепловой нагрузки или количества потребителей воды. В частном доме минимальный диаметр розлива рассчитывается по тепловой нагрузке и пиковому водопотреблению.

Расчет диаметра отопительного розлива по тепловой нагрузке

Расчет диаметра отопительного розлива по тепловой нагрузке

Приведенная выше таблица требует нескольких комментариев:

  • Она актуальна для дельты температура между подающей и обратной нитками отопления в 20°С (например, 80/60°С);
  • Верхнее значение в ячейках таблицы — тепловая мощность в ваттах, нижнее — расход теплоносителя в килограммах в минуту;
  • Увеличить тепловую нагрузку на контур можно без увеличения диаметра розлива, за счет увеличения скорости потока (читай — производительности циркуляционного насоса). Однако лучше, чтобы скорость потока укладывалась в диапазон 0,4-0,6 м/с: тогда мы избежим эрозии пластиковых труб взвесями, и появления гидравлических шумов на фитингах и дросселях.
Грубый расчет диаметра труб ХВС/ГВС

Грубый расчет диаметра труб ХВС/ГВС

Диаметр розлива ГВС подбирается по максимальному расходу воды и требуемой скорости потока.

Справка: для ГВС и ХВС рекомендуется ограничить ее значением в 1,5 м/с, для систем полива допустимый максимум — 2 м/с.

Стояки

Стояк — вертикальная труба, объединяющая приборы (отопительные или сантехнические) на разных этажах. Диаметр — 20-40 мм.

Стояки ХВС и ГВС

Стояки ХВС и ГВС

Стояки ГВС с циркуляцией объединяются перемычками на верхнем этаже или в чердачном помещении; закольцовано может быть 2-7 стояков. Перемычки должны снабжаться воздушниками (кранами Маевского или автоматическими). Такие же перемычки с воздушниками соединяют стояки отопления в домах с нижним розливом.

Если перемычка на одном уровне с радиатором, воздушник устанавливается в его верхнюю пробку

Если перемычка на одном уровне с радиатором, воздушник устанавливается в его верхнюю пробку

Подводки

Подводками называются трубы для систем водоснабжения и отопления, используемые для подключения отопительных и сантехнических приборов к розливу. Здесь можно обойтись без сложных расчетов: при использовании стальных труб достаточно их размера ДУ15, пластиковых — номинального диаметра 16 мм (20 мм для присоединения 2-3 приборов).

Полипропиленовая подводка диаметром 20 мм обеспечивает водой мойку, смеситель ванны и бачок унитаза

Полипропиленовая подводка диаметром 20 мм обеспечивает водой мойку, смеситель ванны и бачок унитаза

Подсказка: внутреннее сечение полимерной  трубы DN16 меньше, чем стальной ДУ15, благодаря разнице в обозначении труб (ДУ — условный проход, примерно равный внутреннему диаметру, а пластиковые трубы обозначаются внешним диаметром). Однако коррозия трубопроводов систем отопления и горячего водоснабжения со временем уменьшает внутреннее сечение стальной трубы, в вот полимерные трубопроводы весь срок службы имеют неизменное гидравлическое сопротивление.

Ржавчина в стальном водопроводе

Ржавчина в стальном водопроводе

Насосы

Трубопроводы систем отопления  и горячего водоснабжения с циркуляцией, питающиеся от автономного источника тепла или подключенные к тепловому пункту закрытой системы теплоснабжения, снабжаются циркуляционными насосами.

Так устроен циркуляционный насос

Так устроен циркуляционный насос

Насос подбирается по двум параметрам:

  1. Напору;
  2. Производительности.

Задача создаваемого насосом напора — преодолеть гидравлическое сопротивление трубопровода.

Он грубо рассчитывается по формуле H = N x K, в которой:

  • Н — напор в метрах;
  • N — Количество этажей в доме (считая подвал или цокольный этаж, в котором выполнена горизонтальная разводка);
  • К — потеря напора на этаж (в среднем 0,7-1,1 метр для ГВС и последовательной разводки отопления, 1,16-1,85 для коллекторной разводки отопления).

Так, для трехэтажного дома с подвалом насос для циркуляции горячей воды должен создавать напор в 4 х 1,1 = 4,4 метра.

Установка насоса в систему ГВС с циркуляцией

Установка насоса в систему ГВС с циркуляцией

Производительность насоса для отопления вычисляется по формуле Q= 0,86 х P/dt.

В ней:

  • Q — производительность (м3/час);
  • Р — тепловая нагрузка на обслуживаемый насосом конур в киловаттах;
  • dt — разница температур между нитками теплоснабжения (обычно равна 20°С).

Скажем, для ленинградки, подключенной к 24-киловаттному пеллетному котлу, нужен насос, перекачивающий 0,86х24/20=1,032 м3 в час.

Подсказка: не бойтесь ошибиться в расчетах в ту или иную сторону. В основной массе, циркуляционные насосы имеют ступенчатый регулятор мощности, позволяющий уменьшить или увеличить напор и производительность.

Запорно-регулирующая арматура

Какая арматура может понадобиться при монтаже инженерных систем своими руками?

Изображение Описание

Так устроен шаровый кран

Так устроен шаровый кран

Шаровые краны. От пробковых кранов и винтовых вентилей они отличаются отказоустойчивостью, полной герметичностью в закрытом положении и отсутствием потребности в обслуживании. Из их неисправностей автор сталкивался лишь с течами по сальнику (для ее устранения достаточно подтянуть гайку сальницы) и проворачиванию штока вследствие приложения большого усилия к заклиненному окалиной крану.

Дроссель для установки на подводку к радиатору

Дроссель для установки на подводку к радиатору

Дроссели (регулировочные клапаны). Они устанавливаются в коллекторном шкафу отопления или на подводках отопительных приборов.

Клапан с термоголовкой

Клапан с термоголовкой

Термостатические клапаны. Они отличаются от дросселей автоматической регулировкой проходимости в зависимости от температуры воздуха или рабочей среды.

Принцип действия трехходового смесительного узла

Принцип действия трехходового смесительного узла

Термостатические смесители стабилизируют температуру в отопительном контуре или циркуляционном ГВС вне зависимости от температуры на выходе котла или бойлера.

Редуктор с манометром

Редуктор с манометром

Редукторы применяются для понижения избыточного давления на водоснабжении.

Фильтр для установки на подводку

Фильтр для установки на подводку

Фильтры грубой очистки нужны для защиты запорной арматуры, смесителей и теплообменников водогрейных приборов от переносимого сетевой водой мусора (окалины, песка, ила и т.д.).

Безопасность

За стабильность параметров инженерных систем и отсутствие угрозы их разрушения отвечают:

Изображение Описание

Мембранный бачок компенсирует увеличение объема воды при ее нагреве бойлером

Мембранный бачок компенсирует увеличение объема воды при ее нагреве бойлером

Расширительные баки. Они компенсируют расширение воды при нагреве и устанавливаются в системы автономного отопления и в обвязку бойлеров большого объема.

Клапан с дренажной трубкой стоит на входе электрического бойлера

Клапан с дренажной трубкой стоит на входе электрического бойлера

Предохранительные клапаны. Они сбрасывают часть воды при избыточном давлении в замкнутом контуре.
 

Термоманометр для отопления

Термоманометр для отопления

Манометры и термоманометры. Приборы служат для визуального контроля параметров.

Трубы

Какие трубы можно использовать на отоплении и ГВС?

Давайте отделим, так сказать, мух от котлет: централизованные (с элеваторными узлами)  и автономные инженерные системы выдвигают абсолютно разные требования к материалам.

Для центрального отопления нормальна температура до +95°С при давлении в 4-5 атмосфер, что уже вплотную подходит к границам возможностей полимерных материалов. На ГВС ниже штатная температура (75°С), зато выше давление (до 6 кгс/см2). Картина усугубляется большой вероятностью отклонения значений от  штатных, и возникновения гидроударов.

Разрыв трубы при гидроударе

Разрыв трубы при гидроударе

В автономных системах отопления поддерживается давление до 2,5 кгс/см2 при температуре до 75-80°С, на автономном ГВС — до 4,5 кгс/см2 при 60-75°С. Параметры стабильны, гидроудары исключены (точнее, могут быть созданы только владельцем дома, что не в его интересах).

Из этого видео Вы узнаете о трубах для отопления и водоснабжения.

На центральных ГВС и отоплении применяются:

Изображение Описание

Оцинкованная труба на водоснабжении квартиры

Оцинкованная труба на водоснабжении квартиры

Оцинковка (стальная труба с цинковым покрытием). В отличие от черной стали, она не зарастает отложениями и не подвержена коррозии. Монтируется только на резьбах: сварка нарушает антикоррозионное покрытие.

Обвязка бойлера медью на паяных соединениях

Обвязка бойлера медью на паяных соединениях

Медная труба. Она монтируется на паяных раструбных соединениях, на пресс- и обжимных фитингах. Прочность на разрыв превышает 200 атмосфер, термостойкость достигает 150-250 градусов в зависимости от типа применяющихся фитингов.

Отопительный розлив и подводки к секционному радиатору из гофрированной трубы Кофулсо

Отопительный розлив и подводки к секционному радиатору из гофрированной трубы Кофулсо

Нержавеющая гофротруба. При близких к медной характеристиках она в 2-3 раза дешевле, и куда проще в монтаже: соединение на обжимном фитинге собирается двумя разводными ключами за 30 секунд.

Для автономных инженерных систем могут использоваться:

Изображение Описание

Фитинги и трубы из полипропилена

Фитинги и трубы из полипропилена

Полипропиленовые трубы (как правило, с армирующим слоем — фольгой или смешанным с фиброй полимером). Их преимущества — дешевизна самих труб и фитингов под низкотемпературную сварку.

Изготовленная из сшитого полиэтилена труба для водоснабжения и отопления Rautitan от Rehau

Изготовленная из сшитого полиэтилена труба для водоснабжения и отопления Rautitan от Rehau

Термостойкий и сшитый полиэтилен (PERT и PEX) —  идеальные трубы для отопления и водоснабжения в полу при коллекторной разводке систем: они продаются в бухтах длиной до 200 метров, что позволяет вывести все соединения за пределы стяжки (см. Полиэтиленовые трубы для водоснабжения).

На фото — пресс-фитинги на металлопластике

На фото — пресс-фитинги на металлопластике

Металлополимерные трубы (на обжимных и пресс-фитингах) тоже продаются в бухтах, и снабжаются алюминиевым сварным сердечником, вклеенным между двумя слоями PERT или PEX. Их преимущества — жесткость стенок и сравнительно высокая прочность на разрыв (до 16 кгс/см2).

Заключение

Надеемся, что уважаемый читатель сочтет познавательным наше несколько поверхностное знакомство с отопительным и водогрейным оборудованием. Видео в этой статье поможет вам узнать больше о том, как монтируются трубопроводы для водоснабжения и отопления. Успехов!

Автор статьи:
Серебрякова
Анна
Поделись полезной статьей:
Девушка дверь

Комментарии
Всего комментариев:    0

Извините, комментариев не найдено.

Добавьте комментарий
Всего комментариев:    0
Оцените:

Смотреть похожие записи
Девушка дверь