Сантехнические работы. Отопление. Вентиляция. Камин для дачи и садового участка... ("Сделай сам" №3∙2008)

Сантехнические работы

А.А.Савельев

_{Окончание. Начало см. в журналах «Сделай сам», № 3–4, 2007 г., Np 1, № 2, 2008 г.}

По способу циркуляции воды системы центрального водяного отопления делятся на системы с естественной и насосной циркуляцией воды.

По схеме соединения труб с отопительными приборами системы отопления бывают 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, системы отопления подразделяются на вертикальные и горизонтальные.

По расположению магистралей они бывают 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.

По направлению движения воды в подающей и обратной магистралях: с тупиковым (встречным) и попутным (в одном направлении) движением воды в магистралях.

Системы отопления с верхней разводкой подающей магистрали применяются в жилых зданиях, имеющих чердак; с нижней разводкой — в зданиях с плоской кровлей и техническим подпольем.

Системы отопления с естественной циркуляцией воды

Принципиальная схема системы отопления с естественной циркуляцией состоит из котла (дли водоподогревателя), подающего и обратного трубопроводов, нагревательных приборов и расширительного сосуда (рис. 60).

Рис. 60. Схема водяного отопления с верхней разводкой и естественной циркуляцией воды:

_{1 — котел, 2 — подающий трубопровод; 3 — расширительный сосуд; 4, 6 — стояки; 5 — нагревательный прибор; 7 — обратный трубопровод}

Нагретая в котле вода поступает 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.

Вода в системе отопления перемещается под действием гравитационного давления, движение возникает вследствие разности плотностей нагретой (которая поднимается по подающему стояку) и охлаждённой воды (которая спускается 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.

Гравитационное давление создает циркуляционный напор. Циркуляционный напор зависит от разности отметок центра котла и центра нижнего отопительного прибора. Чем больше эта разность, тем больше будет циркуляционный напор. Расширительный сосуд создает постоянное давление в системе. Кроме того, он воспринимает увеличивающийся при нагревании объем воды.

Системы центрального водяного отопления с естественной циркуляцией бывают двухтрубные с верхней и нижней разводками (рис. 61), а также однотрубные с верхней разводкой.

Рис. 61. Двухтрубная вертикальная система водяного отопления:

_{а — с верхней разводкой; б — с нижней разводкой; 1 — магистраль горячей воды; 2 — стояки горячей воды; 3 — стояки обратной воды; 4 — краны у приборов; 5 — нагревательные приборы; 6 — выпуск воздуха; 7 — обратная магистраль.}

В двухтрубной системе водяного отопления с естественной циркуляцией и верхней разводкой вода из котла поднимается вверх по подающему трубопроводу и далее поступает по стоякам и подводкам в нагревательные приборы. Горизонтальные магистрали прокладывают с уклоном 0,002. 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.

Двухтрубная система отопления с нижней разводкой отличается от системы с верхней разводкой тем, что подающий трубопровод прокладывают понизу рядом с обратным и вода по подающим стоякам движется снизу вверх. Пройдя через нагревательные приборы, вода по обратным подводкам и стоякам поступает в обратную магистраль и из нее в котел. Удаление воздуха из системы осуществляется через воздушные краны, устанавливаемые на верхних нагревательных приборах, или с помощью автоматических воздухоотводчиков, устанавливаемых на стояках или специальных воздушных линиях.

При естественной циркуляции теплоносителя и использовании простых котлов типа АОГВ давление в тепловой системе не должно превышать 1 бар. Другими словами, максимальный перепад высот между котлом, который располагается в подвале, и открытым расширительным баком (находится в верхней точке системы, обычно на чердаке), не должен превышать 10 метров. В противном случае в котле появляются течи.

Системы квартирного отопления

Квартирной системой водяного отопления является система с естественной циркуляцией, предназначенная для отопления одной или нескольких квартир, расположенных на одном этаже.

Двухтрубная 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. 62).

Рис. 62. Схема двухтрубной системы квартирного водяного отопления:

_{1 — котел; 2 — расширительный бак (с выпуском воздуха); 3 — отопительные приборы}

Расширительный сосуд устанавливают в отапливаемом помещении и соединяют с главным стояком. От расширительного сосуда прокладывают трубу к кухонной раковине. Она служит одновременно переливной и воздушной трубой.

Для свободного удаления воздуха и спуска воды из системы подающий и обратный трубопроводы прокладывают с уклоном по направлению движения воды в трубопроводе. Воду из системы удаляют через спускной патрубок с вентилем. Наполняют систему из водопровода.

В данной системе центр нагревательного котла обычно находится выше центра нагревательных приборов. Поэтому вода в системе циркулирует благодаря охлаждению в трубах и нагревательных приборах. Чем дальше стояк от котла, тем больше будет охлаждаться вода в разводящей магистрали и тем больше будет естественное давление, вызывающее циркуляцию воды на этом участке. Так как давление в этой системе очень мало, трубопровод должен быть больших диаметров.

Для нагревания воды в системах квартирного водяного отопления применяют отопительные аппараты, работающие на газовом, жидком или твердом топливах.

Системы отопления с насосной циркуляцией воды

Системы отопления с искусственной (насосной) циркуляцией воды отличаются от систем с естественной циркуляцией тем, что в сеть трубопроводов включен насос, обеспечивающий циркуляцию воды. Циркуляционные насосы для бытовых систем отопления имеют низкое потребление электроэнергии — около 100 ватт, то есть как лампочка. Насос не поднимает воду, а лишь помогает ей преодолеть местные сопротивления в трубах. В результате значительно увеличивается радиус действия отопительных систем, сокращаются диаметры трубопроводов и обеспечивается возможность присоединения систем к котлам с повышенными параметрами теплоносителя. В системах отопления с насосной циркуляцией нагретая в котле вода под действием циркуляционного насоса по подающему трубопроводу поступает в нагревательные приборы. Охлажденная в нагревательных приборах вода по обратным трубопроводам поступает в циркуляционный насос, а затем в котел. Расширительный сосуд создает постоянное давление в системе, кроме того, он воспринимает увеличивающийся при нагревании объем воды. Расширительные и циркуляционные трубы от расширительного сосуда присоединяют к обратной магистрали перед насосом. Отметка дна расширительного сосуда должна быть выше самой высокой точки системы не менее чем на 800 мм.

Для лучшего удаления воздуха из системы следует обеспечить попутное движение воды и воздуха, для чего подающую магистраль прокладывают с подъемом к дальнему стояку. Для удаления воздуха из системы в наиболее высоких местах устанавливают проточный воздухосборник. Для отключения стояков от системы у их основания устанавливают проходные пробковые сальниковые краны, а на подводках к приборам — регулирующие краны.

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 во вспомогательных помещениях жилых зданий, — 1,5 м/с; в трубопроводах, прокладываемых в других вспомогательных зданиях, — 2 м/с. Для того чтобы обеспечить в системах отопления постоянную циркуляцию воды, желательно устанавливать не менее двух циркуляционных насосов, один из которых — рабочий, другой — резервный.

Двухтрубные системы отопления с насосной циркуляцией воды. Двухтрубные системы водяного отопления с насосной циркуляцией воды могут быть с верхней и нижней разводками (рис. 63).

Рис. 63. Схема двухтрубной системы отопления с насосной циркуляцией:

_{а — с верхней разводкой; б — с нижней разводкой; 1 — котел; 2 — подающий трубопровод; 3 — обратный трубопровод; 4 — подающие стояки; 5 — обратные стояки; 6 — расширительная труба; 7 — расширительный сосуд; 8 — воздухосборник; 9 — воздушные краны; 10 — насос}

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.

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 сосуд, также 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.

Однотрубные системы отопления с насосной циркуляцией воды. По конструктивным особенностям эти системы разделяются на две группы: проточные и с замыкающими участками (перемычками), каждая из которых может быть как вертикальной, так и горизонтальной (рис. 64).

Рис. 64. Схема однотрубных вертикальных систем отопления с насосной циркуляцией:

_{а — проточных; б — со смещенными замыкающими участками; 1 — котел; 2 — главный стояк; 3 — расширительный сосуд; 4 — подающий трубопровод; 5 — воздухосборник; 6 — стояки; 7 — нагревательные приборы; 8 — обратный трубопровод; 9 — насос}

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 сосуд, 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, если в конструкции прибора он предусмотрен.

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 перемычку, а часть затекает в нагревательный прибор.

Вода, охладившись в нагревательном приборе верхнего этажа, выходит из него и смешивается с более горячей водой, проходящей через перемычку. Смешанная вода поступает по стояку к нагревательному прибору нижележащего этажа, где поток воды вновь распределяется, то есть часть воды поступает в прибор, а часть проходит через перемычку. 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 более низкой температурой. Таким образом, последние отопительные приборы приходится делать более мощными, следовательно, более большими по размеру.

Теплоотдачу нагревательных приборов в таких системах регулируют поворотом трехходового крана. Благодаря этим фитингам часть теплоносителя попадает в радиатор, а часть проходит через перемычку и не охлаждается. То есть может быть отключена перемычка — вся вода проходит через прибор, или отключен прибор — вся вода проходит через перемычку. При промежуточном положении пробки крана часть воды пойдет через прибор, а часть — через перемычку.

Однотрубные системы отопления в сравнении с двухтрубными имеют следующие преимущества: меньшую протяженность системы; более простые узлы трубных обвязок, что упрощает их заготовку и монтаж.

Системы отопления тупиковые и с попутным движением воды. В зависимости от направления движения теплоносителя в магистральных трубопроводах системы отопления могут быть тупиковыми и с попутным движением воды (рис. 65).

Рис. 65. Схема однотрубной системы отопления:

_{а — тупиковой; б — попутной; 1 — котел; 2 — расширительный сосуд; 3 — подающая магистраль; 4 — воздухосборник; 5 — перемычка; 6 — нагревательные приборы; 7 — обратный трубопровод; 8 — насос}

В тупиковых системах отопления движение горячей воды в подающей магистрали противоположно движению остывшей воды в обратной магистрали. В тупиковой схеме длина циркуляционных колец не одинакова. 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. Кроме того, в некоторых случаях, когда ближайшие к главному стояку циркуляционные кольца имеют небольшую тепловую нагрузку, увязка циркуляционных колец становится еще более сложной.

Для того чтобы расширить применение тупиковых систем, сокращают протяженность магистралей и вместо одной системы большой протяженности делают несколько. В таких случаях обеспечивается лучшая горизонтальная регулировка системы.

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 при их монтаже требуется большее количество труб, чем при монтаже тупиковых систем. Поэтому такие системы используют в тех случаях, когда невозможна увязка циркуляционных колец между собой.

Наиболее часто применяемые системы отопления в домах коттеджного типа

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 наиболее полно реализуются все преимущества металлопластиковых 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 или двухтрубной (реже) системой. Коллекторная система самая прогрессивная система разводки и самая дорогая. К каждому радиатору подходят две трубы от распределительного коллектора. Трубы скрыты в конструкции пола и не портят интерьер. Коллектор устанавливают в центре дома в нише стены или помещают в шкафчик. 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 нагрева, а также избежать лишнего расхода материалов, упростить систему, сделать ее более компактной.

Интересно проследить за развитием наиболее распространенных в малоэтажном строительстве систем отопления.

• Однотрубная вертикальная система отопления с верхней разводкой. Подающую магистраль проводят по чердаку или под потолком верхнего этажа, при этом теплоноситель по вертикальным стоякам последовательно поступает в нагревательные приборы (рис. 66).

Рис. 66. Однотрубная вертикальная система отопления с верхней разводкой

При усложнении проектирования и монтажа системы установка замыкающих участков позволяет сделать систему регулируемой. При естественной циркуляции теплоносителя расширительный бак устанавливают в верхней точке системы на подающем стояке. Открытая однотрубная вертикальная система отопления (нерегулируемая, без замыкающих участков) применяется, если необходимо обеспечить естественную циркуляцию теплоносителя.

Преимущества:

— меньший расход труб.

Недостатки:

— невозможность отключения отдельных нагревательных приборов;

— без замыкающей перемычки и специальных фитингов невозможна регулировка температуры теплоносителя, но и при их наличии регулировка усложнена;

— на конечных участках теплового кольца приходится устанавливать увеличенные по площади радиаторы, так как теплоноситель доходит туда, уже потеряв первоначальную температуру.

• Двухтрубная вертикальная система отопления с нижней разводкой. Подающие и обратные тепловые магистрали проводят в полу или над полом нижнего этажа, теплоноситель поступает независимо в каждый радиатор. Для удаления воздуха из системы на верхних радиаторах устанавливают краны для выпуска воздуха (рис. 67).

Рис. 67. Двухтрубная вертикальная система отопления с нижней разводкой

Преимущества:

— система хорошо регулируется;

— возможно отключение любого нагревательного прибора;

— температура теплоносителя в каждом из радиаторов примерно одинаковая;

— на верхнем этаже отсутствуют стояки и подающая магистраль.

Недостатки:

— почти в два раза увеличивается протяженность трубопроводов по сравнению с однотрубной схемой.

• Двухтрубная горизонтальная система отопления. От главного стояка магистральные подающий и обратный трубопроводы прокладывают по периметру каждого этажа. Краны для выпуска воздуха устанавливают на каждом нагревательном приборе (рис. 68).

Рис. 68. Двухтрубная горизонтальная система отопления

Преимущества:

— сохраняются преимущества двухтрубной вертикальной системы;

— на всех этажах отсутствуют стояки (кроме главного стояка);

— возможно поэтажное отключение системы отопления;

— возможно применение радиаторов с нижним подключением, что наряду с прокладкой магистральных трубопроводов в конструкции пола или в плинтусе позволяет максимально уменьшить количество открытых труб и улучшить интерьер помещений.

Недостатки:

— необходимость применения компенсаторов при длинных ветках;

— усложнение эксплуатации ввиду наличия воздушных кранов на каждом нагревательном приборе.

• Двухтрубная поэтажная коллекторная система отопления. На главном стояке каждого этажа располагают коллекторы подающий и обратный. Подающий и обратный коллекторы замыкают между собой. Таким образом, теплоноситель циркулирует по малому кругу. От коллекторов подающие и обратные трубопроводы подводят под полом к каждому радиатору на этаже. 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. 69).

Рис. 69. Двухтрубная поэтажная коллекторная система отопления

Преимущества:

— сокращается количество соединений труб, а в любой системе металлопластиковых труб при дешевизне самих труб фитинги относительно дороги;

— всю систему отопления (кроме радиаторов) — трубы, коллекторы, фитинги — прячут в конструкции стен и полов;

— каждый из приборов отопления обеспечивается теплоносителем по собственному наиболее короткому для него кольцу.

Недостатки:

— самая большая протяженность трубопроводов радиаторной системы отопления.

• Коллекторная система отопления «теплый пол». Происходит отказ от радиаторов, замкнутые тепловые кольца прячутся в конструкцию пола (рис. 70).

Рис. 70. Коллекторная система отопления «теплый пол»

Как вариант: дополнительно к теплым полам может быть добавлена любая из выше перечисленных радиаторных схем отопления или дополнительное электроотопление.

Преимущества:

— все вышеуказанные преимущества радиаторной коллекторной системы отопления;

— тепловые потоки равномерно распределены по всей площади помещения, температура равномерно понижается по высоте помещения, что соответствует условиям комфортности, принятым СНиП.

Недостатки:

— самая большая протяженность трубопроводов системы отопления.

Совсем недавно наметился новый подход к монтажу систем отопления. Сразу за котлом в пределах этажа создают короткое первичное замкнутое кольцо, куда насосом подают теплоноситель. 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. Для согласования работы насосов первичного и вторичного колец отбор воды и ее возврат должен быть расположен рядом, не далее 300 мм друг от друга. Таким образом, общий участок двух колец служит расширительным баком для вторичного кольца, а температура теплоносителя на входе и выходе из котла балансируется, что существенно продлевает срок службы котла.

Котлы

Для выбора котла прежде всего необходимо определиться с его мощностью. Ее выбирают из приблизительного расчета: 1 кВт мощности котла на 10 м² отапливаемой площади коттеджа при высоте потолка 2.5 м 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 дом для проживания в нем наездами, то можно использовать твердое топливо и, топить котел только во время посещений. В этом случае необходимо предусмотреть возможность слива воды из систем водоснабжения и канализации, 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 °C, а к приезду хозяев автоматика включает котел на запрограммированную мощность и разогревает дом до +20 °C.

Твердотопливные котлы работают на дровах, угле, торфе, сушеном навозе и т. д. Отопление твердым топливом самое дешевое, но в то же время самое проблемное. Его главный недостаток в том, что топить нужно вручную, а при отоплении углем, это еще и угольная пыль, а значит, постоянная грязь. Частота закладки топлива зависит от работы автоматики котла. Топить котел нужно более или менее постоянно, запасы топлива нужно где-то складировать и пополнять. А еще при эксплуатации твердотопливного котла придется часто чистить его и дымоход. Данный вид топлива скорее подходит как запасной или в комбинации с другим топливом, например с электричеством.

Электрические котлы — 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 и от этого варианта лучше отказаться. Но не полностью: электроэнергию в качестве отопления все равно можно использовать, залив в систему отопления антифриз, или отказаться от «жидкого» отопления совсем в пользу прямых электронагревателей — 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.

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 (реже нужно чистить дымоход и котел) и т. д. Но большой 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. Несмотря на «страшилки», регулярно показываемые нам по телевизору, ЧП, связанные с газом, крайне редки.

На котлах, работающих с газообразным топливом, обычно устанавливают два вида горелок: атмосферные, где процесс смешивания газа с воздухом происходит естественным путем, или вентиляторные (дутьевые), в которых происходит механическое перемешивание газа с воздухом под давлением и подача такой смеси в топку. 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).

Если газа в ближайших окрестностях нет и не предвидится, а о приличной электрической мощности можно только мечтать, остается 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 всё-таки 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 посторонних 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.

Расширительный бак и воздушный клапан

В любой отопительной системе жизненно необходимо устройство — расширительный бак, компенсирующий температурное расширение воды. Иначе при нагреве она просто разорвет котел, трубопровод или какой-нибудь другой ее элемент. Его объем выбирают по расчету, ориентировочно он равен 10 % от объема воды в системе.

Расширительный бак бывает двух типов.

Открытого типа — открытая емкость цилиндрической или прямоугольной формы. Дно её соединено короткой трубой с отопительной системой. Уровень воды в баке зависит от объема жидкости в системе. Чем вода горячее, тем больше её объем. От попадания грязи в бачок защищает фильтр. Ставят открытый бачок на самом высоком месте отопительной системы.

Расширительный бачок закрытого типа («экспанзомат») — капсула шарообразной или овальной формы, разделенная внутри герметичной мембраной на две части — воздушную и жидкостную. В воздушной части есть клапан, который при сильном повышении давления стравливает воздух и тем самым позволяет жидкости занять внутренний объем бачка. При повышении водяного давления мембрана прогибается и выдавливает воздух из бачка. Когда водяное давление падает, мембрана «возвращается на место», воздух через клапан попадает в бачок. Бачок ставят в любом месте отопительной системы. Предупреждение: экспанзомат внешне напоминает гидроаккумулятор системы водоснабжения, из-за чего малосведущие продавцы их иногда путают.

Бачок закрытого типа выгодно отличается от бачка открытого типа. Во-первых, 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. Во-вторых, из закрытого бачка жидкость никогда не выльется наружу. В-третьих, бачок закрытого типа можно поставить в любой точке системы, но, как правило, рядом с котлом. Бачки закрытого типа применяются в основном для насосных циркуляционных систем отопления.

При выборе котла с естественной циркуляцией теплоносителя с очень незначительным рабочим давлением нужно использовать открытые расширительные баки. В отличие от мембранных они обязательно должны находиться в верхней точке системы. Как правило, открытый бачок ставят на чердаке. Вода из таких баков может испаряться, а потому необходимо следить за ее уровнем, время от времени осуществляя долив.

При покупке радиатора проверьте у него наличие воздуховыпускного клапана или, как его называют, крана Маевского. Эта деталь позволит спустить из системы отопления воздушную пробку. Клапан входит в комплект некоторых моделей радиаторов, но чаше предлагается отдельно. Изначально систему заполняют жидкостью до тех пор, пока в ней не останется воздуха. Но в процессе нагрева жидкости могут появиться воздушные пузырьки (как в кипящем чайнике). Пузырьки образуют воздушную пробку и препятствуют прохождению жидкости по трубам и батареям. Так вот, воздушная пробка и выводится через кран Маевского или через расширительный бак открытого типа.

Циркуляционный насос

Еще один необходимый элемент современной системы отопления — циркуляционный насос. При желании или при отсутствии электроэнергии можно сделать систему с естественной циркуляцией воды, но она менее эффективна и непригодна для коттеджей, имеющих в высоту более двух этажей (10 м).

Циркуляционные насосы предназначены для обеспечения принудительного движения жидкости по замкнутому контуру. Отопительные системы осознанно эксплуатируют при избыточном давлении. Таким образом предотвращается образование воздушных пузырьков даже при критическом режиме работы. Благодаря избыточному давлению исключается проникновение воздуха снаружи в водную систему.

Перепад давления, создаваемый циркуляционным насосом, служит для преодоления суммы всех гидравлических потерь на трении в трубопроводах, то есть благодаря ему жидкость поддерживается в постоянном движении. Из-за различных потерь на трение в трубопроводах, запорно-регулирующей арматуре, котле и у потребителей в каждой точке системы возникает свое рабочее давление. Поэтому расчет мощности циркуляционного насоса нужно доверить специалисту, так как избыточная мощность насоса приводит к созданию в трубопроводе давления, превышающего допустимые пределы. При недостатке мощности насоса теплоноситель не будет циркулировать.

Отопительные приборы

Для приблизительного расчета потребности в отопительных приборах можно воспользоваться следующим правилом — для обогрева 1 м² площади требуется радиатор мощностью 100 Вт.

Все отопительные приборы используют два физических процесса: конвекцию и излучение. Конвекция — это образование восходящего потока воздуха вблизи нагретой поверхности. В этом случае большая часть тепла передается воздуху помещения. 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 — 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.

Конвективные отопительные приборы размещают прежде всего в месте наибольших теплопотерь, под световыми проемами. При невозможности размещения их под окнами или у наружных стен, они могут быть установлены у внутренних стен. Их следует размещать по возможности ближе к полу помещений (минимальное расстояние от низа прибора до поверхности пола 60 мм).

Присоединение труб к отопительным приборам может быть с одной стороны (одностороннее) и с противоположных сторон (разностороннее). При разностороннем присоединении возрастает теплопередача приборов, однако конструктивно рациональнее делать одностороннее присоединение труб. Тепловой поток приборов зависит от расположения мест подачи и отвода из них теплоносителя. Теплопередача возрастает при подаче теплоносителя воды в верхнюю часть и отводе воды из нижней части прибора и понижается при направлении движения снизу вверх.

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. Температура радиатора обычно зависит от температуры воздуха внутри помещения и задается обитателями дома. Например, нужно, чтобы в одной комнате было 20 °C — датчик устанавливается в соответствующее положение, в другой комнате нужно сделать 25 °C — тоже устанавливается при помощи датчика. Терморегуляторы позволяют экономить до 40 % энергии, потребляемой на отопление зданий, обеспечивая снижение расхода потребляемого энергоносителя.

Радиаторы можно разделить на две группы: популярные во многих странах стальные приборы панельного типа и радиаторы секционного типа, которые изготавливают 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. Их внешний вид всем известен. Чугунные радиаторы отличаются большой массой и невысокой механической прочностью. Эти приборы характеризуются повышенной тепловой инерцией, что затрудняет применение на них автоматических терморегуляторов, зато они незаменимы при централизованном отоплении, когда котельную топят нерегулярно. При скачках температуры теплоносителя благодаря своей тепловой инерции радиаторы долго не остывают.

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 существуют отличия и в технологии их изготовления. Наиболее распространен метод литья под давлением из силуминов — сплавов на основе Al-Si с содержанием кремния до 12 %. Как правило, такие радиаторы рассчитаны на рабочее давление 6 бар.

Биметаллические радиаторы. 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. Благодаря этому 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° и т. п.), которые более эффективны с энергетической точки зрения. Компакт-радиаторы могут служить дополнением к системам напольного отопления.

Теплый пол. Сейчас на российском рынке представлены две разновидности теплых полов: полы с водяным подогревом и кабельные системы. К их преимуществам можно отнести отсутствие в помещении видимых элементов систем отопления, повышенную звукоизоляцию пола, возможность регулирования температуры воздуха одним терморегулятором. Но самое главное достоинство — это улучшенный тепловой режим в помещении. В отличие от обычных систем отопления они позволяют осуществить гораздо более равномерный нагрев помещения, при этом температура пола превышает температуру воздуха всего на 2–3 градуса, создавая оптимальный для человека тепловой режим.

Отапливающий плинтус. Нечто среднее между обычным электрическим радиатором и теплым электрическим полом. К его достоинствам можно отнести равномерный прогрев помещения и незаметность. От теплых электрических полов отапливающий плинтус отличается не только простотой монтажа и доступностью нагревательных элементов для замены, но и тем, что он нагревается до достаточно высокой температуры (70 °C) и требует внимательного к себе отношения. Отопительный плинтус представляет собой напольный плинтус из полированного известняка высотой 10–13 сантиметров, толщиной 2,5 сантиметра и длиной 65 сантиметров с вмонтированным в него электрическим нагревательным элементом мощностью 80—100 Вт. Известняк хорошо прогревается и аккумулирует тепло, благодаря этому не требуется высокая мощность нагревательных элементов. Чтобы прогреть воздух в комнате с высотой потолков до 3 метров до температуры +20+22 °C, требуется одна секция электроплинтуса на 2,5–3 квадратных метра помещения. Отопительные элементы чередуют с необогревающими участками плинтуса из того же камня, что позволяет сделать непрерывное обрамление помещения с равномерным обогревом со всех сторон. Чтобы нагреть с их помощью комнату в 20 м² потребуется примерно 1500 кВт-ч электроэнергии в год.

Некабельный рулонный модуль. Представляет собой уже готовый нагревательный элемент. Монтаж чрезвычайно прост: нужно раскатать рулон, прикрепить края степлером к полу или стене и включить в розетку. Поверх нагревательного элемента можно устраивать полы, не боясь пожара или деформации отделочных материалов от перегрева. Модуль нагревается не более чем до 35 °C и не требует сложных регулировочных устройств. Работает он при напряжении 24 В. Стандартные размеры модуля: ширина от 30 до 120 сантиметров, длина от 0,9 до 7,2 метров.

Теплоноситель

В последнее время в качестве теплоносителя вместо воды используется антифриз — жидкость, сделанная на основе этиленгликоля. Поскольку этилен гликоль 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 (т. е. он хуже накапливает тепло и хуже отдает его), следовательно, при проектировании системы отопления с антифризом радиаторы следует выбирать более мощные;

— вязкость антифриза выше, чем у воды, т. е. его сложнее заставить двигаться по системе отопления, поэтому нужно выбирать более мощные циркуляционные насосы;

— антифриз более текуч, чем вода, отсюда повышенные требования к разъемным соединениям системы отопления;

— с антифризом нельзя использовать оцинкованные трубы, т. к. это приводит к химическим изменениям и потере его изначальных свойств.

Обычно антифриз продается в двух модификациях: с температурой замерзания минус 65 °C и температурой замерзания минус 30 °C. При этом концентрированный вариант может быть разбавлен водой до требуемой концентрации. Для получения теплоносителя с температурой замерзания минус 30 °C к двум частям антифриза надо добавить одну часть воды, для минус 20 °C — надо смешать антифриз пополам с водой.

Монтаж отопления

Перед монтажом отопления нужно:

1. Вставить окна, подоконники и входные двери.

2. Оштукатурить место под всеми окнами для крепления радиаторов.

3. Подготовить котельную — штукатурка, качественная кладка стен из кирпича, облицовка керамической плиткой или отделка другими материалами, без устройства чистых полов (они выполняются позже).

Монтаж коллекторной системы следует начинать с установки коллектора (рис. 71), который крепят в шкафу на кронштейнах.

Рис. 71. Коллекторы

Коллектор должен находиться в таком месте, чтобы расстояние от него до каждого радиатора было приблизительно одинаковым, так, чтобы расстояние не превышало 15 м. Коллектор должен быть легко доступен 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 нужно начинать 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.

Конец трубы, который не подключен к системе, во избежание забивания трубы грязью должен быть закрыт. Подающий и обратный трубопроводы, а также подводки к радиаторам должны быть помечены при помощи бирок, наклеек или лент. Это не позволит перепутать подающий и обратный трубопроводы и значительно облегчит монтаж и проверку системы. Трубы желательно разместить в защитной трубе, тогда их можно будет менять, не вскрывая полов, и укладывать так, чтобы не было перегибов. Они крепятся при помощи фиксаторов через каждые 2 м. Трубы следует укладывать в полу в слое звукоизоляции (рис. 72–73).

Рис. 72. Примеры укладки труб радиаторного отопления по плите перекрытия:

_{а — над обогреваемым помещением; б — над холодным помещением}

Рис. 73. Варианты укладки труб над отапливаемым помещением:

_{а — прокладка на изоляции в гофрированной трубе (для уменьшения температуры поверхности); б — прокладка на перекрытии; в — прокладка в двойной изоляционной трубе; 1 — бетонное перекрытие; 2 — тепло- и шумоизоляция; 3 — пленка; 4 — наливной пол (мин. 45 мм); 5 — напольное покрытие; 6 — защитная гофрированная труба; 7 — засыпка; 8 — двойная защитная труба}

Уложенные таким образом трубы будут предохранены от повреждений, защищены дополнительным слоем теплоизоляции и не поднимут уровень пола.

Монтаж тройниковой системы осуществляется только с использованием неразъемных самообжимных соединений, так как только такие соединения можно замоноличивать в стяжку пола. 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 к радиаторам применяются такие же, как и в коллекторной системе. Они могут выполняться при помощи пластиковых направляющих отводов, хромированных колен и тройников или при помощи латунных колец, монтируемых в стене, которые используются при подключении приборов в системах горячего водоснабжения. Тройниковая разводка значительно снижает стоимость системы: нет коллекторов, коллекторных шкафов, меньшее количество труб. Но в случае пробоя трубы, нет возможности ее замены без частичного разрушения стяжки пола. При возникновении такой ситуации на место повреждения ставят фитинг. Обвязка радиаторов показана на рис. 74–77.

Рис. 74. Двухтрубная горизонтальная система отопления. Вариант применяется, если нет возможности подводки из стены: надежная защита от внешних механических повреждений, удобный монтаж

Рис. 75. Двухтрубная поэтажная коллекторная система отопления. Состоит из крепежного напольного уголка и вертикальных защитных трубок

Рис. 76. Двухтрубная поэтажная коллекторная система отопления. Вариант применяется для бокового присоединения к терморегулирующему вентилю и обратному запорному вентилю радиатора в компактном исполнении: штраба выполняется согласно приведенному рисунку; прямое присоединение без дополнительных соединительных деталей; облегчается чистка пола под радиатором

Рис. 77. Двухтрубная поэтажная коллекторная система отопления. Вид присоединения подходит для радиаторов со встроенным терморегулятором в комплекте с нижним сдвоенным запорным узлом: штраба выполняется согласно приведенному рисунку; подводка осуществляется изгибом труб; прямое присоединение без дополнительных соединительных деталей; облегчается чистка пола под радиатором

Теплые полы

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 теоретически существует возможность короткого замыкания у электрического кабеля теплого пола. Системы водяных теплых полов полностью электробезопасны, но теоретически труба такого теплого пола может быть механически повреждена и протечь.

Напольное отопление обеспечивает наиболее комфортные условия — тепловые потоки равномерно распределены по всей площади помещения (рис. 78), температура равномерно понижается по высоте помещения, что соответствует условиям комфортности, принятым по СНиП.

Рис. 78. Двухтрубная поэтажная коллекторная система отопления. Состоит из крепежного напольного уголка и вертикальных защитных трубок

Идеальным для людей распределением температуры в помещении является режим, при котором ногам человека чуть более теплее, чем голове (температура пола находится между 22 и 25 °C, а температура воздуха на уровне головы человека — между 19 и 20 °C). При напольном отоплении почти 70 % тепла передается в виде теплового излучения, которое не способствует поднятию пыли в воздух. При температуре воздуха в помещении +20 °C средняя температура на поверхности пола в отопительном сезоне составляет 23–24 °C, из чего видно, что разница температур составляет 3–4 С. А при радиаторном отоплении, при температуре радиатора 50–60 °C, разница температур составляет 30–40 °C. Именно большая разница температур является причиной сильной конвекции воздуха, которая способствует отрыву от поверхности пола и поднятию пыли вверх. При напольном отоплении естественное перемещение воздуха ограничено, в связи с чем инфильтрация наружного воздуха в помещение будет значительно меньше.

Способность 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). Эти качества делают применение металлополимерных труб для систем напольного отопления незаменимыми. Система отопления пола может устанавливаться в качестве основной или в сочетании с другими системами отопления.

Так как система теплых полов (рис. 79) находится ниже питающих ее коллекторов, ее нужно заполнять антифризом или добавить в воду особые присадки, например этиленгликоль, которым не страшны морозы.

Рис. 79. Схема подачи теплоносителя к водообогреваемым полам (вариант):

_{1 — греющий контур; 2 — гребенка распределения; 3 — шаровой кран; 4 — шкаф распределителя; 5 — воздухоотводчик; 6 — циркуляционный насос; 7 — электрический терморегулятор насоса; 8 — термостат; 9 — накладной температурный датчик; 10 — капиллярная трубка; 11 — термостатический вентиль; 12 — вентиль}

Если систему заполняют простой водой, для ее аварийного слива предусматривают дополнительное устройство, например небольшой компрессор или баллон для продувки труб сжатым воздухом.

Для монтажа систем напольного отопления можно выбрать следующие схемы раскладки (рис. 80):

— спиральную — наиболее распространена в жилищном строительстве (углы поворота трубы в системе составляют 90°, что облегчает монтаж);

— раскладку «петлями» — применяется в тех случаях, когда шаг между рядами составляет меньше 5 D;

— сдвоенную — наиболее применима при отоплении больших площадей.

Рис. 80. Схемы раскладки труб системы отопления «теплый пол»:

_{а — спиральная; б — петлями; в — сдвоенная}

Из-за лимитированного минимального радиуса изгиба труб первый метод укладки рекомендуется для шага труб 225 и 300 мм. Виды контуров и шаг раскладки можно комбинировать — вблизи окон шаг можно сделать поменьше, и побольше — под мебелью. Когда требуется более плотный шаг укладки труб, повороты на 180° должны иметь грушевидную форму во избежание сплющивания труб. Отопительные трубы обозначены цветной полосой. Полоса служит указателем, что труба не была перекручена во время укладки. Рекомендуется отрезать трубу от бухты только после укладки петли и подвода ее к обратному коллектору.

По условию экономичности в 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.

В местах, где нет постоянного пребывания людей или имеется необходимость более высокой мощности (под окнами), отопительные трубы прокладывают более часто, а в местах, закрытых мебелью, трубы для отопления помещения не кладут. 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 перепада температур, шаг размещения труб греющего контура должен быть не более 0,35 м. При определении количества тепла необходимо учитывать тот фактор, что наиболее комфортная температура на поверхности пола считается от +26 до +31 °C. Температура пола в зонах, граничащих с окнами или дверью, может достигать +35 °C, в ванных комнатах и бассейнах +33 °C.

Другим фактором, влияющим на расчет необходимого количества тепла, является покрытие пола. Поэтому при расчете необходимо учитывать, что такие покрытия как паркет, ковровое покрытие, плитка и др. имеют различное термическое сопротивление. Термическое сопротивление покрытия не должно превышать 0,15 кВт/м². В противном случае покрытие будет играть роль теплоизолирующего слоя. Например, пол из ковролина вместо плиточного потребует повысить температуру теплоносителя на 4–5 °C, а значит, увеличит энергозатраты минимум на 15–25 %. Каждые лишние 10 мм толщины стяжки увеличивают энергозатраты на 5–8 %. Необходимо учитывать, что максимальная температура теплоносителя на входе в систему не должна превышать +55 °C (на раскаленную сковороду мы еще успеем). Оптимальное падение температуры теплоносителя после прохождения греющего контура составляет 10 °C. Рекомендуемые температуры теплоносителя на входе и выходе системы t_п/t₀ — 55/45 °C, 50/40 °C, 45/35 °C, 40/30 °C. Для ее обеспечения приходится смешивать горячую воду, подводимую от котла, с выходящей из контура, уже слегка остывшей. Поэтому отопление системой теплых полов лучше комбинировать с другими, например — радиаторной (рис. 81).

Рис. 81. Принципиальная схема отопления

Регулировка температуры теплого пола и режимов его работы осуществляется обычно либо автоматикой отопительного котла, либо с помощью комнатных термостатов, регуляторов и т. д. Выбор автоматики зависит от данного конкретного случая и обусловлен соображениями удобства и простоты пользования.

Монтаж напольного отопления

Обычно системы теплых полов размещают 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 укладывают теплоизоляцию с отражающим экраном, затем петли труб теплого пола, сверху — стяжку или настил (рис. 82).

Рис. 82. Схема устройства водообогреваемого пола:

_{1 — гидроизоляция; 2 — теплоизолирующая прокладка; 3 — изолирующая пленка; 4 — теплоизолирующие плиты; 5 — трубы греющего контура; 6 — стяжка бетонная; 7 — мастика; 8 — чистый пол; 9 — плинтус; 10 — теплоотражающая фольга}

Поверхность основания пола должна быть чистой и ровной, допускаются неровности и выступы не более 10 мм. Кривая и неровная поверхность должна быть выровнена при помощи тонкого слоя цементно-песчаного раствора. Если неровности незначительные (не более 0,5 см), то их можно выровнять сухим песком. Это предотвратит поломку слоя теплоизоляции. Перед укладкой слоя теплоизоляции следует убедиться, не рекомендуется ли для данного проекта дома укладка в конструкцию пола пароизоляции (например, бетонная подготовка пола сделана по грунту). Если таковая в проекте предусмотрена, то на очищенное от мусора основание укладывают пароизоляцию. Материалом для пароизоляции служат полиэтиленовая пленка или пергамин. Если в качестве пароизоляции применяется битумная мастика, то перед укладкой теплоизоляции из пенополистироловых плит она должна полностью высохнуть.

Чтобы расширяющийся при нагреве пол не давил на стены, между стенами и полом предусматривают зазор (рис. 83).

Рис. 83. Боковая теплоизоляция полов

Перед началом монтажа системы отопления вдоль стен укладывают полоску изоляции толщиной не менее 5 мм по периметру контура. Высота изоляции должна быть не меньше толщины слоя бетона, в котором будет находиться нагревательный контур. Перед укладкой стяжки пола компенсационную ленту нужно прикрепить к полу или стене так, чтобы она не имела возможности «всплыть» в процессе заливки бетонной стяжки. Такое всплытие будет причиной прерывания температурного шва, что приведет к жесткому соединению плиты перекрытия со стеной. В результате этого, кроме неизбежного образования трещин в стяжке, будут наблюдаться еще и потери тепла сквозь стены, а также перенос звуковых волн с плиты перекрытия 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.

Эффективность работы системы напольного отопления во многом зависит от правильного выбора теплоизоляции (рис. 84).

Рис. 84. Укладка утеплителя

Необходимо свести к минимуму потери тепла через перекрытие и через боковые стены. В качестве изолирующего материала можно использовать пенополистирол, пробковый утеплитель и другие виды теплоизоляции. Для теплоизоляции необходимо применять материалы, имеющие алюминиевое покрытие или использовать алюминиевую фольгу. Чаще всего применяют готовые изоляционные плиты, покрытые алюминиевой фольгой. При установке изоляционных плит необходимо следить, чтобы между ними не оставалось никаких щелей. На слой теплоизоляции рекомендуется укладывать полиэтиленовую пленку, чтобы цементный раствор не проникал между плитами утеплителя, создавая температурные и акустические мостики.

Толщину теплоизоляции полов необходимо определить расчетом. Тип теплоизоляции и ее коэффициент сопротивления теплопередаче имеют значительное влияние на скорость нагрева, а также на потери тепла в помещениях.

Петли контуров отопления теплого пола должны быть уложены, в соответствии с проектной документацией. Используются в основном два метода крепления труб к арматурной сетке: при помощи крепежной проволоки, скручиваемой специальным крюком, и крепежной ленты (рис. 85).

Рис. 85. Крепление трубопроводов греющего контура

Можно применить и любой другой способ, главное — жестко зафиксировать трубу перед заливкой бетоном. Трубу рекомендуется крепить через каждые 0,5–1 м. Первый вариант 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 150х150 мм, реже 225х225 мм или 300х300 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 пола благодаря ее армированию. Кроме этого, труба отопления будет полностью (всей поверхностью) утоплена в стяжке пола, гарантируя при этом максимальную теплоотдачу.

Не рекомендуется крепить трубы непосредственно к слою теплоизоляции, так как нижняя часть трубы будет соприкасаться с изоляционным материалом и уменьшится ее теплоотдача. В этом случае для получения требуемой теплоотдачи необходимо будет повысить температуру воды или увеличить длину трубы, что приведет к увеличению стоимости системы и ее эксплуатации. При такой укладке будет наблюдаться неравномерное распределение температуры по поверхности пола.

Перед монтажом следует определить порядок укладки петель, маршрут прокладки каждой из них от подающего коллектора к обратному. Греющий контур должен быть выполнен из цельного куска трубы или соединен пресс-фитингом, заливка бетоном разборных соединений не допускается. Следует помнить, что минимальный радиус изгиба составляет R = 5D мм. Укладка петли начинается с подсоединения одного конца трубы к коллектору. Для вывода трубы из пола к коллектору под углом 90° служит направляющий отвод. 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 отопления. 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 и т. п. Возле стен трубы должны проходить на расстоянии не ближе 150 мм для обеспечения свободы при укладке напольного покрытия, демпферной ленты и т. п.

После закрепления труб нагревательный контур заливают бетоном. Перед заливкой обязательно проводится гидравлическое испытание системы под давлением 0,6 МПа в течение 24 часов. Минимальные температурные условия монтажа 15 °C. По окончании укладки трубопровода его необходимо заполнить теплоносителем и нагреть приблизительно на половину эксплуатационной температуры. Форму трубопровода устанавливают, 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 затвердения бетонной стяжки, так как прогрев бетонной стяжки способствует образованию трещин. После устройства бетонной стяжки запрещено подавать горячую воду в систему в течение 3 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 °C, 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 она должна быть достаточно жесткой, но по возможности тонкой, чтобы не тратить лишнее тепло. Обычно минимальная толщина слоя над трубами составляет 40–50 мм. Этого достаточно, чтобы он выдерживал нагрузку до 200 кгс/м².

Для устройства бетонной стяжки лучше применять «жесткий» бетон, так как чрезмерное содержание воды может быть причиной образования усадочных трещин. В целях облегчения укладки бетонной стяжки из жесткого бетона можно добавлять в него пластификаторы. В этом случае бетон будет более удобоукладываемым. Подачу в систему горячей воды можно производить не ранее 3 недель. За это время бетонная стяжка наберет необходимую прочность.

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 большие напряжения, что приводит к откалыванию кафельной плитки или поднятию паркетных 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 них 8 м; в узлах соединений различных строительных 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. 86) делают при помощи компенсационной ленты из вспененного полиэтилена или других мягких материалов.

Рис. 86. Устройство деформационных (температурных) швов.

При устройстве швов по периметру комнаты они чаще всего совмещаются с теплоизолирующей вставкой, то есть по существу делается только теплоизоляция. Для изготовления швов внутри комнат могут быть использованы деревянные рейки, которые вынимают после заливки бетонной стяжки, а образовавшуюся щель заполняют эластичной мастикой. Материалы для устройства температурных швов укладывают 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.

Особенности устройства системы напольного отопления на деревянных балках. Технология изготовления теплых полов по деревянным перекрытиям или по железобетонным перекрытиям, но с деревянными полами в основном аналогична вышеприведенной. С одной лишь разницей, что отопительные трубы прокладывают не в бетонной стяжке, а в специальных теплоотражающих пластинах, которые крепят к лагам или балкам перекрытия (рис. 87).

Рис. 87. Устройство теплых полов по деревянному перекрытию

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 укладывают трубу.

Пластины можно прибивать к лагам при помощи скоб или гвоздей. Укладку труб при выполнении теплого пола на деревянных балках производят путем вдавливания их в желоба. Для вдавливания трубы в желоб достаточно легкого усилия ноги. При этом следует быть осторожным, чтобы не вдавить трубу слишком глубоко, так как это может привести к раскрытию пластины.

Проектирование систем кондиционирования и вентиляции основано на строительных нормах и правилах (СНиП), утвержденных Госстроем СССР или Минстроем России. Общие строительные нормы и правила устройств систем вентиляции и кондиционирования воздуха даны в СНиП 2.04.05.-91*.

В жилых зданиях, как правило, проектируют вытяжную вентиляцию с естественным побуждением. Компенсацию удаляемого воздуха предусматривают как за счет поступления наружного воздуха, так и за счет перетекания воздуха из других помещений. Поступление наружного воздуха в помещения квартир предусматривается через форточки, окна, фрамуги, а также через неплотности окон и дверей.

В климатических районах с температурой наиболее холодной пятидневки ниже —40 °C в жилых зданиях высотой в три этажа и более допускается проектировать приточную механическую вентиляцию с подогревом наружного воздуха.

Вытяжную вентиляцию жилых комнат во всех квартирах следует предусматривать через вытяжные каналы кухонь, уборных, ванных (душевых) и сушильных шкафов. В квартирах в четыре комнаты и более без сквозного или углового проветривания должна быть запроектирована естественная вытяжная вентиляция непосредственно из жилых комнат, не смежных с санитарными узлами и кухнями. Вентиляционные каналы из помещений кухонь, уборных, ванных (душевых), кладовых для продуктов не допускается объединять с вентиляционными каналами из помещений поквартирных генераторов тепла, гаражей, а также помещений, обращенных на различные фасады.

При проектировании вентиляции кухонь и санитарных узлов можно объединять: горизонтальный вентиляционный канал из ванной или душевой (без унитаза) с вентиляционным каналом из кухни той же квартиры; вертикальные вентиляционные каналы из кухонь, хозяйственных помещений, уборных, ванных и сушильных шкафов в сборный вентиляционный канал. Такое объединение допускается при условии, что расстояние по высоте между присоединяемыми местными каналами составляет менее 2 метров. Местные каналы, присоединяемые к сборному каналу, должны быть оборудованы жалюзийными решетками, допускающими монтажную регулировку.

При применении канальной приточной вентиляции, совмещенной с воздушным отоплением, предусматривается подача воздуха в жилые помещения постоянно по каналам воздушного отопления.

В наружных стенах технических подполий и подвалов необходимо проектировать продухи площадью не менее 0.05 м² каждый. Общая площадь продухов должна обеспечивать не менее чем 1,5-кратный обмен воздуха в 1 час.

Для вентиляции холодного чердака с железобетонным покрытием в наружных стенах с каждой стороны здания следует предусматривать отверстия суммарной площадью не менее 1/500 площади чердачного перекрытия.

В зданиях с теплым чердаком удаление воздуха из чердака проектируется через вытяжные шахты.

Дымоходы

Дымоход — это вертикальная труба для удаления в атмосферу продуктов сгорания топлива из отопительных агрегатов. Дымоход предназначен для создания естественной тяги, под воздействием которой воздух для продуктов сгорания поступает в топку, а дымовые газы удаляются из неё.

Причины, влияющие на тягу: не герметичность, не обособленность дымохода; завалы, засоры, зауженное сечение дымохода; влияние зоны ветрового подпора; неправильное расположение оголовка относительно конька; низкая температура отходящих газов.

Дымоходы, находящиеся в зоне ветрового подпора, в эксплуатации запрещены из-за возникающей обратной тяги.

В отходящих газах содержится: СО₂, SO₂, температура отходящих газов 1400–1900 °C. Проходя по дымоходу, отходящие газы остывают и при достижении точки росы — 55–60 °C выпадает конденсат. Вода, осаждаясь на стенках в верхней части дымохода, приведет к тому, что они будут намокать. Кроме того, при соединении отработанных газов и воды образуется серная кислота, что может привести к разрушению кирпичного канала. Чтобы избежать выпадения конденсата, желательно использовать утепленный дымоход или в существующий кирпичный канал установить трубу из нержавеющей стали.

Утепленный дымоход состоит из 2 металлических цилиндров. Пространство между цилиндрами заполнено теплоизоляционным материалом.

Общие требования к устройству дымовых и вентиляционных каналов. Дымоходы устраивают во внутренних и наружных (капитальных) стенах. При устройстве в наружных стенах толщина кладки определяется расчетом, исключающим возможность промерзания.

Сечение дымоходов: из красного кирпича 130х130 мм; 130х250 мм; диаметр асбоцементных труб 100–150 мм, но не менее диаметра патрубка прибора.

Дымоходы должны быть плотными, обособленными, чистыми, гладкими, строго вертикальными. Для очистки от сажистых отложений в основании дымовых каналов и труб выполняются карманы глубиной 250 мм (рис. 88).

Рис. 88. Карман дымовой трубы для очистки ее от сажи

Верхняя часть дымохода — оголовок, должен быть плотным, «забранным» в железо, побеленным, должен находиться вне зоны ветрового подпора. Температура отходящих газов должна быть выше точки росы — примерно 55–60 °C.

Дымовые каналы (трубы) должны обеспечивать полный отвод продуктов сгорания в атмосферу от отопительных приборов и аппаратов на твердом топливе, а также от бытовых газовых аппаратов и газифицированных печей с целью предотвращения распространения продуктов сгорания в помещениях, в которых они установлены и эксплуатируются.

Конструкции решеток, устанавливаемых на вентиляционных каналах естественных систем вентиляции, должны быть такими, чтобы ячейки были всегда открытыми.

Дымовые и вентиляционные каналы целесообразно выполнять вертикально без уступов. Допускается выполнять каналы с уклоном под углом не более 30° к вертикали. Наклонные участки должны быть гладкими, постоянного сечения, площадью не менее сечения вертикального участка.

При возведении каналов из сплошного керамического кирпича толщину стенок выполняют не менее 120 мм. Внутренние поверхности кирпичной кладки не оштукатуривают, но при кладке тщательно очищают от излишков раствора шабрением.

Дымовые каналы в несгораемых внутренних или наружных стенах допускается выполнять совместно с вентиляционными каналами. При этом они должны быть разделены по всей высоте герметичными перегородками из глиняного кирпича толщиной не менее 120 мм.

Высоту дымовых труб, считая от колосниковой решетки до устья, следует выполнять не менее 5 м. Высота вытяжных вентиляционных каналов, расположенных рядом с дымовыми трубами, должна быть равной высоте этих труб.

Возвышение дымовых труб над кровлей (рис. 89) следует принимать: не менее 0,5 м над плоской кровлей; не менее 0,5 м над коньком кровли или парапетом при расположении трубы на расстоянии до 1,5 м от конька или парапета; не ниже конька кровли или парапета при расположении дымовой грубы на расстоянии от 1,5 до 3 м от конька или парапета; не ниже линии, проведенной от конька вниз под углом 10° к горизонту, при расположении дымовой трубы от конька на расстоянии более 3 м.

Рис. 89. Возвышение дымовых (вентиляционных) труб над кровлей

Возвышение дымовых труб на 500 мм необходимо предусматривать: выше верхней точки здания, пристроенного к отапливаемому зданию; выше верхней плоскости ветровой тени более высокого рядом стоящего здания или сооружения.

Оголовок дымовой трубы следует защищать от атмосферных осадков.

Установка над трубой зонтов и дефлекторов запрещается: в уровень с коньком крыши, если они отстают на расстояние 1.5–3,0 м от конька крыши; ниже конька крыши, но не ниже прямой, проведенной от конька вниз под углом 10° к горизонтали, при расположении их от конька на расстоянии более 3,0 м.

Во всех случаях высота оголовка над прилегающей частью крыши должна быть не менее 0,5 м выше границы ветрового подпора. Зона ветрового подпора — зона, где давление выше атмосферного, создаваемое ветром над оголовком или пространством, заключенное под углом 45° от выше стоящего здания или дерева, если расстояние менее 12 м, от выше стоящего объекта до стены здания.

К одному дымоходу разрешается присоединить два прибора (например, котла и водогрейной колонки) при выполнении условий: если позволяет сечение дымохода; если приборы присоединены на разных уровнях по высоте на расстоянии не менее 0,75 м; если приборы присоединены на одном уровне, то в дымоходе должна быть установлена рассечка высотой не менее 0,75 м.

Для котлов с атмосферной горелкой, чаше всего для присоединения к дымоходу служат железные трубы. Трубы в местах присоединения к дымоходу должны иметь ограничительную шайбу, хорошее уплотнение или гофру для того, чтобы они не перекрывали сечение дымохода.

Трубы выполняют из листового железа, окрашивают огнестойким лаком. Их диаметр должен быть равен диаметру патрубка прибора. Трубы должны одеваться на патрубок отопительного прибора звено в звено по ходу газа на глубину не менее половины диаметра трубы. Длина труб в новых зданиях допускается до 3 м, в старых — до 6 м. Уклон должен быть в сторону прибора равным 1 см на 1 м длины. При проходе через неотапливаемые помещения трубы должны быть утеплены.