Все для водоснабжения и отопления: знакомство с материалами и оборудованием

Схема инженерных систем коттеджа

Тема этой статьи — все для отопления и водоснабжения частного дома. Нам предстоит познакомиться с разновидностями труб, оборудования и арматуры, применяющимися при монтаже этих инженерных систем. Итак, в путь.

Общие требования

Ключевые требования к системам отопления и внутренним сетям водоснабжения жилых зданий (в том числе одноквартирных домов) изложены в СП 60.13330.2016 и 30.13330.2012.

Наиболее важные пункты сводов правил мы приведем здесь.

СП 60.13330.2016

• Теплоснабжение здания может осуществляться централизованно, путем его присоединения к теплосети, а также от обслуживающей группу домов котельной или индивидуального теплогенератора;
• Тепловой пункт присоединенного к теплосети здания должен автоматически регулировать расход и температуру теплоносителя для поддержания постоянной температуры воздуха (а в зданиях с централизованным ГВС — и горячей воды);

Индивидуальный тепловой пункт с автоматическим контролем температуры

• При расчетной зимней температуре —40°С и ниже, в качестве теплоносителя должен использоваться антифриз (вода с препятствующими замерзанию добавками);
• Температура теплоносителя в жилом здании не должна превышать 95°С;

Температурный график теплосети. Средняя линия — температура смеси (подачи отопления)

Однако: если отопление разведено полимерными или композитными трубами, максимальная температура теплоносителя ограничена 90 градусами, а максимальное давление — 1 МПа (10 кгс/см2).

• Гидравлическая опрессовка отопительной системы должна выполняться при положительной уличной температуре. Пневматические испытания (сжатым воздухом с контролем давления по манометру) могут проводиться при отрицательных температурах;
• Давление опрессовки должно превышать нормативное давление теплоносителя в 1,5 раза. При этом его абсолютное значение не может быть менее 6 кгс/см2;
• Рекомендуемые материалы для отопления и водоснабжения — сталь (в том числе нержавеющая), латунь, медь, полимеры и композиты (включая металлопластик). Применение бывших в употреблении стальных труб не допускается;

Разводка воды полимерными трубами

• При монтаже полимерных трубопроводов следует использовать трубы и фитинги для отопления и водоснабжения одного производителя.

СП 30.13330.2012

• Для монтажа внутренних систем водоснабжения следует использовать трубы с расчетным сроком службы при эксплуатационном давлении не меньше 50 лет для ХВС и 25 лет для ГВС;
• Гидравлическое сопротивление трубопровода должно быть неизменным на протяжении всего срока его эксплуатации;

Подсказка: это требование ставит крест на применении в системах водоснабжения черных газовых труб. Они служат не больше 15 лет (данные ВСН 58-88Р) и зарастают отложениями, способствующими потере напора воды.

Отложения в стальном водопроводе

• Давление в системе водоснабжения должно укладываться в диапазон 2-4,5 кгс/см;

Типичное давление в автономной системе водоснабжения

• Температура горячей воды не может быть ниже 60 и выше 75 градусов;
• Применяющаяся для отключения и регулировки напора арматура должна обеспечивать плавное закрытие воды во избежание гидроударов.

Трубы

Итак, какие товары для отопления и водоснабжения придется закупить при монтаже этих систем в коттедже своими руками? В первую очередь это, разумеется, трубы.

Вот краткий перечень их наиболее востребованных видов:

Название и фото	Ключевые особенности
Черные стальные	Подвержены коррозии. Обладают великолепной термостойкостью и высокой прочностью на разрыв. Применяются только в системах отопления (прежде всего с твердотопливными котлами, в которых возможен перегрев теплоносителя). Соединяются сваркой и резьбовыми фитингами.
Оцинкованные стальные	Могут использоваться во всех инженерных системах коттеджа. Срок службы — 20-50 лет в зависимости от условий эксплуатации. Соединение труб должно выполняться только на резьбах: при сварочных работах труба лишается цинкового покрытия в области шва и начинает ржаветь.
Медные	Плюсы — высокая прочность на разрыв (до 240 атмосфер), неограниченный срок службы и абсолютная стойкость к коррозии. Минусы — высокая цена погонного метра (от 250 рублей при диаметре 15 мм) и столь же высокая теплопроводность, означающая значительные потери тепла. Соединение выполняется пайкой, компрессионными или пресс-фитингами.
Гофрированные нержавеющие	Неограниченный срок службы сочетается с прочностью (разрушающее давление — до 210 атмосфер) и гибкостью, упрощающей монтаж. Соединения выполняются с помощью компрессионных фитингов.
Полипропиленовые	Благодаря дешевизне и технологичности монтажа, полипропилен является наиболее востребованным для нужд отопления и водоснабжения материалом. Соединения — муфтовые сварные, с помощью низкотемпературного паяльника. Рабочая температура — до 90 градусов; по мере повышения эксплуатационной температуры снижаются максимально допустимое давление и ресурс трубы.
ПНД	Полиэтиленовые трубы (ПНД — полиэтилен низкого давления) применяются только на холодной воде и используются преимущественно для монтажа ввода водоснабжения. Рабочая температура ограничена 40-60 градусами. Полиэтилен сохраняет эластичность при отрицательных температурах, что делает ввод стойким к разморозке и морозному пучению грунта.
PEX, PERT	Сшитый (PEX) и термостойкий (PERT) отличаются от обычного полиэтилена повышенной прочностью и стойкостью к высоким температурам (до 70-110 градусов). Модификация достигается образованием поперечных связей между длинными молекулами полиэтилена (PEX) и введением сополимеров (PERT). Трубы из сшитого полиэтилена монтируются на штуцерах и компрессионных фитингах, из термостойкого — с помощью компрессионных фитингов и муфтовой сварки.
Металлопластиковые	Труба представляет собой композит из алюминиевого сердечника и двух оболочек из PERT или PEX. Она легко гнется и переносит нагрев до 90 °С при давлении до 10 атмосфер. Монтаж выполняется на компрессионных, пресс- и пуш-фитингах.

Теплогенераторы

Что может использоваться в качестве источника тепла для водяной системы отопления и для ГВС?

Котлы на магистральном газе обеспечивают минимальную стоимость тепловой энергии и практически неограниченную автономность (способность поддерживать заданную температуру без участия владельца). Одноконтурные котлы обслуживают только систему отопления, двухконтурные — отопление и ГВС.

Наиболее экономичны конденсационные газовые котлы, использующие теплоту конденсации продуктов сгорания газа на дополнительном теплообменнике — экономайзере.

Самый экономичный источник тепла — конденсационный газовый котел

Кстати: конденсационные котлы, в отличие от классических, могут работать с чрезвычайно низкой температурой обратки — от 30 °С. Эта особенность делает их идеальным решением для внутрипольного отопления.

Второе место по дешевизне тепла занимают твердотопливники на дровах, угле и пеллетах (прессованных опилках). Угольные и пеллетные котлы нередко снабжаются бункером для сыпучего топлива, что обеспечивает их автономную работу в течение 5-10 суток.

Более дешевые котлы верхнего горения работают на одной закладке топлива до 30 часов, пиролизные котлы — до 10-12, классические твердотопливники приходится растапливать раз в 4-6 часов.

Водоснабжение — отопление для дачи: источник тепла — твердотопливный котел

Между прочим: снабженная теплообменником печь для отопления и водоснабжения тоже может подключаться к водяному отопительному контуру или накопительному водонагревателю. Она отличается от котла лишь тем, что отдает существенную часть тепла окружающему воздуху без посредства теплоносителя.

Печь с водяным теплообменником

Третье место по уровню эксплуатационных расходов принадлежит дизельным котлам. Их автономность ограничена только размером топливного бака. К недостаткам решения можно отнести шум горелки и запах дизтоплива.

Явные аутсайдеры — электрическое отопление и горячее водоснабжение с электрическими водонагревателями со стоимостью киловатт-часа тепла в 3-6 рублей в зависимости от местных тарифов.

Комбинированное водоснабжение и отопление для дачи: за нагрев воды отвечают газовый и электрический котел

Обратите внимание: так называемые экономичные электрокотлы (в том числе электродные и индукционные) — миф, придуманный маркетологами. На получение киловатт-часа тепла любой нагревательный прибор тратит ровно киловатт-час электроэнергии. Это прямо следует из закона сохранения энергии: никаких других ее видов, кроме тепловой, прибор не производит.

Особый случай

Тепловые насосы отопления и водоснабжения, работающие на электроэнергии, обеспечивают фактический КПД в 300-600%.

Воздушный тепловой насос

За счет чего?

Разумеется, никакого посрамления закона сохранения здесь нет. Тепловой насос использует энергию не для производства тепла, а для его перекачки от среды с более низкой температурой — окружающего воздуха, воды или грунта.

Так называемый C.O.P. теплового насоса (отношение тепловой мощности к электрической) уменьшается по мере роста дельты температур между внешним и внутренним теплообменниками, поэтому с этими теплогенераторами используют низкотемпературные отопительные приборы .

Тепловой насос использует тепловую энергию окружающей среды

Тройниковое и коллекторное подключение

И сантехнические, и отопительные приборы могут присоединяться к соответствующей инженерной системе двумя способами:

• Последовательное, или тройниковое подключение подразумевает присоединение всех приборов к общей подводке через отводы тройников;

Последовательная разводка воды

• Коллекторное подключение означает наличие у каждого прибора собственной подводки, подключенной к общему коллектору-гребенке.

Коллекторное водоснабжение

Очевидные плюсы первого решения — невысокая материалоемкость и возможность открытой прокладки подводок, повышающей ремонтопригодность системы. Зато коллекторная разводка допускает независимую регулировку всех контуров отопления и отсутствие падения напора воды на всех приборах при ее расходе через один из них.

Отопительные приборы

Для водяного отопления частного дома могут применяться:

• Радиаторы (чугунные, биметаллические, алюминиевые и стальные);

Алюминиевые секционные радиаторы

• Конвекторы (настенные и внутрипольные);
• Фанкойлы (фактически — те же конвекторы, но с увеличивающим теплоотдачу обдувом вентилятором);

Отопительный фанкойл

• Водяные теплые полы — трубы (нержавеющие, металлопластиковые или из модифицированного полиэтилена), уложенные в стяжку или под настильный чистовой пол.

Укладка труб теплого пола в стяжку

Последний тип отопления наиболее экономичен за счет рационального распределения температуры воздуха: под потоком она минимальна, что заметно уменьшает утечки тепла через перекрытие и стены.

Температура в отапливаемом помещении при конвекционном и внутрипольном отоплении

Насосы

Насосы применяются в системах отопления и ГВС с принудительной циркуляцией, а также для подачи воды из внешних источников (водоема, скважины, колодца) или из накопительной емкости.

• Циркуляционный насос для водоснабжения-отопления обеспечивает равномерный нагрев отопительных приборов и полотенцесушителей;

Насос циркуляционный со ступенчатой регулировкой производительности

• Для подачи воды с малой глубины (до 8-9, а при наличии внешнего эжектора — до 25 метров) применяются насосные станции — поверхностные насосы с реле давления и гидроаккумуляторами;

Поверхностные насосы с внешними эжекторами

• Погружные насосы позволяют извлекать воду из артезианских скважин глубиной в несколько десятков метров.

Погружной насос для чистой воды

Вспомогательное оборудование

Некоторые разновидности оборудования и комплектующие для отопления и водоснабжения применяются в довольно специфичных условиях; тем не менее, знакомство с ними тоже будет весьма полезным.

Название и изображение	Описание и функции
Кран Маевского	Кран для стравливания воздуха из стояков и отопительных приборов. Монтируется в верхних точках контуров отопления или ГВС с циркуляцией.
Автоматический воздухоотводчик	В отличие от крана Маевского, этот воздушник стравливает воздух или образующийся при закипании теплообменника котла пар в автоматическом режиме.
Дроссель (радиаторный клапан)	Регулирует проходимость подводки к отопительному прибору. Позволяет уменьшить или увеличить теплоотдачу участка контура.
Термостатический клапан	Регулирует проходимость в зависимости от температуры воды, воздуха или теплоносителя. В зависимости от исполнения термостатические клапаны служат для настройки теплоотдачи отопительных приборов, для дозированной подачи горячей воды или теплоносителя в контур ГВС или отопления.
Расширительный мембранный бак	Компенсирует увеличение объема воды при ее нагреве за счет увеличения давления воздуха в воздушном отсеке, отделенном от водяного эластичной мембраной.
Теплоаккумулятор	Теплоизолированный бак для аккумуляции тепла путем нагрева значительного объема воды. Позволяет, в частности, увеличить периодичность растопки твердотопливного котла или использовать для электрического отопления дома более дешевый ночной тариф.
Бойлер косвенного нагрева	Бак с теплообменником, утилизирующий энергию теплоносителя для нагрева воды. Инструкция по подключению бойлера довольно очевидна: он разрывает собой отопительный контур. Летом система отопления отключается, и теплоноситель циркулирует между теплообменниками котла и бойлера.
Гидрострелка	Емкость с несколькими патрубками для подключения к контурам, с разными температурными режимами. Позволяет, к примеру, синхронизировать работу радиаторного и внутрипольного отопления от одного котла.
Предохранительный клапан	Сбрасывает теплоноситель или горячую воду в дренаж при опасном росте давления. Монтируется на выходе котла и перед бойлером.
Обратный клапан	Ограничивает движение воды или теплоносителя через контур одним направлением. Ставится, в частности, на вводе воды из скважины после погружного насоса и исключает слив воды после его отключения обратно в скважину.
Редуктор давления	Стабилизирует давление во внутреннем водопроводе, исключает возникновение гидроударов.

Заключение

Наш сегодняшний мини-обзор не претендует на абсолютную полноту охвата всех предлагаемых современным рынком видов оборудования и материалов. Видео в этой статье позволит вам узнать больше о том, какой может быть комплектация отопления и водоснабжения. Успехов!