Водяное отопление

Для систем отопления и внутреннего теплоснабжения в качестве теплоносителя, как правило, применяют воду; другие теплоносители — только при технико-экономическом обосновании.

При проектировании систем центрального водяного отопления из пластмассовых труб следует предусматривать приборы автоматического регулирования с целью защиты трубопроводов от повышения параметров теплоносителя.

Для водяного отопления одноквартирного дома может быть использована система с естественным или искусственным побуждением циркуляции теплоносителя (воды). Оба варианта системы водяного отопления включают теплогенератор (котел), трубопроводы, расширительный бак, отопительные приборы, запорную и регулировочную арматуру, воздухоотводчики, но в системе с искусственным побуждением дополнительно устанавливают насосные установки.

 

В системах отопления с естественной циркуляцией вода движется за счет разницы своей плотности при различных температурах. Более нагретая вода легче. За счет разницы весов воды в вертикальных столбах возникает циркуляционный напор. Для создания большей разницы в температуре и соответственно увеличения напора и скорости движения воды целесообразно утеплять стояк, отводящий воду от котла, и оставлять неизолированным трубопроводы у радиаторов. К тому же изоляция трубопровода в помещении у котла предотвратит перегрев помещения котельной, что важно и для систем отопления с принудительной циркуляцией.

 

Расчет мощности котла системы отопления в основном зависит от теплового сопротивления ограждающих конструкций, площади остекления, конфигурации дома. Для российских условий приблизительный выбор мощности котлов рекомендуют производить из расчета 100—150 Вт/м2 при высоте потолков 2,8 м.

Котлы мощностью менее 14 кВт предназначены в основном для отопления квартир с общей площадью около 100 м2. Для коттеджного строительства подходят в основном котлы с мощностью 24—32 кВт, которые позволяют обогреть дом общей площадью до 200 м2 и обеспечить потребность в горячей воде на уровне 10—17 л/мин. Для наполнения горячей водой ванны емкостью 200 л будет достаточно 12—20 мин. По конструкции котлы могут быть одноконтурными или двухконтурными, с принудительной тягой за счет встроенного вентилятора или с естественной. Встроенный водонагреватель котла чаще всего — проточный, емкость накопительного бака обычно не превышает 40—60 л. Накопители с нагревом от теплообменника контура отопления котла большего объема (от 100 л) делают в отдельном корпусе и устанавливают либо рядом с котлом, либо под ним.

Накопительные газовые водонагреватели емкостью 120—200 л обеспечат нагрев воды для горячего водоснабжения в зависимости от мощности за 30—70 мин. Выбрать объем накопительного бака можно, ориентируясь на разовую потребность в горячей воде температурой в 40°С одного человека (табл. 23).

Таблица 23

Раковина/умывальник	15 литров
Мойка на кухне	25 литров
Душ	70-100 литров
Ванна	200 литров

Для обеспечения необходимых расходов воды должны быть подобраны соответствующие сечения водопроводных труб (табл. 24)

Таблица 24

Прибор	Диаметр, мм	Диаметр, дюймы
Кран на кухне	13-20	1/2 - 3/4
Смывной бачок в туалете	10-12	3/8 – 1/2
Ванна	20	3/4
Стояки:	*	*
2-5 кранов	20-25	3/4 - 1
6-10 кранов	25	1
11-20 кранов	30	11/4

Для более точного расчета систем горячего водоснабжения лучше использовать нормативные документы, например, “Территориальные строительные нормы систем водоснабжения и водоотведения районов жилой малоэтажной застройки Московской области”.

Для сокращения затрат на подогрев воды накопительные водонагреватели теплоизолируют. При отключении бойлера, например, ночью на 8 ч, температура воды не должна снижаться более чем на 6—7°С. При установке накопительного бака требуется предусмотреть возможность удаления избытка воды при ее расширении в процессе нагрева в канализационный слив (раковину/мойку) через предохранительный клапан. Преимущества накопительных водонагревателей перед проточными газовыми колонками следующие:

• меньшая необходимая мощность (примерно в 2 раза) — нагрев воды может осуществляться постепенно, с меньшей пиковой нагрузкой;
• некритичность к падению давления газа и воды, снижается только мощность и увеличивается время подогрева объема воды (в колонках, где просто нагреть необходимое количество до заданной температуры в случае падения давления газа невозможно);
• возможность подключения трубопровода обратной циркуляции, что позволяет доставить горячую воду в удаленные точки водоразбора.

Двухконтурные котлы, предназначенные как для отопления дома, так и обеспечения горячей водой, имеют приоритет горячего водоснабжения (ГВС). Контур отопления на время максимального водоразбора горячей воды отключается, и вся тепловая мощность используется для контура ГВС. Возможное падение температуры в помещении зимой при отключении контура отопления на 20—30 мин несущественно и составляет обычно не более 1°С.

Таблица 25

Санитарные приборы	Секундный расход воды л/с			Часовой расход воды л/ч			Рабочее давление,МПа (м вод. стол.)	Расход стоков от прибора, л/с	Минимальные диаметры, мм
	общий	холод. воды	горяч. воды	общий.	холод. воды	горяч. воды			подводки	отвода
Умывальник, рукомойник с водоразборным краном	0.1	0.1	***	30	30	***	0.02(2)	0.15	10	32
То же со смесителем	0.12	0.09	0.09	60	40	40	0.02(2)	0,15	10	32
Мойка со смесителем	0.12	0.12	0.09	80	60	60	0.02(2)	0.6	10	40
Ванная со смесителем, в том числе общим для ванны и умывальника	0.25	0.18	0.18	300	200	200	0.03(3)	1.1	10	40
Ванная с водогрейной колонкой и смесителем	0.22	0.22	***	300	300	***	0.03(3)	1.1	15	40
Душевая кабина с мелким поддоном и смесителем	0.12	0.09	0.09	100	60	60	0.03(3)	0.2	10	40
Гигиенический душ (биде) со смесителем и аэратором	0.08	0.05	0.05	75	54	54	0.05(5)	0.15	10	32
Унитаз со смывным бачком	0.1	0.1	***	83	83	***	0.5(5)	1.6	8	85
Унитаз со смывным краном	1.4	1.4	***	81	81	***	0.08(8)	1.4	20	85

 

Горячая вода от котла поступает в расширительный бак, а затем в нагревательные приборы (радиаторы), которые отдают тепло отапливаемым помещениям. Вода, проходя через радиаторы, охлаждается и по замкнутому контуру возвращается в теплогенератор.

В настоящее время используются в основном однотрубные и двухтрубные системы циркуляции. В однотрубной системе вода последовательно проходит по всем нагревательным приборам, и соответственно ее температура от прибора к прибору снижается. В данном случае индивидуальное регулирование теплоотдачи в различных помещениях возможно только за счет увеличения или уменьшения поверхности нагрева каждого радиатора.

 

Следует также учитывать, что в системах с естественным побуждением теплогенераторы (котлы) рекомендуется располагать ниже отопительных приборов, а удаление последних от теплогенератора не должно превышать 30 м. Для индивидуальных жилых домов газовые котлы разрешено устанавливать в цокольных и подвальных этажах. Расширительный бак желательно размещать в отапливаемом помещении или хорошо теплоизолировать.

Преимуществом однотрубной системы кроме снижения материалоемкости является и более высокий циркуляционный напор. Во многих случаях для одноэтажных домов, иногда и для 2-этажных, однотрубная система отопления оправдана. При необходимости она может быть реконструирована в двухтрубную.

В двухтрубных системах для подачи воды в радиатор и слива охлажденной воды устраивают отдельные трубопроводы, тем самым обеспечивая регулирование подачи воды в каждый радиатор независимо от всей системы отопления. Появляется возможность эффективно управлять температурой воздуха в каждом помещении дома.

В поэтажных трубных разводках рекомендуется применять:

• “лучевую” схему с центрально расположенными подающим и обратным коллекторами с раздельным подключением отдельных отопительных приборов, которая предусматривает сложное присоединение к стояку и требует большей совокупной длины труб;
• попутную двухтрубную схему с разводкой по периметру дома с последовательным присоединением отопительных приборов к двум распределительным коллекторам или непосредственно к стояку.

Температура теплоносителя в подающем трубопроводе, в том числе в системах с трубами из полимерных материалов, не должна превышать 90°С.

Температура открытой поверхности радиатора водяного отопления, если не приняты меры по предотвращению случайного касания ее человеком, не должна превышать 70°С.

Важным элементом системы водоснабжения является расширительный бак — он предназначен для компенсации расширения (увеличения объема) воды при нагревании и поддержания в системе рабочего давления, обеспечивающего циркуляцию теплоносителя через отопительные приборы. При нагревании до температуры 70°С объем воды увеличивается на

3%, но она практически несжимаема, поэтому при нагреве резко повышается давление в системе отопления, и, если объем замкнут, может произойти разрушение даже металлических труб. В открытых системах отопления расширительные баки устанавливают в самой высокой точке разводки системы, и при нагреве воды в них повышается уровень воды.

В современных закрытых системах отопления используются закрытые расширительные баки с воздушной и водяной камерами, в которых компенсация расширения воды осуществляется за счет давления сжатого воздуха, отделенного от воды диафрагменной мембраной. При нагреве воды она расширяется, и воздух в другой камере бака благодаря мембране сжимается, и его давление возрастает.

Нельзя не остановиться на использовании в отопительных системах в качестве теплоносителя антифриза, предотвращающего “размораживание” этих систем в аварийных ситуациях и позволяющего экономить на необходимости постоянного отапливания загородных домов. Антифриз чаще всего представляет собой низкозамерзающий гликолевый водный раствор различной концентрации. Его свойство значительно отличается от свойств чистой воды, и это следует учитывать как при выборе оборудования для новой системы отопления, так и при заполнении старой, ранее работавшей на воде. Возможно, придется не только осуществить прочистку всей системы, но и провести замену циркуляционных насосов и других элементов, имеющих резиновые прокладки во избежание появления протечек. Ряд крупных фирм-производителей запрещает использование для своего котлового оборудования каких-либо теплоносителей кроме воды, и это указывается в инструкциях по эксплуатации. Надо помнить, что угроза замораживания угрожает в большей степени системам холодного водоснабжения, поэтому использование антифризов может дать только ограниченный эффект, главное — не допускать “замораживания” дома, а при угрозе этого, — слить воду из трубопроводов, если нет резервного источника теплоснабжения.