Инженерное оборудование для дома и участка Колосов Евгений

Проектирование и прокладка систем газоснабжения

В частных домах природный газ используют для обогрева жилища, горячего водоснабжения, приготовления пищи. Это легко объяснить тем, что газ не только относительно дешевый вид топлива, но и очень удобный, поскольку его доставка не требует никаких трудовых затрат, ведь достаточно лишь повернуть вентиль, чтобы он оказался в доме. Газ подводят магистральные сети низкого давления, проложенные либо под землей, либо по воздуху.

Природный газ имеет сложный состав. Это смесь горючих и балластных веществ (на долю последних приходится примерно 14 %). В первую входят метан, водород, окись углерода и тяжелые углероды; во вторую — азот и углекислота. (Здесь необходимо добавить, что все перечисленные компоненты бесцветны, не имеют запаха, тем не менее каждый из нас сталкивался с ним в быту. Специфический аромат придают природному газу серосодержащие соединения, которые вводят в него искусственно. Этот процесс называется одорацией. Наиболее известным одорантом является этантиол, который человеческий нос распознает, даже если на 50 млн частей воздуха придется 1 часть этого вещества. Именно благодаря этому неприятно пахнущему компоненту можно установить утечки голубого топлива.) В смеси с воздухом газ превращается во взрывоопасную смесь, поэтому все с ним связанное должно в обязательном порядке производиться в соответствии со СНиПами.

Система отопления дома, его планировка и архитектурное решение должны соответствовать друг другу. От системы отопления требуется, чтобы она была надежной, долговечной, бесшумной, безопасной, простой в эксплуатации и удобной в ремонте.

Прежде чем газ попадает в дома, разрабатывают проект, утверждают с компетентными организациями на соответствие предварительно полученным техническим условиям, после чего осуществляют подведение газовой магистрали и его внутренние разводки.

Систему газоснабжения прокладывают только специализированные организации, имеющие на это право. Они обладают производственно-технической базой для осуществления всех видов работ — сварки труб, изготовления узлов и деталей, нанесения покрытий, устойчивых к коррозии. Кроме того, они располагают оборудованием для тестирования их качества. Таким образом, случайные люди (в том числе и индивидуальные застройщики) к осуществлению монтажа газовых магистралей не допускаются.

Наружные и внутренние газопроводы

Для газификации индивидуальных жилых домов к ним прокладывают наружные сети газопроводов. Как правило, выбирают кратчайший путь и под землей прокладывают газопроводные трубы диаметром до 32 мм. Для защиты трубопровода его покрывают битумными мастиками в сочетании со слоем бумаги (рис. 51). Глубина заложения трубопровода должна составлять, как минимум, 1,5 м.

Рисунок 51. Подземный газопровод: 1) труба; 2) слой изоляции

Допускается и надземная прокладка трубопровода, но при этом должны строго соблюдаться определенные условия, поскольку приходится пересекать подъездные дороги и магистрали.

Однако в условиях высокой сейсмической активности газопровод тянут исключительно наземным путем.

Достигнув стен постройки, газовая магистраль приобретает вид стояка с фланцем, за которым монтируют запорную газовую арматуру (рис. 52).

Рисунок 52. Выход газопровода на поверхность: 1) стояк; 2) место стыковой сварки; 3) запорная арматура; 4) цоколь

Под газопроводом устраивают подушку из малозащемляющего грунта толщиной не менее 20 см и присыпают слоем толщиной не менее 30 см.

Для соединения труб подземного газопровода применяют исключительно электросварку (газовая сварка разрешена к использованию только для наземного газопровода диаметром до 100 мм и с давлением до 0,3 МПа), после которой сварочные швы зачищают, проверяют их качество и изолируют. К сварным швам предъявляются строгие требования. Они должны быть плотными, непровары независимо от их глубины и протяженности считаются браком и не допускаются.

Использование солнечной энергии для отопления дома имеет немало достоинств: экономит примерно 80 % энергии, работает надежно, обеспечивает экологическую безопасность, может быть спроектировано с учетом архитектуры дома.

Фундамент здания до ближайшего сварного стыка должно отделять не менее 2 м. Перед тем как засыпать траншею с проложенным трубопроводом, положено составлять акт на скрытые работы. Поскольку подземными бывают не только газовые магистрали, то при пересечении их с другими коммуникациями (водопроводом, канализацией и пр.) предпринимают специальные защитные меры, которые исключают проникновение и перемещение газа вдоль них.

В дома, где установлено газовое оборудование, газовые сети прокладывают открытым способом по наружным стенам построек на высоте от 2,2 м и фиксируют трубы кронштейнами или металлическими хомутами (рис. 53), причем приваривание трубы к крепежу запрещается.

Рисунок 53. Крепление газовой трубы к стене дома: 1) хомут; 2) болт; 3) штырь хомута; 4) резиновая прокладка

В помещение с газовым оборудованием трубопровод прокладывают сквозь стену, устанавливая еталлические гильзы (рис. 54) на высоте, как минимум, 1,5 м. Внутренний диаметр гильз должен быть таким, чтобы газовая труба могла свободно проходить. После прокладки газопровода гильзы конопатят пропитанной сальниковой набивкой. Наземные трубы газопровода не подлежат изоляции — их покрывают краской, цвет которой определяет соответствующий ГОСТ.

Рисунок 54. Ввод газопровода в дом: 1) газопровод; 2) гильза; 3) сварной стык

Если впоследствии на расстоянии 15 м от проложенного газопровода предстоит осуществлять какие-либо строительные работы и земляные в том числе, на это требуется получить согласие в письменной форме от эксплуатирующей газопровод организации. В документах представляют последовательность и условия осуществления работ, прилагают схему прокладки газопровода с соответствующими привязками.

Внутренний газопровод прокладывают открытым способом на высоте, как минимум, 1,5 м, опускают в месте, где установлены газовое оборудование и приборы (рис. 55). При этом выдерживается уклон в сторону оборудования, работающего на газе, или к центральному стояку ввода в постройку.

Рисунок 55. Внутренний газопровод: 1) подвод газа; 2) гильза; 3) хомут; 4) вентиль; 5) отопительный котел; 6) стена

Внутренний газопровод может быть проложен скрытым способом (он предполагает размещение труб в каналах, накрытых щитами, которые легко удаляются), если есть возможность обеспечить вентиляцию в зоне прокладки труб. Если газопровод должен будет пересечь перекрытие или внутреннюю стену, его заключают в металлическую гильзу, концы которой должны выступать с обеих сторон, как минимум, на 30 см. Однако есть и ограничения для прокладывания газопровода в помещении — его нельзя тянуть по дверным и оконным коробкам, фрамугам, наличникам и т. п.

Если газовое оборудование занимает место у деревянной неоштукатуренной стены, то необходимо изолировать ее от газопровода асбоцементным или металлическим листом толщиной не менее 3 мм, причем он должен выступать на 10 см с каждой стороны от плиты и быть на 80 см и более выше нее.

Стыки внутреннего газопровода, как и наружного, сваривают, резьбовые соединения допускаются исключительно в точках монтажа запорной арматуры, газового счетчика или подключения к газовому оборудованию (кухонной плите, отопительному котлу и пр.). Они обязательно должны быть проверены на предмет утечки, для чего используют мыльную эмульсию или газоанализатор.

Относительно длины внутреннего газопровода и количества стыков надо сказать, что они должны быть минимальными и рационально расположенными.

Чтобы осуществить врезку газопровода в магистральную сеть, следует обратиться в местные газоснабжающие организации, после того как монтажные работы будут выполнены и приняты. Прибывшие специалисты произведут необходимые действия, т. е. выполнят врезку, зачистят это место, заизолируют и засыплют грунтом. Перед пуском газа газопровод продуют, чтобы вытеснить из труб воздух (недопустимо выпускать газовоздушную смесь на лестничную площадку, в дымовые и вентиляционные каналы, тем более в те места, где есть риск воспламенения, а помещения, где эти действия совершают, требуют тщательного проветривания).

Все оборудование, потребляющее газ, необходимо устанавливать в местах, удобных для эксплуатации, и подсоединять к дымовым каналам, причем последние закрывают ветрозащитными решетками.

При размещении приборов надо соблюдать определенные требования:

кухня должна иметь высоту не менее 2,2 м, окно с форточкой, естественное освещение и вентиляционный канал;

объем кухни должен соответствовать количеству горелок на газовой плите. Для двух конфорок объем кухни составляет 8 м³, для трех — 12 м³, для четырех — 15 м³;

задняя стенка кухонной плиты должна отстоять от стены дома не менее чем на 7,5 см, а отопительного котла — на 15 см;

расстояние от плиты до противоположной стены должно быть, как минимум, 1 м;

проточный газовый водонагреватель должен отстоять от стены, покрытой каким-либо несгораемым материалом, не менее чем на 3 см, причем этот лист должен выступать за пределы корпуса нагревателя на 10 см;

газовые отопительные нагреватели устанавливают в нежилых помещениях высотой не менее 2 м при объеме не менее 7,5 м³ и на расстоянии не менее 10 см от стены, отделанной несгораемым материалом;

необходимо обеспечить беспрепятственный подход к оборудованию для его эксплуатации и обслуживания;

каждая единица газового оборудования должна оснащаться запорным вентилем, устанавливающимся в 1,5 м от пола;

помимо трубопровода, подключение газовых приборов можно осуществлять с помощью гибких шлангов, специально для этого предназначенных.

Бытовое газовое оборудование необходимо использовать согласно инструкции производителя и Правилам безопасной эксплуатации газовых установок. При возникновении утечек газа следует прекратить использование прибора, проветрить помещение и позвонить в аварийную службу.

Использование солнечной энергии для отопления дома имеет немало достоинств: экономит примерно 80 % энергии, работает надежно, обеспечивает экологическую безопасность, может быть спроектировано с учетом архитектуры дома.

Газовое оборудование должно быть исправно и обеспечено техническим обслуживанием, которое включает различные мероприятия, такие, как проверка и осуществление прочистки кирпичных и комбинированных дымоходов (не менее 1 раза в 3 месяца); вентиляционных каналов и дымоходов, устроенных из гончарных изделий и жаростойкого бетона (1 раз в год).

Во время обслуживания дымовых и вентиляционных каналов следует проверять, соответствует ли их устройство, а также примененные материалы требованиям СНиП; имеются ли засоры (если да, то каковы их плотность и обособленность); исправны ли разделки, от которых во многом зависит пожаробезопасность; исправен ли оголовок трубы и правильно ли его размещение по отношению к коньку крыши и постройкам, находящимся поблизости; достаточна ли тяга и др. Если установлено, что дымоходы и вентиляционные каналы неисправны, то оборудование должно быть отключено.

Виды и выбор системы отопления

Отопление индивидуального дома в условиях холодного российского климата — проблема приоритетная. Поскольку частный сектор не подключен к централизованной сети теплоснабжения, то обеспечение жилого дома теплом необходимо решать посредством устройства автономной системы отопления.

Основными системами отопления являются следующие:

водяное, при котором жидкий теплоноситель (правильнее говорить о традиционном отоплении, поскольку теплоносителем может быть не только вода, но и другие жидкости, однако, чтобы не вносить разнобоя в терминологию, мы сохраним привычное название) циркулирует по системе, состоящей из трубопровода и радиаторов, отдавая тепло тем помещениям, по которым они проложены;

воздушное отопление, при котором в роли теплоносителя выступает воздух. Он нагревается и по воздуховодам распространяется по дому;

прямое электрическое, при котором помещения обогреваются без теплоносителя, специальными инфракрасными излучателями, электроконвекторами, в которых электроэнергия трансформируется в тепловую.

Наиболее распространенным в сфере как централизованного, так и автономного отопления в России является водяное отопление (именно поэтому мы уделим ему основное внимание). Причин этому несколько: во-первых, доступность и экономичность; во-вторых, выокая теплоемкость носителя (если сравнивать теплоемкость воды и воздуха, то у первой она будет в 4000 раз больше, чем у второго); возможность обеспечения комфортной температуры в доме. Но при этом необходимо отметить и ряд свойств системы водяного отопления, которые для потребителя создают определенные проблемы:

поскольку для устройства отопления потребуется проведение целого комплекса строительных работ, то это оказывается возможным либо на стадии возведения дома, либо во время капитального ремонта;

для эффективной работы системы отопления необходимо, чтобы теплоноситель беспрерывно нагревался, значит, за работой генератора тепла (котла) надо постоянно следить;

если в зимний период требуется на длительное время покинуть дом, придется слить теплоноситель, чтобы не допустить разрыва трубопровода, что создает определенные неудобства. Однако отсутствие воды в системе усиливает процессы коррозии в трубах, что тоже нельзя назвать положительным явлением.

Прямое электрическое отопление дома в России пока не стало самым популярным, что напрямую связано с высокими ценами на электроэнергию, с перебоями в энергоснабжении.

Поэтому эта система отопления дома не может рассматриваться в качестве единственного источника тепла, хотя сама система обладает рядом достоинств:

легкостью в эксплуатации;

удобным регулированием подачи тепла;

компактностью отопительных приборов, не нуждающихся в особом уходе;

гигиеничностью и экологичностью;

низким уровнем шума.

Воздушное (печное) отопление как теплоноситель тоже использует нагретый воздух, для чего необходимо установить калорифер-теплообменник или сложить печь. Поверхность теплогенератора нагревается изнутри, отдает тепло воздуху и при этом остывает снаружи. Отсюда следует, что теплоотдача прибора определяется площадью его нагревательной поверхности. Отопительные приборы при этой системе отопления функционируют от электрической сети или на каком-либо виде топлива. Воздух как теплоноситель отличается быстротой нагрева и значительной проникающей способностью, тем не менее в настоящее время по популярности печное отопление уступает водяному и электрическому. Причины этого состоят в следующем:

в громоздкости теплогенератора;

в низком коэффициенте теплоотдачи воздуха;

в проблеме распространения нагретого воздуха по дому;

в недостаточной экологичности;

в высокой стоимости теплогенератора (его приходится покупать, поскольку в настоящее время трудно найти квалифицированного печника).

Чтобы остановить свой выбор на той или иной системе отопления, надо четко представлять, какая из них будет целесообразной для данного конкретного случая. Это важно, поскольку дом может быть дачным, т. е. для сезонного использования, или предполагать постоянное проживание. Поэтому и требования к системе отопления в той и другой ситуации будут разными. Так как нас в большей степени интересует второй вариант, то заметим, что в доме, в котором постоянно присутствуют жильцы, должны иметься удобства, из которых складывается комфорт, а именно постоянное отопление, горячее водоснабжение, канализация. В полной мере это может обеспечить водяное отопление.

Важно учитывать и доступность источника тепловой энергии в данном регионе. Наличие газопровода или электрической сети поможет сделать вывод в пользу той или иной системы отопления однозначным.

Не менее значимым критерием будет суммарная стоимость отопительной системы, которая формируется из стоимости:

топлива. Это могут быть газ (самый дешевый), жидкое топливо (солярка — самый дорогой), твердое топливо (уголь, дрова) и электричество;

отопительного оборудования. Для водяного отопления это водогрейный котел, горелка, расширительный бак, циркуляционный насос, отопительные приборы, автоматика, стоимость которых определяется техническими парамет рами и производителем. Одним словом, полный комплект оборудования обойдется недешево, по крайней мере дороже электрообогревателей;

труб, соединительных элементов, запорно-регулирующей арматуры. Эта статья расходов зависит от того, каким образом будет осуществляться циркуляция теплоносителя (будет ли она естественной или принудительной) и какой предполагается схема трубной разводки (од но— или двухтрубной). Двухтрубная разводка с принудительной циркуляцией теплоносителя обойдется примерно в 2 раза дороже однотрубной с естественной циркуляцией теплоносителя;

монтажа. При невозможности самостоятельного выполнения работ, стоимость монтажа может составить до 25–35 % стоимости всего оборудования, в то время как устройство прямого электрического отопления (кроме такого его типа, как «теплый пол») будет стоить дешевле;

обслуживания, включающего контроль технического состояния системы, давления теплоносителя, газа и температуры отходящих газов; настройку автоматики и системы безопасности (чем дальше от сервисного центра находится дом, например за городом, тем больше придется заплатить за данные услуги);

ремонтно-профилактических работ, поскольку отопительное оборудование стареет, эффективность его снижается (на ней могут сказаться низкое давление газа в отечественных магистралях; жидкое топливо плохого качества, от которого страдает топливный насос, форсунки и т. д.; перепады напряжения в электросети и др.).

Имеют значение и другие факторы, в частности бесшумность работы отопительных агрегатов и экологическая безопасность.

Достоинствами инфракрасного отопления являются возможность самостоятельного монтажа устройства, экономичность, компактность, высокий коэффициент полезного действия (95 %), пожаробезопасность, отсутствие необходимости в подготовке проекта и др.

Таким образом, выбор отопительной системы — дело сугубо индивидуальное и не может быть одинаковым для всех ситуаций.

Для начала предлагаем, не вдаваясь в детали, просто представить рекомендации по выбору системы отопления (табл. 2). Для этого целесообразно расклассифицировать индивидуальные дома по конструкции на следующие типы:

одноэтажные дома с крутой крышей, которые могут иметь или не иметь подвал (тип I, разновидности «а» и «б» соответственно);

одноэтажные дома с плоской крышей. Подвальное помещение может быть или отсутствовать (тип II, разновидности «а» и «б» соответственно);

двухэтажные (или более) дома с плоской и крутой крышей, оборудованные подвалом (тип III).

Таблица 2. Рекомендации по выбору системы отопления в зависимости от типа дома

Примечание: «++» — рекомендуется, «+» — допускается.

Оборудование и монтаж водяного отопления

Само название системы отопления указывает на то, что в роли теплоносителя (заметим — дешевого, доступного, с оптимальными теплофизическими характеристиками) выступает вода, хотя в этом ка честве она не лишена недостатков, среди которых наличие в ней различных минеральных солей, ме ханических примесей, что вызывает ржавление ме талла, образование накипи; высокая точка замерзания, вследствие чего зимой воду заменяют антифризами.

Антифриз — это охлаждающая низкозамерзающая жидкость, что позволяет использовать ее при отрицательных температурах. Однако для системы отопления требуются специальные составы, в частности на основе водных растворов этиленгликоля, которые должны соответствовать ГОСТу 28084-89, а в последнее время на основе экологичного пищевого пропиленгликоля.

Температура воздуха в доме и теплоотдача установленных отопительных приборов определяются тремя факторами, такими, как объем теплоносителя, который поступает в отопительный прибор; температурой, которую имеет теплоноситель; гидростатическим давлением, благодаря которому осуществляется перемещение теплоностеля по трубопроводу системы. Без гидростатического давления в системе преодоление препятствий (в частности сопротивления, причиной которого является трение теплоносителя о стенки трубопровода, а также местное сопротивление в основных узлах системы отопления), которые встречаются на пути воды, было бы невозможно.

Величина сопротивления, возникающего при трении воды о стенки трубопровода, зависит от скорости движения теплоносителя, длины и диаметра труб. Увеличение длины труб приводит к возрастанию сопротивления, а при увеличении диаметра труб оно, наоборот снижается; с увеличением скорости воды сопротивление возрастает в 2 раза. Отсюда: чем выше скорость воды, больше протяженность трубопровода и меньше диаметр труб, тем выше сопротивление, которое вода встречает на пути своего движения.

Система, в которой используют разные источники тепла, называется комбинированной. Ее достоинства: КПД 80 %, экономичность, экологичность, возможность установки в новом доме и таком, в котором уже есть другая система отопления. Главный недостаток — большие финансовые расходы на покупку и монтаж оборудования.

Величина местного сопротивления в кранах, отводах, водогрейном котле, отопительных приборах определяется скоростью воды; изменением сечения труб, количества воды в отводах, вентилях, тройниках и крестовинах, а также направления движения воды.

В системе водяного отопления может быть реализован один из двух принципов циркуляции теплоносителя.

В системе с естественной циркуляцией нагретый теплоноситель движется под воздействием силы гравитации, возникающей вследствие разности плотности воды в подающих и обратных трубах. Плотность горячего теплоносителя меньше, чем плотность холодного. Вследствие разности в плотности между горячей и холодной водой, в системе отопления возникает гидростатический напор, благодаря которому вода и перемещается от водогрейного котла к отопительным приборам и обратно, т. е. нагретая в теплогенераторе и потому более легкая вода поднимается по главному стояку вверх, распределяется по разводящим подающим стоякам, а от них — к отопительным приборам. По мере движения температура воды падает, она становится тяжелее, и от отопительных приборов обратная вода стекает вниз по обратным стоякам и общей обратной магистрали, поступает в водогрейный котел, откуда выдавливает более легкую горячую воду. Таким образом, происходит непрерывная циркуляция вода по системе отопления.

Величина циркуляционного напора определяется следующими факторами:

разностью температур нагретой и остывшей воды. Как правило, температура первой в системе равна 95 °C, второй — 70 °C. Чтобы температура в главном стояке в результате падения гидростатического давления не снижалась, ее теплоизолируют в отличие от обратных трубопроводов, поскольку это должно обеспечивать циркуляционный напор;

местоположением отопительных приборов относительно водогрейного котла. Здесь наблюдается такая закономерность: чем выше отопительный прибор над теплогенератором, тем величина циркуляционного напора больше (отсюда понятно, почему циркуляционное давление в отопительных приборах, установленных на втором этаже, выше, чем у них же, но расположенных на первом этаже, почему на верхних этажах теплее, чем на нижних); отопительные приборы, смонтированные на одном уровне с теплогенератором или ниже его, нагреваются хуже, т. е. для повышения их эффективности между центрами отопительных приборов на первом этаже и теплогенератора минимальное расстояние должно быть равно не менее чем 3 м.

В систему комбинированного отопления входят теплонасос (главный источник тепла), солнечный коллектор, теплоаккумулятор (к нему подключены все остальные устройства), печь и камин с водяным контуром и воздуховодами для подачи нагретого воздуха в помещения.

Отопительная система, основанная на естественной циркуляции воды, в зависимости от расположения подающей магистрали может иметь верхнюю и нижнюю разводку (рис. 56), однако принцип действия у них одинаков.

Рисунок 56. Система водяного отопления с естественной циркуляцией теплоносителя: а — верхняя разводка; б — нижняя разводка; 1) теплогенератор; 2) главный стояк; 3) разводящая линия; 4) подающий сток; 5) обратный стояк; 6) обратная магистраль; 7) расширительный бак; 8) сигнальная линия; 9) уклон

Плюсы системы водяного отопления с естественной циркуляцией воды (равномерное распределение температуры воздуха по всему дому; простота устройства и легкость эксплуатации; низкий уровень шума и вибраций; долговечность (до 50 лет)) нивелируются ее минусами (большим диаметром труб, влекущим расход стройматериалов и низкие эстетические качества; высокой стоимостью монтажа системы; значительными энергозатратами; отсутствием регуляции температуры воздуха в помещениях; риском замерзания теплоносителя на участках, идущих через неотапливающиеся помещения), наличие которых объясняет меньшую распространенность этой системы.

В последнее время в домах стали устанавливать настенные газовые котлы. В них находятся насос, предохранительный клапан, расширительный мембранный бак, пульт управления. Такие котлы бывают как одно-, так и двухконтурными. Первые только отапливают дом, вторые еще и снабжают горячей водой.

В отопительной системе с принудительной циркуляцией движение теплоносителя по трубопроводу обеспечивается работой циркуляционного насоса, подключенного к обратной магистрали. И в этой системе отопления подающая магистраль может иметь верхнюю и нижнюю разводку (рис. 57).

Рисунок 57. Система водяного отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя: а — верхняя разводка; 1) теплогенератор; 2) главный стояк; 3) расширительный бак; 4) подающая магистраль; 5)воздухосборник; 7) подающий стояк; 8) обратный стояк; 9) обратная магистраль; 10) циркуляционный насос; 11) расширительная труба

Главный элемент электрического котла — теплообменник (бак с тэнами внутри). В нем вода нагревается и по трубам циркулирует по дому. Электрокотлы бывают одно— и трехфазными, т. е. рассчитанными на напряжение 220 и 380 В соответственно.

Рисунок 57. Система водяного отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя (окончание): б — нижняя разводка; 1) теплогенератор; 2) подающая магистраль; 3) обратная магистраль; 4) подающий стояк; 5) обратный стояк; 6) воздушная линия; 7) воздухосборник; 8) расширительный бак; 9) циркуляционный насос; 10) расширительная труба

Плюсы системы водяного отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя: улучшенная теплоотдача; отсутствие потерь воды на испарение; применение труб небольшого диаметра со всеми вытекающими отсюда последствиями; незначительная разница между горячей и охлажденной водой (это продлевает срок службы теплогенератора, поскольку от него не требуется подогревать теплоноситель); возможность регулирования мощности системы, температуры в доме.

Жидкотопливный котел может работать исключительно на качественном топливе. Согласно российским стандартам, рынок реализует летнее (маркировка «Л»), зимнее (маркировка «З») и арктическое (маркировка «А») дизельное топливо. Температура воздуха при эксплуатации должна быть не ниже –5; не ниже –30 и не ниже 50 °C соответственно.

Система водяного отопления дома и с естественной, и с искусственной циркуляцией воды в зависимости от использующейся конструктивной схемы подразделяется следующим образом.

В зависимости от места прокладки подающей магистрали различают системы с верхней и нижней разводкой. В первом случаенагретый теплоноситель попадает в сток с чердака, во втором — из подвала. Однако для монтажа расширительного бака это не имеет значения — он всегда должен устанавливаться в самой высокой точке системы отопления, а теплогенератор — всегда на первом этаже или в подвальном помещении (рис. 58).

Рисунок 58. Схема двухтрубного водяного отопления: а — при верхней разводке; б — при нижней разводке; 1) главный стояк; 2) обратный трубопровод; 3) теплогенератор; 4) расширительный бак; 5) отопительные прибор; 6) перелив; 7) предохранительный трубопровод; 8) воздушная труба

По способу присоединения отопительных приборов к подающим стоякам системы отопления делятся на одно— и двухтрубные. Однотрубная система отопления лишена обратных стояков, функции магистрали, стояка и подводки совмещены, поэтому вода, отдавшая тепло, поступает в теплогенератор по подающим стоякам. Вода последовательно поступает к отопительным приборам и начинает остывать уже в приборах верхнего этажа, поэтому в отопительные приборы нижнего этажа попадает смесь нагретой и охлажденной воды. Есть две схемы монтажа однотрубной системы отопления: с замыкающими участками системы (в отопительные приборы верхнего этажа попадает не весь теплоноситель, а только его часть, остальная же течет к отопительным приборам нижнего этажа) и с проточной системой (теплоноситель последовательно поступает во все отопительные приборы верхнего, потом нижнего этажа, куда вода доходит совершенно охлажденная). Однотрубная система отопления более эстетична на вид, ее монтаж обойдется дешевле, но ее можно рекомендовать только для домов с объемным чердаком, в котором можно собрать систему с верхней разводкой. Однако однотрубная система более сложна в регулировании, например приходится устанавливать байпасы для перепуска воды через перекрытую батарею.

При двухтрубной системе отопления к каждому отопительному прибору подводят прямую и обратную трубы. По первой нагретая вода заходит в отопительный прибор, по второй, будучи охлажденной, вытекает из него. Трубы можно развести «звездой», при которой трубы подходят к каждой батарее от общей «гребенки», или «шлейфом», при котором прямая и обратная трубы обходят батареи одну за другой (рис. 59).

Рисунок 59. Варианты выполнения двухтрубной разводки: а — «звездой»; б — «щлейфом»; 1) прямая труба; 2) обратная труба; 3) батарея

Двухтрубная система водяного отопления позволяет с меньшими ухищрениями регулировать температуру в помещениях. Именно такую конфигурацию трубопровода можно рекомендовать для отопления дома.

По расположению стояков выделяют системы с вертикальными и горизонтальными стояками. В первых отопительные приборы независимо от этажа подключают к общему стояку; во вторых отопительные приборы каждого этажа имеют отдельный стояк.

По схеме монтажа ведения магистрали возможны два варианта — с тупиковой схемой и попутным движением теплоносителя в магистралях. Тупиковая система отопления предполагает прокладку циркуляционных колец разной длины: короткое доставляет теплоноситель к водогрейному котлу через ближайший к нему стояк, длинное — через наиболее удаленный стояк.

При попутном движении воды в магистралях циркуляционные кольца равны по длине, благодаря чему и циркуляционное сопротивление будет одинаковым. Система будет эффективно функционировать при условии нахождения всех стояков и отопительных приборов в одинаковых условиях, что достигается подключением циркуляционного насоса. Однако монтаж этой системы обойдет дороже, поскольку потребуется большее количество труб.

Таким образом, возможны различные конфигурации отопительных систем, что определяется особенностями дома (напомним, что мы разделили их на три типа).

Сделать выбор той или иной из них поможет таблица 3.

Таблица 3

Зависимость конфигурации системы водяного отопления от конструкции дома

Система водяного отопления дома, помимо системы разводки труб, включает теплогенератор, отопительные приборы и теплопроводы, к характеристике которых мы и перейдем.

Теплогенератор, или водогрейный котел, представляет собой агрегат, который в процессе сжигания топлива нагревает теплоноситель. Схема устройства современных водогрейных котлов одинакова: внутри металлического корпуса размещен теплообменник, отличия имеются исключительно в дизайне корпуса.

Теплогенератор — это наиболее сложная и поэтому дорогая комплектующая часть системы водяного отопления. Поэтому выбирать это устройство требуется очень тщательно, обращая внимание в первую очередь на такие параметры:

вид топлива, на котором работает котел;

номинальная мощность теплогенератора;

функциональное предназначение устройства (для отопления, горячего водоснабжения или совмещает обе функции);

уровень автоматики оборудования;

материал, из которого выполнен теплогенератор;

габариты, вес устройства;

стоимость котла.

В настоящее время относительно дешевым топливом является газ. Он дает больше полезного тепла, чем другие виды топлива. Кроме того, он более экологичен; практически полностью сгорает, не оставляя сажи в топливнике; не требует запасания; легко поддается учету с помощью газового счетчика. Для металлического корпуса котла газ более практичен, поскольку он не страдает от коррозии и, следовательно, бывает более долговечным.

Жидкое топливо (солярка) самое дорогое. Однако его придется хранить, для чего потребуется обустроить помещение или площадку для погруженных в землю емкостей (при этом надо будет мириться с неприятным запахом). При сгорании дизельного топлива образуются сернистые соединения, оседающие на стенках котла (стальные котлы подвержены этому в большей степени, поэтому, как правило, используют чугун для изготовления котла, но при этом вес агрегата значительно увеличивается).

Газовые и жидкотопливные котлы объединяет то, что они работают в автоматическом режиме весь отопительный сезон, не нуждаются в специальном уходе и имеют высокий КПД — 96 %.

Твердотопливные котлы (функционирующие на угле, дровах) потребуют времени и усилий для обслуживания, поскольку придется загружать в них топливо (его еще нужно будет заготавливать и где-то хранить), удалять золу, вычищать сажу, да и КПД теплогенератора этого типа не превышает 65 %. Есть, однако, и немалые плюсы, в частности твердотопливный котел многофункционален (он может быть объединен с кухонной плитой); долговечен (до 20 лет); прост в ремонте, поскольку часто предполагает замену прогоревшей детали; дешев.

Эксплуатация электрического водогрейного котла стоит дорого, хотя есть возможность и сэкономить, поскольку оборудование оснащается удобной системой контроля температуры, позволяет использовать экономичный режим и т. д. Однако необходимо быть уверенным в том, что перебоев в электроснабжении не будет (хотя и это преодолимо — можно смонтировать блок аварийного электропитания). Чтобы отопить дом площадью до 150 м², котел должен иметь мощность до 16 кВт, для дома в 200–300 м² — 24–32 кВт.

Понятно, что теплогенератор, работающий на одном виде топлива, например на газе, предпочтителен. Но возможны разные ситуации, выходом из которых будет покупка комбинированного котла, в котором устанавливается сменная горелка, могущая работать как на газе, так и на дизельном топливе. Однако и здесь есть свои нюансы, в частности:

обойдется такой теплогенератор немного дороже, чем котел, рассчитанный на один вид топлива;

его КПД примерно на 10–20 % ниже, чем у газового или жидкотопливного котла;

поскольку котел — агрегат крупногабаритный, то под него придется отвести отдельное помещение;

некоторые его комплектующие (топливный насос,дутьевой вентилятор и др.) работают от электрической сети. Длительные перебои с электричеством зимой могут закончиться разрывом трубопровода. Для таких ситуаций надо купить и мощный электрогенератор.

Отопительный котел должен иметь определенную мощность, причем она должна превышать теплопотери дома примерно на 15–20 %, которые еще надо уметь высчитать. Для перестраховки можно купить более мощный агрегат (от этого параметра зависит и цена оборудования), но тогда не исключено, что часть его теплопроизводительности не будет использована т. е. фактически деньги будут потрачены зря. Если купить менее мощный котел, то можно мерзнуть всю зиму, даже если он будет работать в полную силу. Таким образом, лучше обратиться за консультацией к специалисту.

В моделях котлов предыдущих поколений снижение мощности влекло за собой снижение КПД. Современное оборудование оснащено несколькими ступенями мощности, благодаря чему можно уменьшить теплопроизводительность агрегата и количество топлива, и это не обернется потерями тепла. Новейшее изобретение — водогрейные котлы с моделирующими головками, при которых бесступенчатое снижение мощности никак не отражается на КПД оборудования.

Материалом для корпуса теплогенератора служат сталь или чугун. Чугунный котел не подвержен ржавлению, но весит довольно много, что затрудняет его транспортировку и монтаж. Кроме того, такое устройство боится резких температурных контрастов в отличие от стального котла, который не страдает от перепада температуры. Срок службы чугунного котла — 50–60 лет, стального — не более 15 лет, после чего потребуется его ремонт, замена изношенных деталей.

Теплообменник для теплогенератора тоже изготавливают из стали или чугуна, иногда из меди (последний материал самый лучший), но более важно, имеется ли на внутренних его стенках защитное покрытие. Если да, то на нем не будет оседать сажа, что повысит теплоотдачу и позволит экономить топливо.

Отопление можно объединить с системой горячего водоснабжения, для чего достаточно установить двухконтурный водогрейный котел. Они бывают различного типа — проточного, накопительного или в сочетании с бойлером.

Для передачи тепла от теплоносителя воздуху используются отопительные приборы, без которых эффективность системы водяного отопления была бы крайне низкой. Благодаря специальной конструкции отопительных приборов, можно извлечь из теплоносителя максимальное количество тепла.

От площади нагревательной части отопительного прибора, его размещения и схемы подключения к трубопроводу зависит его теплопередающая ценность. Выбирая отопительные приборы для системы водяного отопления, надо принимать во внимание следующее:

характер прокладки трубопровода (открытый либо скрытый);

тип и конфигурацию системы отопления;

характер и качество теплоносителя;

величину рабочего давления в системе;

планировочное решение дома;

нюансы теплого режима в доме;

место и продолжительность нахождения жильцов в отапливающихся помещениях;

технические параметры отопительных приборов.

Высококачественный отопительный прибор должен быть коррозионноустойчивым, долговечным и способным противостоять гидравлическим ударам, возникающим при проверке системы (отечественные отопительные приборы выдерживают давление при опрессовке до 15 атм, импортные — не более 7–8 атм).

Они должны удовлетворять целому ряду различных требований — санитарно-гигиеническим (иметь низкую температуру корпуса; минимальную горизонтальную площадь, чтобы на их поверхности меньше собиралось пыли; уход за его поверхностью не должен создавать проблем); экономическим (оптимальное соотношение цены прибора его монтажа и эксплуатации; минимальный расход материала на него, в частности, металла); эстетическим (хороший внешний вид, небольшой размер); монтажным (минимальные трудовые затраты на установку, прочность); эксплуатационным (теплоустойчивость; наличие регулировки теплоотдачи; водонепроницаемость); теплотехническим (давать максимальную плотность удельного теплового потока на единицу площади).

Отопительные приборы, как правило, устанавливают под окнами у наружных стен дома, при этом важно, чтобы выполнялись такие рекомендации:

длина отопительного прибора должна составлять, как минимум, 50–75 % длины оконного проема (это не относится к окнам с витражами, для которых длины должны совпадать);

вертикальная ось прибора и окна должны совпадать (допустимое отклонение не должно превышать 5 см);

расстояние от пола до нижней части отопительного прибора должна быть, как минимум, 60 мм;

ребра отопительных приборов должны быть строго вертикальными;

в пределах одного помещения все отопительные приборы должны стоять на одном уровне.

Отопительные приборы классифицируются по таким параметрам, как:

способ теплоотдачи. По этому критерию различают конвективные (конвекторы и ребристые трубы), радиационные (потолочные излучатели) и конвективно-радиационные (секционные, панельные, гладкотрубные) отопительные приборы. Максимальной теплоотдачей обладают конвекторы в кожухе и секционные радиаторы, минимальной — гладкотрубные приборы и конвекторы без кожуха (здесь уместно заметить, что за 100; принята теплоотдача секционного радиатора глубиной 140 мм, изготовленного из чугуна);

тип нагревательной поверхности, которая может быть гладкой и ребристой;

величина тепловой инерции. Различают отопительные приборы с большой инерцией (секционные радиаторы) и с малой инерцией (конвекторы);

материал, из которого выполнен прибор. Это могут быть металл, керамика, пластмасса, комбинация разных материалов;

высота прибора. По этому признаку изготавливают высокие отопительные приборы (более 65 см), средние (от 40 до 65 см), низкие (от 20 до 40 см) и плинтусные (до 20 см).

Совокупность всех труб, по которым происходит доставка нагретого теплоносителя к отопительным приборам и выведение его в охлажденном состоянии, называется теплопроводом, который подразделяют на ряд элементов, в частности на:

магистраль, представляющую собой соединительную трубу, связывающую теплогенератор со стояком. Ее расположение определяет конфигурация системы водяного отопления. При горизонтальной системе с верхней разводкой подающая магистраль должна быть смонтирована выше отопительных приборов; при нижней разводке — ниже них. При вертикальной системе подающая магистраль должна находиться ниже отопительных приборов, а обратная — выше них. В водяной системе отопления с естественной циркуляцией нижние магистрали монтируют с уклоном (5 мм на 1 м длины) в сторону теплогенератора;

подводки. Это трубы, соединяющие отопительный прибор со стояком или горизонтальной ветвью. Они бывают прямыми и с отступом (первая более предпочтительна, поскольку это упрощает монтаж и снижает гидравлическое сопротивление в системе;

стояк — так называется труба между магистралью и подводками.

Трубопровод прокладывают открытым и скрытым способом. Как правило, используют первый как более дешевый и легкий в монтаже. Открытую проводку осуществляют после отделочных работ, ведут по стенам, близко к полу. Для соединения применяют сварку, муфты и фланцы.

При скрытой прокладке трубопровод заделывают в стены или в пол, поэтому они проводятся до отделочных работ. Для соединения элементов используют только сварку. Поскольку имеются ограничения диаметра труб, то при скрытой прокладке предполагается использование принудительной циркуляции теплоносителя.

Материалом для труб отопления дома является сталь. Допускается прокладка водогазопроводных черных сварных труб; электросварных прямошовных труб; бесшовных цельнотянутых труб. Кроме того, они различаются по толщине стенки и подразделяются на легкие, обыкновенные и усиленные. Водяное отопление монтируют чаще всего из легких и обыкновенных труб диаметром 15, 20 и 25 мм.

Превосходным, но дорогим материалом для туб является медь. Такие трубы обладают высокой тепло-и электропроводностью, что в 5 раз выше, чем у стальных; они устойчивы к ржавлению, окислению, перепадам температур, УФ-излучению, отличаются пластичностью (от замерзшей в них воды трубы не треснут) и бактерицидностью. Внутренняя поверхность медных труб идеально гладкая, благодаря чему пропускная способность их очень высокая. Монтаж медного трубопровода предполагает использования однородного материала, т. е. и трубы, и запорно-регулирующая арматура должны быть выполнены из меди. Если уж приходится комбинировать медные трубы со стальными, то следует придерживаться таких правил:

оцинкованные стальные трубы не должны монтироваться после медных (по направлению тока теплоносителя), иначе цинковое покрытие быстро разрушится;

медная труба не должна стыковаться с трубой из нелегированной оцинкованной стали, иначе электрохимическая реакция неизбежна, результатом которой станет коррозия стали.

Основной конкурент металлических труб — полимерные трубы, которые обладают многими преимуществами, например такими:

малая плотность и поэтому небольшой вес;

эластичность;

свойство удерживать заданную форму;

прочность и долговечность (прослужат в 3–5 раз дольше металлических);

незначительная теплопроводность;

доступная цена;

легкость монтажа;

эстетичность.

Есть и несколько недостатков, в частности:

горючесть;

изменение прочности в сторону ее снижения при нагревании;

высокий коэффициент линейного расширения и др.