Савельев А. А. - Отопление дома. Расчёт и монтаж систем - (Инженерное оборудование) - 2009 by Vera350

САВЕЛЬЕВ А. А.

ОТОПЛЕНИЕ ДОМА РАСЧЕТ И МОНТАЖ СИСТЕМ

Москва Аделант 2009

ББК 8.4 Д 36 УДК 690 «Отопление дома. Расчет и монтаж систем» 000 «ИЗДАТЕЛЬСТВО АДЕЛАНТ», 2009 г., 120 стр. ISBN 978"5"93642"172"3

Автор: Савельев А. А. Редакторы: Рубайло В. Е., Рубайло М. В. Компьютерная верстка: Савельев А. А., Рубайло М. В. Ответственный за выпуск: Яценко В. А.

Автор книги в доходчивой форме ознакомит читателя с существующими схемами отопительных контуров, расскажет, как рассчитать необходимую мощность радиаторов, как провести грамотный монтаж системы отопления. В книге подробно освещены и другие вопросы, ответы на которые надо знать при решении задачи отопления своего жилища.

Подписано в печать 29.09.09 г. Формат 84 108/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Тираж 20000 экз. (1"й завод — 5000 экз.) Заказ №

Отпечатано с готовых носителей в ООО «Чебоксарская типография №1» 428019, г. Чебоксары, пр. И. Яковлева, 15

Охраняется Законом РФ об авторском праве. Воспроизведение всей книги или любой ее части запрещается без письменного разрешения издательства. Любые попытки нарушения закона будут преследоваться в судебном порядке.

ISBN 978"5"93642"172"3

ООО «ИЗДАТЕЛЬСТВО АДЕЛАНТ»

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОТОПЛЕНИИ Потеря тепла зданием зависит от ряда причин. Чем больше разница между температурами наружного воздуха и воздуха помещения и чем больше площадь ограждающих конструкций, тем больше тепла теряет здание. Потеря тепла зданием зависит также от материала, из которого выполнена ограждающая конструкция, и ее размеров. Например, через тонкие стены тепла теряется больше, чем через толстые. Деревянные и кирпичные стены одинаковой толщины различно проводят тепло: здание с деревянными стенами охлаждается медленнее, чем с кирпичными. Это объясняется тем, что одни материалы (кирпич, металлы) лучше пропускают тепло, а другие (дерево, войлок) — хуже. Системы отопления должны возмещать израсходованное тепло: через ограждающие конструкции (стены, окна, двери, перекрытия верхних этажей, полы нижних этажей) зданий и сооружений; на нагревание воздуха, поступающего через открываемые ворота, двери и другие проемы и неплотности в ограждающих конструкциях; на нагревание поступающих извне материалов, оборудования и транспорта и на нагревание поступающего воздуха, температура которого ниже расчетной температуры воздуха помещения. Тепло, необходимое для обогрева здания, получают при сжигании топлива в котлах или отопительных печах. В отопительных котельных в качестве топлива используют каменный и бурый уголь, мазут, дизельное и печное топливо, дрова и древесные отходы производства (опилки, стружки), торф, газ. При сжигании 1 кг разного топлива получается разное количество тепла. Количество тепла, выделяющееся при полном сгорании 1 кг твердого топлива или 1 м3 газа, называется теплотворной способностью топлива и выражается соответственно в ккал/кг или ккал/нм3. Например, теплотворная способность каменного угля равна 5600–7000 ккал/кг, бурого угля — 2200–3200 ккал/кг, дров — 2700–3200 ккал/кг, искусственного газа — 2500–4000 ккал/нм3, природного газа — 8400 ккал/нм3. Для сжигания 1 кг различного топлива нужно подвести к топке разное количество воздуха. В среднем на каждые 1000 ккал теплотворной способности топлива необходимо ввести в топку около 1,5 м3 воздуха. При горении кислород, содержащийся в воздухе, благодаря высокой температуре вступает в химическое соединение с топливом; в результате этого соединения выделяется тепло, которое может быть использовано для отопления. Системы отопления зданий и сооружений должны обеспечивать: равномерный прогрев воздуха помещений, возможность регулирования самих систем отопления, увязку с системами вентиляции; удобство эксплуатации и ремонта. В системах отопления в качестве теплоносителя используют воду температурой не более 150°С, водяной пар температурой не более 130°С или воздух, нагретый до 60°С; соответствующие системы называют водяными, паровыми или воздушными. Нагревательные приборы и трубопроводы систем отопления размещают таким образом, чтобы бесполезные потери тепла через наружные ограждающие конструкции, а также и потери трубопроводами, проходящими в неотапливаемых помещениях, не превышали 10% расходов тепла на отопление. Трубопроводы систем отопления, проходящие внутри зданий, делают открытыми, за исключением трубопроводов систем водяного отопления со встроенными в конструкции зданий нагревательными элементами и стояками. Скрытую прокладку трубопроводов устраивают в тех случаях, когда это диктуется гигиеническими, конструктивными, архитектурными и технологическими требованиями. В системах отопления с местными нагревательными приборами при расположении их на высоте не более 1 м от пола предельная температура теплоносителя для жилых домов должна быть выше 95°С, а в однотрубных системах отопления допускается температура до 105°С; в системах теплых полов — не выше 55°С. 3

Системы отопления могут быть местными и централизованными. В местных системах тепло вырабатывается непосредственно в отапливаемых помещениях. К местным системам относятся печное отопление, отопительные аппараты, работающие на твердом, жидком и газообразном топливе, электрические нагреватели и др. В централизованных системах тепло вырабатывается в едином центре и по трубопроводам транспортируется к потребителям. Таким центром могут быть местные, квартальные, районные котельные или теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). Централизованные системы отопления в сравнении с местными имеют следующие преимущества: меньшую загрязненность атмосферного воздуха продуктами неполного сгорания; высокий коэффициент полезного действия котельных установок; возможность использования низкосортного топлива; более высокий уровень эксплуатации систем. В последнее время используются две водяные отопительные системы: среднетемпературная и низкотемпературная. При среднетемпературном отоплении теплоноситель нагревается до 95°С. При низкотемпературной — не более 70°С (в среднем 50–55°С), а разница температур между подачей и обраткой зачастую не превышает 14°С. Высокотемпературные системы отопления предполагают маленькие, «пышущие жаром» радиаторы отопления, низкотемпературные — «чуть теплые» радиаторы с большими площадями поверхности, отдающей тепло. Как показывает практика, в этой конкурентной борьбе пока с небольшим преимуществом верх одерживают низкотемпературные системы, создающие более равномерную и комфортную температуру воздуха в помещении. По способу циркуляции воды центральное водяное отопление делится на системы с естественной и насосной циркуляцией воды. Системы с насосной циркуляцией, в свою очередь, разделяются на кольцевые схемы и схемы первично"вторичных колец. По направлению движения воды в подающей и обратной магистралях: с тупиковым (встречным) и попутным (в одном направлении) движением воды в магистралях. По схеме соединения труб с отопительными приборами: однотрубные — с последовательным соединением приборов; двухтрубные — с параллельным соединением приборов и бифилярные — с последовательным соединением сначала всех первых половин приборов, затем, для течения воды в обратном направлении, всех вторых их половин. По положению труб, объединяющих отопительные приборы по вертикали или по горизонтали – на вертикальные и горизонтальные разводки. По способу сборки трубопроводов: тройниковые, коллекторные и смешанные. По расположению магистралей: с верхней разводкой — при прокладке подающей магистрали выше отопительных приборов; с нижней разводкой — при расположении и подающей и обратной магистралей ниже приборов; с «опрокинутой» циркуляцией воды — при прокладке обратной магистрали выше приборов. Системы отопления с верхней разводкой применяются в бесподвальных жилых зданиях, имеющих чердак, а с нижней разводкой — в зданиях с плоской кровлей или с техническим подпольем. Попробуем по порядку разобраться со всем этим разнообразием схем движения теплоносителя, способами соединений труб и радиаторов. Теплоноситель Для переноса тепловой энергии от теплогенератора (котла, бойлера, кипятильника) к потребителям энергии необходим теплоноситель. Существует три вида теплоносителя: вода (или антифриз), пар и воздух. Самым распространенным теплоносителем в российском жилищном строительстве является вода, а система отопления, использующая этот теплоноситель, называется водяным отоплением. Вода — несжимаемая жидкость, способная накапливать при нагревании и отдавать при остывании большое количество тепла. При нагревании вода, как и всякое другое физическое тело, увеличивается в объеме, при этом она обладает хорошей текучестью. Благодаря этим свойствам ее несложно заставить «бегать» по системе отопления и переносить тепло. 4

Вода всегда доступна, ее нужно просто залить в систему отопления. Она источник жизни на нашей планете и любая возможная протечка не представляет угрозы здоровью. Вода, находящаяся в естественном состоянии, под действием гравитационных сил обладает давлением: 10 м водяного столба = 0,981 атм = 0,1 МПа =1 бар, 1 Па = 1 н/м2. При нагревании молекулам воды сообщается дополнительная кинетическая энергия, они начинают интенсивное хаотическое движение и объем воды увеличивается. Причем более разогретые молекулы перемещаются вверх, а менее разогретые — вниз. Так как вода, это несжимаемая жидкость, увеличение ее объема в открытых системах отопления ведет к подъему водяного столба и, как следствие, к увеличению давления, равному новой высоте водяного столба. В закрытых системах отопления к гравитационному давлению добавляется еще и давление межмолекулярных связей, препятствующих сжатию воды. В воде помимо молекул воды содержатся молекулы различных солей и кислорода. При нагревании молекулы солей и кислорода высвобождаются, что приводит к образованию на внутренних стенках труб солевых отложений — накипи, и завоздушиванию труб — пробкам. Чем реже меняется вода в системе отопления, тем меньше будет отложения солей в трубах и воздушных пробок. Каждый долив воды приносит в систему отопления новые порции соли и кислорода. При отрицательных температурах молекулы воды прекращают движение и образуют кристаллическую решетку — вода переходит в твердое состояние и увеличивается в объеме. В замкнутых контурах расширение воды в результате замерзания приводит к развитию высокого давления, способного порвать материал трубопроводов или разорвать узлы сочленений труб между собой или с фитингами. В качестве теплоносителя вместо воды можно использовать антифриз — незамерзающую жидкость, сделанную на основе этиленгликоля. Поскольку этиленгликоль агрессивен и может вызывать коррозию внутренней поверхности труб и радиаторов, его разбавляют веществами, нейтрализующими химическую активность, например, водой. В отопительной системе нельзя использовать антифризы, предназначенные для охлаждения двигателя автомобиля, а следует применять антифриз, изготовленный специально для систем отопления. При применении антифриза следует иметь в виду: — теплоемкость антифриза примерно на 15–20% ниже, чем у воды (то есть он хуже накапливает тепло и хуже его отдает), следовательно, при проектировании системы отопления с антифризом радиаторы следует выбирать более мощные; — вязкость антифриза выше, чем у воды, то есть его сложнее заставить двигаться по системе отопления, поэтому нужно снижать трение в трубах и фитингах путем увеличения диаметров (на одну позицию относительно диаметров для воды), а в системах отопления с насосной циркуляцией выбирать более мощные циркуляционные насосы; — антифриз более текуч, чем вода, отсюда повышенные требования к разъемным соединениям системы отопления, чаще всего все прокладки соединений труб и фитингов должны быть заменены на специальные, для антифриза; — с антифризом нельзя использовать оцинкованные трубы, так как это приводит к химическим изменениям состава антифриза и потере его изначальных свойств. Обычно антифриз продается в двух модификациях: концентрированный — с температурой замерзания минус 65°С и разбавленный — с температурой замерзания минус 30°С. Концентрированный антифриз, по инструкции изготовителя, может быть разбавлен водой до требуемых пропорций. Для получения теплоносителя с температурой замерзания минус 30°С к двум частям антифриза надо добавить одну часть воды, для минус 20°С — надо смешать антифриз пополам с водой. В дальнейшем в описании систем отопления мы будем использовать термин теплоноситель, под которым будет подразумеваться вода или антифриз, но чаще — вода. При использовании в системах отопления антифриза нужно вносить некоторые изменения, в частности, переделывать узлы подпитки, обеспечивая долив антифриза вручную. 5

СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ С ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ Это одни из самых простых и, пожалуй, самые распространенные системы отопления для небольших загородных домов и квартир с индивидуальным отоплением. Системы весьма долговечны (при правильной эксплуатации 40 и более лет без капитального ремонта) и используют только природные физические законы, не требуя дополнительных источников энергии или дорогостоящего оборудования. Недостатком таких отопительных систем являются: сокращенный радиус действия (до 30 м по горизонтали), обусловленный небольшим циркуляционным давлением; замедленное включение в действие из"за большой теплоемкости воды и низкого циркуляционного давления, и повышенная опасность замерзания воды в расширительном бачке, смонтированном в неотапливаемом помещении. Принципиальная схема системы отопления с естественной циркуляцией состоит из котла (или водопоРц=h(pо%pг) догревателя), подающего и обратм(кг/м3 кг/м3)=кг/м2=мм. вод. ст. ного трубопроводов, нагревательных приборов и расширительного бачка. Нагретая в котле вода постуРис. 1. Принципиальная схема отопления с естественной циркуляцией теплоносителя пает по подающему трубопроводу и стоякам в нагревательные приборы, отдает им часть своего тепла, затем по обратному трубопроводу возвращается в котел, где вновь подогревается до необходимой температуры, и далее цикл повторяется. Все горизонтальные трубопроводы системы делаются с наклоном в сторону движения воды: нагретая вода, поднявшись по стояку вследствие температурного расширения, растекается по горизонтальным отводам самотеком, охлажденная вода также самотеком поступает обратно в котел. Уклоны трубопроводов способствуют и отводу пузырьков воздуха к расширительному баку: газ легче воды, поэтому он стремится вверх, а наклонные участки трубопроводов помогают ему нигде не задерживаться и поступать в расширитель, а затем в атмосферу. Расширительный бачок создает постоянное давление в системе, принимает увеличивающийся при нагревании объем воды, а при охлаждении отдает воду обратно в трубопровод. Вода в системе отопления перемещается под действием гравитационного давления, движение (циркуляция) возникает вследствие разности плотностей нагретой (поднимающейся по подающему стояку) и охлаждённой воды (спускающейся по обратному). Гравитационное давление расходуется на движение теплоносителя и преодоление сопротивлений в сети трубопроводов. Эти сопротивления вызываются трением воды о стенки труб, а также наличием в системе местных сопротивлений. К местным сопротивлениям относятся: ответвления и повороты трубопроводов, арматура и сами нагревательные приборы. Чем больше сопротивлений возникает в трубопроводе, тем больше должно быть гравитационное давление. Для снижения трения применяются трубы увеличенных диаметров. Циркуляционный напор (Рц) зависит от разности отметок центра котла и центра нижнего отопительного прибора (h) и плотности горячей (pг) и охлажденной воды (pо). Чем больше разность высот между центрами котла и прибора, тем лучше будет циркулировать теплоноситель (рис. 1). 6

Как появляется циркуляционный напор? Представим, что в котле и радиаторах отопления температура теплоносителя меняется скачкообразно по центральным осям этих приборов, что, кстати, недалеко от истины. То есть в верхних частях котла и радиаторов находится горячая вода, а в нижних — охлажденная. Горячая вода имеет меньшую плотность, а следовательно, меньший вес, чем охлажденная вода. Мысленно срежем верхнюю часть отопительного контура (рис. 2) и оставим только нижнюю часть. И что же мы видим? А то, что мы имеем дело с двумя сообщающимися сосудами, хорошо знакомым нам из школьной физики. Верх одного сосуда находится выше верха другого; вода под действием сил гравитации стреРис. 2. Графическая схема возникновения циркуляционного напора мится переместиться из верхнего сосуда в нижний. Отопительный контур — замкнутая система, вода в нем не выплескивается, как в сообщающихся сосудах, а стремится «успокоиться» (занять один уровень), но это ей не удается сделать, поскольку котел постоянно подогревает воду в верхней половине контура, уменьшая ее вес относительно охлажденной воды. Таким образом, высокий столб охлажденной тяжелой воды после радиаторов постоянно выталкивает низкий столб воды перед котлом и подталкивает горячую воду — возникает естественная циркуляция. Уклоны подающих трубопроводов в сторону радиаторов и обратки от радиаторов к котлу только способствуют этому процессу, помогая воде преодолевать местные сопротивления в трубах. В частных домах лучше всего размещать котел ниже отопительных приборов, например, в подвале. При квартирном отоплении, когда котел устанавливается непосредственно в квартире почти на одном уровне с радиаторами, для увеличения циркуляционного напора котел лучше устанавливать «в яму» прямо на плиты перекрытия, выпилив вокруг него пол. Разумеется, «в яме» должны быть сделаны противопожарные мероприятия: плиты выровнены тонкой стяжкой, уложены листы асбеста и железа. Второй показатель, от которого зависит циркуляционный напор, это разница между плотностями охлажденной и горячей воды. Здесь необходимо заметить, что системы с естественной циркуляцией теплоносителя относятся к саморегулирующимся системам. При проведении качественного регулирования, то есть при изменении температуры нагрева воды, самопроизвольно возникают количественные изменения — изменяется расход воды. Из"за изменения плотности горячей воды будет увеличиваться (уменьшаться) естественное циркуляционное давление, а следовательно, и количество циркулирующей воды. Другими словами, когда на улице холодно, становится холодно и в доме, включая котел на полную мощность, мы увеличиваем нагрев воды, значительно уменьшая ее плотность. Придя в отопительные приборы, вода отдает теплоту охлажденному воздуху в помещении, ее плотность при этом сильно повышается. А если взглянуть на ту часть формулы (рис. 1), которая стоит в скобках, мы видим, что чем больше разность между плотностями охлажденной и горячей воды, тем больше циркуляционный напор. Следовательно, чем сильнее нагрета вода в котле и чем сильнее она остывает в радиаторе, тем быстрее она начинает «бегать» (циркулировать) по системе отопления и это происходит до тех пор, пока воздух в помещении не прогреется. После чего вода начинает остывать в радиаторах медленнее, плотность ее уже не сильно отличается от плотности воды, вышедшей из котла, и циркуляционный напор начинает постепенно снижаться. Водичка уже не «бегает» по трубам, как «угорелая» стремясь нагреть помещение, а степенно перекатывает7

ся в них. Но как только температура в помещении начнет снижаться, например, из"за резкого похолодания или просто из"за открытой по забывчивости входной двери, циркуляционный напор начнет повышаться и водичка «побежит» по трубам веселее, стремясь выровнять температуру. Таким образом и происходит саморегуляция системы: одновременное изменение температуры и количества воды обеспечивает необходимую теплоотдачу отопительных приборов для поддержания ровной температуры помещений. Системы водяного отопления с естественной циркуляцией бывают двухтрубные с верхней и нижней разводками, а также однотрубные с верхней разводкой. Двухтрубная система водяного отопления с верхней разводкой Вода из котла поднимается вверх по подающему трубопроводу и далее поступает по стоякам и подводкам в нагревательные приборы (рис. 3). Горизонтальные магистрали прокладываются с уклоном 0,002–0,003. От нагревательных приборов вода по обратным подводкам и стоякам поступает в обратный трубопровод и из него в котел. Каждый прибор данной системы отопления обслуживается двумя трубопроводами — подающим и обратным, поэтому такая система называется двухтрубной. Подпитку воды в систему осуществляют от водопровода, а если такового не имеется, то воду заливают вручную через отверстие расширительного бака. Подпитку отопительной системы лучше делать в обратку: холодная вода из водопровода смешивается с относительно горячей водой обратки и повышает ее плотность, увеличивая циркуляционный напор на время подпитки.

Рис. 3. Схема двухтрубной системы отопления с верхней разводкой и естественной циркуляцией теплоносителя

Для улучшения циркуляции теплоносителя главный стояк (от котла до расширителя) желательно утеплить, чтобы он не остывал, доставляя воду к боковым ответвлениям. Расширительный бачок делают в двух вариантах: простом, без циркуляции воды и более сложном — с циркуляцией. Простой вариант расширительного бачка представляет собой емкость с вваренными (или ввернутыми на резиновых прокладках) в него двумя трубами. Одна труба, это стояк подачи системы отопления, другая — труба, сигнализирующая о заполнении бачка водой. Место соединения стояка с бачком не имеет принципиального значения, труба может быть введена в бачок как в днище, так и в боковую стенку. Главное, чтобы она была введена как можно ниже, для того чтобы полностью использовать объем расширительного бачка. Сигнальная труба вводится в бачок сбоку, в 100 мм от верха: вода при запитывании системы займет объем бачка и начнет переливаться в эту трубу, сигнализируя о заполнении системы. В процессе эксплуатации нагретая вода будет расширяться в объеме и стекать через сигнальную трубу. В конечном итоге, при самом большом нагреве система «выплюнет» в трубу расширившийся объем воды и произойдет саморегулирование уровня воды в бачке. При дальнейших увеличениях и уменьшениях объема уровень воды в бачке будет меняться, но перелива ее в сигнальную трубу не будет. У такой конструкции расширителя два недостатка: первый, периодически, примерно раз в полгода нужно визуально проверять наличие воды в расширителе и, второй, бачок нужно очень хорошо утеплять, вода в нем остывает и при сильных морозах может замерзнуть. Однако эти недостатки с лихвой оправдываются простотой системы и к ним очень быстро привыкаешь: утеплить бачок нужно всего лишь один раз, а к расходу системой воды приноравливаешься буквально через год эксплуатации и уже знаешь, когда нужно долить воду — раз в полгода или раз в год. Обычно уровень проверяют и доливают воду перед началом отопительного сезона и забывают о нем до начала следующего сезона. В деревенских домах, переведенных на отопление от котлов, но не имеющих водопровода и канализации, эту простую конструкцию бачка еще более упрощают — не ставят в нее сигнальную трубу. Очень хороший бачок получается из старой молочной фляги, имеющей подходящий объем и крышку, с которой снимают уплотнитель. Закрытая или прикрытая крышка пропускает воздух и препятствует проникновению в бачок мусора, в изобилии имеющегося на чердаке, а доливая воду, нужно просто поднять крышку. Систему заливают ведрами или из шланга, а уровень воды контролируют визуально. Бачок в этом случае заполняют на одну треть или половину высоты, оставляя свободный объем на расширение воды. Если воды залили много, система отопления вытолкнет ее через верх бачка (бачок"то открытый), в результате протечет перекрытие и хозяин дома уже никогда не зальет воды в бачок больше, чем нужно — своего рода тоже саморегуляция. В более сложные конструкции расширителей (рис. 4) вваривают (вкручивают) уже не две трубы, а четыре. Две из них: подача и обратка обеспечивают циркуляцию воды в бачке, многократно снижая вероятность замерзания теплоносителя. А две другие: трубы перелива и контроля следят за уровнем наполнения бачка. При заполнении системы отопления водой на нижнем конце трубы контроля открывают кран, как только из нее польется вода, заполнение системы прекращают: труба просигнализировала, что система и бачок полны. Кран на сигнальной трубе закрывают и не открывают до следующей подпитки системы. Труба перелива работает так же, как в простом расширителе, то есть при сильном скачке объема горячей воды она принимает излишек и сбрасывает его в канализацию. На сигнальной трубе контроля никакой запорной арматуры (кранов) не ставится. Необходимо отметить, что несмотря на более высокий уровень автоматических процессов, в частном секторе такие расширители непопулярны. Уж очень много труб нужно тащить через весь дом для одноразовой (не чаще одного"двух раз в год) процедуры долива воды в трубопровод отопительной системы. Системы отопления с естественной циркуляцией делают одно" и двухконтурными. В одноконтурных системах котел устанавливается в начале контура, а трубная разводка вы9

Рис. 4. Схема отопления с расширительным бачком сложной конструкции

полняется от него по левую или правую сторону, опоясывая по периметру весь дом или квартиру, при этом длина кольца по горизонтали не должна превышать 30 м (лучше не более 20 м). Чем длиннее кольцо, тем больше в нем гидравлические сопротивления (силы трения внутри трубы). При длине кольца более 30 м в системе попросту не хватает циркуляционного напора, чтобы это сопротивление преодолеть, он (напор) и 25 м осиливает с трудом. В двухконтурных системах — котел располагают в центре, а трубную разводку (контуры колец) в обе стороны от котла, общая длина труб по горизонтали опять же не должна превышать 30 (20) м. Для обеспечения гидравлической балансировки системы длины колец двухконтурной системы и количество секций радиаторов должны быть примерно одинаковы (рис. 5). В зависимости от направления движения теплоносителя в магистральных трубопроводах системы отопления могут быть тупиковыми и с попутным движением воды. В тупиковых системах отопления движение горячей воды в подающей магистрали противоположно движению остывшей воды в обратной магистрали. В этой схеме длина циркуляционных колец неодинакова, чем дальше от котла расположен нагревательный прибор, тем больше протяженность циркуляционного кольца, и наоборот, чем ближе отопительный прибор расположен к главному стояку, тем меньше протяженность циркуляционного кольца. В тупиковых системах добиться одинаковых сопротивлений в коротких и более отдаленных циркуляционных кольцах трудно, поэтому отопительные приборы, близко расположенные к главному стояку, будут прогреваться значительно лучше, чем отопительные приборы, удаленные от главного стояка. А когда ближайшие к главному стояку циркуля10

Рис. 5. Примеры двухтрубных систем отопления с естественной циркуляцией воды и верхней разводкой подающего трубопровода Примечание: схемы разводки трубопроводов, способы подключения радиаторов и диаметры труб, показанные на рисунке, приведены только в качестве иллюстрации, в реальных схемах отопления здесь возможны и другие решения

ционные кольца имеют небольшую тепловую нагрузку (теплоотдачу в помещение), увязка циркуляционных колец становится еще более сложной. В системах отопления с попутным движением воды все циркуляционные кольца имеют одинаковую протяженность, следовательно, стояки и нагревательные приборы работают в одинаковых условиях. В таких системах независимо от расположения нагревательного прибора по горизонтали в отношении главного стояка прогрев их будет одинаковый. Однако системы отопления с попутным движением воды применяют ограниченно, так как часто при проектировании реальных отопительных систем, учитывающих планировку дома, оказывается, что при монтаже потребуется большее количество труб, чем для тупиковых систем. Поэтому такие системы используют в тех случаях, когда в тупиковой системе невозможна увязка циркуляционных колец между собой. Для того чтобы расширить применение тупиковых систем, сокращают протяженность магистралей и вместо одного контура большой протяженности делают два коротких контура или несколько. В таких случаях обеспечивается лучшая горизонтальная регулировка системы. Балансировку отопительных колец контура начинают еще на стадии проектирования системы отопления. Чтобы она работала равномерно, все кольца контура должны иметь примерно одинаковые гидравлические сопротивления, то есть кольцо, расположенное близко к главному стояку, должно иметь почти такое же сопротивление, как и кольцо, удаленное от главного стояка, а сумма гидравлических сопротивлений всех колец не должна превышать величины циркуляционного напора. Иначе теплоноситель в системе отопления встанет — такие системы называются «зажатыми». Представим себе контур отопления в виде кольцевой автомагистрали (рис. 6), на которой одновременно стартуют шесть грузовичков, груженных теплоносителем, и проследим их передвижение при условии, что все шесть грузовичков двигаются с одинаковой скоростью и не могут ни отстать, ни обогнать друг друга. Задача, поставленная перед грузовичками: достигнуть радиатора отопления, разгрузиться и прибыть обратно к месту старта за новой порцией теплоносителя. Очевидно, что для одновременного старта всех шести грузовичков нам нужно построить шестиполосную автодорогу, это будет главный стояк отопления, имеющий самый большой диаметр трубы. Предположим, что мы рассматриваем двухконтурную систему отопления, значит впереди на нашей автомагистрали появляется Т"образный перекресток (тройник — в системе отопления), грузовички разделяются на два потока: один поворачивают налево, другой — направо. При повороте грузовички, идущие ближе к центру, поворачивают по дальнему радиусу, проделывают больший путь и на выходе из поворота несколько отстают от грузовичка, повернувшего по ближнему радиусу. Произошли первые потери энергии. В системе отопления, правда, «повезло» больше тем молекулам воды, которые находятся ближе к центру трубы и «не цепляются» за его стенки, но аналогия с грузовичками очевидна. В тройнике происходят потери гидравлического давления. Следим дальше. На Т" образный перекресток въехало шесть грузовичков, шесть должно с него и выехать (объем воды, вошедший в тройник, равен объему воды из него вышедшей — это аксиома). Для трех грузовичков, повернувших налево, нам уже Рис. 6. Иллюстрация движения теплоносителя по контуру больше не нужна шестиполосная магистраль, хватит и трех отопительной системы 12

полос. Значит, сечение трубы можно смело уменьшить вполовину. Заметьте, уменьшаем в половину площадь сечения, а не диаметр, это все"таки разные величины. Итак, у нас осталось три грузовичка, едущие по трем полосам. Делаем шириной в одну полосу первое ответвление от магистрали к месту выгрузки теплоносителя (устанавливаем еще один тройник на трубопроводе отопления). Несущиеся грузовички влетают на вновь созданный перекресток, один из них замечает ответвление дороги и делает поворот, два других проезжают мимо, поскольку в ответвлении свободной была только одна полоса движения. Происходит вторая потеря давления в тройнике на повороте теплоносителя, «проходная» вода протекает прямой участок практически без потерь давления. На выходе из тройника сечения диаметров труб опять должны быть уменьшены, в данном случае в пропорциях 2 к 1, для двух" и однополосного движения грузовичков. Грузовичок, свернувший в ответвление, почти у цели, он мчится прямо к месту выгрузки, два других продолжают движение по автомагистрали, им еще ехать и ехать. Делаем еще одно ответвление дороги (устанавливаем тройник) и разделяем грузовички. Один пошел на выгрузку, другой продолжил движение по магистрали. Очевидно, что от этого перекрестка дорог достаточно каждому из грузовиков оставить по одной полосе движения, сделав сечение труб одинаковым. Дальнейшее разветвление дороги делать бессмысленно, последний грузовик свернет в ответвление к месту выгрузки. Дальше по магистрали ехать некому… Мощность теплового ресурса котла исчерпана, дальнейшее увеличение длины труб ни к чему не приводит. Однако вернемся к грузовичку, свернувшим первым, он давно выгрузился (отдал тепло) и спешит обратно к месту загрузки, а в это время второй грузовик только подъезжает к месту выгрузки, а третий еще на магистрали. Налицо разбалансированность системы отопления. Пока третий грузовичок доедет до места выгрузки, первый успеет сделать еще один круг и привезти еще одну порцию теплоносителя. Значит, необходимо задержать первый грузовик: покрыть дорогу ухабами (уменьшить сечение трубы) или поставить на его пути регулировщика (регулятор количественного изменения объема проходящего теплоносителя, а попросту — вентиль). Пусть регулировщик его остановит и заставит выгружать теплоноситель не самосвалом, а лопатой. Такого же контролера поставим и на пути второго грузовика, пока они будут возиться с выгрузкой, третий грузовик доберется до своего места и разгрузится самосвалом. В результате уменьшения диаметров труб, подходящих к радиаторам, или установки на них вентилей (ручных или автоматических терморегуляторов) можно добиться того, что все три грузовика, путешествующие по этому контуру, одновременно приедут к месту соединения с тремя другими грузовиками, приехавшими из другого контура. Здесь они опять соединяются в один поток на шестиполосной магистрали и следуют к месту загрузки и нового старта. Такую систему можно назвать сбалансированной. Балансировку системы с помощью вентилей производят после запуска системы отопления, поочередно проходят каждую комнату, замеряют температуру нагрева воздуха и прикрывают вентили перед радиаторами. Процедуру нужно неоднократно повторять, пока не выровняется тепловой баланс. Если применить термостатические вентили, то процесс упрощается: на рукоятке вентиля устанавливается требуемая температура воздуха и он автоматически закрывает или открывает подачу теплоносителя в радиатор. Следует заметить, что проезжая разные расстояния, грузовички затрачивают разное количество энергии, преодолевающие долгий путь сжигают больше топлива и встречают больше препятствий. При движении по прямой теплоноситель преодолевает гидравлическое сопротивление трений стенок труб, у стальных — больше, у полимерных — меньше. Все тройники, крестовины и повороты труб также имеют сопротивления. Сумма всех сопротивлений не должна превышать циркуляционного напора. И в самом деле, что произойдет, если нам вдруг взбредет в голову на пути шести грузовичков взять да и уменьшить дорогу с шести полос до двух (то есть увеличить гидравлическое сопротивление)? Результат известен, будет «пробка», дорога, конечно, полностью не встанет, но и «движени13

ем» это назвать трудно. Так что для избегания эффекта «зажатой» отопительной системы сечения трубопроводов должны соответствовать пропускаемому потоку теплоносителя. Теплоноситель в трубе должен двигаться с определенной скоростью, чтобы в каждую секунду достаточный объем горячего теплоносителя поступал в радиаторы, и достигалась нужная теплоотдача. Этот объем называют расходом теплоносителя. Чем выше скорость движения теплоносителя, тем больше его расход. Но при повышении скорости возрастает и сопротивление (трение) в трубе. То есть, с увеличением расхода теплоносителя увеличивается и сопротивление системы. Если использовать трубу большего диаметра, сопротивление понизится, меньшего — повысится. При слишком тонких трубах, вследствие чрезмерного увеличения силы трения (гидравлического сопротивления), расход теплоносителя снижается, котел чаще перегревается, а отопительные приборы остаются холодными, так как горячий теплоноситель не поступает в них в нужном объеме. Расчет системы отопления производится инженерами"теплотехниками и довольно сложен для того, чтобы приводить его в данной книге. Однако для систем с естественной циркуляцией теплоносителя с длиной стальных горизонтальных трубопроводов до 20 м он проводился тысячи раз и поэтому можно воспользоваться былым опытом. От котла обычно делают стояк диаметром 50 мм (2 дюйма), труба, подводящая или собирающая воду из одного или нескольких радиаторов с общим количеством секций более 35, проектируется диаметром 2 дюйма, 25–35 чугунных секций — 11/2 дюйма, 10–25 секций — 1 дюйм, менее 10 секций — 3/4 дюйма. При протяженности трубы сверх 10 м без радиаторов надо добавлять еще 1/2 дюйма к указанным размерам для уменьшения сопротивления движению воды в трубах. Для выбора тепловой мощности радиатора в климатическом поясе Москвы можно следовать простому правилу: для отопления 10 м2 жилой площади в комнате высотой 2,5 м с одной наружной стеной и одним окном достаточно одного киловатта (1 кВт) тепловой мощности радиатора; если в комнате две наружные стены и одно окно, для отопления требуется 1,2 кВт тепловой мощности; если в комнате две наружных стены и два окна — 1,3 кВт. Нужно просто знать площади каждой отапливаемой комнаты и рассчитать требуемую мощность радиаторов. Обычно мощность одной секции радиатора (любого) указывается в магазине прямо на ценнике. Мощность котла должна обеспечивать суммарную мощность всех секций радиаторов. При выборе материала трубопроводов, мощности радиаторов и котла, лучше спроекРис. 7. Схема двухтрубной системы отопления с нижней разводкой и естественной циркуляцией теплоносителя тировать отопительную систе14

му с перебором мощности, чем с ее недостачей. Например, полимерные трубы имеют меньшее гидравлическое сопротивление, чем стальные трубы и предполагают их установку меньшим диаметром. Однако диаметр лучше не уменьшать, а делать систему с теми же диаметрами, как и для стальных труб. Также нужно поступить и с мощностями котлов и радиаторов, поскольку качественное регулирование системы позволяет уменьшать мощность, но не позволяет ее увеличивать. Здесь необходимо сделать некоторое пояснение. В теплотехнике существует два понятия регулирования тепловой системы: качественное и количественное, которые меняют тепловой напор, а следовательно скорость движения теплоносителя, температуру и объем протекающей в системе жидкости по определенному сечению трубы за единицу времени. Количественное регулирование производится различными типами вентилей, которые можно открыть или закрыть. Качественное — путем изменения нагрева теплоносителя (регулированием пламени горелки котла), и как следствие, его плотности, вызывающее изменение объема, напора и температуры. Двухтрубная система отопления с нижней разводкой Отличается от системы с верхней разводкой тем, что подающий трубопровод прокладывается снизу рядом с обратным (рис. 7) и вода по подающим стоякам движется снизу вверх. Пройдя через нагревательные приборы, вода по обратным подводкам и стоякам по-

Рис. 8. Примеры двухтрубных систем отопления с естественной циркуляцией воды и нижней разводкой подающего трубопровода

ступает в обратную магистраль и из нее в котел. Удаление воздуха из системы осуществляется через воздушные спускники (краны Маевского), устанавливаемые на всех нагревательных приборах, или с помощью автоматических воздухоотводчиков, устанавливаемых на стояках или специальных воздушных линиях. Системы отопления с нижней разводкой, так же как и с верхней, могут быть спроектированы с одним или несколькими контурами, с тупиковым и попутным движением теплоносителя (рис. 8) в подаче и обратке. Системы с нижней разводкой и естественной циркуляцией теплоносителя применяются крайне редко потому, что имеют большое количество конечных радиаторов, требующих установки воздушных спускников. А так как в этих системах имеются расширительные бачки, сообщающиеся с атмосферой и вовлекающие воздух в циркуляционное кольцо, то процедура Рис. 9. Пример схемы системы отопления с стравливания воздуха из радиаторов становитестественной циркуляцией, нижней разводкой и отводящей воздушной линией ся почти еженедельной. Для устранения этого недостатка трубопроводы подачи горячей воды закольцовывают так называемыми воздушными трубопроводами, которые собирают воздух и выводят его в расширительный бачок выше стоящей в нем воды (рис. 9). Такие системы применяются еще реже, поскольку они напоминают системы с верхней разводкой и требует почти такого же количества труб. В общем, теряется преимущество их применения: трубные стояки пронизывают комнаты от пола до потолка, а весь смысл нижней разводки системы отопления в том и состоял, что при нем в комнатах (хотя бы на верхнем этаже) исчезали стояки. Однотрубная система отопления с естественной циркуляцией Системы с естественной циркуляцией теплоносителя делаются только с верхней разводкой подающего трубопровода, в которой отсутствуют обратные стояки. По сравнению с двухтрубными системами однотрубные проще в монтаже, на их устройство требуется меньше труб, и они выглядят более красиво. Однотрубные системы отопления подразделяются на два вида (рис. 10). По одной схеме — проточной, стояк подачи, как таковой, отсутствует, а радиаторы по высоте дома последовательно соединены друг с другом. Горячая вода подачи последовательно, сверху вниз, протекает через все радиаторы, начиная с верхнего и в радиаторы, находящиеся в нижней части дома, поступает охлажденной. Таким образом, в верхних комнатах дома жарко, в нижних — холодно. Чтобы хоть как"то сбалансировать отопительный контур, в нижних этажах устанавливают радиаторы с увеличенным количеством секций. В проточной системе нельзя устанавливать регулировочные краны, так как при уменьшении или перекрытии крана у того или иного радиатора, уменьшится или перекроется подача воды во всех радиаторах, присоединенных к данному стояку ниже по течению. Также в подобной схеме нельзя регулировать температуру воздуха в помещениях. Если дом двухэтажный, то невозможно осуществить пуск отопительной системы только на одном этаже. Проточные схемы отопления были весьма популярны в середине прошлого века, когда основной целью была экономия труб. Прошедшие годы доказали, что эта схема абсолютно нежизнеспособна и сегодня не применяется. 16

шаровой кран

трехходовой кран

Рис. 10. Примеры однотрубных систем отопления с верхней разводкой и естественной циркуляцией теплоносителя Примечание. На рисунке изображена проточная схема стояков, система с замыкающими участками выглядит точно так же с единственной разницей в том, что перед радиаторами устанавливаются байпасы.

При другой схеме — с замыкающими участками, из стояка часть воды поступает в верхние радиаторы, при этом остальная вода направляется по стояку к ниже расположенным радиаторам. Вода в такой системе остывает чуть меньше, а значит, меньше и разница между температурами на верхних и нижних этажах. По сути, это «улучшенная» проточная схема, в которой между трубами подключения радиатора сделан замыкающий участок — байпас. Диаметр трубы замыкающего участка делают на один размер меньше, чем диаметр труб подключения радиатора. Таким образом, поступающий сверху теплоноситель разделяется на два потока: одна часть поступает в радиатор, другая, через байпас протекает к нижним радиаторам. Если диаметр байпаса сделать таким же, как и трубы подключения радиатора, теплоноситель в радиаторе перестанет циркулировать, поскольку гидравлическое сопротивление в радиаторе будет больше чем в байпасе. Вода всегда течет там, где меньше гидравлическое сопротивление, зачем ей течь через радиатор, если она спокойно протечет через замыкающий участок, диаметр которого равен диаметру трубы, из которого она вытекла. При установке байпаса с диаметром, равным диаметрам труб подключения радиаторов для балансировки отопительной системы, количество поступающей в прибор воды регулируется вентилями, которые устанавливаются на трубе подключения и байпасе. Таким образом, закрытием (открытием) вентилей на подающей трубе подключения радиаторов или байпасе можно регулировать поступление теплоносителя в радиатор или стояк. Например, можно полностью отключить радиатор и перенаправить весь теплоноситель в байпас и далее к нижним радиаторам на стояке либо, наоборот, закрыть байпас и направить весь тепловой поток в радиатор. В современных отопительных системах два вентиля, установленных на подающей трубе и байпасе, заменяют одним, называющимся трехходовым краном. В зависимости от положения закрывающей заслонки, трехходовой кран одновременно открывает путь теплоносителю в радиатор и закрывает поступление в байпас или, наоборот, закрывает байпас и открывает дорогу в радиатор. Такие краны могут снабжаться электрическим приводом, подключенным к специальному прибору — контроллеру. Контроллер измеряет температуру воздуха в помещении или температуру теплоносителя и отдает команду на трехходовой вентиль, который увеличивает или уменьшает подачу теплоносителя в радиатор, а остальной теплоноситель сбрасывает в байпас. Как и в системах с двухтрубной разводкой, в однотрубной можно сделать тупиковое и попутное движение обратки теплоносителя. При попутном движении все кольца отопительного контура становятся одинаковой длины, такую систему можно сбалансировать. При тупиковом движении сделать балансировку температуры теплоносителя крайне затруднительно, поскольку разбалансировка идет не только по длине колец, но еще и по высоте стояков, в отличии от двухтрубных систем, где разбалансировка температуры была только по кольцам. Системы квартирного отопления Квартирной системой водяного отопления является система с естественной циркуляцией, предназначенная для отопления одной или нескольких квартир, расположенных в одном этаже. Главное отличие этой системы отопления от описанных выше в том, что в данной системе центр нагревательного котла часто находится выше центра радиаторов отопления, то есть в циркуляционном напоре гравитационная составляющая (h) отсутствует либо имеет отрицательные значения. Поэтому вода в системе может циркулировать только за счет разности плотностей горячей и охлажденной воды, то есть за счет охлаждения в трубах и нагревательных приборах, причем давление, создаваемое разностью плотностей, должно превышать отрицательное гравитационное давление. Как же заставляют циркулировать теплоноситель в системах квартирного отопления? Во"первых, как уже говорилось, нужно постараться установить котел как можно ниже, на18

Рис. 11. Схема квартирного отопления

пример, сделав в полу приямок. Во"вторых, уклоны подающих и отводящих трубопроводов делают не менее 0,005, чтобы использовать силу тяжести воды на преодоление внутренних сопротивлений труб и радиаторов. В"третьих, и это главное, стояк с горячей водой утепляют до разводящей магистрали, а саму магистраль размещают под потолком квартиры. В системах, описанных в предыдущих главах, допускалось размещать утепленные разводящие стояки по чердаку и подполью, в квартирном отоплении эту магистраль делают только под потолком и обязательно открытой и не утепленной. Таким образом, получается, что толстая труба подачи сама является отопительным прибором, а вкупе с радиаторами фактический центр отопительных приборов поднимается выше центра котла и появляется циркуляционный напор. Другими словами, если рассматривать систему квартирного отопления в схематическом виде, то центр отопительных приборов часто находится выше центра котла и вода по системе циркулировать не должна, но если учесть еще и трубы, подводящие горячую воду и отводящие охлажденную, то оказывается, что фактический центр отопительных приборов находится все"таки выше центра котла и теплоноситель будет циркулировать. Правда, циркуляционный напор в системах квартирного отопления весьма низок, поэтому рекомендуется максимально снижать гидравлические сопротивления в трубах, используя большие диаметры и крутые уклоны, и радиаторах — выбирая приборы с наименьшим сопротивлением. Система водяного квартирного отопления состоит из котла, устанавливаемого на кухне; главного стояка, который изолируют для улучшения циркуляции и уменьшения тепловыделений на кухне; горячего подающего трубопровода, проложенного под потолком; горячих стояков, нагревательных приборов; обратных стояков и обратного трубопровода, проложенного под приборами (рис. 11). Расширительный сосуд устанавливают в отапливаемом помещении и соединяют с главным стояком. От расширительного сосуда прокладывают трубу к кухонной раковине. Она служит одновременно переливной, воздушной и 19

сигнальной трубой. Для свободного удаления воздуха и спуска воды из системы подающий и обратный трубопроводы прокладывают с уклоном в сторону движения воды в трубопроводе. Воду из системы удаляют через спускной патрубок с вентилем, который устанавливают в самой низкой точке трубопровода. Наполняют систему из водопровода, обязательно вводя в узел запитки вентиль и обратный клапан, желательно включить в него и фильтр"грязевик. СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ С НАСОСНОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ Как уже неоднократно упоминалось, главным недостатком системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя является низкий циркуляционный напор (особенно в квартирной системе) и вследствие этого увеличенный диаметр труб. Достаточно слегка ошибиться с выбором диаметров труб и теплоноситель уже «зажат» и не может преодолеть гидравлического сопротивления. «Разжать» систему можно без каких"либо значительных переделок: включить в нее циркуляционный насос (рис. 12) и перенести расширительный бачок с подачи на обратку. Следует заметить, что перенос расширителя на обратку не всегда обязателен. При простой переделке несложной отопительной системы, например, квартирной, бачок можно оставить там, где он стоял. При правильной реконструкции или устройстве новой системы бачок переносится на обратку и заменяется с открытого на закрытый. Рис. 12. Циркуляционный насос Какой мощности должен быть циркуляционный насос, как и куда его устанавливать? Циркуляционные насосы для бытовых систем отопления имеют низкое потребление электроэнергии — около 60–100 ватт, то есть как обычная лампочка, они не поднимают воду, а лишь помогают ей преодолеть местные сопротивления в трубах. Эти насосы можно сравнить с движителем (винтом) корабля: винт толкает воду и обеспечивает продвижение судна, но при этом воды в океане не убавляется и не прибавляется, то есть общий баланс воды остается прежним. Циркуляционный насос, закрепленный к трубопроводу, толкает воду, но сколько бы он ее не вытолкнул, с другой стороны к нему поступает такое же количество воды, то есть опасения, что насос вытолкнет теплоноситель через открытый расширитель напрасны: система отопления, это замкнутый контур и количество воды в нем постоянное. Помимо циркуляционных в централизованные системы могут быть включены повысительные насосы, которые повышают давление и способны поднимать воду, их собственно и нужно называть насосами, а циркуляционные, в переводе на общепонятный язык, и насосами"то назвать трудно — так… вентиляторы. Сколько бы не гонял обычный бытовой вентилятор воздух по квартире, все на что он способен, это создать ветерок (циркуляцию воздуха), но не способен изменить атмосферное давление даже в наглухо закрытом помещении. Однако в результате применения циркуляционного насоса значительно увеличивается радиус действия отопительной системы, сокращаются диаметры трубопроводов и создается возможность присоединения систем к котлам с повышенными параметрами теплоносителя. Чтобы обеспечить бесшумную работу водяной системы отопления с насосной циркуляцией, скорость движения теплоносителя не должна превышать: в трубопроводах, прокладываемых в основных помещениях жилых зданий, при условных проходах труб 10, 15 и 20 мм и более соответственно 1,5; 1,2 и 1 м/с; в трубопроводах, прокладываемых в вспомогательных помещениях жилых зданий — 1,5 м/с; в трубопроводах, прокладываемых в вспомогательных зданиях — 2 м/с; 20

Соответствие диаметров трубопроводов с расходом теплоносителя

Таблица 1

Расход, л/мин

5,7

170

320

Диаметр, дюймы

1/ 2

3/ 4

11/4

11/2

21/2

Для обеспечения бесшумности системы и доставки ею требуемого объема теплоносителя необходимо произвести небольшой расчет. Мы уже знаем, как ориентировочно определить требуемую мощность котла (в киловаттах), исходя из площади отапливаемых помещений (стр. 14). Оптимальный расход воды, проходящий через котел, рекомендованный многими фирмами"изготовителями котельного оборудования, рассчитывается по простой эмпирической формуле: Q=P, где Q — расход теплоносителя через котел, л/мин; Р — мощность котла, кВт. Например, для котла мощностью 30 кВт расход воды составляет примерно 30 л/мин. Для определения расхода теплоносителя на любом участке циркуляционного кольца используем эту же формулу, зная мощность устанавливаемых на этом участке радиаторов, например, производим расчет расхода воды для радиаторов, установленных в одной комнате. Предположим, что мощность радиаторов составляет 6 кВт, значит и расход теплоносителя примерно составит 6 л/мин. По расходу воды определяем диаметры трубопроводов (табл. 1). Эти величины отвечают принятым на практике соответствиям диаметров труб с расходом протекающего по ним теплоносителя со скоростью не более 1,5 метров в секунду. Далее определяем мощность циркуляционного насоса. На каждые 10 метров длины циркуляционного кольца требуется 0,6 метра напора насоса. Например, если общая длина трубопроводного кольца 90 метров, напор насоса должен быть 5,4 метра. Идем в магазин (или подбираем по каталогу) и приобретаем насос с устраивающим нас напором. Если применяются трубы меньших диаметров, чем рекомендованные в предыдущем абзаце, мощность насоса должна быть увеличена, так как чем тоньше трубы, тем больше в них гидравлическое сопротивление. И соответственно, при применении труб больших диаметров мощность насоса может быть уменьшена. Для того чтобы обеспечить в системах отопления постоянную циркуляцию воды, желательно устанавливать не менее двух циркуляционных насосов, один из которых — рабочий, другой (на байпасе) — резервный. Либо на систему устанавливается один насос, а другой лежит в укромном месте, на случай быстрой замены при поломке первого. Необходимо отметить, что приведенный здесь расчет системы отопления крайне примитивен и не учитывает многих факторов и особенностей индивидуальной системы отопления. Если вы строите коттедж со сложной архитектурой системы отопления, то необходимо производить точные расчеты. Это могут сделать только инженеры"теплотехники. Впрочем, вряд ли кто строит многомиллионное сооружение без исполнительной документации — проекта, учитывающего все особенности постройки. Циркуляционный насос в отопительной системе заполнен водой и испытывает равное (если вода не нагревается) гидростатическое давление с двух сторон — со стороны входного (всасывающего) и выходного (нагнетательного) патрубков, соединенных с теплопроводами. Современные циркуляционные насосы, сделанные с водяной смазкой подшипников, можно размещать как на подающем, так и на обратном трубопроводе, но чаще всего их ставят на обратке. Изначально это было обусловлено чисто технической причиной: при размещении в более холодной воде увеличивался срок службы подшипников, ротора и сальниковой набивки, через которую проходит вал насоса. А сейчас их ставят на обратку скорее по привычке, так как с точки зрения создания искусственной циркуляции воды в замкнутом контуре местоположение циркуляционного насоса безразлично. Хотя размещение их на подающем трубопроводе, где обычно меньше гидростатическое давление, более рационально. Например, расширительный бачок установлен в вашей системе 21

на высоте 10 м от котла, значит, он создает статическое давление 10 м водяного столба, но это утверждение верно только для нижнего трубопровода, в верхнем давление будет меньше, так как столб воды здесь будет меньшей величины. Где бы мы не расположили насос, он будет с двух сторон подвергаться одинаковому давлению, даже если его поставить на вертикальном главном подающем или обратном стояке, разница давлений между двумя патрубками насоса будет невелика, так как насосы имеют небольшие размеры. Однако все не так просто. Насос, действующий в замкнутом контуре системы отопления, усиливает циркуляцию, нагнетая воду в теплопровод с одной стороны и засасывая с другой. Уровень воды в расширительном баке при пуске циркуляционного насоса не изменится, так как равномерно работающий насос лишь обеспечивает циркуляцию при неизменном количестве воды. Поскольку при этих условиях (равномерности действия насоса и постоянства объема воды в системе) уровень воды в расширительном баке сохраняется неизменным, безразлично, работает ли насос или нет, то гидростатическое давление в точке присоединения расширителя к трубам системы будет постоянным. Эту точку называют нейтральной, так как циркуляционное давление, развиваемое насосом, никак не влияет на статическое давление, создаваемое расширительным бачком. Другими словами, давление циркуляционного насоса в этой точке равно нулю. В любой закрытой гидравлической системе циркуляционный насос использует расширительный бак как точку отсчета, в которой давление, развиваемое насосом, меняет свой знак: до этой точки насос, создавая компрессию, воду нагнетает, после нее он, вызывая разрежение, воду всасывает. Все теплопроводы системы от насоса до точки постоянного давления (считая по направлению движения воды) будут относиться к зоне нагнетания насоса. Все теплопроводы после этой точки — к зоне всасывания. Другими словами, если циркуляционный насос врезать в трубопровод сразу после точки подсоединения расширительного бачка, то он будет отсасывать воду из бачка и нагнетать ее в систему, если насос установить перед точкой подсоединения бачка, то насос будет откачивать воду из системы и нагнетать ее в бачок. Ну и что, какая нам разница откачивает насос воду из бачка или нагнетает в него, лишь бы он крутил ее по системе. А разница есть и существенная: в работу системы вмешивается статическое давление, создаваемое расширительным бачком. В трубопроводах, расположенных в зоне нагнетания насоса, следует считаться с повышением гидростатического давления по сравнению с давлением воды в состоянии покоя. Напротив, в трубопроводах расположенных в зоне всасывания насоса, необходимо учитывать понижение давления, при этом возможен случай, когда гидростатическое давление не только понизится до атмосферного, но даже может возникнуть разрежение. То есть, в результате разности давлений в системе появляется опасность всасывания или высвобождения воздуха либо вскипания теплоносителя.

Рис. 13. Принципиальные схемы систем отопления с насосной циркуляцией и открытым расширительным бачком

Во избежание нарушения циркуляции воды из"за ее вскипания или подсасывания воздуха при конструировании и гидравлическом расчете систем водяного отопления должно соблюдаться правило: в зоне всасывания в любой точке трубопроводов системы отопления гидростатическое давление при действии насоса должно оставаться избыточным. Возможны четыре способа выполнения этого правила (рис. 13). 1. Подъем расширительного бака на достаточную высоту (обычно не менее 80 см). Это достаточно простой способ при реконструкции систем с естественной циркуляцией в циркуляцию насосную, но требует значительного по высоте чердачного помещения и тщательного утепления расширительного бачка. 2. Перемещение расширительного бака к наиболее опасной верхней точке с целью включения верхней магистрали в зону нагнетания. Здесь необходимо сделать пояснение. В новых отопительных системах подающие трубопроводы с насосной циркуляцией делаются с уклонами не от котла, а к котлу, для того чтобы воздушные пузырьки двигались попутно с водой, так как побудительная сила циркуляционного насоса не даст им выплыть «против течения», как это было в системах с естественной циркуляцией. Поэтому верхняя точка системы получается не на главном стояке, а на наиболее удаленном. Для реконструкции старой системы с естественной циркуляцией в насосную этот способ достаточно трудоемок, так как требует переделки трубопроводов, а для создания новой системы — не оправдан, так как возможны другие, более удачные варианты. 3. Присоединение трубы расширительного бака вблизи всасывающего патрубка циркуляционного насоса. Другими словами, если реконструируем старую систему с естественной циркуляцией, то просто отрезаем бачок от подающей магистрали и перестыковываем его на обратку позади циркуляционного насоса и тем самым создаем для насоса наиболее благоприятные условия. 4. Отходим от привычной схемы размещения насоса на обратке и включаем его в подающую магистраль сразу после точки подсоединения расширительного бачка. При реконструкции системы с естественной циркуляцией это самый простой способ: просто врезаем насос в трубу подачи, ничего больше не переделывая. Однако к выбору насоса нужно отнестись очень внимательно, все"таки мы размещаем его в неблагоприятные условия высоких температур. Насос должен будет долго и надежно служить, а это могут гарантировать только солидные фирмы"изготовители. Современный рынок сантехнической и отопительной армаVрасш = 0,03 Vот. сист. туры позволяет заменить расширительные бачки открытого типа на закрытые. Расширительный бачок закрытого типа («экспанзомат») — капсула шарообразной или овальной формы, разделенная внутри герметичной мембраной на две части: воздушную и жидкостную (рис. 14). В воздушной части есть клапан, который при сильном повышении давления стравливает воздух и тем самым позволяет жидкости занять Рис. 14. Расширительный бачок мембранного типа 23

Рис. 15. Принципиальные схемы систем отопления с насосной циркуляцией и расширительным бачком закрытого типа

внутренний объем бачка. При повышении водяного давления мембрана прогибается и выдавливает воздух из бачка. Когда водяное давление падает, мембрана возвращается на место, а воздух через клапан попадает обратно в бачок. В закрытом бачке не происходит соприкосновения жидкости системы с воздухом: теплоноситель не испаряется и не обогащается кислородом. Это снижает потери тепла и воды, уменьшает внутреннюю коррозию отопительных приборов. Из закрытого бачка жидкость никогда не выльется наружу. Бачок закрытого типа можно поставить в любой точке системы, но, как правило, его устанавливают рядом с котлом, так как температура жидкости в месте установки расширительного бака должна быть по возможности минимальной. А мы уже знаем, что циркуляционный насос лучше всего устанавливать сразу за расширителем, где для него (да и для системы отопления в целом) создаются наиболее благоприятные условия (рис. 15). Однако при такой схеме системы отопления мы сталкиваемся с двумя проблемами: удалением воздуха и повышенным давлением на котле. Если в системах с открытыми расширительными бачками воздух удалялся через расширитель противотоком (в системах с естественной циркуляцией) или попутно (в системах с насосной циркуляцией), то с закрытыми бачками такого не происходит. Система полностью замкнута и воздуху попросту негде вырваться наружу. Для удаления воздуш-

Рис. 16. Автоматический воздухоотводчик

ных пробок в верхней точке трубопровода устанавливаются автоматические спускники воздуха — приборы, снабженные поплавками и запорными клапанами. По мере увеличения давления клапан срабатывает и стравливает воздух в атмосферу. Либо на каждый радиатор отопления устанавливаются краны Маевского. Эта деталь, установленная на отопительные приборы, позволяет спускать воздушную пробку непосредственно из радиаторов. Кран Маевского входит в комплект некоторых моделей радиаторов, но чаще предлагается отдельно. Принцип действия воздухоотводчиков (рис. 16) заключается в том, что при отсутствии воздуха поплавок внутри прибора держит выпускной клапан закрытым. Когда воздух собирается в поплавковой камере, уровень воды внутри воздухоотводчика понижается. Открывается выпускной клапан, через который воздух выводится в атмосферу. После выхода воздуха уровень воды в воздухоотводчике повышается, что приводит к закрытию выпускного клапана. Процесс продолжается до тех пор, пока воздух вновь не соберется в поплавковой камере и не понизит уровень воды, утапливая поплавок. Автоматические воздухоотводчики изготавливаются разных форм и размеров и могут устанавливаться как на магистральном трубопроводе, так и непосредственно (Г"образной формы) на радиаторах. В отличие от автоматического воздухоотводчика кран Маевского, это в общем"то обычная пробка с ввернутым в него конусным винтом: выворачиванием винта освобождается канал и воздух выходит наружу. Заворачивание винта закрывает канал. Вместо автоматических воздухоотводчиков и кранов Маевского в систему отопления можно включить сепаратор воздуха. Этот прибор основан на применении закона Генри. Воздух, присутствующий в системах отопления, находится частично в растворенном виде, а частично в виде микропузырьков. При прохождении воды (вместе с воздухом) через систему она попадает в области различных температур и давлений. В соответствии с законом Генри в одних областях воздух будет выделяться из воды, а в других растворяться в ней. В котле теплоноситель нагревается до высокой температуры, поэтому именно в нем из содержащей воздух воды будет высвобождаться наибольшее количество воздуха в виде мельчайших пузырьков. Если их незамедлительно не отвести, то они растворятся в других местах системы, где температура меньше. Если удалить микропузырьки сразу за котлом, то на выходе сепаратора получим обезвоздушенную воду, которая будет поглощать воздух в разных местах системы. Этот эффект используется для поглощения воздуха в системе и выведения его в атмосферу посредством комбинации котла и сепаратора воздуха. Процесс продолжается постоянно до полного выведения воздуха из системы. Работа сепаратора воздуха (рис. 17) основана на принципе слияния микропузырьков. Практически это означает, что маленькие пузырьки воздуха прилипают к поверхности специальных колец и собираются вместе, образуя большие пузырьки, которые могут отделиться и всплыть в воздушную камеру сепаратора. Когда поток жидкости проходит через кольца, он расходится во множестве различных направлений, а конструкция колец такова, что вся жидкость, проходящая через них, вступает в контакт с их поверхностью, делая возможным прилипание микропузырьков и их слияние. Теперь немного отвлечемся от воздуха и вернемся обратно к циркуляционРис. 17. Сепаратор воздуха 25

Рис. 18. Принципиальные схемы систем отопления с насосной циркуляцией, расширительным бачком закрытого типа и сепаратором воздуха

ному насосу. В системах отопления с протяженными трубопроводами и, как следствие, с большими гидравлическими потерями, нередко требуются довольно мощные циркуляционные насосы, создающие давление на нагнетающем патрубке больше того, на которое рассчитан отопительный котел. Другими словами, при размещении насоса на обратке непосредственно перед котлом могут потечь соединения в теплообменнике котла. Для того чтобы этого не произошло, мощные циркуляционные насосы устанавливают не перед котлом, а за ним — на подающем трубопроводе. И тут же встает вопрос: где размещать сепаратор воздуха, за насосом или перед ним? Ведущие изготовители отопительных систем решили этот вопрос и предлагают устанавливать сепаратор перед насосом (рис. 18), для предохранения его от повреждений пузырьками воздуха. А теперь рассмотрим системы отопления с насосной циркуляцией более подробно. Вертикальные двухтрубные системы водяного отопления Выполняются с верхней и нижней разводками трубопроводов (рис. 19). В двухтрубных системах с верхней разводкой каждый нагревательный прибор обслуживается подающим и обратным трубопроводами. Если не учитывать охлаждение воды в трубах, то можно считать, что во все нагревательные приборы вода поступает с одинаковой температурой. В двухтрубных системах отопления с нижней разводкой подающую и обратную магистрали прокладывают в подвальной части здания или в специальных каналах, сделанных в полу первого этажа. В этих системах теплоноситель поступает в нагревательные приборы не сверху вниз, как в системах с верхней разводкой подающей магистрали, а снизу вверх. В остальном система работает по тому же принципу, что и при верхней разводке подающей магистрали. Воздух из системы с нижней разводкой подающей магистрали удаляется посредством воздушной линии, присоединяемой к стоякам и отводящей воздух к воздухосборнику или через воздушные краны. 26

Рис. 19. Схемы двухтрубных систем отопления с насосной циркуляцией воды с верхней и нижней разводкой подающего трубопровода: 1 — котел; 2 — циркуляционный насос; 3 — расширитель открытого или закрытого типа; 4 — воздухосборник (автоматический, полуавтоматический или с ручным удалением воздуха); 5 — кран Маевского Примечание: на рисунке, иллюстрирующем циркуляцию с нижней разводкой, изображены два варианта циркуляционных колец и два варианта подключения радиаторов (на левом стояке)

Для регулирования теплоотдачи приборов в двухтрубных системах на подводках к нагревательным приборам устанавливают краны двойной регулировки. На подающих и обратных стояках в местах присоединения их к магистральным линиям устанавливают краны для отключения стояков на случай ремонта. Расширительный бачок так же, как и в системе с верхней разводкой, присоединяют к обратной магистрали перед насосом. Двухтрубные системы отопления с нижней разводкой в сравнении с системами с верхней разводкой имеют следующие преимущества: сокращается количество трубопроводов, проходящих в неотапливаемых помещениях, следовательно, уменьшаются непроизводительные потери тепла; в процессе обслуживания системы отключение отдельных стояков на случай аварии более удобно, так как краны на подающем и обратном стояках расположены в одном месте. Вертикальные однотрубные системы водяного отопления По конструктивным особенностям эти системы разделяются на две группы: проточные и с замыкающими участками (байпасами), каждая из которых может быть как вертикальной, так и горизонтальной (рис. 20). В проточных однотрубных системах нагретая в котле вода поднимается по главному стояку в подающий трубопровод, откуда она распределяется по стоякам. Из стояков вода распределяется не по отдельным приборам, а поступает сначала в приборы верхнего этажа. Несколько охлажденная вода из приборов переходит по тому же стояку в приборы нижележащих этажей. Таким образом, вода последовательно проходит через все приборы, расположенные на стояке. Пройдя все приборы на стояках, охлажденная вода собирается в обратную магистраль, из которой насосом подается в котел. В проточных однотрубных системах в помещениях с одинаковыми теплопотерями приборы нижних этажей должны иметь большую поверхность нагрева, чем приборы верхних этажей. Расширительный бачок так же, как и в двухтрубных системах отопления, присоединяется к обратной магистрали перед насосом. Воздух из системы удаляется через воздухосборник. Теплоотдачу нагревательных приборов в проточных схемах можно регулировать только перекрытием воздушного клапана — крана Маевского. 27

Рис. 20. Схемы однотрубных систем отопления с насосной циркуляцией воды с проточным движением воды и через байпасы: 1 — котел; 2 — циркуляционный насос; 3 — расширитель открытого или закрытого типа; 4 — воздухосборник (автоматический, полуавтоматический или с ручным удалением воздуха); 5 — трехходовой кран

В однотрубных вертикальных системах отопления со смещенными замыкающими участками горячая вода из котла по главному стояку и подающей магистрали поступает в стояки. В местах присоединения нагревательных приборов к стояку поток воды распределяется: часть воды проходит транзитом по стояку через байпас, а часть затекает в нагревательный прибор. Вода, охладившись в нагревательном приборе верхнего этажа, выходит из него и смешивается с более горячей водой, проходящей через байпас. Смешанная вода поступает по стояку к нагревательному прибору нижележащего этажа, где поток воды вновь распределяется, т. е. часть воды поступает в прибор, а часть проходит через очередной байпас. Такое движение воды повторяется на каждом этаже по ходу движения теплоносителя. И при этой схеме отопления в каждый нижерасположенный прибор по ходу теплоносителя вода поступает с пониженной температурой. Таким образом, последние отопительные приборы приходится делать более мощными, следовательно, более большими по размеру и количеству секций. Теплоотдачу нагревательных приборов в таких системах регулируют поворотом трехходового крана. Благодаря этим фитингам часть теплоносителя попадает в радиатор, а часть проходит через байпас и не охлаждается. То есть, может быть отключен байпас — вся вода проходит через прибор, или прибор — вся вода проходит через байпас. При промежуточном положении пробки крана часть воды пойдет через прибор, а часть — через перемычку (байпас). Однотрубные системы отопления в сравнении с двухтрубными имеют следующие преимущества: меньшую протяженность системы; более простые узлы трубных обвязок, что упрощает их заготовку и монтаж систем. В зависимости от направления движения теплоносителя в магистральных трубопроводах системы отопления могут быть тупиковыми и с попутным движением воды. Эти схемы уже рассматривали в системах с естественной циркуляцией теплоносителя, в схемах с насосным побуждением они точно такие же. Разница лишь в том, что на главные стояки (обратку или подачу) устанавливаются циркуляционные насосы и предусматривается отвод воздуха через автоматические, полуавтоматические или ручные воздухоотводчики. Котел в системах с насосной циркуляцией размещают в любом месте отопительного контура: в подвале, на этаже или на чердаке, но наиболее традиционное место, это техническое помещение, как правило, расположенное в подвале. 28

Горизонтальные двух% и однотрубные системы водяного отопления Отличаются от вертикальных разводок, тем что в них полностью или частично отсутствуют вертикальные стояки. В системах с горизонтальной разводкой труб чаще всего применяются металлополимерные (металлопластиковые или армированные полипропи-

Рис. 21. Схемы систем отопления с двухтрубными горизонтальными разводками: 1 — котел; 2 — циркуляционный насос; 3 — расширитель открытого или закрытого типа; 4 — воздухосборник (автоматический, полуавтоматический или с ручным удалением воздуха); 5 — сепаратор воздуха

леновые) трубы, позволяющие скрытую прокладку в конструкциях стен или полов (рис. 21, 22). Для балансировки однотрубных систем применяют специальные фитинги подключения радиаторов, снабженные байпасом, который встроен в корпус фитинга. Балансировка двухтрубных систем производится установкой на радиаторы терморегуляторов.

Рис. 22. Схемы систем отопления с однотрубными горизонтальными разводками: 1 — котел; 2 — циркуляционный насос; 3 — расширитель открытого или закрытого типа; 4 — воздухосборник (автоматический, полуавтоматический или с ручным удалением воздуха); 5 — сепаратор воздуха; 6 — специальный фитинг подключения радиатора (регулирующий узел со встроенным байпасом)

И разумеется все эти системы можно делать не только с тупиковым движением теплоносителя, но и с попутным. Применение систем с горизонтальной укладкой трубопроводов сталкивается с проблемой удаления воздуха. Современные металлополимерные трубы чаще всего укладывают в конструкцию пола или стены, кроме того, эти трубы имеют большое температурное расширение, поэтому на теплопроводах приходится делать П", Г" или кольцеообразные компенсаторы длины. Ни о каких уклонах трубопроводов, позволяющих удалить воздух противотоком, как это делается в системах с естественной циркуляцией, здесь и речи быть не может. Поэтому эти схемы делаются только с насосной циркуляцией теплоносителя, а воздух отводится с помощью автоматических воздухоотводчиков или кранов Маевского, устанавливаемых на радиаторах либо включением в схему сепаратора воздуха. Все рассмотренные в этих главах схемы отопления с естественной или насосной циркуляцией теплоносителя относятся к тройниковым системам соединения трубопроводов. На сегодняшний день кроме тройниковой применяются и коллекторные схемы, отличающиеся большей управляемостью систем отопления. Коллекторные системы отопления При радиаторном отоплении варианты подключения отопительных приборов могут быть самыми разнообразными: нижнее, верхнее, диагональное, боковое, с внутренней циркуляцией. Наиболее распространена и предпочтительна нижняя подводка, где достаточно полно реализуются все преимущества металлополимерных (металлопластиковых и армированных полипропиленовых) трубопроводов, при этом трубы скрываются в конструкции пола или плинтуса. В последнее время при выборе схемы системы отопления загородного дома предпочтение отдается коллекторной поэтажной разводке, а также ее комбинациям с однотрубной и двухтрубной системами. Трубы скрывают в конструкции пола, а коллекторы устанавливают в центре дома в нише стены или помещают в шкафчик (рис. 23). От коллекторов к каждому радиатору подводят трубы. Практически обязательным является создание принудительной циркуляции в системе, что достигается установкой одного или нескольких циркуляционных насосов. Это позволяет уменьшить разность температур теплоносителя на входе и выходе сети системы и тем самым повысить эффективность и регулируемость

коллекторы соединяются в цепочку с нужным количеством отводов

Рис. 23. Коллекторы

нагрева, а также избежать лишнего расхода материалов, упростить систему, сделать ее более компактной. Каждый отвод коллектора может быть снабжен своей запорной арматурой — шаровыми кранами, что позволяет в некоторых схемах отключить от циркуляции любой радиатор системы, никоим образом не влияя на работу других приборов отопления. Более того, каждый контур отопления, находящийся после коллекторов, это по сути самостоятельная система, которая может быть оборудована собственными насосами циркуляции, кранами и автоматикой.

Рис. 24. Двухтрубная лучевая горизонтальная разводка системы отопления

Коллекторные схемы отопления чаще всего выполняются для двух" и однотрубных горизонтальных разводок и на сегодняшний день практически вытеснили тройниковые горизонтальные разводки. На главном стояке каждого этажа располагаются коллекторы, подающий и обратный. От коллекторов подающие и обратные трубопроводы подводятся под полом или в стене к каждому радиатору на этаже. Нужно стремиться к тому, чтобы каждое из колец было примерно одинаковой длины. Если это не так, то каждое из тепловых колец может быть снабжено собственным циркуляционным насосом и собственной автоматической регулировкой температуры теплоносителя, причем регулировка температуры на каком"либо тепловом кольце почти никак не отразится на других тепловых контурах. В связи с тем, что трубы отопления находятся в стяжке пола, необходимо на каждом радиаторе установить воздушные краны (рис. 24) или автоматический воздухоотводчик размещают на коллекторе либо воздухоотводчики устанавливают и на радиаторах, и на коллекторе. Недостаток данной системы в том, что трубопроводы имеют большую протяженность. При грамотном расчете системы отопления можно отказаться от радиаторов, при этом замкнутые тепловые кольца прячутся в конструкцию пола (рис. 25). Эта система отопле"

Рис. 25. Коллекторная система отопления «теплый пол»

ния называется «теплый пол». Чаще всего она выполняется как дополнительная, но при правильном расчете может и полностью заменить радиаторную систему отопления. Напольное отопление обеспечивает комфортные условия — тепловые потоки распределены по всей площади полов, а температура равномерно понижается по высоте помещения. При радиаторном отоплении температура воздуха, наоборот, повышается по высоте помещения, что вызывает сильную конвекцию воздуха, которая отрывает от поверхности пола пыль и поднимает ее вверх. При напольном отоплении естественное перемещение воздуха ограничено, в связи с чем пыли в доме будет меньше. ДЕТАЛИРОВКА КЛАССИЧЕСКИХ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ Для системы «теплый пол» нужно принимать такие технические решения, в которых в трубу подачи подмешивается охлажденная вода из обратки. Этот процесс называется качественным регулированием системы отопления, то есть регулирование, при котором расход теплоносителя остается прежним, а температура его меняется в нужную нам сто-

трехходовой кран

четырехходовой кран Рис. 26. Принципиальная схема качественной регулировки температуры теплоносителя

рону и при этом мы никоим образом не вмешиваемся в работу котла и его циркуляционного насоса. Количественное регулирование системы отопления отличается от качественного тем, что при нем температура теплоносителя не меняется, а меняется его расход, то есть на трубе попросту устанавливается вентиль, закрытие которого увеличивает гидравлическое сопротивление и циркуляция притормаживается либо совсем останавливается, уменьшается соответственно и расход теплоносителя через отопительные приборы. Современные тенденции развития систем отопления все более склоняются к низкотемпературным напольным и радиаторным системам, при которых температура подачи теплоносителя значительно ниже температуры, выдаваемой котлом. Как же добиться гибкого регулирования температуры теплоносителя в условиях постоянно меняющейся уличной температуры? Качественное регулирование производят с помощью трехходового крана и байпаса или четырехходового крана, расположенных непосредственно перед кольцом низкотемпературного отопления (рис. 26). Поворот рукояти трехходового крана в определенное положение открывает байпас, и циркуляционный насос втягивает охлажденную воду из обратки в подачу, где происходит смешивание с горячей водой подачи. Таким образом, температуру подачи теплоносителя можно отрегулировать до нужного значения. Трехходовой кран может работать очень гибко, он «умеет» перекрывать байпас или трубы подачи либо работать на смешивание обратной охлажденной воды с горячей водой подачи. Другими словами, если трехходовой кран закрывает байпас, то горячая вода подачи полностью попадает в кольцо отопления, если кран закрывает подачу, то кольцо отопления работает «на себя», теплоноситель будет крутиться в нем через байпас, пока не остынет, если кран открыт в промежуточном положении, то охлажденная вода через байпас попадает в кран и смешивается с водой подачи, далее в отопительный контур она попадает нужной нам температуры. Трехходовой кран, устанавливаемый для регулирования температуры теплоносителя, в данном случае, называют трехходовым смесителем (рис. 27). Температуру подачи горячей воды в систему отопления можно отрегулировать вручную по шкале на смесителе или с помощью датчика температуры и электрического сервопривода. Применение четырехходовых кранов позволяет обойтись без трубы байпаса, но в работе эти краны различаются: одни, например, с Х"образными заслонками, могут только закрывать и открывать подачу и обратку, но не умеют смешивать воду, другие, например, с роторными заслонками, воду смешивают. При применении кранов с Х"образными заслонками (рис. 28) горячая вода попадает в кольцо отопления и кран закрывается, а насос гоня-

рециркуляция теплоносителя

без смешивания

50% смешивания

ручной

с сервоприводом

Рис. 27. Трехходовые смесители

без смешивания теплоносителя

рециркуляция

50% смешивания ручной с сервоприводом Рис. 28. Четырехходовые роторные смесители

ет теплоноситель по внутреннему кольцу, как только теплоноситель остывает, кран открывается и во внутреннее кольцо из котла попадает новая порция горячей воды, а охлажденная сбрасывается в обратку. Четырехходовой кран такой конструкции делит каждый контур на две части, его работа напоминает регулировку температуры теплоносителя включением"выключением циркуляционного насоса. Но в отличие от насосной регуляции (включения и выключения насоса), регулирование здесь происходит в более мягком режиме, так как насос не выключается и циркуляция теплоносителя не останавливается. Разумеется, что применение четырехходовых кранов с Х"образными заслонками возможно только в автоматическом режиме, поскольку ручной поворот крана при каждом остывании теплоносителя во внутреннем контуре просто невозможен. трехходовой штоковый смеситель

четырехходовой штоковый смеситель

Рис. 29. Пример решения узла подключения «теплых полов» и работы штокового смесителя

Четырехходовые смесители с роторными заслонками (и некоторыми другими) обеспечивают постоянный и одинаковый расход горячего и охлажденного теплоносителя и при этом позволяют устанавливать желаемую температуру теплоносителя как в ручном, так и в автоматическом режиме (рис. 28). Такая система отопления не нуждается в применении дифференциального байпаса, смеситель автоматически пропускает требуемое количество воды, иначе говоря, суммарное количество воды, поступающей в систему отопления, и воды, протекающей обратно, будет постоянным. Представленная система регулирования является одной из самых простых: в зависимости от положения клапана четырехходовой смеситель пропускает определенное количество воды, поступающей от котла в первичный контур; ровно столько же теплоносителя вытесняется в обратную магистраль. Обычно системы низкотемпературного отопления снабжаются автоматическими контроллерами, измеряющими температуру теплоносителя или температуру воздуха отапливаемого помещения, и отдающими команды на электрические сервоприводы, которые «крутят» вентили трех" или четырехходовых смесителей. Кроме смесителей «на поворотных заслонках» существует и другая управляющая арматура, основанная на штоковых (рис. 29) трех" и четырехходовых вентилях. Регулирование (закрытие и открытие каналов смесителя) происходит благодаря опусканию и подниманию штока с конусной заслонкой. Управляется смеситель датчиком, основанным на термическом расширении некоторых материалов, например, парафина. Капсула с парафином помещается на трубу системы отопления, парафин при нагревании от трубы расширяется и замыкает или размыкает контакты термопары, то есть капсула работает как выключатель, который передает импульс на сервопривод, передвигающий шток трех" или четырехходового смесителя. Потом температура в трубе отопления снижается, парафин уменьшается в объеме и размыкает контакты — шток смесителя занимает прежнее положение. Таким образом, система отопления с низкотемпературным контуром «теплых полов» и радиаторным высокотемпературным контуром может выглядеть следующим образом (рис. 30). Теплоноситель, нагреваясь в котле, поступает в коллектор горячей воды, откуда он распределяется по двум разводящим стоякам: радиаторного отопления и «теплых полов». Радиаторные стояки доставляют воду к отопительным приборам, где она охлаждается и поступает в коллектор охлажденной воды, соединенный с трубой обратки котла. Теплоноситель, побуждаемый циркуляционным насосом, постоянно циркулирует в этом контуре и через котел. В отопительном контуре «теплых полов» происходит несколько иное движение теплоносителя. Циркуляционный насос закачивает теплоноситель из коллектора подачи не постоянно, а периодически, по мере того, как трехходовой смеситель открывает подачу. Все остальное время насос «крутит» по кольцу «теплых полов» собственную охлажденную воду. Здесь необходимо заметить, что при ручной регулировке трехходового смесителя насос будет постоянно подмешивать воду из коллектора подачи, а при регулировании смесителя автоматикой возможны два варианта работы: с полным отключением «теплых полов» от котла и с подмешиванием горячей воды. Дело в том, что производителями трехходовых смесителей выпускаются два варианта этих вентилей, в большинстве случаев, трехходовые смесители настраиваются таким образом, что ручное закрытие вентиля, показывающее на шкале прибора «подача горячей воды закрыта», на самом деле горячую воду полностью не закрывает, а оставляет чуть"чуть приоткрытой. Это так называемая защита «от дурака». Например, смонтировав систему радиаторного отопления с ошибкой, пользователь полностью перекрывает подачу в систему отопления «теплых полов», а котел в это время работает и нагревает воду, выталкивая ее в систему. И куда ей течь, если трехходовой вентиль закрыт? В системе создается избыточное давление и перегрев теплоносителя — возможен разрыв теплообменника котла или трубопровода. Трехходовой смеситель, имеющий маленькое отверстие, при, казалось бы, полном закрытии подачи, позволяет не останавливать циркуляцию и пропускать теплоноситель по низкотемпературному контуру отопления. Для обеспечения в системе отопления требуемого давления и сброса теплоносителя при избыточном давлении сразу за котлом на трубе подачи устанавливают так называемую 37

Рис. 30. Пример системы отопления, выполненной по классической схеме

коллекторы

воздухоотводчики

насосы группа безопасности группа безопасности бойлер

котел

Рис. 31. Группа безопасности отопительной системы

«группу безопасности» (рис. 31), которая состоит из предохранительного клапана давления, манометра и воздухоотводчика. Иногда эти элементы на трубу подачи монтируют отдельно, обязательно так, чтобы предохранительный клапан был выше котла, но чаще вместо нескольких приборов устанавливают один — представляющий из себя полый корпус, на котором последовательно установлены манометр, воздухоотводчик и предохранительный клапан. Клапан представляет из себя вентиль, в котором закрывающий шток прижат пружиной. Натяжение пружины производят на заводе"изготовителе, настраивая клапан на определенное давление, при монтаже клапан может быть подрегулирован вручную по показаниям манометра. Как только в системе отопления произойдет какой"нибудь сбой и давление в тепловом контуре поднимется выше нормативного, пружина клапана уже не сможет удерживать теплоноситель, она сожмется и откроет вентиль — произойдет стравливание давления, а попросту сброс «лишнего» теплоносителя в боковой отвод клапана. Для того чтобы не получить ожог при внезапном открытии клапана, к боковому отводу приворачивают отводную трубу и направляют ее в канализацию. Для визуального наблюдения за чистотой трубы (она может забиться шламом) сброс осуществляют через воронку. Разводящие коллекторы отопления приобретаются готовой сборки или собираются из заводских частей (рис. 32). Можно изготовить коллекторы самостоятельно из обычных стальных труб. Внутренний диаметр разводящих коллекторов подбирается по расходу теплоносителя через отопительный контур таким образом, чтобы скорость движения воды в коллекторе не превышала 0,7 м/с. Расчет несложно сделать, зная, что расход теплоносителя должен быть равен теплопотерям здания, Q=P, где Q — расход теплоносителя в отопительном контуре, л/мин; Р — теплопотери здания, равные мощности радиаторов отопления и «теплых полов» и равные мощности котла, кВт. По расходу воды и скорости ее движения определяем диаметры коллекторов, для этого нужно только перевести литры в кубические миллиметры и рассчитать площадь сечения коллекторов. Для удаления шлама и слива системы отопления в самодельные коллекторы врезаются отводы и устанавливаются шаровые краны. Также для удаления шлама существуют специальные приборы, устанавливающиеся на обратной магистрали обвязки котла. 39

Рис. 32. Сборка отопительных коллекторов FAR (обычных и с насосными группами), с различными межосевыми расстояниями между отводами

Мы уже частично касались этой проблемы, описывая сепаратор воздуха, но сепараторы достаточно дороги и поэтому устанавливаются на системах отопления с котлами мощностью, превышающими 60–100 кВт. На маломощных котлах применение оборудования стоящего больше чем сам котел неоправданно, поэтому устанавливаются так называемые, дешламаторы (рис. 33). Принцип работы дешламаторов основан на комбинированном действии нескольких физических явлений. Внутренний элемент состоит из совокупности сетчатых поверхностей, расположенных веером. Шлам, присутствующий в воде, сталкиваясь с этими поверхностями, отделяется и падает в нижнюю часть корпуса, в которой скапливается. Кроме того, большой внутренний объем дешламатора заставляет снижаться скорость потока жидкости и шлам, благодаря гравитации, оседает. Слив скопившегося шлама производится не только при выключенной системе отопления, но и при работающей, открыванием сливного крана специальным ключом. На совсем простых системах

Рис. 33. Удаление шлама из отопительной системы

отопления не устанавливаются и дешламаторы, в этом случае они заменяются фильтрами"грязевиками, по обе стороны которых устанавливаются манометры. По показаниям манометров до грязевика и после него судят о заполнении фильтра. По мере заполнения его вручную очищают от грязи. Этот способ хотя и самый дешевый, но не самый надежный, поскольку требует периодического наблюдения за системой отопления и очистки фильтров. Дешламаторы тоже требуют наблюдения, но принцип их работы несколько иной: в фильтрах грязь заполняет сетчатый фильтр и забивает его, а в дешламаторах шлам ударяется о сетку и падает вниз, сетка при этом остается чистой. Современные системы отопления предусматривают установку на отопительные радиаторы и коллекторную разводку «теплых полов» термостатических вентилей или, как их чаще называют, терморегуляторов (рис. 34). Терморегулятор включает в себя два обязательных компонента — терморегулирующий вентиль (он же клапан) и механизм воздействия на шток клапана (термостатическая головка или термоэлемент). По определению термостатический вентиль обеспечивает регулирование теплоотдачи отопительного

Рис. 34. Термостатические вентили

прибора системы отопления, изменяя расход теплоносителя через прибор в зависимости от изменения температуры воздуха в обслуживаемом помещении. Вентиль состоит из корпуса и штока с золотником (конусом), перекрывающим проходное сечение седла. Регулировать температуру можно вручную или автоматически. Поворотом маховика вентиля приводят в движение шток клапана, изменяя проходное сечение седла и тем самым температуру отопительного прибора (радиатора или конвектора). При этом следует иметь в виду, что способ ручного регулирования не эффективен, а защитный колпачок клапана для этих действий не предназначен, на чем многие производители специально акцентируют внимание. Для автоматического управления роль «напарника» термовентиля играет термоголовка. Изменения температуры воздуха в помещении воспринимаются установленным в ней термобаллоном (сильфоном), заполненным специальным веществом. При нагревании оно расширяется или меняет свое агрегатное состояние, сильфон растягивается и воздействует на шток вентиля, который начинает выдавливаться из термобаллона. В итоге конус перекрывает площадь проходного сечения седла, уменьшая расход теплоносителя. При охлаждении события происходят в обратном порядке: наполнитель сужается, шток втягивается и сечение открывается. Существуют два основных типа терморегуляторов: для однотрубных и двухтрубных систем отопления. Терморегуляторы для двухтрубных систем отопления рассчитаны на работу с большими перепадами давления, так как гидравлическая балансировка системы во многом происходит за счет высоких потерь давления на клапанах. Чтобы обеспечить эти потери, регулирующие клапаны терморегуляторов имеют большое гидравлическое сопротивление (на порядок больше, чем у клапанов для однотрубной системы), а значит, малое проходное сечение. Более того, все термостатические клапаны для двухтрубных систем можно разделить на две группы: с предварительной настройкой гидравлического сопротивления и без нее. Если использовать клапаны без предварительной настройки, то в основном все отопительные приборы на стояке будут иметь примерно одинаковый расход теплоносителя, в то время, как он должен устанавливаться в зависимости от мощности, а точнее, от теплопотерь помещения, которые необходимо компенсировать. Например, если через радиатор проходит больше теплоносителя, чем нужно, то помещение окажется перегрето, если меньше, то температура воздуха будет ниже требуемой. Следовательно, предпочтительнее клапаны с предварительной настройкой. Задание правильных значений настройки на клапанах обеспечит оптимальный расход и комфортную температуру в каждом помещении. Не стоит забывать, что в системе отопления, где теплоотдачей отопительных приборов управляют с помощью радиаторных терморегуляторов, во избежание возникновения чрезмерного шума из"за существенного перепада давления на термостатических вентилях, целесообразно устанавливать на стояках автоматические перепускные клапаны. Терморегуляторы выпускаются трех видов: с ручной настройкой расхода теплоносителя через вентиль, с термостатической головкой, управляемой сильфоном и термоголовкой, управляемой выносным термодатчиком. У всех трех видов терморегуляторов нижняя часть — терморегулирующий вентиль может быть одинаковым, разница заключена в управляющем элементе — термоголовке. На ручных терморегуляторах на головке вентиля нанесена шкала с шестью цифрами, поворотом головки можно выставить желаемую температуру. Обычно «ноль» на шкале вентиля показывает полное закрытие терморегулятора и свидетельствует о том, что теплоноситель через терморегулятор не проходит, в этом положении возможна замена радиатора без слива теплоносителя из отопительного контура. «Единица» или «снежинка» указывает на минимальный расход теплоносителя через радиатор, эта функция отключает радиатор от тепла, но препятствует его размораживанию. Остальные четыре цифры позволяют настроить регулятор на температуру воздуха в помещении от 14 до 28°С. Терморегулятор с ручным управлением можно устанавливать в любом положении, направляя управляющую головку вертикально вверх или горизон42

тально в строну помещения. Лучше устанавливать ее горизонтально и вот почему: ручную термоголовку со временем можно заменить на термоголовку с сильфоном, а ее можно устанавливать, только горизонтально направляя в помещение. Дело в том, что если термоголовка с сильфоном будет направлена вверх, то она попадает в зону теплого воздуха, поднимающегося от радиатора, и соответственно, будет закрывать подачу теплоносителя раньше, чем если бы она была направлена в комнату. Занавешивание радиаторов шторами или загораживание их решетками также сказывается на работе термоголовок с сильфонами. В таких случаях применяют либо ручное регулирование расхода теплоносителя, что, согласитесь, не очень удобно, либо используют термоголовки с выносными датчиками, измеряющими температуру воздуха в комнате и подающими сигнал термоголовке. Однако установка терморегуляторов на отопительные приборы создает новые условия всей системе отопления. Например, за окном резко потеплело, теплопотери дома снизились, температура в помещении начала подниматься. В этом случае все автоматические терморегуляторы понимают эту информацию однозначно: нужно перекрывать теплоноситель на радиаторы и перекрывают его. Так как расход теплоносителя через радиаторы в этот момент стремится к нулю, давление в подающей магистрали резко возрастает. Нужно принимать меры к выравниванию давления. Для этого в систему сразу за циркуляционным насосом включают перепускной клапан (рис. 35) и соединяют его с трубой подачи и обратки. По сути, это тот же предохранительный клапан, который мы устанавливали в группе безопасности за котлом, но в данном случае выходной патрубок перепускного клапана соединяется не с канализационной трубой, а с обраткой отопительного кольца (рис. 36).

перепускной клапан

обратные клапаны

Рис. 35. Перепускной и обратный клапаны

Терморегуляторы перекрывают радиаторы, давление в отопительном контуре возрастает, включается перепускной клапан и переводит теплоноситель в обратную магистраль, минуя отопительный контур, давление в контуре ослабевает и выравнивается. На сложных системах отопления с большим количеством отопительных контуров, сделанных по классической схеме, перепускные клапаны желательно ставить после каждого циркуляционного насоса, они помогут избежать многих проблем, связанных с разбалансировкой контуров. Для того чтобы при резком увеличении дифференцированного давления теплоноситель не пошел в обратную сторону, на трубу подачи сразу за насосом устанавливают обратный клапан. Этот механизм, снабженный слабой пружиной и запирающей заслонкой или конусом, беспрепятственно пропускает теплоноситель в одну сторону и наглухо запирает его при движении в обратную сторону. Целесообразность установки обратного клапана проверяют расчетом гидравлического сопротивления и дифференциального давления на этом участке отопительного контура, гидравлическое сопротивление клапана должно быть учтено при подборе циркуляционного насоса для данного отопительного контура.

Рис. 36. Пример установки перепускных и обратных клапанов

При подключении к этажным разводящим коллекторам нескольких колец радиаторного или напольного отопления нужно стремится к тому, чтобы длины этих колец и количество радиаторных секций, «сидящих» на каждом отопительном кольце, были примерно одинаковыми. То есть, расход теплоносителя в каждом из отопительных колец, подключенных к одной коллекторной группе, был одинаковым. Но всегда ли это возможно? Например, мы делаем контур «теплых полов» на кухне, в гостиной и в ванной комнате и подключаем их к одной коллекторной группе. Совершенно очевидно, что площади полов в этих помещениях различаются и длина трубопроводов, укладываемых в полы, тоже различается, естественно, что и расход теплоносителя в трубопроводах различной длины тоже будет различаться. В коротких отопительных кольцах гидравлическое сопротивление труб будет меньше и теплоноситель будет циркулировать в них быстрее, чем в длинных отопительных кольцах. Значит, при равной температуре теплоносителя на коллекторе подачи в одних помещениях полы будут перегреваться, а в других они будут холодными. То же самое относится и к радиаторным отопительным кольцам с различным количеством секций и разной длиной трубопроводов, подсоединенных к одной этажной коллекторной группе: в одних помещениях будет холодно, в других жарко. Мы уже знаем, что расход теплоносителя в радиаторном отоплении можно регулировать установкой на каждый радиатор терморегуляторов, а по сути вентилей, выполняющих количественную регулировку расхода. Примерно то же самое мы можем сделать и на «теплых полах». Балансировку отопительных контуров «теплых полов», присоединенных к одной коллекторной группе, можно решить двумя способами. Первый, сделать все кольца одинаковой длины и распределить их в полах. Например, один контур будет в ванной комнате, два контура — на кухне и три контура — в гостиной. Второй, сделать всего три контура по количеству помещений, но присоединить их к коллекторам не напрямую, а через специаль-

расходомеры

Рис. 37. Коллекторная группа для отопительных контуров “теплых полов”

ные приборы — расходомеры или балансировочные краны. В данном случае название «расходомер» употребляется не как название измерительного прибора, а как наименование специального вентиля, выполняющего функцию количественного регулирования расхода теплоносителя. Расходомеры некоторых фирм присоединяются только к обратному коллектору. Интересную коллекторную группу (рис. 37) предлагает фирма «Caleffi»: их подающие коллекторы укомплектованы расходомерами, а обратные коллекторы — терморегуляторами, таким образом, подающий коллектор направляет в каждый отопительный контур строго определенное количество теплоносителя, а обратный коллектор открывает и закрывает отопительные контуры по мере остывания его в полах. Кроме того, подающий коллектор имеет автоматический воздухоотводчик и оба коллектора соединены между собой байпасом со встроенным перепускным клапаном. Через автоматический воздухоотводчик из всей системы «теплых полов» отводится воздух, а если в результате потепления на улице терморегуляторы отключат контуры, то сработает перепускной клапан и сбросит резко возросшее давление. Необходимо отметить, что расходомеров, как измерительных приборов и регулирующих вентилей производится довольно много. Если, например, вами будет использован расходомер, выполняющий только измерительные функции, то он должен устанавливаться вместе с обычным вентилем. Открыванием или закрыванием вентиля по шкале расходомера устанавливается требуемое показание расхода теплоносителя. Как производится балансировка отопительных контуров? Общий расход теплоносителя через коллектор (л/мин) принимается за 100%. Затем в процентах рассчитывается расход для каждого отопительного контура, например, это будет 20, 30 и 50% и пропорционально переводится в литры в минуту. Закручиванием или выкручиванием головки расходомера (или вентиля при измерительном расходомере) на приборах выставляются нужные показания. Необходимо заметить, что таким образом можно сделать расчетную балансировку контуров. Фактическая балансировка производится по фактическим показаниям расхода теплоносителя через коллекторную группу, для этого перед коллектором подачи нужно установить измерительный расходомер и на основании его показаний «раскинуть» общий расход по подключаемым к коллектору контурам.

Рис. 38. Узел автоматической подпитки с прерывателем потока

При срабатывании в системе отопления воздухоотводчиков из"за высвобождения воздуха теплоноситель уменьшается в объеме. Очистка фильтров от шлама и грязи тоже уменьшает объем теплоносителя. Кроме того, различные температурные режимы, зависящие от изменения температуры воздуха на улице и приводящие к увеличению или уменьшению теплопотерь здания, приводят к периодическим изменениям режима работы горелки котла. Он то интенсивно нагревает воду, то переходит в экономичный режим работы. Такие цикличные периоды работы системы отопления могут приводить к резким скачкам давления в различных частях системы и срабатыванию предохранительных клапанов. И наконец, в системе отопления могут просто ослабнуть цанговые соединения и образоваться течь теплоносителя. Для недопущения аварийных ситуаций в системе отопления нужно поддерживать рекомендуемые изготовителями котлов постоянный объем теплоносителя и постоянное давление, соответствующие паспортным. Это делается при помощи автоматических узлов подпитки. Главная деталь в автоматическом узле подпитки, это редукционный клапан (рис. 38). Клапан снабжен мембраной, находящейся под давлением воды «за прибором». Натяжением пружины устанавливается требуемое давление воды, при котором мембрана находится в верхнем положении и сдавливает пружину. Как только давление в системе отопления падает (за клапаном), вода перестает давить на мембрану и пружина толкает шток клапана вниз, открывая отверстие в седле клапана. Вода из водопровода устремляется через открытое отверстие в трубу системы отопления. При достижении номинального давления мембрана выгибается вверх и через шток закрывает конусом седло клапана. Необходимо заметить, что редукционный клапан подпитки не так уж и редко находится в открытом состоянии. Он срабатывает всякий раз, как только срабатывают автоматические воздухоотводчики. А поскольку воздух из системы отопления удаляется практически постоянно, то и клапан подпитки приоткрывается довольно часто. Для того чтобы грязная вода из системы отопления не попадала в водопровод, за редукционным клапаном устанавливают обратный клапан, он может быть встроен в корпус редукционного клапана или установлен как отдельная деталь. Современные требования по экологии предполагают и перед редукционным клапаном устанавливать обратный клапан или прерыватель потока. Прерыватель потока — это тоже своего рода обратный клапан, но более «навороченный»: он состоит из двух обратных клапанов и сливной трубы между ними. Впрочем, если грязная вода из системы отопления попадает в водопровод, не защищенный прерывателем потока, то никто не мешает просто слить воду из кранов во-

Рис. 39. Фильтры для очистки воды подпитки

допотребления (просто открыть воду на кухне, в ванной и т. д.). Однако современные европейские нормы предписывают установку прерывателя потока как обязательную к исполнению, так как теплая вода, попавшая из системы отопления в водопровод, способствует развитию в трубах различных бактериальных форм жизни и оседанию этих бактерий на стенках водопроводных труб. Для смягчения жесткой воды и предотвращения тем самым накопления накипи в системе отопления перед редукционным клапаном устанавливается фильтр водоподготовки. В бюджетных вариантах фильтр водоподготовки заменяют на обычные сетчатые фильтры или фильтры"грязевики. Сетчатые фильтры (рис. 39) без прозрачной колбы могут снабжаться манометрами, позволяющими следить за давлением воды перед фильтром и за ним, а по падению давления судить о степени загрязнения фильтра. Весь узел подпитки рекомендуется обходить байпасом с отсечными (шаровыми) кранами. Если вдруг узел подпитки или какой"то его элемент выйдет из строя, то на время ремонта разовую подпитку системы отопления можно производить через байпас. Кроме того, через байпас можно промывать фильтры «противотоком» (рис. 40). Наиболее удачное место подключения подпиточного узла к системе отопления, это точка подключения расширительного бачка, которую вся система отопления принимает за «нулевую» точку отсчета. При присоединении узла подпитки в этой точке редукционный клапан работает наиболее точно. Однако, на практике, такое соединение подпиточного узла получается слишком близко к котлу. Водопроводная вода, смешиваясь с обраткой, охлаждает ее и поступает в котел слишком низкой температуры, что неблагоприятно сказывается на работе котла. Поэтому, при присоединении узла подпитки близко к котлу, рекомендуется «сажать» подпиточный узел на систему горячего водоснабжения или отодвигать его подальше от котла, чтобы холодная вода из водопровода хорошо смешивалась с обраткой и подогревалась. Не следует производить запитку системы через клапан, для этого нужно использовать байпас, а клапан должен работать только на подпитку системы.

Рис. 40. Вариант монтажной сборки узла подпитки (в режиме работы и промывки фильтра)

Рис. 41. Подогрев обратки

В загородных домах с плохим или нерегулярным водоснабжением перед узлом подпитки устанавливают накопительный гидроаккумулятор. Обычно, при нормальном водоснабжении, давление воды в системе водопровода превышает давление в системе отопления и узел подпитки работает в автоматическом режиме. Если же давление воды в водопроводе меньше, чем давление в системе отопления, то редукционный клапан работать не будет, в этом случае требуется установка гидроаккумулятора. Гидроаккумулятор может быть двух типов: либо это обычная емкость, установленная где"нибудь на чердаке, либо мембранный бак, напоминающий расширительный бак. Как правило, для системы отопления не требуется устанавливать собственный гидроаккумулятор, поэтому узел подпитки подключают к аккумулятору водоснабжения всего дома. При большой разнице температур на подаче и обратке котла температура на стенках камеры сгорания котла приближается к температуре «точки росы» и возможно выпадение конденсата. Известно, что при сгорании топлива выделяются различные газы, в том числе СО2, если этот газ соединится с выпавшей на стенках котла «росой», то образуется кислота, которая разъедает «водяную рубашку» топки котла. В результате, котел может быть быстро выведен из строя. Для предотвращения выпадения росы необходимо так проектировать систему отопления, чтобы разница температур на подаче и обратке не была слишком большой. Обычно этого добиваются подогревом теплоносителя обратки и (или) включением с мягким приоритетом в систему отопления бойлера горячего водоснабжения. Для подогрева теплоносителя между обраткой и подачей котла делают байпас и устанавливают на него циркуляционный насос. Мощность насоса рециркуляции обычно выбирают как 1/3 от мощности основного циркуляционного насоса(ов) (рис. 41). Для того чтобы основной циркуляционный насос «не продавил» контур рециркуляции в обратную сторону, за насосом рециркуляции устанавливают обратный клапан. 49

Рис. 42. Подогрев обратки с помощью трех или четырехходовых смесителей

Другим способом подогрева обратки является установка бойлера горячего водоснабжения в непосредственной близости от котла. Бойлер «сажают» на короткое отопительное кольцо и располагают его таким образом, чтобы горячая вода из котла после главного распределительного коллектора сразу попадала в бойлер, а из него возвращалась обратно в котел. Однако, если потребность в горячей воде невелика, то в системе отопления устанавливают и рециркуляционное кольцо с насосом, и отопительное кольцо с бойлером. При грамотном расчете рециркуляционное насосное кольцо может быть заменено на систему с трех" или четырехходовыми смесителями (рис. 42). В этой главе были перечислены практически все технически значимые приборы и инженерные решения, присутствующие в классических отопительных схемах. При проектировании систем отопления на реальных строительных объектах они полностью или частично должны включаться в проект отопительных систем, но это не значит, что в конкретный проект должна быть включена именно та отопительная арматура, которая указана в книге. Например, на узле подпитки можно устанавливать отсечные краны со встроенными в них обратными клапанами, а можно устанавливать эти приборы отдельно. Вместо сетчатых фильтров можно установить фильтры"грязевики. На трубопроводы подачи можно установить сепаратор воздуха, а можно и не устанавливать, а смонтировать вместо него автоматические воздухоотводчики на всех проблемных местах. На обратке можно установить дешламатор, а можно просто оборудовать коллекторы спускниками. Регулировку температуры теплоносителя для контуров «теплых полов» можно делать с качественной регулировкой трех" и четырехходовыми смесителями, а можно производить количественную регулировку, установив двухходовой кран с термостатической головкой. Циркуляционные насосы могут устанавливаться на общей трубе подачи или наоборот, на обратке. Количество насосов и их местонахождение также может меняться. 50

ПЕРВИЧНО%ВТОРИЧНЫЕ КОЛЬЦА Сравнительно недавно наметился новый подход к монтажу сложных систем отопления с большим количеством потребителей тепла. Сразу за котлом в пределах этажа создается короткое первичное замкнутое кольцо (рис. 43), куда насосом подается теплоноситель. Циркуляционный насос котла перекачивает теплоноситель только по первичному кольцу. В нем делают отводы для питания ветвей с потребителями тепла: поэтажные ветки с радиаторами, «теплые полы» и т. п. — это вторичные кольца. Каждое вторичное кольцо снабжено своим насосом. Отбор воды и ее возврат должен быть расположен рядом, не далее 300 мм друг от друга. Вторичные кольца могут быть выполнены как самостоятельные системы отопления по любой из вышеприведенных схем и по любому способу соединения труб: тройниковому или коллекторному. Иными словами, возле котла делается циркуляционное кольцо, которое как бы работает само на себя, а к нему присоединяются другие совершенно самостоятельные кольца, в которых первичное кольцо выступает в роли генератора тепла (котла). Причем вместо расширительных бачков для вторичных колец выступает первичное кольцо. Рассмотрим принцип действия этой системы. Из правил дорожного движения многим, наверняка, знакома кольцевая транспортная развязка. Все автомобили, заезжая на эту развязку, движутся по кольцу Рис. 43. Пример схемы отопления с первично вторичными кольцами: 1 — котел; 2 — мембранный расширив одном направлении. Перестраительный бак; 3 — сепаратор воздуха; 4 — циркуляционваясь в правый ряд, автомобили моный насос первичного кольца; 5 – коллекторы (распрегут свернуть на любую из дорог, делительные гребенки); 6 — циркуляционные насосы примыкающих к кольцу, но если вторичных колец; 7 — радиаторная система отоплеони продолжают движение по ния первого этажа; 8 — система отопления «теплый кольцу, то в их обязанность входит пол»; 9 — радиаторная система отопления второго уступить дорогу автомобилям, въезэтажа: 10 — система горячего водоснабжения с накожающим на кольцо. Все просто и пительным водонагревателем логично (рис. 44). В первичном кольце отопительной системы установлен циркуляционный насос, гоняющий воду по кругу (рис. 45, а). Теплоносителю попросту некуда деться, подгоняемый насосом, он совершает бесконечное круговое движение, не производя никакой полезной работы, совсем как «чертово колесо» в парке детских аттракционов. Кабинки бесконечно поднимаются вверх, но сколько бы их ни поднялось, ровно такое же количество кабинок опускается вниз — теплоноситель только циркулирует по первичному кольцу, без подъема высоты воды. Присоединим к первичному кольцу еще одно кольцо (рис. 45, б). Очевидно, что вода тут же заполнит его и остановится. Вторичное кольцо имеет большую протяженность, чем участок трубопровода (между точками А и Б) первичного кольца между отводами на кольцо вторичное. Следовательно, гидравлическое сопротивление вторичного кольца значи51

тельно превышает гидравлическое сопротивление на участке А–Б. Теплоноситель всегда течет в ту сторону, где наименьшее гидравлическое сопротивление, то есть циркуляция в первичном кольце будет продолжаться, а во вторичном она прекратится. В общем, все автомобили, заехавшие на второе кольцо, не могут с него выехать. Наш теплоноситель никто правилам дорожного движения не обучал, поэтому он правил не знает и дорогу «помехе справа» не уступает. Все автомобили стремятся побыстрее проехать транспортную развязку по кольцу, а те, что столпились на боковой дороге, их нисколько не беспокоят. В данной схеме отопления мы этого и добиваемся. Нам нужно, чтобы общее кольцо было всегда в рабочем состоянии, а вторичные в нерабочем. Мы будем задействовать их по необходимости. В самом деле, наверное глупо гонять всю сложную систему Рис. 44. Автомобильная транспортотопления, если в данный момент нам не нужна, ная развязка «круговое движение» например, система подогрева полов в бассейне. Еще раз повторимся, что система отопления с первично"вторичными кольцами главным образом направлена для сложных отопительных систем с большим количеством потребителей, использующих разные температурные режимы, но работающая от одного генератора тепла (котла). Для того чтобы вторичное кольцо находилось в нерабочем состоянии, нужно чтобы гидравлическое сопротивление в точках А и Б было примерно одинаковым. Для этого максимальная длина этого участка делается не больше четырех диаметров трубы (4 d). Обычно для труб диаметром от 1,5 до 3 дюймов это расстояние не превышает предел, соответственно, от 6 до 12 дюймов (150–300 мм). Это нужно для того, чтобы сопротивление участка между точками А и Б было чрезвычайно мало. Зачем теплоносителю затекать во вторичное кольцо, преодолевать гидравлическое сопротивление и циркулировать? Он преспокойненько протечет участок А–Б, где гидравлическое сопротивление практически приближается к нулю. Диаметр труб первичного кольца определяется, исходя из общего расхода теплоносителя по всем вторичным контурам (табл. 1). Обычно он равен диаметру патрубков отопительного котла, который в свою очередь подбирается по площади отапливаемых помеще-

Рис. 45. Принципиальная схема устройства первично–вторичных колец

ний (стр. 14). Циркуляционный насос первичного кольца подбирается, исходя из гидравлического сопротивления этого кольца. Поскольку в первичном кольце нет большого количества тройников и углов поворотов, то, как правило, требуется довольно слабый насос, устанавливаемый без фундамента непосредственно в трубопровод. Для включения вторичного кольца в процесс отопления дома возможны три варианта (рис. 46). Установить на участке А–Б трубу меньшего сечения — байпас. Если опять перейти к примеру с транспортным кольцом, то установка на участке А–Б трубы меньшего проходного сечения образует на этом участке пробку и часть автомобилей попытаются ее объехать по вторичному кольцу. Установить в точке Б трехходовой кран, своеобразный шлагбаум, который будет частично или полностью перенаправлять тепловой поток во вторичное кольцо. Оба способа требуют достаточно точного теплотехнического расчета, а вариант с трехходовым краном еще и ручного или автоматического управления краном.

Рис. 46. Варианты включения циркуляции во вторичном кольце отопления

Поэтому проще всего установить на вторичном кольце свой циркуляционный насос, включение которого приводит теплоноситель в движение, а выключение останавливает циркуляцию и отключает вторичное кольцо от системы отопления. Следует заметить, что современные циркуляционные насосы изготавливаются с управляемыми скоростными режимами, они бывают двух" и трехскоростными. Задавая насосу скорость работы, мы можем управлять скоростью циркуляции, а следовательно, и температурным режимом. Остановкой насоса мы можем выключить все вторичное циркуляционное кольцо, а первичное кольцо будет работать в прежнем режиме. И еще раз повторимся, схема отопления во вторичном кольце может быть выполнена по любой из схем насосной циркуляции, приведенных в этой книге в предыдущих главах, с единственной разницей, что место котла здесь занимает первичное кольцо, а место расширителя — общий участок колец А–Б, а в конечном итоге, расширительный бачок, установленный на первичном котле. Циркуляционный насос для вторичного кольца подбирается, исходя из гидравлического сопротивления этого кольца, то есть первичное кольцо как бы не берется во внимание и насос подбирается для вторичного кольца, как для самостоятельной отопительной системы. Вот такая хитрая система: много вторичных колец присоединяется к кольцу первичному и все они рассматриваются как самостоятельные тепловые схемы со своими потребителями и насосами и при этом отключение и включение вторичных колец никак не сказывается на других вторичных кольцах. Но что будет происходить в первичном кольце, если на вторичных кольцах будут установлены циркуляционные насосы большей или меньшей мощности, чем насос на первичном кольце? Попробуем разобрать эту ситуацию на примерах (рис. 47). Допустим, мы подобрали как первичный, так и вторичный насосы производительностью 10 литров в минуту. Когда вторичный насос не работает, расход, развиваемый первичным насосом, то есть 10 литров в минуту, будет циркулировать между точками Б и А. Во 53

вторичном кольце никакой циркуляции не будет. При включении вторичного насоса весь расход воды будет отбираться в точке Б из первичного кольца во вторичное. Расход воды через общий участок трубопровода А–Б будет нулевым. Помните? Вся вода, входящая в тройник, должна из него выйти. В данном случае у воды есть два пути выхода из тройника: продолжить путь по первичному кольцу или завернуть во вторичное. И каким путем она пойдет, полностью зависит от того включен вторичный насос или нет. При включенном вторичном насосе мощностью равном мощности первичного насоса на участке А–Б циркуляция останавливается, но она полностью возобновляется сразу же после точки А, то есть включение вторичного насоса никак не влияет на циркуляцию (в целом) в первичном кольце. Давайте теперь немного изменим условия. Допустим, производительность первичного насоса 10 литров в минуту, а вторичного насоса — 5 литров в минуту. Когда вторичный насос не работает, весь поток в 10 литров в минуту от первичного насоса будет проходить через общий участок трубопровода А–Б. Включение вторичного насоса будет отбирать 5 литров в минуту через тройник в точке Б. Остальные 5 литров пройдут через общий участок, а в точке А к ним вновь присоединятся те самые 5 литров в минуту, которые прошли по вторичному кольцу. Включением вторичного насоса мы разРис. 47. Примеры установки в первичное и делили имеющийся поток на два направления, вторичное кольца отопления циркуляционно после прохождения общего участка А–Б он ных насосов различной мощности вновь соединился и на циркуляцию теплоносителя в первичном кольце в целом это опять ни как ни повлияло. Опять изменим условия. Установим насос производительностью 10 литров в минуту на первичном кольце, а более мощный насос производительностью 15 литров в минуту на вторичном. Когда вторичный насос выключен, через участок А–Б будет, как и положено, проходить поток жидкости объемом 10 литров в минуту. Однако при включении вторичного насоса, он начинает требовать от первичного кольца 15 литров в минуту, но где же он возьмет недостающие 5 литров, если со стороны котла к точке Б первичный насос за одну минуту поставляет только 10 литров? А все очень просто, недостающие 5 литров вторичный насос вытянет с противоположной стороны тройника с участка А–Б. А другими словами, насос втянет воду, которую сам же и вытолкнул в точке А, то есть на тройнике в точке А теплоноситель раздваивается пополам: одна часть поступает через участок А–Б обратно во вторичное кольцо, а другая продолжает движение по первичному кольцу. Как видим, на циркуляцию теплоносителя в первичном кольце в целом установка мощного насоса на вторичном кольце опять никак не повлияла. Отсюда следует сделать вывод, что на первичном кольце можно устанавливать насосы мощностью, рассчитанной на преодоление гидравлического сопротивления только первичного кольца. 54

Но не все так просто. На вторичном кольце с мощным насосом произошло подмешивание охлажденной воды к воде горячей, а это сказывается на температурном режиме всего вторичного кольца. И там, где инженер"теплотехник только радостно потрет руки, так как у него появилась возможность изменением мощности циркуляционного насоса менять температуру теплоносителя, у простого человека руки опустятся. Не владея основами теплотехники, вы не сможете рассчитать систему отопления. Поэтому, такой в общем"то не слабый шанс качественной регулировки системы отопления, не специалисту придется упустить. При использовании системы отопления с первично"вторичными кольцами вам на первичное кольцо нужно устанавливать насосы, равные Рис. 48 Схема регулирования вто- или превосходящие самый мощный насос на вторичного кольца включением (выклюричном кольце. Разумеется, что люди, обладающие чением) циркуляционного насоса достаточными профессиональными навыками, такие шансы не упускают: всего лишь грамотным подбором мощности циркуляционных насосов получить качественную регулировку температуры теплоносителя, ничего больше не придумывая, — это здорово. Самый простой способ устройства регулирования температуры теплоносителя во вторичных кольцах, это установить на вторичные насосы двухпозиционные выключатели (вкл/выкл), подчиняющиеся комнатному регулятору (рис. 48). Например, если установить на регуляторе температуру 21°С, он будет отдавать команду на включение циркуляционного насоса при понижении или на выключение при повышении температуры воздуха. Другими словами, если в доме холодно, то датчик включает насос и он будет работать до тех пор, пока температура воздуха помещения не достигнет 21°С, затем последует команда на отключение насоса. Таким образом, последовательное включение и отключение вторичного насоса выровняет температуру до требуемого значения. Если на улице вдруг похолодает, то тут же возрастут теплопотери здания и насос, подчинясь команде комнат-

Рис. 49. Системы отопления с первично вторичными кольцами для небольших зданий

ного контроллера, обычно расположенного на наружней стене, тут же перейдет в рабочий режим. В общем, отопительная система работает, как обычный бытовой холодильник, стоящий на нашей кухне: сам по себе включается, сам выключается. СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ С ПЕРВИЧНО%ВТОРИЧНЫМИ КОЛЬЦАМИ Обычно для небольших зданий нет необходимости устраивать комбинированные системы отопления с первично"вторичными кольцами, достаточно простых, но вполне надежных схем (рис. 49, а). В этой схеме первичное кольцо пронизывает и котел, и бойлер, а другие потребители подключаются в соответствии с обычной схемой как вторичные кольца. Хотя приведенная схема — «дешевле некуда», все же реально в большинстве случаев монтируемая схема чуть посложней (рис. 49, б). Второе решение позволяют выделить высокотемпературное кольцо с бойлером для приготовления горячей воды из ряда других потребителей и обеспечить ему приоритет перед другими потребителями. С помощью трехходового крана кольцо может изменять свою форму. Поток теплоносителя в

Рис. 50. Пример схемы отопления с первично вторичными кольцами: 1 — котел; 2 — мембранный расширительный бак; 3 — сепаратор воздуха; 4 — циркуляционный насос первичного кольца; 5 – гидроколлекторы (распределительные гребенки); 6 — циркуляционные насосы вторичных колец; 7 — радиаторная система отопления первого этажа; 8 — система отопления «теплый пол»; 9 — радиаторная система отопления второго этажа: 10 — система горячего водоснабжения с накопительным водонагревателем; 11 — трехходовой смеситель; 12 — четырехходовой смеситель Примечание: 1. На рисунке, иллюстрирующем вторичные кольца, изображены трех и четырехходовые смесители только в качестве примера, на самом деле могут применены как те, так и другие. 2. Название «среднетемпературное вторичное кольцо» применено условно, на самом деле радиаторное отопление может быть и высоко , и низкотемпературным

кольце сначала проходит через котел, а затем либо идет через бойлер (если есть потребность в горячей воде), либо через байпас, к которому присоединены другие потребители. Если на трехходовой кран установить сервопривод, управляемый контроллером, то кольцевой поток может делиться на два рукава в пропорции, зависящей от реального потребления горячей воды. В данных схемах циркуляционные насосы первичного кольца установлены на обратке, следовательно, на кольце должны быть установлены воздухоотводчики, обычно они устанавливаются на коллекторах первичного и вторичных колец. Если перенести насос на подачу, то в систему можно включить сепаратор воздуха. Гидравлическая независимость отдельных контуров (вторичных колец) не только сильно упрощает проектные расчеты, сводя их к простым практическим рекомендациям, но и позволяет выбирать варианты управляющей электроники: от простых и недорогих термостатов до сложных погодозависимых контроллеров. Спроектировать систему отопления с различными температурными режимами по схеме первично"вторичных колец достаточно просто. Мы уже рассмотрели каждую из высокотемпературных и низкотемпературных систем в отдельности, теперь их нужно просто «посадить» как вторичные кольца на первичное кольцо (рис. 50). Однако при подсоединении вторичных колец отопления к гидроколлектору необходимо все же соблюдать некоторую последовательность. Присоединять отопительные кольца, которым вы хотите отдать приоритет, ближе к котлу, например, это будут высокотемпературные системы отопления, а низкотемпературные можно переместить в конец первичного кольца. Все"таки первичное кольцо, это, по большому счету, обычная однотрубная система, в которой каждый потребитель (вторичное кольцо) отдает в систему охлажденную воду, и чем дальше потребитель от начала кольца, тем холоднее воду он получает — пусть там будут подключены низкотемпературные кольца. Проектирование комбинированной системы не составит большого труда, главное в этой работе будет совсем не то, как развести трубопроводы на схеме, а как их развести в реальном доме, не запутавшись в трубах. Для облегчения этой задачи некоторые фирмы"изготовители теплотехнического оборудования производят готовые узлы гидроколлекторов, после приобретения которых их нужно просто соединить с котлом и потребителями. Обычно вместе с гидроколлекторами (рис. 51) поставляются регулирующие трех" и четырехходовые краны вместе с автоматикой. Все оборудование размещается в помещении котельной, а к потребителям тепла идут только трубы. Работа упрощается до предела и запутаться в трубопроводах, зная теорию первично"вторичных колец, крайне сложно. Гидроколлекторы лучше всего монтировать в вертикальном положении, тогда появляется возможность удалять из системы отопления шлам, оседающий в нижней части кол-

Рис. 51. Гидроколлекторы фирмы «ГидроЛОГО» (www.h logo.ru)

Рис. 52. Схема гидроколлекторов, сваренных (спаянных) из двух швеллеров

Четырехходовые краны VMX H (Н образный) и VMX X

125 мм 90 мм

145, 160 мм

Трехходовой кран М–145, М–160 с байпасом Рис. 53. Смесительная арматура

лекторных трубок, а в верхней части очень хорошо вписываются автоматические воздухоотводчики и отпадает необходимость устанавливать дорогие сепараторы воздуха. При таком удалении воздуха и циркуляционный насос первичного кольца можно переместить на обратку, где в зоне более низких температур он будет дольше работать. Для организации движения потоков теплоносителя внутри коллектора его профиль не имеет значения, что позволяет изготавливать рациональные конструкции прямоугольного сечения из швеллера без использования специальной оснастки и станочного оборудования. В гидроколлекторах могут быть применены простейшие потокораспределительные устройства зонирования внутреннего объема. Которое осуществляется с помощью волнистой или плоской перегородки (рис. 52), зафиксированной внутри коллектора без герметичной обварки периметра с сохранением торцевых проемов между перегородкой и стенкой площадью не менее 1/4 живого сечения коллектора. Основным условием гидравлической устойчивости схемы отопления с гидроколлекторами является обеспечение низких скоростей движения теплоносителя (0,2 < V 0,4 м/с) в коллекторе, за счет чего в нем достигаются малые перепады давления, а режим его работы становится близок к условиям работы расширительного бака для каждого из контуров. Живое сечение (fжс) коллектора для прохода теплоносителя при выбранном значении скорости (V) рассчитывается по формуле: fжс = Q/(3600 V) м2, где Q (м3/ч) — суммарный максимальный расход теплоносителя через коллектор. Таким образом, живое сечение коллектора (площадь «на просвет») нетрудно рассчитать, зная, что расход теплоносителя через котел примерно равен его мощности. Например, котел мощностью 30 кВт имеет расход 30 л/мин (1,8 м3/ч), а мощностью 120 кВт — 125 л/мин.

Если при покупке гидроколлектора или его изготовлении площадь живого сечения будет чуть больше требуемой, то ничего страшного, главное, чтобы скорость движения теплоносителя в нем была от 0,2 до 0,4 м/с. Межосевое расстояние отводов обратки и подачи на вторичные кольца делается 40, 90, 125, 145, 160 и реже 250 мм и обусловлено диаметрами подключаемых трубопроводов и размерами отопительной арматуры — трех" и четырехходовыми смесителями (рис. 53). Смесители имеют с одной стороны накидные гайки с резьбой 11/2 дюйма, например, для подсоединения циркуляционного насоса, с другой стороны, — внешнюю резьбу 11/2 дюйма под накидную гайку. При применении смесителей других фирм межосевое расстояние отводов коллектора может быть изменено под эти смесители. При сборке систем отопления на гидроколлекторах нужно соблюдать нехитрые правила: система отопления должна быть снабжена расширительным баком соответствующего расчетного объема теплоносителя, линия подпитки не должна входить сразу в котел, она должна смешиваться с обраткой системы отопления подальше от котла, а на обратках вторичных колец нужно устанавливать фильтры грубой очистки — грязевики. Примеры схем отопительных систем Для начала рассмотрим систему отопления на основе популярных настенных двухконтурных котлов мощностью до 35 кВт, в которых второй контур направлен на обеспечение горячего водоснабжения. В этих котлах предусмотрено четыре патрубка: два из которых подсоединяются к системе отопления, а два других на горячее водоснабжение. В котле имеются свой циркуляционный насос и расширительный бак и казалось бы, что достаточно просто смонтировать котел на стену, подвести к нему газ, присоединить трубы водопровода, горячего водоснабжения и отопления, и можно запускать систему. И это действительно так, но только при наличии одного отопительного контура, например, радиаторного. Но что нужно сделать, если кроме отопительного контура в доме еще хочется иметь «теплые полы», благо, мощность котла позволяет? Температура теплоносителя в системе отопления и системе «теплых полов» различная, поэтому просто присоединить две различные системы отопления с помощью тройников к патрубку подачи из котла можно, но нужно придумывать схему выравнивания перепадов давлений в двух разных кольцах отопления. В принципе, это не так сложно, но не владея инженерными знаниями в области теплотехники, можно поступить проще — использовать систему первично"вторичных колец с гидроколлектором, который в этом случае выступает еще и в качестве гидровыравнивателя давления. Этот прием широко известен в теплотехнике, такой выравниватель называют «стрелкой». «Стрелка» обеспечивает постоянный расход теплоносителя через котел, что благоприятно сказывается на его долгосрочной работе. Берем готовый гидроколлектор, например, «элемент"МИКРО» от фирмы «Гидромонтаж» и присоединяем его к котлу, а на выходные патрубки «сажаем» радиаторную систему отопления и систему «теплых полов» (рис. 54). Вот и вся Рис. 54. Схема обвязки настенного котла обвязка котла. 59

При необходимости устройства нескольких контуров «теплых полов» к гидроколлектору присоединяется еще и обычный коллектор (рис. 55), главное, чтобы суммарный расход теплоносителя во вторичных кольцах не превышал расход в котле. Другими словами, котел может выдать полную мощность своим насосом, вращая горячую воду по первичному кольцу (по гидроколлектору и собственному контуру), а потребители (вторичные кольца) не должны откачивать из гидроколлектора больше горячей воды, чем он может дать. В противном случае, вода в контурах, конечно, будет присутствовать, но котел не успеет ее нагреть. Расчет мощности вторичных колец производится по объему теплоносителя, заданием скорости Рис. 55. Вариант увеличения количества движения теплоносителя в отопипотребителей тельных контурах, подбором длины и внутреннего диаметра труб. Сумма всех объемов теплоносителя, протекающего по вторичным кольцам за один час, не должна превышать объема теплоносителя, выдаваемого котлом за тот же час. Если используется котел попроще, например, напольный, в котором нет контура горячего водоснабжения, расширительного бака, автоматического воздухоотводчика и циркуляционного насоса, то в схему отопления должны быть включены эти приборы (рис. 56). При увеличении числа потребителей и эта схема может быть изменена включением в ее цепь обычных коллекторов (рис. 57). Обратите внимание, что и в этом случае, как в случае со схемой, изображенной на рисунке 54, количество вторичных колец не было увеличено, оно осталось прежним. Одно из вторичных колец было просто заменено на двухтрубную коллекторную систему. Именно такое сочетание систем отопления с первично"вторичными кольцами и обычных систем отопления (коллекторных, двух" или однотрубных) и называется комбинированной системой отопления. Как будут работать комбинированные системы? Предположим, что во вторичных кольцах четырех" или трехходовые смесители находятся в закрытом положении, то есть вторичные кольца не посылают запроса на теплоноситель. В этом случае теплоноситель нагревается в котле и понуждаемый циркуляционным насосом «крутится» в первичном кольце — гидроколлекторе. Вода поступает в котел примерно той же температуры, что и вышла из него. Это очень хорошо сказывается на работе котла: нет термического удара, нет большого перепада давления. Все современные котлы снабжаются автоматикой, измеряющей температуру теплоносителя на подаче, так как вода приходит в котел горячей, то подогревать ее почти не надо. Автоматика отдает приказ на горелку котла и он снижает высоту пламени или совсем выключает горелку. Котел работает в экономичном режиме. Далее, теплоноситель, циркулирующий по вторичному кольцу, остывает и смеситель открывается — последовала команда на запрос тепла. Циркуляционный насос вторичного кольца через смеситель начинает откачивать горячую воду из гидроколлектора и сбрасывать в него охлажденную. Обратка, смешиваясь с водой в гидроколлекторе, поступает в котел. Датчик температуры на котле фиксирует понижение температуры и тут же увеличивает пламя го60

Рис. 56. Система отопления с вертикальным гидроколлектором

релки. Таким образом, чем больше будет запросов на тепло со стороны вторичных колец, тем сильнее котел станет нагревать воду и, наоборот, при отсутствии запросов на тепло — котел переходит в экономичный режим, вплоть до полного отключения горелки. Для напольных котлов мощностью до 50 кВт можно использовать гидроколлектор «Компакт» фирмы «Гидромонтаж», смонтированный на специальном стальном модуле, который прикрепляют к стене и полу (рис. 58). В этой схеме используется «удлиняемое» первичное кольцо с мягким приоритетом горячего водонагревания. Когда бойлер наполнен горячей водой, четырехходовой смеситель находится в закрытом положении, теплоноситель, подгоняемый циркуляционным насосом первичного кольца, протекает по обеим секциям гидроколлектора и возвращается в котел. При включении водоразбора горячей воды бойлер посылает запрос на тепло и смеситель открывается, таким образом первичное кольцо как бы удлиняется и уже включает в себя бойлер. Автоматика бойлера настроена таким обра61

Рис. 57. Вариант увеличения количества потребителей

зом, что позволяет настраивать водоподогрев на «жесткий», «мягкий» и «параллельный» режим. Другими словами, при «удлинении» первичного кольца бойлер может иметь приоритет над другими потребителями тепла или работать параллельно с ними. Мощность системы отопления изначально рассчитывается на режим, соответствующий минимальной температуре воздуха на улице, но сколько таких дней в году? Максимум неделя, а все остальное время температура наружного воздуха выше расчетной, так зачем же нам гонять котел с максимальной производительностью и жечь топливо, если его мощность превышает требуемую в данный момент. Для экономии топлива устанавливают трех" и четырехходовые смесители и подключают их к автоматической системе регулирования. Умное запрограммированное оборудование, используя датчики температуры на трубопроводах с теплоносителем и датчик наружного воздуха, регулирует работу котла и каждого кольца отопления. Для автоматизации работы системы используется уличный датчик, который фиксирует температуру наружного воздуха и передает данные на контроллер. В контроллере «зашита» специальная программа с «температурной кривой», в которой заданы значения температуры подачи теплоносителя в зависимости от наружной температуры. Пользователю достаточно выбрать один из нескольких температурных графиков и контроллер будет посылать импульсы на горелку котла, регулируя высоту пламени в горелке. Например, требуется в самый холодный день, предположим это будет минус 30°С, поддерживать среднюю температуру воды на подаче +60°С. Тогда выбирается такой график теплового режима, в котором температурная кривая проходила бы через точку пересечения шестидесятиградусной воды и тридцатиградусного мороза. Другая фиксированная точка температурного графика: 20°С теплоносителя при 20°С температуре внешнего воздуха (считается, что с этого момента в обогреве уже нет необходимости). Запрограммировав такой график, можно быть уверенным, что в любой другой день года система будет изменять 62

температуру теплоносителя в зависимости от тепловых потребностей для каждого отдельного дня. Если дом плохо теплоизолирован или установлено меньше, чем нужно радиаторов, то выбирают более крутую зависимость, так, чтобы температура теплоносителя была уже не 60°С, а 80°С при минус 20°С на улице. На контроллер подключаются все датчики отопительной системы, благодаря которым он управляет и котлом, и каждым вторичным отопительным кольцом. Как происходит управление системы без контроллера? Предположим, в доме забыли закрыть окна и температура воздуха в помещениях, обслуживаемых одним из вторичных колец, резко упала. Датчик отопительной системы, установленный на смесителе, фиксирует повышенную теплоотдачу (по резкому снижению температуры воды на смесителе) и отдает команду на запрос тепла из первичного кольца. Как вы уже, наверно, поняли, запрос тепла — это открытие трех" или четырехходового смесителя на вторичное кольцо. Циркуляционный насос начинает гонять воду по контуру, но не может поднять температуру и выбрасывает в первичное кольцо чрезмерно охлажденную воду, которая попадает в обратку котла. Датчик, измеряющий температуру теплоносителя на котле, «считывает» пониженную температуру и увеличивает высоту пламени на горелке котла. При использовании контроллера происходит примерно то же самое, но быстрее. Датчик на системе отопления фиксирует запрос тепла вторичным кольцом и «сообщает» об этом контроллеру, а контроллер, в соответствии со своей программой, отдает команду на горелку котла — поднимая факел на горелке, и на смеситель вторичного кольца — открывая его. Причем, делает он это не одновременно, а в соответствии с заданной программой, чтобы подъем температуры воздуха в помещении происходил незаметно для людей. В другой ситуации, например, если в доме много народу, температура внутреннего воздуха повышается, контроллер фиксирует несоответствие температуры внутреннего и наружного воздуха и снижает мощность работы котла. Другими словами, чтобы не происходило в доме, контроллер отслеживает все изменения и регулирует систему таким образом, чтобы поддерживался постоянный микроклимат и при этом люди не замечали, что на улице ударил мороз или потеплело, забыли закрыть форточку или, наоборот, в доме появились другие источники тепла.

Рис. 58. Система отопления с горизонтальным гидроколлектором. Модуль «ГидроЛОГО–Компакт» с установленной системой автоматики и насосно смесительными группами

Рис. 59. Пример монтажной схемы автоматики монтажного модуля «ГидроЛОГО–Компакт». Имеющиеся на рисунке буквенные сокращения означают: СО — система отопления (радиаторная); ТП — «теплые полы»; ГВС — горячее водоснабжение

Для отопительных схем, представленных на рисунках 54–58, можно применять оба типа автоматики: простую, на датчиках и более сложную, с использованием контроллера. Простая автоматика сводится к монтажу на трех" четырехходовые смесители сервоприводов, управляемых датчиками, установленными на трубах системы отопления. Управление скоростью работы циркуляционных насосов можно производить вручную, а управление котлом производится его собственной автоматикой. Такая схема управления вполне жизнеспособна и не очень дорога. По сути, ее настройка сводится к единовременной установке оборудования и настройке скорости насосов. Дополнительно каждый отопительный прибор (радиатор) в доме может быть оборудован терморегулирующими кранами. Об этих кранах мы расскажем попозже. Применение контроллеров, это более дорогой вариант, но все управление производится в автоматическом режиме. Ручную подстройку системы отопления можно производить с пульта управления, установленного в одной из комнат дома. Более того, эта автоматика позволяет «руководить» собой с пульта дистанционного управления, с компьютера или сотового телефона. Например, при поездке на дачу, вы отдаете контроллеру команду с сотового телефона и по приезде находите, что контроллер и комнаты прогрел (находившиеся до этого на экономичном режиме отопления), и баню истопил. Приобрести систему автоматики (рис. 59) можно в одном комплекте вместе с установленными гидроколлекторами, смесителями и насосами. Такие системы называются установочными отопительными модулями. Например, модуль «ГидроЛОГО–Компакт» (рис. 58), смонтированный на несущей стальной раме, представляет собой готовый гидроузел для быстрого и удобного монтажа энергосберегающей котельной мощностью до 50 кВт индивидуального жилого дома. Модуль оснащен двумя насосно"смесительными группами и встроенной автоматикой погодозависимого управления. Сервоприводы и датчики подключены к контроллеру. Температурные графики, временные программы и параметры контуров «зашиты» в программу контроллера. После приобретения и установки такого модуля к нему присоединяют котел, бойлер–водонагреватель косвенного нагрева системы горячего водоснабжения, разводку радиаторного отопления и разводку напольного отопления. Датчик уличной температуры, входящий в комплект поставки, устанавливается на северной или северо"восточной стене дома в стороне от окон и дверей в защищенном от солнца и атмо64

Рис. 60. Наращивание и укорачивание системы отопления на гидроколлекторах «ГидроЛОГО–Компакт»

сферных осадков месте. Датчик бойлера погружается в гильзу на корпусе бойлера. Комнатный модуль контроля температуры воздуха устанавливается в помещении на высоте 1,5 м от уровня пола, вдали от нагревательных приборов и паразитных источников тепла. В самом боксе контроллера предусмотрен автомат защиты сети для подключения цепи питания котла. Автоматика модуля позволяет управлять двумя ступенями горения, рабочий термостат котла при этом устанавливают на значение 85–90°С. Насос котла, он же насос первичного кольца, он же насос коллектора, подключается либо от автоматики котла, либо от автоматики модуля, для чего на модуле предусмотрена специальная клеммная колодка. Как и предыдущие схемы, отопительная система на гидроколлекторах «компакт» может быть расширена для подключения дополнительных потребителей (рис. 60). Для этого к гидроколлектору могут быть присоединены специальные вставки или обычные коллекторы по двухтрубной схеме. При необходимости стандартная схема может быть не расширена, а наоборот, уменьшена. Согласитесь, что схемой, рассчитанной на мощность котла до 50 кВт, способной отопить дом площадью до 500 м2, воспользуются далеко не все. Однако необходимо пояснить, что гидроколлекторы, рассчитанные на такую мощность, можно применять на меньших тепловых нагрузках. Но еще раз повторимся, что при покупке гидроколлекторов необходимо сравнивать их живое сечение с расходом теплоносителя от котла, так чтобы скорость движения воды по коллектору была в нормированных пределах. Для слабых котлов коллектор должен быть выбран поменьше, для мощных — побольше. Например, для котла производительностью 30 кВт расход теплоносителя составляет 1,8 м3/ч, если принять скорость движения теплоносителя по коллектору 0,3 м/с, то живое сечение коллектора должно составить: fжс = Q/(3600 V) = 1,8/(3600 0,3) = (м3/ч)/(м/с) = (1003 см3/ч)/(100 см/с) = = 1800000/108000 = (см3/с)/(см/с) = 16 см2, это может быть короб с размерами 2 8 или, например, 3 5,5 см. Если коллектор такого же сечения принять для котла мощностью 50 кВт, то скорость движения жидкости в нем составит (вычисления пропустим) 5,2 м/с, то есть сечения данного коллектора маловато и он должен быть увеличен. Но если мощность котла будет меньше, например, 15 кВт, то скорость движения теплоносителя в коллекторе составит 0,26 м/с, что соответствует нор-

Рис. 61. Система отопления с горизонтальным гидроколлектором. Модуль «ГидроЛОГО–Компромисс» с установленной системой автоматики и насосно смесительными группами

Рис. 62. Гидровыравниватель

мам — этот гидроколлектор пригоден для котла данной мощности. В отопительных системах мощностью более 50 кВт в схему (рис. 61) трубной разводки в обязательном порядке устанавливается выравниватель давления (другие названия: гидроразделитель или «стрелка»). В этой схеме первичное кольцо состоит из контура котла и гидровыравнивателя, в котором циркулирует теплоноситель под действием насоса котла. Гидровыравниватель (рис. 62) обеспечивает беспрепятственную гарантированную циркуляцию через котёл, а также торможение потока и уменьшение перепада давления между прямой и обратной магистралями коллектора. При запросе тепла от потребителей теплоноситель циркулирует через котёл, гидровыравниватель, гидроколлектор и соответствующее кольцо потребителя. Отбор тепла вторичными кольцами

происходит из верхней камеры коллектора. Для мощных отопительных систем с котлами от 50 кВт применяются гидровыравниватели с разделяющими сетками и магнитными пластинками. Горячий теплоноситель от подающей трубы котла, побуждаемый первичным циркуляционным насосом, затекает в гидровыравниватель и, сталкиваясь с перегородкой, попадает в верхнюю часть корпуса. Здесь находится еще одна перегородка, сепарирующая теплоноситель, отделяя от него воздух. Далее горячая вода смешивается с охлажденной, пришедшей от потребителей, и подается в систему отопления. Теплоноситель, пришедший из системы отопления, сталкивается с магнитными пластинами, которые притягивают к себе частички металла и служат тормозом для охлажденной воды, здесь вода притормаживает свое течение и сбрасывает в осадок шлам. Здесь же происходит и подмешивание к охлажденной воде обратки горячей воды от подачи котла — подогретый теплоноситель обратки попадает в котел. Таким образом, гидровыравниватель одновременно служит сепаратором воздуха, смесителем, тормозом и отстойником. Для слабых систем отопления, до 50 кВт, применяется гидровыравниватель не менее функциональный, но более простой конструкции. Это, как правило, емкость прямоугольной формы с площадью живого сечения, обеспечивающей снижение скорости теплоносителя от 0,2 до 0,4 м/с. Благодаря низкой скорости из теплоносителя выпадает шлам и оседает на дне гидровыравнивателя и высвобождается воздух, который стравливается автоматическими воздухоотводчиками. По центру гидровыравнивателя (в камере смешивания) устанавливаются 1–3 перфорированных перегородки, без герметичного проваривания по периметру. Если разрезать такой гидровыравниватель, то он очень сильно напоминает автомобильный глушитель, да и работает, примерно, также. Одной из наиболее популярных конструкций на основе гидроколлекторов является схема на двух полукольцах (рис. 63), являющаяся развитием схемы, изображенной на рисунке 56. Система отопления на двух полукольцах позволяет расширить число потребителей (вторичных колец), но с условием, что нагрузки на полукольцах будут примерно одинаковыми. Схема применяется с котлами любых мощностей, если одного котла мало, то можно включить в схему второй котел. Включением в схему отопления двух и более котлов можно преследовать цель не только наращивания отопительной мощи, но и снижения энергопотребления. Как уже говорилось, система отопления изначально рассчитывается на работу в самую холодную пя67

Рис. 63. Схема отопления из двух полуколец

Рис. 64. Схема отопления из двух полуколец с наращиванием мощности установкой второго котла

тидневку года, все остальное время котел работает вполсилы. Предположим, что энергоемкость вашей отопительной системы 55 кВт и вы подбираете котел такой мощности. Вся мощность котла будет задействована всего несколько дней в году, в остальное время для отопления нужна меньшая мощность. Современные котлы обычно снабжаются двухступенчатыми дутьевыми горелками, значит, обе ступени горелки будут работать лишь несколько дней в году, в остальное время будет работать только одна ступень, но и ее мощности может быть слишком много для межсезонья. Поэтому вместо одного котла мощностью в 55 кВт можно установить два котла, например, по 25 и 30 кВт или три котла: два по 20 кВт и один — 15 кВт. Тогда в любой день в году в системе могут работать менее мощные котлы, а при пиковой нагрузке включаться все. Если каждый из котлов имеет двухступенчатую горелку, то настройка работы котлов может быть значительно гибче: в системе могут одновременно функционировать котлы на разных режимах работы горелок. А это напрямую отражается на экономичности системы. Кроме того, установка нескольких котлов вместо одного решает еще несколько задач. Котлы больших мощностей, это тяжелые агрегаты, которые сначала нужно привезти и занести в помещение. Использование нескольких маленьких котлов существенно упрощает эту задачу: маленький котел легко проходит в дверные проемы и значительно легче большого. Если вдруг при эксплуатации системы один из котлов выйдет из строя (котлы чрезвычайно надежны, но вдруг такое случится), то его можно выключить из системы и спокойно заняться ремонтом, при этом система отопления останется в рабочем режиме. Оставшийся рабочий котел может и не согреет в полной мере, но и замерзнуть не даст, во всяком случае, «сливать» систему не потребуется. СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ С ДВУМЯ И БОЛЕЕ КОТЛАМИ

Рис. 65. Принципиальная схема подключения котлов к системе отопления на первично вторичных кольцах

Включение в систему отопления нескольких котлов можно производить по параллельной схеме и по схеме первично"вторичных колец. При работе в параллельной схеме (рис. 64) с выключенной автоматикой одного из котлов вода обратки прогоняется по неработающему котлу, что означает преодоление ею гидравлического сопротивления в контуре котла и расход электроэнергии циркуляционным насосом. Кроме этого, обратка (охлажденный теплоноситель), прошедшая через неработающий котел, смешивается с подачей (нагретым теплоносителем) от работающего котла. Этому котлу приходится наращивать нагревание воды для того, чтобы компенсировать подмешивание обратки от неработающего котла. Чтобы не допускать смешивание холодной воды от неработающего котла с горячей водой котла работающего, нужно вручную закрывать трубопроводы вентилями или снабжать их автоматикой и сервоприводами. Подключение котлов по схеме первично"вторичных колец (рис. 65) не предусматривает таких видов автоматики. При выключении одного из котлов теплоноситель, проходящий по первичному кольцу, попросту не замечает «потери бойца». Гидросопротивление на участке подключения котла А–Б чрезвычайно мало, поэтому теплоносителю незачем затекать в контур котла и он преспокойненько сле69

Рис. 66. Схема с двумя первичными кольцами с общим участком. Подходит для котельных любой мощности с резервными котлами, либо для котельных большой (свыше 80 кВт) мощности и малым числом потребителей.

Рис. 67. Двухкотловая схема с двумя первичными полукольцами. Удобна для большого числа потребителей с высокими требованиями к температуре подачи. Суммарные мощности потребителей «левого» и «правого» крыла не должны сильно отличаться. Мощности насосов котлов должны быть примерно одинаковыми.

Рис. 68. Универсальная комбинированная схема отопления с любым количеством котлов и любым числом потребителей (в распределительной группе используются обычные коллекторы или гидроколлекторы «ГидроЛОГО», во вторичных кольцах используются горизонтальные или вертикальные гидроколлекторы («ГидроЛОГО»)

дует по первичному кольцу так, словно в отключенном котле перекрыли задвижки, которых на самом деле нет. В общем, в этой схеме происходит все точно так же, как в схеме с подключения вторичных отопительных колец с единственной разницей, что в данном случае на вторичных кольцах «сидят» не потребители тепла, а генераторы. Практика показывает, что включение в систему отопления более чем четырех котлов экономически не целесообразно. Фирмой «Гидромонтаж» разработаны несколько типовых схем с использованием гидроколлекторов «ГидроЛОГО» для систем отопления с двумя и более котлами (рис. 66–68). На рисунке 68 представлена универсальная схема для любого количества котлов (но не более четырех) и практически неограниченного числа потребителей. В ней каждый из котлов подключается к распределительной группе, состоящей из двух обычных коллекторов или коллекторов «ГидроЛОГО», установленных параллельно и замкнутых на бойлер горячего водоснабжения. На коллекторах каждое кольцо от котла до бойлера имеет общий участок. К распределительной группе подсоединяются маленькие гидроколлекторы типа «элемент–МИКРО» с миниатюрными смесительными узлами и циркуляционными насосами. Вся схема отопления от котлов до гидроколлекторов «элемент–МИКРО» это обычная классическая схема отопления, образующая несколько (по числу гидроколлекторов) первичных колец. К первичным кольцам подключаются вторичные кольца с потребителями тепла. Каждое из колец, находящееся на более высокой ступени, использует нижнее кольцо как собственный котел и расширительный бак, то есть забирает из него 71

тепло и сбрасывает отработанную воду. Эта схема монтажа становится распространенным способом устройства «продвинутых» котельных и в небольших домах, и на крупных объектах с большим числом отопительных контуров, позволяющим производить тонкую качественную настройку каждого контура. Чтобы было попонятней, в чем состоит универсальность данной схемы, давайте рассмотрим ее поподробней. Что такое обычный коллектор? По большому счету, это группа тройников, собранная в одну линию. Например, в отопительной схеме один котел, а сама схема направлена на приоритетное приготовление горячей воды. Значит, горячая вода, выйдя из котла, прямиком направляется в бойлер, отдав часть тепла на приготовление горячей воды, она возвращается в котел. Добавим в схему еще один котел, значит, на магистрали подачи и обратки нужно установить по одному тройнику и подключить к ним второй котел. А что, если этих котлов четыре? А все просто, нужно установить по три дополнительных тройника на подачу и обратку первого котла и подключить к этим тройникам три дополнительных котла либо не устанавливать в схему тройники, а заменить их коллекторами с четырьмя отводами. Вот и получилось, что все четыре котла мы подсоединяем подачей к одному коллектору, а обраткой — к другому. Сами коллекторы подключаем к бойлеру приготовления горячей воды. Получилось кольцо отопления с общим участком на коллекторах и трубах подключения бойлера. Теперь мы можем смело отключать или включать часть котлов, а система будет продолжать функционировать, в ней будет меняться только расход теплоносителя. Однако в нашей системе отопления нужно предусмотреть не только нагревание хозяйственной воды, но еще и радиаторные системы отопления и «теплые полы». Поэтому для каждого нового контура отопления на подачу и обратку нужно установить по тройнику и тройников этих нужно столько, сколько мы задумали отопительных контуров. Зачем нам столько тройников, не лучше ли и их заменить коллекторами? Но у нас уже есть в системе два коллектора, поэтому просто нарастим их или сразу поставим коллекторы с таким количеством отводов, чтобы их хватило и на подключение котлов и на отопительные контуры. Находим коллекторы с нужным количеством отводов или собираем их из готовых частей либо применяем готовые гидроколлекторы. Для дальнейшего расширения системы, если потребуется, можем установить коллекторы с большим количеством отводов и временно заглушить их шаровыми кранами или пробками. Получилась классическая коллек-

Рис. 69. Гидроколлекторы немецкой фирмы «Meibes» и итальянской — «Lovato»

торная система отопления, в которой подача заканчивается своим коллектором, обратка — своим, а от каждого коллектора пошли трубы на отдельные системы отопления. Сами коллекторы замыкаем бойлером, который в зависимости от скорости включения циркуляционного насоса может иметь жесткий или мягкий приоритет либо не иметь такового, так как он получается включенным в цепь параллельно с другими отопительными контурами. Теперь пора вспомнить о системе отопления с первично"вторичными кольцами. Замкнем каждую пару труб, выходящих из коллекторов подачи и обратки, гидроколлектором типа «элемент–МИНИ» (или другими гидроколлекторами) и получим отопительные первичные кольца. Через насосно"смесительные узлы подсоединим к этим гидроколлекторам уже по первично"вторичной схеме отопительные кольца, те, что считаем нужным (радиаторные, «теплых полов», конвекторные) и в необходимом нам количестве. Заметьте, что в случае отказов в запросах на тепло даже всех вторичных отопительных контуров, система продолжает работать потому, что в ней оказалось не одно первичное кольцо, а несколько — по числу гидроколлекторов. В каждом первичном кольце теплоноситель от котла (котлов) проходит через коллектор подачи, из него попадает в гидроколлектор и возвращается в коллектор обратки и в котел. Как оказывается, сделать систему отопления хоть с одним котлом, хоть с несколькими и с любым количеством потребителей не так уж и сложно, главное подобрать необходимую мощность котла (котлов) и выбрать правильное сечение гидроколлекторов, но об этом мы уже достаточно подробно рассказали. КОМБИНИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ В предыдущих главах, в основном, рассматривались отопительные системы на основе гидроколлекторов «ГидроЛОГО» фирмы «Гидромонтаж», дана наиболее полная картина, обрисовывающая концепцию первично"вторичных отопительных колец. Однако на российском строительном рынке присутствуют и другие изготовители котельных модулей быстрого монтажа, наиболее интересные разработки представляют немецкая фирма «Meibes» и итальянская «Lovato». Обе фирмы предлагают свои группы гидроколлекторов и сборные насосно"смесительные группы. Гидроколлекторы этих фирм несколько отличаются от гидроколлекторов «ГидроЛОГО» и поэтому мы рассматриваем их в отдельной главе. Если гидроколлекторы «ГидроЛОГО», это классические «гребенки» отопительной системы, полностью отражающие идею первично"вторичной схемы и практически ни на шаг не отступающие от первоначального замысла, то гидроколлекторы от Meibes и Lovato сделаны несколько иначе. В классических гидроколлекторах «ГидроЛОГО» горячая вода подачи и охлажденная вода обратки смешиваются между собой и могут быть разделены только волнистой или плоской негерметичной перегородкой (рис. 52), а в гидроколлекторах Meibes и Lovato подогрев обратной воды происходит за счет передачи тепла через тонкую герметичную перегородку. Более того, в гидроколлекторах этих фирм, в основном это касается фирмы «Lovato», возможно двойное использование коллекторов (рис. 69). В перегородке делается отверстие, закрываемое резьбовым штоком, выкручиванием или закручиванием которого можно превращать гидроколлектор в «гребенку», сходную с гидроколлекторам «ГидроЛОГО» или в обычный спаренный коллектор. Неполным закручиванием штока можно производить регулирование смешивания воды подачи и обратки. Вот по этой причине мы и отнесли эти тепловые схемы в данную главу, так как собранные отопительные системы на гидроколлекторах Meibes и Lovato могут работать и по классической первично"вторичной, и по комбинированной схеме отопления, где потребители тепла «сидят» на обычных параллельных коллекторах. После обвязки котлов все гидроколлекторы должны быть утеплены. В продажу гидроколлекторы поступают с утепленными футлярами из пенополистирола. 73

Рис. 70. Пример исполнения насосных модулей (слева направо: проходной, с двухходовым краном; смесительный, с трехходовым смесителем; разделительный, с теплообменником; подогрева обратки, с термостатом и смесителем)

Вместе с гидроколлекторами фирмами"изготовителями котельного оборудования поставляются насосно"смесительные группы. Эти модули представляют из себя готовые узлы, состоящие из трехходовых смесителей, циркуляционных насосов, байпасов с встроенными перепускными клапанами, термометров и т. д. (рис. 70). При обвязке котла нет необходимости в приобретении каждого из механизмов в отдельности, достаточно приобрести готовый насосно"смесительный модуль и прикрутить его к гидроколлектору. Для каждого отопительного контура есть свой модуль, в котором подобраны смесители, краны и циркуляционные насосы. Модули изначально сделаны под ручную регулировку температуры теплоносителя, но легко переводятся на автоматический режим установкой датчиков, сервоприводов и термостатических головок. Однако и ручная регулировка не составляет большого труда, модули снабжены термометрами, достаточно поворотом ручек трехходовых смесителей и двухходовых кранов выставить нужную температуру. Разводка системы отопления на гидроколлекторах и насосно"смесительных группах будет выглядеть предельно просто (рис. 71). К гидроколлектору крепятся модули: для низкотемпературных систем отопления с трех" четырехходовыми смесителями, для высокотемпературных — с двухходовыми (шаровыми) кранами. Как это все работает, мы уже знаем из предыдущих глав. Особняком стоят два модуля, схему которых мы еще не рассматривали — это разделительный узел и узел подогрева обратной воды. Разделительный модуль оснащается миниатюрным теплообменником, благодаря которому происходит полное разделение контура отопления и котельного контура. Теплоноситель от котла затекает в теплообменник и нагревает в нем пластины или змеевик отопительного контура, то есть теплоноситель из котельного контура не попадает в контур потребления, а только отдает тепло. Такое разделение отопительной системы на два независимых контура делается при повышенных требованиях к теплоносителю в отопительных контурах. Он остается чистым и циркулирует только по своему контуру. Обычно такие системы предусматривают для контуров «теплых полов» или для воздушного (конвекторного) отопления, в которых применяются трубы маленьких диаметров и любое отложение солей в них недопустимо. Разделительные модули снабжаются отводами для подключения своего маленького расширительного бака и подпитки теплоносителя. Модуль подогрева обратной воды регулирует температуру обратки, не допуская ее охлаждения до температуры выпадения конденсата в котле, что благотворно сказывается на его работе. Модуль оснащают термостатом и смесителем, которые включают его в работу, 74

Рис. 71. Условная схема обвязки котла при помощи гидроколлектора и модулей фирмы «Meibes»

Рис. 72. Пример обвязки настенного котла модулем Thermix фирмы «Meibes»

Рис. 73. Пример обвязки котлов гидроколлекторами фирмы «Lovato»

когда температура обратки упадет ниже допустимого уровня. Модуль может подключаться к отдельному котлу или к коллектору. Для настенных котлов у «Meibes» существует свой модуль Thermix, который также просто присоединяется к отводам от котла (рис. 72). Монтажные схемы обвязки котлов гидроколлекторами фирмы «Lovato» практически ничем не отличаются от обвязки Meibes, с единственной разницей, что гидроколлектор Lovato может быть использован и как смеситель (гидравлическая «стрелка»), и как обычный спаренный коллектор. Например, в схему обвязки котлов (рис. 73) может быть включен гидровыравниватель и гидроколлектор. В маломощных котельных можно гидровыравниватель не устанавливать, а просто вывернуть шток в гидроколлекторе и превратить его в гидроколлектор, работающий по схеме первично"вторичных колец. Для наглядности напомним, что при подключении обыч ным тройниковым способом (рис. 74) настенРис. 74. Пример тройниковой но го кот ла со встроенными циркуляционными насообвязки настенного котла сом и расширительным баком сама разводка от кола упрощается, но возникают сложности с балансировкой отопительных колец. ПОДВЕДЕМ ИТОГИ

Рис. 75. Принципиальные схемы децентрализованного отопления (начало)

Рис. 75. Принципиальные схемы децентрализованного отопления (окончание)

Для систематизирования всего вышесказанного о различных системах децентрализованного отопления приведем все принципиальные схемы в одной иллюстрации (рис. 75). Какая система лучше, с принудительной циркуляцией или с естественной, с классической коллекторной разводкой или на первично"вторичных кольцах? Система с естественной циркуляцией не поддается автоматическому регулированию, она требует монтажа труб большого диаметра, которые несколько дороже и не очень эстетичны в интерьере. Регулировать такую систему можно только вручную: уменьшить высоту пламени на горелке котла, если в комнатах жарко, а когда станет холодно, снова увеличить огонь. Если в вашем доме очень часто и надолго выключается электричество, система с естественной циркуляцией — для вас. Система не требует никаких автоматических отопительных приборов: воздухоотводчиков, приборов группы безопасности, перепускных клапанов и прочего оборудования, но она требуют большего количества топлива, чем системы с насосной циркуляцией. Иногда приходится слышать от монтажников, что система с естественной циркуляцией — это «отстой» и «прошлый век», лучше при плохом снабжении электроэнергией приобрести резервный генератор и включать его для работы отопления с насосной циркуляцией. При этом они совершенно забывают, что генераторы, как и циркуляционные насосы тоже требуют топлива и энергии для своей работы. Кроме этого, более сложные насосные системы нуждаются в периодическом сервисном 78

обслуживании: замене насосов и автоматики. Это же очевидно, что чем больше в схеме инженерных узлов, тем больше вероятность поломки какого"либо из них. Система с естественной циркуляцией чрезвычайна надежна, правильно смонтированная один раз она может служить до 40 лет без каких"либо ремонтных работ. В ней, кроме котла, попросту нечему ломаться, поскольку вся она состоит из котла, труб и радиаторов. Если же Вы предпочитаете удобное и комфортное отопление, но требующее сервисного обслуживания, выбирайте систему с принудительной циркуляцией. Система с принудительной циркуляцией более комфортна, теплом в такой системе можно управлять. Вы можете установить нужную вам температуру в каждой комнате, и она будет автоматически поддерживаться. Качество такой системы выше. Но эта система требует наличия бесперебойного электропитания. Системы, сделанные по классическим схемам, более привычны для наших монтажников, но требуют балансировки отопительных контуров и большого количества всевозможных расходомеров, клапанов, воздухоотводчиков. Системы, сделанные по принципу первично"вторичных колец, в таком количестве приборов не нуждаются, но в отличии от классической схемы требуют установки циркуляционных насосов на каждое отопительное кольцо. Системы с гидравлическими «стрелками» (гидровыравнивателями) выполняются, в основном, для отопительных схем с мощными котлами и большим количеством потребителей. КОТЛЫ Котел должен быть установлен на пол с несгораемым покрытием так, чтобы был обеспечен доступ для его осмотра и обслуживания, а спереди — и для достаточного доступа воздуха. В помещении с ограниченным пространством должны быть сделаны вентиляционные отверстия. При подаче воздуха с улицы впускное отверстие должно иметь размер из расчета 600 мм2 на 1 кВт мощности котла. Выходное дымоотводное отверстие котла соединяют съемной дымоотводящей трубой с отверстием в стене помещения, выходящим в вытяжную трубу здания — дымоход. В зависимости от вида потребляемого топлива котлы разделяют на газовые, жидкотопливные, электрические и твердотопливные. Встречаются котлы, способные работать на двух"трех видах топлива. Их называют комбинированными. Первым шагом к выбору вида топлива является выбор режима отопления. Если вы строите дачный дом для временного проживания, то можно использовать твердое топливо и топить котел только во время посещений. В этом случае необходимо предусмотреть возможность слива воды из систем отопления и водоснабжения, а также отказаться от дорогой отделки, иначе постоянные температурные перепады и возникающий при этом конденсат испортят внешний вид потолков и стен. В случае с жидким топливом, газом и электричеством в целях экономии можно использовать котлы с программируемыми режимами отопления, например, всю неделю в доме поддерживается температура 5–10°С, а к приезду хозяев автоматика включает котел на запрограммированную мощность и разогревает дом до + 20°С. Твердотопливные котлы работают на дровах, угле, торфе, пеллетах и т. д. Такое отопление самое дешевое, но в тоже время самое проблемное. Их главный недостаток в том, что топить нужно вручную, а при отоплении углем, это еще и угольная пыль, а значит, грязь. Частота закладки топлива зависит от работы автоматики котла. Топить котел нужно более или менее постоянно, запасы топлива нужно где"то складировать. А еще при эксплуатации твердотопливного котла придется часто чистить котел и дымоход. Данный вид топлива скорее подходит как запасной, или в комбинации с другим топливом, например, с электричеством. Наиболее перспективные, на сегодняшний день, это котлы на пеллетах (рис. 76). Пеллеты — древесные гранулы, изготавливаемые из отходов лесопильного производства, при сгорании они выделяют достаточное количество тепла и практически не оставляют золы. Пеллеты, которые сейчас продаются в хозяйственных магазинах, загружаются 79

в емкость и автоматически подаются в котел шнеком. Весь процесс автоматизирован, нужно только вовремя засыпать гранулы в емкость и иногда удалить из котла золу. Электрические котлы (рис. 77) — самые простые в обслуживании: ни топки, ни дымохода, ни топлива в привычном понимании этого слова. Все, что нужно для их установки, наличие хорошей электрической мощности. Если вы проводите в загородном доме только выходные, этот вариант вполне может быть принят как основной. При таком отоплении первоначальные затраты на приобретение и монтаж котла минимальны, места котельная практически не занимает и электричества в режиме ожидания потребляет немного. Все, что требуется, это получить в управлении районной электросети разрешение на подсоединение к электросети требуемой мощности. Но если в районе застройки существуют проблемы с электроэнергией, то от этого варианта лучше отказаться. Но не полностью, электроэнергию в качестве отопления можно использовать в виде «теплых кабельных полов», «теплых плинтусов» и т. д. Прямые электронагреватели вполне достойный вариант отопления, действительно, зачем нагревать воду и затем гнать ее по трубам, когда можно просто щелкнуть выключателем. Рис. 76. Твердотопливный Если газа в ближайших окрестностях нет и не предвидиткотел на пеллетах ся, а о приличной электрической мощности можно только мечтать, кроме твердотопливного котла есть еще один вариант — котел, работающий на жидком топливе. В этом случае расходы на солярку в 2"3 раза выше, чем при использовании газа, но есть и явные плюсы. Для отопления жидким топливом не нужно согласований с какими"либо организациями. Основной задачей является своевременный подвоз дизельного топлива. То есть, необходимы специальные баки и топливный насос для подачи топлива к котлу. При планировании участка необходимо предусмотреть возможность подъезда топливозаправщика к емкостям. Чем больше баки, тем реже вы их заправляете. При хорошо отрегулированной горелке котла дыма вы практически не увидите. Но все"таки хотя бы раз в год вам придется чистить от сажи дымоход и сам котел. Для бесперебойного функционирования котла большое значение имеет качество топлива. На всех котлах, работающих на жидком топливе, стоят дутьевые горелки, так как солярка воспламеняется и горит только в определенной, пропорциональной смеси воздуха с топливом. Ко всему прочему отечественная солярка нередко требует очистки от песка, воды, смол и других примесей. Использование топлива низкого качества приведет к перебоям в работе котла, его засорению сажей, выходу из строя форсунок горелки. Поэтому старайтесь не экономить на фильтрах и избегать некачественной солярки. Выгоднее всего использовать газ. Если на вашем участке есть газ, стоит присмотреться к котлу, работающему на голубом топливе. Газ сравнительно дешев, его не надо постоянно подвозить, при сгорании остается мало сажи Рис. 77. Электрический котел (реже нужно чистить дымоход и котел) и т. д. Но боль80

Рис. 78. Котлы для индивидуальных котельных (слева направо: универсальный котел с дутьевой газовой горелкой; котел с атмосферной горелкой; настенный котел)

шой проблемой является подвод газопровода к дому. То, что рядом с вашим участком проходит газовая труба, не означает, что вы к ней можете подключиться. Установка газового котла осуществляется только специалистами газовых служб после бесконечно долгих и почти всегда дорогих согласований и разрешений. Впрочем, вся эта бумажная волокита оправдывается высокой надежностью газового отопления, перебоя с природным газом практически никогда не бывает, в отличие от всех других видов энергии. При газовом отоплении в систему может быть залита вода. На котлах, работающих с газообразным топливом, обычно устанавливаются два вида горелок: атмосферные, где процесс смешивания газа с воздухом происходит естественным путем, или вентиляторные (дутьевые), в которых происходит механическое перемешивание газа с воздуха под давлением, и подача такой смеси в топку (рис. 78). У обоих горелок есть свои достоинства. Атмосферная горелка лишена механических частей, поэтому срок ее службы, теоретически, больше, ей не страшны отключения электроэнергии, котел все равно будет работать. Но она может потухнуть, если упадет давление газа в подающем газопроводе (что редко происходит), в этом случае срабатывает автоматика и подача газа прекращается совсем. Дутьевая горелка менее восприимчива к падению давления газа и более экономична, но для ее эффективной работы требуется постоянная подача электроэнергии. Для снижения расхода топлива горелки могут быть двух" и трехступенчатыми или с плавно изменяющейся мощностью (модулирующими). Настенные газовые котлы — особый случай. Это как бы миникотельная — каждый котел включает в себя циркуляционные насосы, группу безопасности и расширительный бак. Как правило, такие котлы двухконтурные — они обслуживают систему отопления и позволяют организовать горячее водоснабжение. Вроде бы, все здорово: установил такой котел и не надо заботиться о проектировании обвязки котла. Но не надо забывать одно — когда много оборудования собрано в маленьком объеме, то обязательно чем"то приходится поступиться. И это действительно так. Сейчас в системы отопления заливают в качестве теп81

лоносителя различные незамерзающие жидкости. С одной стороны, это желание понятно — система отопления не замерзнет ни при каком морозе. Приехал на дачу раз в неделю — включил отопление, уехал — все выключил. В общем, почти максимум комфорта при минимуме забот. Однако многие фирмы, производящие котлы, и особенно настенные, в сопроводительной документации категорически запрещают заливать в выпускаемое ими оборудование любые низкозамерзающие жидкости. Потому что в проточной системе нагревания теплоноситель нагревается, пока он течет по теплообменнику. Теплообменник, как правило, делается медный, что обеспечивает высокую теплопроводность. И рассчитана эта система только на воду. Антифриз, имеющий большую вязкость, большую текучесть и другую температуру закипания, очень быстро выводит «настенники» из строя. Сравнительно недавно в продаже появились конденсационные котлы, которые используют выделяющийся при сгорании газа водяной пар. В обычных котлах водяные пары вместе с другими газами вылетают в трубу, а конденсационный котел собирает водяной пар и направляет его тепло в отопительную систему. Поэтому обычно КПД конденсационного котла составляет 107–109%. Люди даже не разбирающиеся в котельном оборудовании, но учившиеся в школе могут возразить, что КПД не может быть выше 100%, да и вообще вряд ли оно может приблизиться к этой цифре и будут совершенно правы. Здесь все дело в том, что коэффициент полезного действия в теплотехнике исчисляется от низшей теплоты сгорания топлива — количества тепла, выделяемого при полном сгорании топлива. При этом не учитывается то тепло, которое вылетело в трубу вместе с отходами продукта горения. Если к низшей теплоте сгорания газа прибавить теплоту отходов горения, то ее называют высшей теплотой сгорания топлива. А так как во всем мире принято считать КПД котлов от низшей теплоты сгорания, то производители конденсационных котлов не стали нарушать устоявшихся правил и прибавили КПД водяных паров к КПД котла, рассчитанного по низшей теплоте сгорания топлива. В итоге оно получилось выше 100%, хотя если рассчитать его правильно, то есть относительно высшей теплоты сгорания топлива, оно конечно же будет ниже 100%. Фирмы"изготовители конденсационных котлов указывают КПД по низшей теплоте сгорания только для того, чтобы потребитель мог объективно сравнивать КПД обычных и конденсационных котлов. Конденсационные котлы, как и обычные, выпускаются в двух вариантах: напольном и настенном. Однако настенные конденсационные котлы, которым во всем мире сейчас отдают предпочтение, позволяют развивать мощность отопительной системы более 100 кВт, в отличие от обычных настенников, мощность которых обычно не превышает 32–40 кВт. Мощности обычных настенников более чем достаточно для квартирного отопления, но мало для серьезного коттеджа. Установка же конденсационного настенника снимает эту проблему, его можно установить для отопления большого коттеджа и сэкономить при этом место под котельную. Обвязка конденсационных котлов несколько отличается от обвязки обычных котлов, в этом случае в отопительную систему добавляется еще один контур (рис. 79), отбирающий тепло водяных паров. Работа конденсационных котлов основана на простом принципе: продукты сгорания топлива попадают в конденсационный рекуператор, куда подводится охлажденная вода обратки системы отопления; здесь она охлаждает пар, превращая его в воду. При охлаждении пар отдает тепло воде обратки и та поступает в систему отопления, а получившийся из пара конденсат стекает в канализацию и специальную емкость. В общем, рекуператор, это по сути обычный перегонный аппарат. Температура нагреваемого в нем теплоносителя не очень высока, поэтому ее используют для подмешивания к подаче теплоносителя к основным отопительным контурам. Именно из"за того, что теплоотдача пара при конденсировании не очень велика, на нее долго не обращали внимания и производили обычные котлы, но по этой же причине фирмам, производящим конденсационные котлы, и удалось повысить коэффициент полезного действия своего оборудования до 107–109% по сравнению с обычными котлами. И чем эффективней рекуператор, тем большую производительность имеет котел и тем он эко82

Рис. 79. Схемы отопления с конденсационными котлами (начало) Примечание: на рисунке указанны узлы группы безопасности, удаления шлама, подпитки и воздухоотделения, в реальных котельных эти узлы могут быть решены по другому. Группа безопасности, воздухоотводчики и шламоудалители могут быть установлены из отдельных приборов, например, так, как это изображено на следующей странице

Рис. 79. Схемы отопления с конденсационными котлами (окончание)

номичнее, поскольку при сжигании равного количество топлива отбирается больше полезной теплоты. Все бы хорошо с конденсационными котлами, но есть одна трудно решаемая задача. Куда сливать конденсат? Образуется его до 4–6 литров в час, и это не вода, а слабая кислота. Сливать ее в автономную или местную канализацию категорически нельзя — погибнет вся микрофлора очистных сооружений, очистка стоков прекратится, а нейтрализовать, как в Европе, хлопотно и дорого. Так что конденсационные котлы пока приживаются у нас с трудом. Некоторых пугает сам факт, что при работе котла выделяется конденсат, но мало кто помнит, что при работе обычного современного котла тоже выделяется конденсат и требует утилизации. Дымовая труба после остановки котла остывает сверху вниз, и конденсат, образуясь на стенках дымохода, начинает стекать к котлу, где его нужно собрать и удалить. В реальном строительстве иногда встречаются архитектурно"строительные чертежи, сделанные по старым нормативным документам, в которых закладывают дымоходы во внутридомовых перегородках толщиной 38 см (1,5 кирпича). Так вот, в перегородке такой толщины нормальный дымоход для современного котла сделать нельзя. КПД современных котлов более 90%, а следовательно, температура отходящих газов низкая. При снижении температуры водяной пар конденсируется и температура этой конденсации (температура точки росы) для природного газа около 55°С. До такой температуры отходящие газы остынут на высоте 4–5 м от выхода котла, поэтому при высоте дымохода более 4 метров в кирпичной стене его лучше не делать, а если очень хочется, то нужно предусмат84

ривать сечение не меньше чем 250х250 мм. В этом случае в полученный канал можно поместить вкладной дымоход из нержавеющей стали. Котел — это не печь и не камин, и думать тут нужно о герметичном газоходе. В процессе сгорания любого углеводородного топлива образуются углекислый газ и вода в виде водяного пара. Кроме того, любое топливо содержит примеси, в том числе серу, которая, сгорая, образует ангидрид, а он, в свою очередь, смешиваясь с водой, кислоту. Смесь кислот в дымоходе настолько агрессивна, что способна разрушить кирпичную кладку полностью в течение нескольких месяцев. Конструкция дымоходов для конденсационных котлов почти не отличается от конструкции дымохода для обычных газовых котлов с закрытой камерой сгорания. Благодаря конструкции конденсационного котла, продукты сгорания удаляются принудительно, что дает возможность подключать котел к таким системам дымоудаления, как коаксиальный дымоход, двухконтурная труба, а также к системе забора воздуха из помещения и удаления продуктов сгорания через дымовую трубу. КОНТУР РАДИАТОРНОГО ОТОПЛЕНИЯ

Рис. 80. Двухконтурная труба

В предыдущих главах мы рассмотрели практически все существующие на сегодняшний день отопительные схемы и обвязки котлов, а теперь рассмотрим отопительные контуры: радиаторные, «теплых полов» и обвязки бойлеров. Все отопительные приборы используют два физических 85

процесса: конвекцию и излучение. Конвекция — это образование восходящего потока воздуха вблизи нагретой поверхности. В этом случае большая часть тепла передается воздуху помещения. Практически все отопительные приборы, навешиваемые на стену, используют в основном конвективный нагрев помещения. Холодный воздух, как более плотный, находится внизу комнаты, нагреваясь от радиаторов, он поднимается вверх, немного остывает и опять опускается. Такой многократно повторяющийся процесс нагревает весь воздух в помещении. Причем необходимо отметить, что воздух прогревается неравномерно: у пола он холоднее, у потолка теплее, в дальнем углу комнаты — холоднее, у радиаторов — теплее. Лучистое отопление (еще его называют радиацией) — это поток инфракрасных лучей от нагретой поверхности отопительного прибора, который повышает температуру других поверхностей в помещении (вертикальные ограждения, мебель, перекрытия). Примером лучистого отопления может служить система «теплый пол», хотя здесь тоже присутствуют элементы конвекции воздуха, основной нагрев происходит тепловыми (инфракрасными) лучами. Температура в помещении распределяется равномерно и наиболее комфортно для человека, у пола теплее, на уровне головы прохладнее. Воздух не имеет активного перемешивания, а значит, исчезают тепловые сквозняки и не происходит поднятия пыли, что характерно для всех конвективных приборов отопления. Отопительные приборы можно отнести к трем типам. Первый, приборы лучистого отопления. К ним относятся, в первую очередь, потолочные инфракрасные панели и системы «теплых полов» и «теплых стен», доля излучаемого ими тепла достигает не менее 50%, остальное тепло они передают конвекцией (перемешиванием) воздуха. Второй, конвекторы — в этих приборах через систему трубок с горячим теплоносителем или через решетку из электрических тенов естественным способом или при помощи вентилятора прогоняется холодный воздух. Проходя отопительный прибор, воздух нагревается и поступает в помещение, где перемешивается. Доля конвективного нагрева воздуха помещения не менее 75%. Третий — радиаторы, эти приборы используют оба типа нагревания воздуха в помещении: и конвекцию от 50 до 75%, и излучение. В зависимости от степени оребренности радиаторов и расположения этих ребер, одни из приборов больше излучают тепловую энергию и меньше конвектируют воздух, другие, наоборот, больше перемешивают воздух и меньше излучают инфракрасных лучей. Поэтому при покупке отопительных приборов на ценнике радиаторов вы можете увидеть слово «конвектор», хотя на самом деле это радиатор, но который производители изготовили так, что доля излучаемой им энергии меньше, чем доля конвектируемой энергии. Радиаторы, выделяющие основное тепло конвекцией, больше подходят для высоких помещений, излучением — для низких. Радиаторы Радиаторы можно разделить на две группы, популярные во многих странах стальные приборы панельного типа, и радиаторы секционного типа, которые изготавливаются из алюминия, стали, чугуна или комбинации нескольких материалов (такие приборы получили название биметаллических). Чугунные радиаторы. Чугун — материал, традиционно используемый для изготовления отопительных приборов. К числу достоинств чугунных радиаторов, в первую очередь, относится повышенная стойкость к коррозии. Максимальное рабочее давление составляет 6 бар, для отечественного радиатора МС"140 — 9 бар. При разовых испытаниях теплосетей и гидравлических ударах чугунные радиаторы могут выдерживать кратковременное давление в 16 бар. Их внешний вид всем известен. Чугунные радиаторы отличаются большой массой и невысокой механической прочностью. Эти приборы характеризуются повышенной тепловой инерцией, что делает практически невозможным применение на них автоматических терморегуляторов, зато они незаменимы при нестабильном централизованном отоплении. При скачках температуры теплоносителя благодаря своей тепловой инерции радиаторы долго не остывают. Это достоинство является и недостат86

Рис. 81. Биметаллические радиаторы, так же как и другие секционные радиаторы могут быть набраны из произвольного числа секций

ком чугунных радиаторов, использование их в коттеджном строительстве делает невозможным применение приборов климат"контроля. Например, автоматика отдает приказ на снижение температуры теплоносителя и открывает трехходовой смеситель или приглушает пламя горелки котла, а чугунные радиаторы как будто и не замечают, что теплоноситель стал холоднее и продолжают «пылать жаром» и, наоборот, при снижении уличной температуры, автоматика повышает температуру теплоносителя, а чугунине нужно еще время, чтобы прогреться. А если автоматика гибко реагирует на изменение погоды, то повышая температуру теплоносителя, то понижая ее всего на несколько градусов — чугунные радиаторы вообще ничего не замечают и продолжают работать в ровном режиме. Зато они очень даже неплохо работают в схемах отопления с естественной циркуляцией, где без каких"либо автоматических устройств действует саморегулирование температуры теплоносителя — такой же «никуда не спешащий» процесс, по инертности не уступающий инертности чугунных радиаторов. Алюминиевые радиаторы обладают более привлекательным внешним видом. Достаточно высокие механические свойства алюминия позволяют изготавливать из него радиаторы с развитой поверхностью секций. Помимо внешних отличий алюминиевых радиаторов различных моделей и изготовителей, существуют отличия и в технологии их изготовления. Наиболее распространен метод литья под давлением из силуминов — сплавов на основе AI"Si с содержанием кремния до 12%. Как правило, такие радиаторы рассчитаны на рабочее давление 6 бар. Алюминиевые радиаторы, в отличие от чугунных, емкость секций которых 2,5–3,5 л, обладают емкостью секций менее 0,5 л. Снижение суммарной емкости системы отопления влечет за собой множество выгод и удобств. Это обусловливает снижение объема теплоносителя и диаметров трубопроводов, а также мощности циркуляционных насосов, и 87

как следствие — сокращение финансовых затрат. Кроме того, система становится менее инертна, а потому легче реагирует на автоматическое управление. Биметаллические радиаторы (рис. 81). Для улучшения характеристик алюминиевых радиаторов используют сочетания алюминия и стали, как более прочного конструкционного материала (биметаллические радиаторы). В таких радиаторах из стали изготавливаются либо только каналы, соединяющие верхний и нижний коллекторы, либо вся внутренняя часть секции (каналы + коллекторы), что исключает контакт теплоносителя с материалом оребрения — алюминием. Стальные панельные радиаторы широкое распространение получили благодаря сравнительно невысокой стоимости и множеству вариантов по высоте, длине, глубине и тепловой мощности. Еще одной их особенностью является наличие модификаций со встроенным термостатическим вентилем. Полотенцесушители. В отдельную группу выделяют стальные радиаторы для ванных комнат или полотенцесушители. Они представляют по своей конструкции стальные трубчатые радиаторы, в которых горизонтальные изогнутые или прямые трубы вварены в вертикальные коллекторы. Эти приборы предназначены для обогрева вспомогательных помещений — ванных, туалетов, коридоров, кухонь и т. п. В России полотенцесушители присоединяют к циркуляционной трубе системы горячего водоснабжения для того, чтобы вода не остывала, когда закрыт кран горячей воды. За рубежом они присоединяются к системе отопления. В связи с этим импортные полотенцесушители изготавливаются из труб с меньшей толщиной стенки. Компакт радиаторы. Основу компакт"радиаторов составляют стальные штампованные панели, которые могут снабжаться вертикальным оребрением. За счет чего теплоотдача конвекцией данных приборов увеличена до 75%, а металлоемкость и тепловая инерция снижены. Это делает возможным применение компакт"радиаторов в системах низкотемпературного отопления с пониженными параметрами теплоносителя (55/35°С), которые более эффективны с энергетической точки зрения. Компакт"радиаторы могут служить дополнением к системам напольного отопления. При обогреве помещений с помощью радиаторов всегда есть выбор: либо установить небольшие радиаторы и увеличивать теплоотдачу от них, повышая температуру теплоносителя (высокотемпературное отопление), либо, наоборот, стараться при той же теплоотдаче увеличить размеры радиатора, но взамен получить более низкую температуру его поверхности (низкотемпературное отопление). Если отопление высокотемпературное, радиаторы пышут жаром и к ним невозможно прикоснуться (рис. 82). Это неэкономично, и у такой системы нет запаса регулирования. К тому же, если температура на радиаторе высокая, начинается разложение органической пыли, которая, как правило, присутствует в любом помещении. Продукты этого разложения выделяются в воздух и вдыхаются людьми, находящимися в помещении. При низкотемпературном отоплении радиаторы слегка

Рис. 82. Увеличение размеров радиаторов при переходе от высокотемпературного к низкотемпературному отоплению

теплые, но и в комнате тепло. Это комфортно, безопасно и более экономично. Исследования показали, что наиболее комфортная для человека температура отопления — 37°С. Расчет тепловой мощности радиаторов Мы уже неоднократно упоминали, что тепло, передаваемое радиаторами воздуху помещения, должно компенсировать теплопотери помещения и в упрощенном виде это соответствует тому, что на каждые 10 м2 площади помещения нужно устанавливать радиаторы тепловой мощностью не менее 1 кВт (стр. 14). На практике, этот показатель увеличивают еще на 15%, т. е. полученную мощность радиаторов умножают на коэффициент 1,15. Существуют более точные расчеты необходимой мощности радиаторов, которыми руководствуются специалисты, но для грубой оценки и предложенного метода достаточно. При этом методе расчета радиаторы могут оказаться чуть большей мощности, чем необходимо, но зато возрастет качество отопительной системы, при котором возможна более точная настройка и низкотемпературный режим отопления. При покупке радиаторов в магазинах в паспортах технических характеристик тепловая мощность может быть указана в киловаттах или по расходу теплоносителя. Если указан расход теплоносителя, то мы уже знаем, что расход теплоносителя равный 1 л/мин примерно соответствует мощности в 1 кВт. Обычно в паспорте отопительного прибора указаны размеры радиатора в миллиметрах. В настоящее время в продаже радиаторы бывают высотой 60, 50, 40, 30 и 20 см, приборы высотой 20 см и менее называют плинтусными. Высота 60 см — традиционная высота старых чугунных радиаторов, и новые радиаторы высотой 60 см хороши для их простой замены. Сейчас чаще используют радиаторы высотой 50 см, так как в архитектуре все чаще используются высокие окна и низкие подоконники, а при установке радиатора под окно нужно выдержать нормативный зазор между подоконной доской и радиатором не менее 5 см, а расстояние между полом и радиатором должно быть не менее 6 см. Низкие радиаторы выглядят компактнее, но при одинаковой мощности будут длиннее, а размеры помещения не всегда позволяют установить более длинные радиаторы. В паспорте радиатора рядом с мощностью, например, 1905 Вт, указываются цифры расчетного перепада температуры, например, 70/55. Это означает, что при охлаждении с 70 до 55 градусов радиатор со своей поверхности отдает 1905 Вт тепловой мощности. Однако многие продавцы указывают мощность своих радиаторов только для перепада 90/70. При использовании таких радиаторов для среднетемпературных систем отопления с перепадом 70/55 мощность теплоотдачи такого радиатора будет меньше заявленного в паспорте. Поэтому при выборе радиаторов для средне" и низкотемпературных (55/45) систем отопления их фактическую мощность нужно пересчитывать. Мощность отопительного прибора определяется по формуле: Q = k A T , где k — коэффициент теплопередачи отопительного прибора, Вт/м2 °С; А — площадь теплопередающей поверхности отопительного прибора, м2; T — температурный напор, °С (рис. 82). Из паспортных данных на радиатор нам известна мощность радиатора (Q) и температурный напор ( T), соответствующий данной мощности. Подставляя эти значения в формулу, определяем произведение k A. Теперь известны все составляющие формулы, подставляя значение T равное 50 или 30°С, соответствующее средне" и низкотемпературным системам отопления, находим мощность данного радиатора для этих систем. Более того, мощность радиаторов можно пересчитать на свой температурный напор ( T), если вас по каким"либо причинам не устраивают нормативные величины 50 и 30°С, используя для этого формулу на рисунке 82. Например, нам нужно выбрать радиаторы для комнаты площадью 16 м2. Для отопления такой площади нужны радиаторы мощностью 1,6 кВт, умножаем это число на коэффициент 1,15 и получаем 1,84 кВт. Приходим в магазин и выбираем радиатор, подходящий нам по размеру и мощности, предположим, что мы находим такой отопительный прибор, в 89

паспортных данных которого обозначена мощность 1905 Вт (1,9 кВт). Изучая паспортные данные, находим, что указанную мощность этот радиатор может выдать только при температурном напоре 60°С (90/70). Однако мы заранее знаем, что наша система отопления будет сделана с качественной регулировкой температуры теплоносителя — с применением трехходовых смесителей и будет работать в низкотемпературном режиме (55/45) с температурным напором T = 30°С. Следовательно, нужно пересчитать мощность предлагаемого радиатора. По формуле или паспортным данным находим величину произведения k A = 31,75 Вт/°С и вставляем обновленные данные в формулу определения мощности. Q = k A T = 31,75 30 = 956 Вт, что составляет примерно 50% от нужной нам мощности. Дальше можно поступить несколькими способами: купить вместо одного два радиатора; рассчитать мощность одной секции радиатора и на основании этого расчета подобрать радиатор с нужным количеством секций; поискать другие радиаторы, удовлетворяющие нашим требованиям. Необходимо добавить, что при покупке радиаторов для низкотемпературных отопительных систем ( T = 30°С), в паспортных данных которых указан температурный напор 60°С, результат всегда будет один — количество секций радиаторов должно быть удвоено. В других случаях, когда в паспорте указаны другие температурные напоры или к расчетному температурному напору у вас свои требования, мощность радиаторов нужно пересчитать. Как вы видели, это совсем несложно. На отдачу тепла от радиаторов в помещение влияют также место размещения радиатора в комнате и способ его подключения к трубопроводам. Радиаторы размещают прежде всего под световыми проемами. Какие бы сверхсовременные стеклопакеты не стояли в оконных рамах, окно — это всегда место наибольших теплопотерь. Размещенный под окном радиатор нагревает воздух вокруг себя. Поднимаясь вверх, горячий воздух создает перед окном тепловую завесу, препятствующую распространению холода от окна. Кроме того, холодный воздух от окна тут же перемешивается с теплым воздухом, поднимающимся от радиатора, и усиливает конвекцию во всем помещении, способствуя более быстрому прогреванию всего воздуха помещения. Желательно, чтобы радиаторная «гармошка» была длиной во всю ширину окна, в крайнем случае, не менее 50% длины проемов. Вертикальные оси оконного проема и радиатора совмещают, допустимое отклонение не более 50 мм. В угловых комнатах могут быть размещены дополнительные радиаторы вдоль глухих наружных стен по возможности ближе к наружному углу. При применении стояковых систем отопления стояки нужно размещать в углах

Рис.83. Изменение мощности теплоотдачи радиаторов в зависимости от способа их установки

Рис.84. Изменение мощности теплоотдачи радиаторов в зависимости от способа присоединения к ним труб

помещения, особенно важно разместить стояки в наружных углах угловых комнат. Дело здесь в том, что наружные углы домов подвергаются атаке холодного воздуха, в отличие от стен, с двух сторон. Разместив отопительные стояки в углах, вы обеспечиваете их прогрев с внутренней стороны и резко снижаете вероятность отсыревания и почернения материала стен — развития в углах грибковых порослей. Отопительные приборы размещают так, чтобы были обеспечены их осмотр, очистка и ремонт. Если применяется ограждение (экран) или декорирование приборов, то в расчет тепловой мощности радиаторов нужно внести коррективы. Мощность приобретаемых радиаторов должна быть рассчитана с поправочным коэффициентом (рис. 83). Присоединение труб к радиаторам может быть с одной стороны (одностороннее) и с противоположных сторон (разностороннее). При присоединении труб с разных сторон возрастает теплопередача приборов, однако конструктивно рациональнее делать одностороннее присоединение труб. С разных сторон присоединяют радиаторы при числе секций более 20, а также при числе приборов «на сцепке» более одного. Тепловой поток радиаторов зависит от расположения мест подачи и отвода из них теплоносителя. Теплопередача возрастает при подаче теплоносителя в верхнюю часть и отводе его из нижней части прибора (направление движения сверху вниз) и понижается при направлении движения снизу вверх (рис. 84). При установке отопительных приборов в несколько ярусов по высоте (по этажам) рекомендуется обеспечивать последовательное движение теплоносителя сверху вниз. Индивидуальное регулирование теплопередачи отопительных приборов может быть ручным и автоматическим. Термостатные вентили регулируют пропуск теплоносителя таким образом, что достигают наилучших показателей теплообмена на всех участках теплового прибора. Монтаж отопления Перед монтажом отопления нужно: вставить окна и подоконники; оштукатурить места для радиаторов под всеми окнами; подготовить котельную, то есть оштукатурить стены либо облицевать керамической плиткой или другими материалами, подготовить полы, но не делать чистых полов и чистой отделки, они выполняются позже. Устройство разводки отопления по помещениям начинают с установки радиаторов на стены. Для этого радиаторы приставляют к стене, размечают место их установки с провер91

кой горизонтальности и засверливают кронштейны крепления отопительных приборов. Затем на кронштейны навешивают радиаторы. Заводскую упаковку при установке радиаторов на стену лучше не снимать, а устанавливать радиаторы прямо в ней. Упаковку можно будет снять после окончания всех «мокрых» и грязных работ, это защитит радиаторы от царапин и загрязнений. Следует отметить, что в инструкциях по установке радиаторов всегда рекомендуют монтировать их строго горизонтально. Однако, если вы установите их с легким, практически незаметным, уклоном от труб подводки, то это не только не ухудшит внешний вид, но и будет способствовать отводу воздушной пробки из радиаторов в магистраль. Правда, это мероприятие годится только для систем отопления с низким рабочим давлением, в которых возможно попутное удаление воздуха или противотоком, либо в насосных системах отопления, в которых воздух и теплоноситель двигаются попутно. В системах насосной циркуляции и с встречным движением воздуха и теплоносителя воздушная пробка не сможет продвигаться навстречу теплоносителю и будет заталкиваться обратно в радиатор, в этом случае радиаторы устанавливают строго горизонтально и снабжают их автоматическими воздухоотводчиками или кранами Маевского. Трубопроводы для подключения радиаторов монтируют несколькими способами (рис. 85–87). Для тройниковых систем со стояками применяют, как правило, открытую разводку труб, размещая их вдоль стен по периметру дома, но можно применить и скрытую разводку, пряча трубы в штробы, пробитые в стенах. Для однотрубных коллекторных разводок чаще всего применяют скрытую в полу разводку труб, проложенных по периметру дома. Подвод к радиаторам производят подъемом труб из пола или трубы из пола заводят в штробы в стенах, а уже из стен они выходят на подключение к радиаторам. Двухтрубные коллекторные разводки делают либо лучевым методом, подключая каждый радиатор к коллекторам, либо трубы прокладывают по периметру стен и последовательно подключают к ним радиаторы. Прокладываемые в полу трубы впоследствии заливаются стяжкой пола; если применяются деревянные полы на лагах, то трубы прокладывают в промежутке между лагами и сквозь них, под досками пола. Во всех случаях скрытой прокладки труб их укладывают в защитной утепленной трубе. Смонтированные таким образом трубы будут предохранены от повреждений и у них будет место для температурного расширения. Монтаж коллекторной системы отопления следует начинать после обвязки котла с установки этажных коллекторов, которые крепятся в шкафу на кронштейнах. Коллекторы должны быть легко доступными для обслуживания и контроля. К одному коллектору рекомендуется подключение не более 10 радиаторов. В соответствии с основными требованиями по устройству систем отопления подающий коллектор следует монтировать вверху, а обратный внизу. Монтаж труб начинают от подающего коллектора. Если трубы отопления находятся в стяжке пола, необходимо на каждом радиаторе установить воздухоотводчик. Для предотвращения завоздушивания на самом коллекторе на нем тоже необходимо установить воздухоотводчик. Монтаж стояковой системы отопления начинают с установки и закрепления стояков подачи и обратки с установленными на них тройниками или угольниками для подключения отводов к радиаторам. Концы труб, которые еще не подключены к системе, во избежание забивания грязью должны быть закрыты пробками или обмотаны тряпками. Подающий и обратный трубопроводы, а также подводки к радиаторам помечаются бирками, наклейками или цветными лентами. Это не позволит перепутать подающий и обратный трубопроводы и значительно облегчит монтаж и проверку системы. Монтаж отопительной коллекторной системы отопления с металлопластиковыми трубами осуществляется только с использованием неразъемных обжимных соединений на пресс"фитингах и фитингах с надвижными гильзами, так как лишь такие соединения можно замоноличивать в стены и стяжку пола. Трубные разводки из полипропиленовых и медных труб должны соединяться на пайке или сварке. Виды труб, применяемые для систем отопления, и способы их соединения подробно описаны в книге «Сантехника в вашем 92

Рис. 85. Трубопроводы от коллекторов, как правило, прокладывают в стяжке пола в утепленном защитном кожухе. Трубопроводы тройниковой разводки могут быть утоплены в стену (на снимке показана предварительная примерка труб, затем они будут утеплены, установлены и заштукатурены).

«Лучевая» в стяжке пола

Открытая прокладка вдоль стен

Рис. 86. Примеры прокладки трубопроводов

Подключение из пола

Подключение из стены Рис. 87. Примеры подключения радиаторов

Рис. 88. Соединители «американки»

доме» издательства «Аделант». После того как система будет смонтирована и подвергнута гидравлическому испытанию, перед заливкой стяжки рекомендуется все фитинги с соединениями защитить от раствора. Для этого их необходимо обмотать пленкой, фольгой и т. п, это защищает фитинги от поверхностного повреждения. Подключения радиаторов к трубам столь же разнообразно, как и прокладка трубопроводов. Радиаторы можно просто подсоединить к трубам на угловых и прямых «американках» (рис. 88). «Американка», это разборный фитинг, он раскручивается и одна

из его половинок наворачивается на короткую резьбу трубы, а другая в сантехнический прибор, затем обе половинки скручиваются накидной гайкой, надетой на фитинг. Таким образом, при необходимости радиатор можно снять, не разбирая трубошаровые краны провод. Для того чтобы радиаторы можно было снять без слива теплоносителя из системы отопления, например, для промывки, перед «американка» «американками» устанавливаются отсечные (шаровые) краны (рис. 89). Если требуется смонтировать систему отопления с регулированием температуры воздуха в помещении, то при присоединении радиаторов к трубам чаще всего используются термостатические вентили с ручным управлением либо термостатическим головками с сильфонами или сервоприводами (рис. 90). Как правило, установРис. 89. Пример простого подключения ка на радиаторах вентилей с термостатами радиатора является достаточной для того, чтобы сделать систему отопления регулируемой без применения трех" и четырехходовых смесителей на контурах отопления. Однако в этом случае обязательна установка перепускных клапанов (рис. 36), сбрасывающих давление в отопительном контуре, если вдруг все термостатные вентили сработают на закрывание движения теплоносителя в радиаторах. Бытует мнение, что вентили с термостатами в зависимости от температуры воздуха в помещении прикрывают отверстие, пропускающее теплоноситель, тем самым регулируя его расход. На самом деле, они действительно регулируют расход, но большинство из них работают несколько иначе. Когда температура воздуха в помещении достигает выставленного на термостате значения, срабатывает сильфон и закрывает седло крана, прекращая движение теплоносителя. Термостаты одних фирм срабатывают мгновенно, другие

Рис. 90. Отопительная арматура для подключения радиаторов

Рис. 90. Подключение радиаторов через термостатные, балансировочные и трехходовые вентили: 1 — вентиль с термостатом; 2 — балансировочный вентиль; 3 — трехходовой вентиль; 4 — тройник

медленнее. Если, например, в течение часа наблюдать за работой вентиля с термостатом, то складывается впечатление, что он регулирует расход, на самом деле в период работы он пропускает весь теплоноситель, отчего радиаторы, находящиеся ближе к генератору тепла, нагреваются сильнее, а дальние нагреваются меньше. Налицо разбалансированность системы отопления (рис. 91). Поэтому монтаж на подключении радиаторов вентилей с термостатами является необходимым условием регулируемых отопительных систем, но недостаточным. На обратку подключения радиаторов нужно ставить балансировочные краны, представляющие собой, в общем"то, обычный седловой кран с конусным штоком (рис. 92). Открывание этого крана на один–два или несколько оборотов регулирует расход теплоносителя через радиаторы. Регулирование производится по специальным таблицам, предоставляемым изготовителями балансировочных кранов, либо используются краны с отверстием под переносРис.92. Балансировочный вентиль ной расходомер. Отсечные краны на подключение радиаторов в этом случае не устанавливаются, радиатор можно будет снять, закрыв балансировочный и термостатный вентиль. Однако необходимо заметить, что вентили с термостатами и балансировочные краны такого типа неплохо работают в системах индивидуального отопления и практически бесполезны при центральном отоплении. Наши многокилометровые и изношенные теплотрассы сделаны в основном из стальных труб, в них отслаивается ржавчина и этот шлам моментально забивает седла регулировочных вентилей. Если вы все же решитесь на монтаж вентилей с термостатами у себя в квартире, то необходимым условием будет установка перед ними фильтров"грязевиков и периодическая их очистка. В системах отопления с вертикальной однотрубной разводкой подключение радиаторов производится через трехходовой вентиль с термостатной головкой (рис. 90) или через обычный вентиль с термостатом и отсечной кран (рис. 93). Для одностороннего подключения радиаторов в системах с однотрубной горизонтальной разводкой производятся специальные двухходовые узлы подключения со встроенным байпасом (рис. 94). В нижней части узла располагается байпас, который разделяет горячий теплоноситель, направляя одну его часть в радиатор, а другую часть обратно в магистраль. Узлы подключения производятся двух типов: с балансировочным клапаном и без него. Вкручиванием или выкручиванием клапана регулируется расход теплоносителя, вытекающего из радиатора. Настройка балансировочного клапана производится по Рис. 93. Простое подключение радиатора в однотрубной вертикальной системе

таблицам изготовителя узла подключения. В верхней части узла устанавливается термостат, следящий за температурой воздуха в помещении и отключающий подачу теплоносителя в радиатор.

Рис. 94. Присоединение радиаторов в однотрубной отопительной схеме двухходовыми узлами подключения

Для двухтрубных отопительных систем изготовителями теплотехнического оборудования создан примерно такой же узел (рис. 95). Разница заключается лишь в том, что байпас двухтрубного узла находится всегда в закрытом состоянии. Это обеспечивается различными техническими решениями, в данном случае, прокладкой на штоке клапана. Не-

Рис. 95. Присоединение радиаторов в двухтрубной отопительной схеме двухходовыми узлами подключения

обходимо отметить, что изготовителей узлов подключения радиаторов довольно много. На рисунках 94–95 представлены узлы фирмы «Heimeier», у других фирм применены иные технические решения, но в них использованы те же основные принципы: нижнее подключение трубопроводов к узлу, встроенные байпасы и балансировочные клапаны. Существуют и универсальные узлы подключения радиаторов (рис. 96) с регулируемым встроенным байпасом, предназначенные как для однотрубных, так и для двухтрубных горизонтальных разводок. Открыванием клапана байпаса регулируется перелив горячего теплоносителя в обратку. Полное закрывание отверстия в байпасе отправляет весь теплоноситель в радиатор. Частичное открывание разделяет теплоноситель на два потока: одна часть направляется в радиатор, другая в магистраль, а так как конусные клапаны расположены на одном штоке, то становится возможным балансировка отопительного контура, делая расход через радиаторы больше на удаленных отопительных приборах и Рис. 96. Универсальный узел меньше на близко расположенных. подключения радиаторов Для придания радиаторам отопления более эстетичного вида уменьшают количество соединительных узлов и применяют так называемое «одноточечное» соединение (рис. 97). Главная особенность его заключена в применении специальной трубки, которая вводится внутрь радиатора. Через эту трубку горячий теплоноситель подается далеко внутрь радиатора, а

Рис. 97. Одноточечное присоединение радиатора

100

для двухтрубной разводки

для однотрубной разводки с нерегулируемым байпасом

Рис. 98. Узлы подключения в нижнюю плоскость радиатора

остывший отводится через отверстие, расположенное вокруг трубки. Или, наоборот, горячий теплоноситель вводится через отверстие, а отводится через трубку. Эти у злы подключения радиаторов разработаны как для однотрубных, так и для двухтрубных горизонтальных разводок отопительных контуров. Для некоторых радиаторов предусматривается подключение трубопроводов в нижнюю плоскость отопительного прибора. Изготовителями теплотехнического оборудования и для них придуманы собственные узлы подключения. Как и при боковом подключении радиаторов, они делаются с встроенным регулируемым или нерегулируемым байпасом и балансировочным клапаном (рис. 98). КОНТУР «ТЕПЛЫХ ПОЛОВ» На сегодняшний день наиболее распространенными типами «теплых полов» являются водяные и электрические. И те, и другие имеют свои преимущества и недостатки. У электрического пола основным преимуществом является то, что он ни при каких обстоятельствах не может протечь. Зато, как у всякого электроприбора, у электрического кабеля «теплого пола» теоретически существует возможность короткого замыкания. Системы водяных «теплых полов» полностью электробезопасны, но теоретически труба такого 101

Рис. 99. График температур воздуха при различных отопительных системах

«теплого пола» может быть механически повреждена, и протечь. Напольное отопление обеспечивает наиболее комфортные условия — тепловые потоки равномерно распределены по всей площади помещения (рис. 99), температура равномерно понижается по высоте помещения, что соответствует условиям комфортности. Идеальным для людей распределением температуры в помещении является режим, при котором ногам человека чуть более тепло, чем голове (температура пола находится между 22 и 25°С, а температура воздуха на уровне головы человека – между 19 и 20°С). При напольном отоплении почти 70% тепла передается в виде теплового излучения, которое не способствует поднятию пыли в воздух. Если температура воздуха в помещении +20°С, из графика видно, что при напольном отоплении разница температур у поверхности пола и под потолком составляет 1–2°С. А при радиаторном отоплении разница температур составляет 6–8°С, причем, внизу холоднее, вверху теплее — это является причиной сильной конвекции воздуха, которая способствует отрыву от поверхности пола и поднятию пыли вверх. При напольном отоплении все наоборот, естественное перемещение воздуха ограничено, в связи с чем не происходит поднимание пыли и, кроме того, подсос наружного холодного воздуха в помещение будет значительно меньше. Контуры «теплых полов» делают из медных и металлопластиковых труб на неразъемных фитинговых соединениях. Способность металлопластиковых труб гнуться обеспечивает легкость и простоту монтажа греющего контура. Низкий коэффициент шероховатости, отсутствие коррозии и зарастания сечения позволяют избежать больших потерь напора, что особенно важно при большой протяженности греющего контура. Система

спиральная

«змейкой» или «петлями» Рис. 100. Схема раскладки труб

102

сдвоенная спираль

отопления пола может устанавливаться в качестве основной или в сочетании с другими системами отопления. Для монтажа систем напольного отопления можно выбрать следующие схемы раскладки (рис. 100): спиральную — углы поворота трубы в системе составляют 90°, что облегчает монтаж; «петлями» или «змейкой» — «змейка» применяется, когда расстояние между трубами позволяет загибать их на 180°, грушевидные «петли» применяются в тех случаях, когда шаг между рядами не позволяет загнуть трубы на 180°; сдвоенную спираль — используют при больших площадях или при необходимости создания зонального отопления большой мощности, например, перед уличной входной дверью. Из"за лимитированного минимального радиуса изгиба труб первый метод укладки рекомендуется для шага труб (расстояния между рядами) 225 и 300 мм. В местах, где имеется необходимость более высокой мощности отопления, под окнами и перед входными дверями, отопительные трубы прокладываются более часто, а в местах, закрытых мебелью, трубы лучше совсем не класть. Поэтому вид контуров и шаг раскладки труб комбинируют — вблизи окон шаг делают чаще, а под основной площадью пола — шире. Когда требуется более плотный шаг укладки труб, повороты на 180° должны иметь грушевидную форму, во избежание сплющивания труб. При расчете шага раскладки труб необходимо учитывать температуру в каждом помещении, уменьшая шаг раскладки в зонах пониженной температуры. При большом количестве труб, уложенных близко друг к другу, например, в коридорах или возле коллектора, следует изолировать некоторые из них, желательно подающие, для того чтобы не допустить местный перегрев поверхности. Чтобы голая стопа не ощущала зонального перепада температур, шаг размещения труб греющего контура делают не более 350 мм. При определении количества тепла необходимо учитывать, что наиболее комфортная температура на поверхности пола считается от +26 до +31°С. Температура пола в зонах, граничащих с окнами или дверью, может достигать +35°С, в ванных комнатах и бассейнах +33°С. Обычно в отопительном контуре допускается потеря давления до 0,2 атм. Поэтому общую длину трубы контура не делают более 100 м, а одним контуром обогревают не более 15–20 м2 площади пола. Для отопления больших помещений используют несколько контуров, прокладывая их рядом, но подключая на разные отводы коллекторов. Предварительный расчет теплового контура напольного отопления Определение плотности теплового потока на 1 м2 «теплого пола»: q=Q/F, где q – плотность теплового потока, (Вт/м2); Q – суммарные теплопотери помещения, (Вт); F – активная площадь пола, (м2). Суммарные тепловые потери помещения определяются теплотехническим расчетом здания, но как уже неоднократно говорилось, для грубого расчета они могут быть приняты из расчета 1000 Вт на 1 м2 (стр. 14). Если напольное отопление будет применяться как дополнительное к радиаторному, то суммарные теплопотери можно определить в процентном соотношении. Например, 40% теплопотерь будут возмещаться радиаторным отоплением и 60% — напольным. Для расчета площади пола нужно учитывать только ту часть пола, которая будет участвовать в нагревании помещения. Например, вдоль внутренних стен, где будет располагаться мебель, нужно оставить краевые участки шириной 400–500 мм. Так, для общей площади пола, предположим, 20 м2 активная площадь пола может составить 14–16 м2. Далее находим среднюю температуру теплоносителя в нагревательном контуре (°С): t = (tг + tо)/2 , где tг — температура на входе в нагревательный контур; tо — температура на выходе из нагревательного контура. Рекомендуемые температуры теплоносителя на входе и выходе системы tг/tо — 55/45, 50/40, 45/35, 40/30°С. Вы можете применить свои параметры для вычисления средней температуры, но температура подачи должна быть не выше 55°С, а тем103

Рис. 101. График зависимости удельного теплового потока от средней температуры воды в металлопластиковых трубах при толщине стяжки 70 мм, температуре воздуха в помещении 20°С и покрытии пола из керамической плитки

пература обратки ниже ее на 10°С (оптимально 5°С). Исходя из плотности теплового потока (q) и средней температуры теплоносителя в нагревательном контуре ( t), по графику, изображенному на рисунке 101, подбираем диаметр и шаг установки металлопластиковых труб. Как пользоваться этим графиком? На шкале средних температур откладываем значение полученной нами средней температуры и проводим горизонтальную линию. Затем на шкале плотности теплового потока откладываем рассчитанную нами по формуле плотность и проводим вертикальную линию. Пересечение линий показывает какой диаметр трубы нам подходит (сплошная линия диаметр 16 мм, прерывистая — 20 мм), а по цвету линии определяем рекомендуемый шаг установки труб. Если проведенные линии не попадают не на одну из зависимостей графика (на цветные линии), то принимают близрасположенную зависимость, в сторону увеличения шага либо изменяют среднюю температуру теплоносителя. Необходимо отметить, что данный график справедлив для полов на цементно"песчаных стяжках общей толщиной 7 см и покрытых керамической плиткой. Для других напольных покрытий и других толщин стяжек нужно корректировать расчет. Например, пол из ковролина вместо плиточного, потребует повысить температуру теплоносителя на 4–5°С, а каждые лишние 10 мм толщины стяжки уменьшают плотность теплового потока на 5–8%. Тем не менее, грубый расчет «теплых полов» можно произвести по приведенным здесь формулам и графику, а окончательную регулировку температуры теплоносителя произвести трех", четырехходовыми смесителями или термостатами после монтажа отопительного контура. Однако, если требуется точный расчет «теплых полов», то нужно обращаться к инженерам"теплотехникам. Поскольку в нем учитывается множество различных данных, от технических характеристик труб, до послойного теплорасчета ограждающих и напольных конструкций. Далее рассчитывается приблизительная длина труб. Активная площадь пола (м2) делится на шаг укладки труб (м). К полученной длине прибавляется длина на загибы труб и длина на подключение к коллекторам. Теперь, когда известны длина труб и их диаметр, можно посчитать объем содержащегося в них теплоносителя. Максимальная скорость движения теплоносителя в трубах «теп104

лого пола» должна лежать в пределах от 0,15 до 1 м/с. Зная расход теплоносителя (Q), напомним, что 1 кВт = 1 л/сек, и объем воды в укладываемых трубах, проверяем скорость движения теплоносителя. Если она лежит в требуемых пределах, то принимаем эти диаметры труб, если скорость слишком велика — увеличиваем диаметр. Насос отопительного контура определяем по расходу теплоносителя с 20% увеличением на гидравлическое сопротивление в трубах. Если на коллекторной системе «сидит» несколько «теплых полов» с циркуляцией от одного насоса, то насос подбирается по общему расходу отопительного контура. Еще раз повторимся, что приведенная методика расчета «теплого пола» весьма приблизительна, реальный расчет может сильно отличаться. Например, сделав «теплые полы» по этой методике, вы сможете увеличить или уменьшить температуру теплоносителя и изменить тем самым теплоотдачу пола, но бесконечно увеличивать температуру пола нельзя. Пол превратится в раскаленную сковороду, но так и не обогреет помещение. Или, например, если вы ошибетесь с выбором насоса (недоучтете гидросопротивление труб), то слабый насос придется заменить на более мощный. Поэтому, лучше использовать эту методику для устройства «теплого пола» как вспомогательного при основном радиаторном отоплении, а для полноценного расчета «теплых полов» обратиться к специалистам. Схемы отопительных контуров «теплых полов» Устройство «теплых полов» в квартирах с централизованным отоплением допускается только после обязательного согласования их подключения с организацией, эксплуатирующей теплосети. Возможны два варианта подключения: реконструкция существующей системы отопления и коммерческое подключение. Реконструкция подразумевает демонтаж одного или нескольких радиаторов отопления и установку вместо них контура «теплых полов» с расходом теплоносителя, равным расходу в удаленных радиаторах. Коммерческое подключение допускает подключение контура «теплых полов» без удаления радиаторов, но с установкой счетчиков расхода тепла. Разумеется, мощность централизованной отопительной системы должна быть достаточной для обеспечения теплом дополнительной врезки без нанесения ущерба другим жильцам дома. Практически безболезненно можно подключать «теплые полы» к обратке системы отопления на первых этажах зданий с верхней разводкой (рис. 102). В этом месте стояк обратки соединяется с магистралью, отводящей воду в котельную, если подключить здесь «теплые полы», то они не будут отбирать тепло у других жильцов дома. Квартирные «теплые полы» можно подключать непосредственно к отопиРис. 102. Пример подключения «теплых полов» в конечном участке стояка отопления: 1 — шаровой тельным стоякам или через теплообкран с фильтром грязевиком; 2 — обратный клапан; менник (рис. 103). Прямое подключе3 — трехходовой смеситель; 4 — насос; 5 — перепу- ние к стоякам нужно в обязательном скной клапан; 6 — воздухоотводчик; 7 — спускной порядке защищать установкой фильткран ров"грязевиков, но даже их наличие и 105

Рис. 103. Пример схем подключения «теплых полов»: а — смесительный узел с двухходовым вентилем и термостатом; б — то же, с байпасом на коллекторах; в — с трехходовым краном; г — с трехходовым смесителем; д — с четырехходовым смесителем; е — смесительный узел для центрального отопления (любая из схем (а, б, в, г, д) может быть подключена к центральной системе отопления через теплообменник); 1 — циркуляционный насос; 2 — двухходовой вентиль с термостатом и сервоприводом; 3 — балансировочный вентиль контура «теплого пола»; 4 — балансировочный вентиль первичного контура; 5— встроенный термометр; 6 — автоматический воздухоотводчик; 7 — вентиль для слива теплоносителя; 8 — байпас с перепускным клапаном; 9 — трехходовой смеситель с сервоприводом и термостатом; 10 — четырехходовой смеситель с сервоприводом и термостатом; 11 — трехходовой кран с сервоприводом и термостатом: 12 — группа безопасности (манометр, воздухоотводчик, предохранительный клапан); 13 — расширительный бак; 14 — теплообменник

106

периодическая очистка не дают гарантии, что контур напольного отопления быстро не забьется грязью и шламом и не перестанет работать. Подключение через теплообменник делает напольное отопление независимым, но требует установки дополнительного оборудования: теплообменника, узла подпитки с грязевиком, расширительного бака и группы безопасности. Как правило, «теплые полы» в коттеджах и загородных домах подключаются от одного котла совместно с контуром горячего водоснабжения. Котельная работает на максимальный температурный режим, то есть режим, который необходим для приготовления горячей воды и отопления. Поэтому для «теплых полов» требуются узлы для снижения температуры подачи. Снижение температуры производят установкой в отопительный контур двухходовых термостатов, трех" и четырехходовых смесителей на подачу либо трехходовых кранов на обратку (рис. 103). Смесительный узел контуров «теплых полов» может быть установлен непосредственно в котельной при обвязке котла или включен в схему высокотемпературного радиаторного отопления и присоединен к ней непосредственно перед коллекторами разводки «теплых полов». Так, например, в узле с трех" и четырехходовых смесителями охлажденная вода обратки подмешивается к горячей воде подачи и через коллекторы подается в отопительные контуры «теплых полов». Сами подающие коллекторы могут быть снабжены расходомерами или быть выполнены без них, а на обратных коллекторах нужно устанавливать балансировочные вентили или делать отопительные кольца одной длины. Для обеспечения безопасности в смесительный узел добавляется байпас со встроенным перепускным клапаном. Если давление в смесительном узле подскочит выше запланированного предела, клапан сработает и сбросит давление в обратку. Наличие байпаса в смесительных узлах с трех" и четырехходовыми смесителями является желательным, а в узлах с двухходовым обязательным элементом системы. Кроме того, в узле с двухходовым вентилем (рис. 103, а) обязательно включение предварительно настроенного балансировочного вентиля, регулирующего поток охлажденного теплоносителя через байпас. От количества поступающей через байпас воды засвистит процент её подмешивания в тройнике на трубопроводе горячей воды. Сколько в тройник зашло воды, столько же из него должно выйти, в данном случае в тройник поступает вода после двухходового вентиля и из байпаса, в тройнике она смешивается и побуждаемая насосом устремляется в коллектор «теплых полов». Необходимо заметить, что на рисунке 103 изображены основные схемы смесительных узлов, на самом деле их значительно больше. Например, можно вообще не производить смешивания воды до коллекторов, а снабдить каждый отвод коллекторной группы своими термостатами, расходомерами и балансировочными клапанами (рис. 37). Особенно удобно использование таких коллекторов для котлов небольшой мощности. Применение

Рис. 104. Примеры смесительных узлов заводского изготовления

107

коллекторов с внедренными в них узлами регулировки позволяет присоединять к одной коллекторной группе сразу несколько разнотемпературных отопительных контуров: горячего водоснабжения, радиаторного отопления и «теплых полов». Отдельно для напольного отопления сегодня можно приобрести и совсем крохотный смесительный узел для площади 20 м2, и узлы для больших площадей (рис. 104). Монтаж напольного отопления Обычно системы «теплых полов» размещаются в бетонных наливных полах. Однако они также могут быть размещены и в деревянных полах. Способов укладки «теплого пола» существует очень много, но все они сводятся к одному: сначала укладывается теплоизоляция с отражающим экраном, затем петли труб «теплого пола», сверху стяжка или настил. Поверхность основания должна быть чистой и ровной, допускаются неровности и выступы не более 10 мм. Кривая и неровная поверхность перекрытия должна быть выровнена при помощи тонкого слоя цементно"песчаного раствора или сухим песком. Это предотвратит поломку слоя теплоизоляции. Перед укладкой слоя теплоизоляции следует убедиться, не рекомендуется ли для данного проекта дома укладка в конструкцию пола паро" или гидроизоляции (например, бетонная подготовка пола сделана по грунту либо пол делается в ванной комнате). Если таковая в проекте предусмотрена, то на очищенное от мусора основание укладывается паро" или гидроизоляция. Материалом для изоляции служат рулонные, наливные или обмазочные гидроизоляционные материалы. Если в качестве изоляции применяются материалы на битумном вяжущем, то перед укладкой теплоизоляции из пенополистирольных плит битум должен полностью высохнуть. Эффективность работы системы напольного отопления во многом зависит от правильного выбора теплоизоляции. Необходимо свести к минимуму потери тепла через перекрытие и через боковые стены. В качестве изолирующего материала можно использовать пенополистирол, жесткие минераловатные плиты, пробковый утеплитель и другие виды теплоизоляции. Для теплоизоляции необходимо применять материалы, имеющие отражающее покрытие или использовать специальную фольгу. Алюминиевую фольгу, не имеющую специального покрытия, лучше не использовать, раствор стяжки имеет щелочную среду и «сожрет» алюминий. Эта фольга изготавливается для устройства пароизоляций и не годится для укладки под цементнопесчаную стяжку, но если стяжка изготавливается на гипсовом вяжущем, то применять фольгу можно. Чем толще будет применена фольга, тем лучше. Дело здесь в том, что фольга выступает в качестве теплоотводящего элемента, примерно так же, как и оребрение в обычных радиаторах. Нагретые трубы «теплого пола» нижней своей частью отдают тепло фольге, а та, нагреваясь, в свою очередь, отдает тепло стяжке, способствуя ее равномерному прогреву. Таким образом, голая ступня ноги человека не ощущает заметной разницы температур независимо от того, находится ли она непосредственно над трубой или между труб. Чаще всего применяются готовые изоляционные плиты, изготовленные специально для «теплых полов» (рис. 105). При установке изоляционных плит необходимо следить, чтобы между ними не Рис. 105. «Теплый пол», уложенный по специальной теплоизоляции оставалось никаких щелей, 108

Рис. 106. Укладка демпферной ленты по периметру помещения

чтобы раствор стяжки не проникал между плитами утеплителя и не создавал температурные и акустические мостики. Чтобы расширяющийся при нагреве пол не давил на стены, между стенами и полом предусматривают зазор (рис. 106). Для этого перед началом монтажа системы отопления вдоль стен по периметру помещения укладывается полоска изоляции толщиной не менее 5 мм. Высота изоляции должна быть не меньше толщины слоя бетона, в котором будет находиться нагревательный контур. Перед укладкой стяжки пола демпферную ленту нужно прикрепить к полу или стене так, чтобы она не имела возможности «всплыть» в процессе заливки бетонной стяжки. Такое всплытие будет причиной прерывания компенсационного шва, что приведет к жесткому соединению стяжки со стеной. В результате этого, кроме возможного образования трещин в стяжке, будут наблюдаться еще и потери тепла сквозь стены, а также перенос звуковых волн с пола на другие конструкции здания. Стяжку пола необходимо выполнить таким образом, чтобы она нигде не соприкасалась с конструкциями здания. Со всех сторон она должна быть отгорожена эластичным материалом. Петли контуров отопления «теплого пола» должны быть уложены в соответствии с проектной документацией. Используются несколько методов крепления труб: укладка в пазы утеплителя (рис. 105), крепление к утеплителю скобами (рис. 106) или крепление к арматурной сетке крепежной проволокой либо крепление к специальной крепежной ленте (рис. 107). Можно применить и любой другой способ, главное — зафиксировать трубу перед заливкой бетоном. Трубу рекомендуется крепить через каждые 0,5–1 м. Вариант крепления к арматурной сетке отличается простотой, так как арматурная сетка представляет собой графическую сетку, благодаря чему исключается время на разметку пола. Сетка выполняется из металлического прутка диаметром от 3 до 6 мм. Размер ячейки, как правило, составляет 150 150, реже 225 225 или 300 300 мм. Арматурная сетка позволяет контролировать правильность укладки петель контуров отопления. Если сетка уложена правильно и представляет собой узор из квадратов, укладка петель напольного отопления на такой поверхности не составляет никакой трудности. Дополнительным преимуществом применения арматурной сетки является увеличение механической прочности стяжки по109

Рис. 107. Крепление труб к арматурной сетке и специальной ленте

ла за счет ее армирования. Кроме этого, благодаря сетке, труба отопления будет полностью (всей поверхностью) утоплена в стяжке пола, гарантируя при этом максимальную теплоотдачу. Прикручивая трубы к сетке, главное, не затягивать проволоку плотно к трубе. Проволока тонкая и при плотной затяжке в результате температурного расширения труб может перетереть материал трубы. Этот вариант развития событий маловероятен, но возможен, поэтому его лучше не допускать. Перед монтажом следует определить порядок укладки петель маршрут прокладки каждой из них, от подающего коллектора к обратному. Отопительные трубы обозначены цветной полосой. Полоса служит как указатель, что труба не была перекручена во время укладки. Рекомендуется отрезать трубу от бухты только после укладки петли и подвода ее к обратному коллектору. Греющий контур должен быть выполнен из цельного куска трубы или соединен пресс фитингом, заливка бетоном разборных соединений не допускается. Укладка петли начинается с подсоединения одного конца трубы к коллектору. Для подсоединения конца трубы к выходу коллектора следует ее ровно обрезать и установить на ней обжимное соединение, состоящее из разрезного кольца, обжимной гайки и втулки, которую следует вставить в трубу до упора. Следует укладывать петли так, чтобы не допустить скрещивания труб. После монтажа, каждая петля должна иметь бирку возле коллектора, с обозначением обслуживаемого помещения или зоны отопления. При укладке труб напольного отопления необходимо помнить о том, чтобы подающий, более горячий поток воды, был направлен к потенциально холодным зонам, например, к внешним стенам, окнам и входным дверям. После закрепления труб, нагревательный контур заливается бетоном (рис. 108). Перед заливкой обязательно проводится гидравлическое испытание системы под давлением 6 бар в течение 24 часов. Минимальные температурные условия монтажа 15°С. По окончании укладки трубопровода его необходимо заполнить теплоносителем и нагреть приблизительно на половину эксплуатационной температуры. Под давлением и температурой форма трубопровода выровняется, и только после этого можно приступать к укладке следующих слоев пола. Трубы напольного отопления во время заливки бетоном должны находиться под рабочим давлением. Это исключает возможность возникновения в дальнейшем нежелательных напряжений в системе. Ни в коем случае нельзя подавать в систему напольного отопления теплоноситель с проектной температурой до момента затверде110

Рис. 108. Пример устройства «теплого пола»

ния бетонной стяжки, так как локальный перегрев бетонной стяжки способствует образованию трещин. После устройства бетонной стяжки запрещено подавать горячую воду в систему в течение 3"х недель. За это время стяжка должна затвердеть естественным способом и набрать требуемую прочность. По истечении указанного времени в систему можно подать теплоноситель с температурой 25°С, а в последующие 4 дня она должна быть постепенно поднята до расчетной. Стяжка воспринимает нагрузку и распределяет ее на более мягкий нижележащий слой теплоизоляции. Поэтому стяжка должна быть достаточно жесткой, но по возможности тонкой, что-

бы не тратить лишнее тепло. Обычно минимальная толщина слоя над трубами составляет 40–50 мм, а общая толщина достигает 65–70 мм, этого достаточно, чтобы он выдерживал нагрузку до 200 кг/м2. Для устройства бетонной стяжки лучше применять «жесткий» бетон, так как чрезмерное содержание воды может быть причиной образования усадочных трещин. Устройство цементно"песчаных и других стяжек описано в книге издательства «Аделант» «Полы в вашем доме». Устройство температурных (деформационных) швов в бетонной стяжке Хотя в системе напольного отопления работают невысокие температуры теплоносителя, в слое бетонной стяжки возникают внутренние напряжения. Деформационные швы призваны предотвращать образование трещин в бетонной стяжке и снижать напряжения до минимума, ограничивая их распространение на конструкцию чистого пола и стены. На неправильно выполненных температурных швах больших площадей или площадей сложной формы, особенно в углах, возникают существенные напряжения, что приводит к откалыванию кафельной плитки или поднятию пакетных покрытий. Деформационные швы должны устраиваться: по периметру возле стен; для ограничения площадей; при площади стяжки более 40 м2 или при отношении ее сторон 2 : 1 с максимальной длиной одной из сторон 8 м; в узлах соединений различных строительных 111

Рис. 109. Устройство температурных швов

конструкций, например, узел соединения лестничного марша с лестничной площадкой; при проходах через проемы, например, дверные; при сложной форме площадей, например, при П", Г"образных площадях. В помещениях с высокой температурой пола (бассейны или помещения с покрытием пола из материалов с высоким сопротивлением теплопроводности, например, ковровые покрытия, дерево и т. п.) температурные швы следует выполнять немного чаще. Опасность образования трещин в бетонной стяжке в этих конструкциях возрастает. Температурные швы (рис. 109) делаются при помощи компенсационной ленты из вспененного полиэтилена или других мягких материалов. Для изготовления швов внутри комнат могут быть использованы деревянные (фанерные, из оргстекла и т. д.) рейки, которые вынимаются после заливки бетонной стяжки, а образовавшуюся щель заполняют эластичной мастикой — герметиком. Материалы для устройства температурных швов укладываются и перед монтажом труб напольного отопления. Трубы должны быть размещены таким образом, чтобы до минимума ограничить количество проходов через деформационные швы. Там, где проход является неизбежным, трубу (участок 40 см) следует прокладывать в защитной трубе или в стальной гильзе длиной не менее 1 м. Это предотвратит жесткое сцепление отопительных труб со стяжкой при прохождении температурного шва, а также исключит возможность действия срезающих сил на трубы и возникновение трещин в стяжке пола.

Рис. 110. «Теплый пол» в теплоотражающих пластинах

112

Устройство системы напольного отопления на деревянных балках Технология изготовления «теплых полов» по деревянным или по железобетонным перекрытиям, но с деревянными полами, в основном, аналогична вышеприведенной. С одной лишь разницей, что отопительные трубы прокладываются не в бетонной стяжке, а в специальных теплоотражающих пластинах, которые крепятся к лагам или балкам перекрытия (рис. 110) непосредственно между лагами пола либо по накату. При этом рекомендуемая толщина деревянного чистого пола должна быть не более 15 мм. Толстый слой дерева имеет низкую теплопроводность, что ограничивает возможности правильной регулировки температуры воздуха.

Пластины выполнены таким образом, что их можно вручную переламывать, получая полосы длиной 1/2, 1/3 и 1/6 целой пластины. Пластина имеет посередине желоб, в который укладывается труба. Пластины прибивают скобами или гвоздями. Укладка труб при выполнении «теплого пола» на деревянных балках производится путем вдавливания ее в желоб. Для вдавливания трубы в желоб достаточно легкого усилия ноги, но следует быть осторожным, чтобы не вдавить трубу слишком глубоко, так как это может привести к раскрытию пластины. КОНТУР ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ Централизованные системы горячего водоснабжения Трубопровод для горячего централизованного водоснабжения нельзя сделать по схеме холодного водопровода. Эти трубопроводы тупиковые, то есть они заканчиваются на последней точке водоразбора. Если сделать горячий водопровод в многоквартирном доме по той же схеме, то вода ночью, когда ей пользуются мало, остынет в трубопроводе. Кроме того, может быть такая ситуация, например, жители пятиэтажки, расположенные на одном стояке, днем ушли на работу, вода в стояке остывает и вдруг кому"то из жильцов на пятом этаже понадобилась горячая вода. После включения крана придется сначала слить из стояка всю холодную воду, дождаться теплой, а потом горячей воды — это чрезмерно большой расход. Поэтому трубопроводы горячего водоснабжения делают закольцованными: вода нагревается в котельной, тепловом узле или бойлерной и подается по подающему трубопроводу к потребителям и возвращается назад в котельную по другому трубопроводу, который в этом случае называют циркуляционным. В централизованной системе горячего водоснабжения прокладку трубопроводов в доме выполняют с двухтрубными и однотрубными стояками (рис. 111). Двухтрубная система горячего водоснабжения состоит из двух стояков, один из которых подает воду, другой отводит. На отводящем циркуляционном стояке размещают отопительные приборы — полотенцесушители. Воду все равно нагрели и подали потребителям, а будут они ей пользоваться или нет и в какое время, неизвестно, так чего добру пропадать, пусть эта вода греет полотенцесушители и воздух в сырых, по определению, ванных комнатах. Кроме того, полотенцесушители служат П"образным компенсатором для температурного удлинения труб. Однотрубная система горячего водоснабжения отличается от двухтрубной тем, что в ней все циркуляционные стояки (в пределах одной секции дома) объединили в один и назвали этот стояк «холостым». Для лучшего водораспределения к отдельным точкам потребления воды, а также в целях сохранения одинаковых диаметров по всей высоте здания в однотрубных системах горячего водоснабжения стояки закольцовывают. При коль-

Рис. 111. Пример схем разводки горячего водоснабжения в централизованных системах

113

цевой схеме для зданий высотой до 5 этажей включительно диаметры стояков принимают 25 мм, а для зданий от 6 этажей и выше — диаметром 32 мм. Полотенцесушители в однотрубной разводке ставят на стояки подачи, а это означает, что при слабом нагреве воды в котельных она может дойти до дальних потребителей остывшей. Горячую воду будут не только разбирать ближние потребители, но она еще и будет остывать в их полотенцесушителях. Для того чтобы вода не остывала и доходила горячей до удаленных потребителей в полотенцесушители врезают байпас. Для обеспечения воздухоудаления из системы трубы прокладывают с уклоном не менее 0,002 к вводу трубопровода. В системах с нижней разводкой воздух удаляют через верхний водоразборный кран. При верхней разводке воздух удаляется через автоматические воздухоотводчики, устанавливаемые в верхних точках систем.

Рис. 112. Проточный водонагреватель (газовая колонка)

Децентрализованные системы горячего водоснабжения Приготовление горячей воды в автономных системах инженерного обеспечения осуществляется преимущественно двумя способами: путем нагрева воды в проточных или накопительных водонагревателях. Проточный водонагреватель (в быту называется «колонкой») представляет из себя прибор (рис. 112), где по контуру течет нагреваемая вода, за счет наличия большой площади поверхности теплообмена происходит интенсивный процесс передачи тепла от греющей среды (электроэнергии или сго-

раемого газа) к нагреваемой. Главным и очевидным минусом данного прибора является отсутствие аккумулирующей способности, прямая зависимость производительности от подводимого тепла, а главное, вероятность образования в каналах теплообменника накипи, препятствующей свободному течению воды и значительно ухудшающей процесс теплообмена. Несомненным плюсом является компактность прибора и простая схема монтажа горячего водоснабжения (рис. 113), которая включает ввод в прибор холодной воды и выход горячей непосредственно на краны водоразбора. Проточный водонагреватель нагревает воду только в

Рис. 113. Схема разводки трубопроводов при проточном водонагревателе

114

момент расхода. Проточные водонагреватели имеют еще и то преимущество, что нагрев воды осуществляется сразу в полном объеме и столь долго, сколь это необходимо без снижения производительности. Накопительный водонагреватель (бойлер) отличается от проточного большим объемом запасаемой внутри себя воды. Нагрев воды до заданной температуры в этом случае происходит заранее и, как правило, с использованием относительно малой мощности. Например, электрический водонагреватель накопительного типа разогревает определенный объем воды до температуры 55–85°С и автоматически поддерживает температуру на установленном уровне. Поскольку нагрев происходит постепенно, такой прибор не требует большой электрической мощности и зачастую может быть подключен к обыкновенной розетке. Даже 150"литровые бойлеры на половинной мощности могут потреблять не более 1,5 кВт. В бойлере постоянно находится горячая вода, а по мере расхода в него поступает холодная и подогревается до нужной температуры. Для предотвращения потерь

Рис. 114. Бойлер косвенного нагрева

115

тепла через корпус бойлера его стенки делают утепленными. Благодаря большому слою теплоизоляции вода в емкости водонагревателя остывает крайне медленно, а потому включения нагревателя происходят редко. Схема работы накопителя (бойлера) предусматривает подачу холодной воды в нижнюю точку прибора, а отбор горячей воды производится из верхнего уровня. Производительность прибора зависит от количества подводимого тепла или мощности ТЭНа (теплоэлектронагревателя), к тому же в бойлере существует постоянный запас уже нагретой воды, покрывающий пиковые нагрузки в периоды интенсивного разбора воды. Для компенсации теплового расширения воды при нагреве в систему трубопроводов устанавливают расширительный мембранный бак. Накопительные водонагреватели могут быть выполнены в горизонтальном или вертикальном виде, что позволяет оптимизировать размещение бойлера в помещении котельной. Главными преимуществами прибора являются его аккумулирующая способность и длительный срок службы без проведения мероприятий по обслуживанию и чистке. Обычно накопительный водонагреватель работающий от котла (рис. 114), это «бак в баке», представляющий собой теплообменник с функциями теплоаккумулятора, выполненный из двух концентрических баков: внутренний бак для санитарной горячей воды нагревается от теплоносителя системы отопления, содержащегося в наружном баке и циркулирующего между двойными стенками. Внутренний бак является «сердцем» бойлера: он работает с коррозионно активной проточной водой, при высоком давлении и переменной температуре. Бак изготавливают из хромо–никелевой нержавеющей стали, сваренной в защитной среде аргона. Перед сборкой конвективные поверхности бака упрочняются и пассивируются для удлинения срока службы бака и улучшения практического сопротивления коррозии. Наружным стенкам бака придается волнообразный профиль. Такая конструкция обеспечивает сопротивление давлению и ограничивает отложение накипи путем циклов удлинения и сжатия бака. Наружный бак, содержащий теплоноситель системы отопления, изготавливают из углеродистой стали. На него наносится полиуретановая пена высокой плотности толщиной 50 мм. Сверху бойлер покрывают полимерным полипропиленом, пластичным материалом, обеспечивающим высокую сопротивляемость ударам. По расчету мощности котла с включением в его отопительный контур бойлера косвенного нагрева нет единого мнения. Одни считают, что при подключении в отопительный контур бойлера нет необходимости увеличивать мощность котла, так как котел работает на полную мощность от силы пять дней в году, когда температура на улице достигает своего минимума. Другие, наоборот, рекомендуют увеличивать мощность котла примерно на 20%. Мотивируя это тем, что котел, основное свое время работающий с 50–70% загрузкой, дольше прослужит. Объем бойлера подбирается из расчета потребности в горячей воде. По нормам требуется горячей воды: для одного умывальника со смесителем — 0,09, для одного ванного смесителя — 0,18, для одной душевой лейки — 0,09, для одного биде — 0,05, для одного кухонного смесителя — 0,09 л/сек. Схемы подключения бойлеров к контурам отопления практически все однотипны вне зависимости от вида подключения к прибору: верхнего или нижнего (рис. 115). Холодная вода из водопровода или станции подкачки (при скважинном подключении) поступает в нижнюю часть бойлера. При этом поступающая вода должна пройти фильтр"грязевик или фильтры водоподготовки, разрушающие известковые соли и не дающие им потом высесть на стенках бойлера в качестве накипи. Далее на пути воды при давлении в системе водопровода более 6 бар устанавливается редуктор давления «после себя», чтобы давление поступающей воды не превышало допустимых норм. Потом должен стоять обратный клапан, пропускающий воду в бак и закрывающий ей путь обратно. С этими приборами, в общем"то, все ясно. Дальнейшее рассмотрение трубопровода становится интересней. На трубопровод закачки холодной воды устанавливается предохранительный клапан и 116

расширительный бак. Зачем они здесь? Потребление горячей воды в доме — процесс циклический, ей то пользуются, то нет, например, ночью она нагревается в бойлере и расширяется в объеме. А куда воде расширяться, если все краны водоразбора закрыты? Для этих целей и установим на трубопроводе ввода водопровода расширительный бак. В этот момент подпитка системы холодной водой все равно не производится, так пусть пока часть водопровода поработает на расширительный бак. Для сбрасывания давления установим

Рис. 119. Примеры схем обвязки бойлеров

117

рядом и предохранительный клапан. Он сработает и в случае превышения давления со стороны бойлера, и в случае превышения давления со стороны ввода водопровода, если там вдруг случится какая"то авария и произойдет резкий скачок давления. Далее холодная вода нагревается в бойлере и насосом подается на краны водоразбора. Здесь можно установить трехходовой смеситель и соединить его с трубопроводом холодной воды, таким образом смеситель можно будет настроить на определенную температуру горячей воды, чтобы она не была обжигающей. Но при установке насоса возникает другая проблема. Когда краны водоразбора выключены, а это основная часть времени, насос будет работать «на закрытые задвижки» и повышать локальное давление в трубопроводе, но вода при этом будет стоять на месте и остывать. Чтобы насос не работал вхолостую, нужно включать в схему рециркуляционный трубопровод, сбрасывающий неиспользованную горячую воду обратно в бойлер. Теперь при отсутствии водоразбора горячая вода, подгоняемая насосом, будет крутиться по трубопроводному кольцу из бойлера и обратно в бойлер. Насос работает, жжет электроэнергию, а отдачи от него никакой. Включим в схему полотенцесушители и «посадим» их на рециркуляционный трубопровод. Насос все равно работает, горячая вода циркулирует, так пусть от этого будет хоть какая"то польза. Пусть эта вода сушит полотенца и обогревает помещения ванных комнат, а при грамотном расчете на рециркуляционный трубопровод можно присоединить и небольшую систему «теплых полов». Теперь проследим трубопроводы, поставляющие в бойлер горячую воду от котла. Если просто соединить обратку и подачу котла с бойлером, то теплоноситель будет постоянно циркулировать по контуру бойлера и нагревать в нем санитарную воду вне зависимости, есть в ней потребность или нет. Для того чтобы вода от котла циркулировала в бойлере только когда в ней есть потребность, снабдим трубопровод подачи двухходовым термостатом и соединим его сервопривод с датчиком температуры, установленным в бойлере. Как только температура санитарной воды в бойлере достигнет установленной нами величины, датчик даст команду на термостат и тот закроет поступление теплоносителя от котла. Таким же образом можно вместо двухходового термостатного вентиля установить в этом месте трехходовой кран, который будет то открывать воду на бойлер, то сбрасывать ее через байпас обратно в контур котла. Если на подачу горячей воды в бойлер предусмотрен отдельный насос, то датчик температуры через контроллер может отдавать команды насосу, то включая, то выключая его. Жидкость циркулирует вокруг внутреннего бака и нагревает санитарную воду. Когда заданная температура достигнута, термостат останавливает циркуляционный насос. В настоящее время существуют комбинированные бойлеры, сочетающие в себе функции накопителя горячей воды и проточного теплообменника быстрого нагрева. Когда расход теплой воды слишком Рис. 116. Проточный большой и накопитель бойлера быстро опорожняеттеплообменник ся, вступает в нагрев проточный теплообменник. Он обычно устанавливается на бойлере и продается вместе с ним (рис. 116). Приготовление горячей воды также делается с помощью двухконтурного отопительного котла. Обычно он имеет встроенный бойлер объемом от 50 до 200 литров, хотя многие котлы готовят горячую воду и проточным способом, как колонки. Чаще всего используют комбинированные котлы, имеющие две системы нагрева. Зимой работают два контура: 118

СОДЕРЖАНИЕ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОТОПЛЕНИИ ............................................................................ 3 Теплоноситель ................................................................................................................ 4 СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ С ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ ...................................... 6 Двухтрубная система водяного отопления с верхней разводкой ................................ 8 Двухтрубная система отопления с нижней разводкой.. ................................................15 Однотрубная система отопления с естественной циркуляцией .................................16 СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ С НАСОСНОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ .............................................20 Вертикальные двухтрубные системы водяного отопления ..... ....................................26 Вертикальные однотрубные системы водяного отопления ........................................27 Горизонтальные двух" и однотрубные системы водяного отопления ....................... .29 Коллекторные системы отопления ...............................................................................31 ДЕТАЛИРОВКА КЛАССИЧЕСКИХ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ .............................................34 ПЕРВИЧНО"ВТОРИЧНЫЕ КОЛЬЦА ..............................................................................51 СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ С ПЕРВИЧНО"ВТОРИЧНЫМИ КОЛЬЦАМИ ..........................56 Примеры схем отопительных систем ..........................................................................59 СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ С ДВУМЯ И БОЛЕЕ КОТЛАМИ ...............................................69 КОМБИНИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ .........................................................73 ПОДВЕДЕМ ИТОГИ ....................................................................................................... 77 КОТЛЫ ..........................................................................................................................79 КОНТУР РАДИАТОРНОГО ОТОПЛЕНИЯ ...................................................................... 85 Радиаторы ..................................................................................................................... 86 Расчет тепловой мощности радиаторов ..................................................................... 89 Монтаж отопления ....................................................................................................... 91 КОНТУР «ТЕПЛЫХ ПОЛОВ».......................................................................................... 101 Предварительный расчет теплового контура напольного отопления ...................... 103 Схемы отопительных контуров «теплых полов» ......................................................... 105 Монтаж напольного отопления ..................................................................................108 Устройство температурных (деформационных) швов в бетонной стяжке ................111 Устройство системы напольного отопления на деревянных балках .........................112 КОНТУР ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ ....................................................................113 Централизованные системы горячего водоснабжения .............................................113 Децентрализованные системы горячего водоснабжения ........................................ 114

В книге на рисунках, иллюстрирующих отопительные схемы, часто не изображена запорная арматура — отсечные шаровые краны. Это сделано только с целью упрощения рисунков. На самом деле отсечные краны должны стоять перед и после включенных в схему приборов – для их замены и ремонта.

119