Водяное отопление: виды систем, схемы разводки и регулирование

Водяное отопление — это система, в которой тепло от котла или тепловой сети переносит вода: она циркулирует по трубам и отдаёт теплоту через радиаторы, конвекторы или греющие панели. Системы различают по способу циркуляции воды (естественная и насосная), расположению разводящих магистралей (верхняя и нижняя разводка), схеме движения теплоносителя (тупиковая и попутная) и присоединению приборов к стоякам (однотрубные и двухтрубные). Ниже разберём каждую схему, способы регулирования теплоотдачи приборов и выбор труб.

Классификация систем водяного отопления

Главный признак классификации — способ циркуляции теплоносителя: с естественным (гравитационным) или искусственным (насосным) побуждением. Дальше системы делят по месту прокладки разводящих магистралей, схеме их подключения к стоякам и конструкции самих стояков.

Естественная и насосная циркуляция

Системы с естественной циркуляцией воды (двух- и однотрубные) допускаются в зданиях с индивидуальной котельной при радиусе действия до 30 м и расстоянии по вертикали от центра прибора первого этажа до центра котла не менее 3 м (картинка 1). Такие системы выполняют только с тупиковой разводкой магистралей. Эти ограничения заложены ещё в СНиП 2.04.05-91; актуальные требования к проектированию систем отопления содержатся в действующем СП 60.13330.2020 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха». В малоэтажных жилых домах допустима квартирная система с верхней или нижней разводкой и естественной циркуляцией, во всех остальных случаях водяное отопление устраивают с насосным побуждением.

На практике насос сегодня ставят даже там, где гравитационная схема возможна: с ним уменьшаются диаметры труб, появляется нормальное регулирование и исчезает риск завоздушивания из-за недостаточных уклонов. Гравитационная схема (или комбинированная — насос на байпасе с обратным клапаном) остаётся оправданной там, где важна автономность при отключении электричества.

Верхняя и нижняя разводка

Верхнюю разводку с прокладкой подающих трубопроводов по тупиковой схеме применяют при естественной циркуляции, сложности устройства подпольных каналов и отсутствии подвалов. Однотрубные вертикальные системы монтируют с верхней разводкой и нижней — с П-образными стояками. Нижняя разводка трубопроводов удобна в зданиях различной этажности и с плоской кровлей, а также при скоростном строительстве, когда по графику работ требуется обогрев помещений по мере готовности этажей. Тупиковая схема разводки имеет наименьшую протяжённость и минимальные сечения магистральных трубопроводов — это общие сведения об отоплении.

При значительной протяжённости циркуляционных колец, когда нет перерасхода труб на общих участках магистралей, в насосных симметричных системах применяют схему разводки с попутным движением воды (картинка 2, рисунок 1) — она проще балансируется, так как все циркуляционные кольца получаются одинаковой длины. На картинке 2, рисунок 2 показаны горизонтальные системы водяного отопления для помещений большой протяжённости.

Картинка 1. Системы водяного отопления с естественной циркуляцией: 1 — двухтрубные; 2 — однотрубные.

Картинка 2. Системы водяного отопления с насосной циркуляцией: 1 — вертикальные с попутным движением воды (нагревательные приборы не показаны); 2 — с горизонтальной разводкой трубопроводов.

Однотрубные и двухтрубные системы

Двухтрубные системы по сравнению с однотрубными сложнее в монтаже, а при верхней разводке менее гидравлически устойчивы по вертикали, поэтому в многоэтажном строительстве применялись, как исключение, в зданиях высотой до 2 этажей. В частных домах двухтрубная схема сегодня, напротив, стандарт: она даёт почти одинаковую температуру теплоносителя на всех приборах и позволяет ставить термостатическую арматуру на каждый радиатор.

Однотрубные системы проще в монтаже и гидравлически устойчивы. Они бывают регулируемыми и нерегулируемыми, вертикальными и горизонтальными. Наибольшее распространение получили вертикальные однотрубные системы со смещёнными и осевыми замыкающими участками и регулирующей арматурой на подводках отопительных приборов, а также нерегулируемые однотрубные проточные системы.

Однотрубные стояки со смещёнными замыкающими участками и трёхходовыми кранами в радиаторных узлах несколько снижают расход нагревательных приборов и обеспечивают компенсацию тепловых деформаций. Стояки с односторонним присоединением приборов монтировать проще и быстрее — узлы получаются однотипными (картинка 3, рисунок 1).

В многоэтажных жилых и общественных зданиях устраивают вертикальные однотрубные проточно-регулируемые системы со смещёнными замыкающими участками и регулирующей арматурой у нагревательных приборов — радиаторов, конвекторов и бетонных греющих панелей. На подводках к приборам устанавливают также краны двойной регулировки. Однотрубные проточные (нерегулируемые) системы наиболее экономичны, но применяются лишь там, где не требуется регулирование температуры воздуха отдельных помещений: в коммунальных и производственных зданиях в качестве дежурного отопления, в помещениях с теплоизбытками, а также в театрах, кинотеатрах и клубах (зрительные залы обслуживаются отдельными ветвями системы).

Для отопления зданий с плоскими кровлями без чердаков широко применяют вертикальные однотрубные проточно-регулируемые системы с нижней разводкой магистралей. В системах с П-образными стояками и трёхходовыми кранами у приборов (выбор и размещение отопительных приборов) стояки можно наращивать для поэтажного пуска отопления по мере возведения здания (картинка 3, рисунок 1). Советские нормы СН 419-70 рекомендовали П-образные стояки в зданиях до 12 этажей; при большей этажности, чтобы не завышать расход теплоносителя, применяют верхнюю разводку однотрубных стояков. Проточные и проточно-регулируемые однотрубные стояки применяют и при устройстве конвекторов (картинка 3, рисунок 2).

Системы с высокотемпературной водой

В жилищном строительстве внедрялись системы с высоким гидравлическим сопротивлением при скорости воды в трубах более 0,5 м/с — однотрубные с нижней разводкой и греющими бетонными панелями, горизонтально-проточные с разнообразными приборами. При повышенных скоростях теплоносителя воздух выносится из разводящих магистралей в стояки с воздухоотводчиками. Такие системы работают при обычном температурном перепаде 95–70 °C и на высокотемпературной воде — например, горизонтальные проточно-регулируемые однотрубные системы с поэтажной прокладкой разводящих труб по периметру здания под окнами или по плинтусам (картинка 3, рисунок 3). Самостоятельные горизонтальные однотрубные ветви от основной системы целесообразны в магазинах многоэтажных зданий, вестибюлях вокзалов, спортивных сооружениях.

Картинка 3. Однотрубные системы отопления высокотемпературной водой: 1 — вертикальные с П-образными стояками (а, б — со смещёнными замыкающими участками; в — проточный, или нерегулируемый); 2 — стояки с конвекторами; 3 — горизонтальные; 4 — с двумя перепадами температур в циркуляционных кольцах.

Отдельная схема — с двумя перепадами температур теплоносителя в циркуляционных кольцах. Она работает от элеваторного узла и состоит из двух частей. Охлаждённый теплоноситель из первой части поступает в элеватор, где смешивается с горячей водой из тепловой сети, и возвращается в сеть, минуя элеватор (картинка 3, рисунок 4). Такая схема даёт экономию поверхности нагревательных приборов.

Отопление с чугунными, стальными штампованными радиаторами, греющими бетонными панелями или конвекторами на высокотемпературной воде работает при насосной циркуляции по разнообразным схемам питания приборов. Температура воды, циркулирующей в чугунных радиаторах, в зависимости от схемы питания и расхода на 8–12 °C выше температуры наружной поверхности приборов — из-за охлаждения и малой теплопроводности слоя воды у стенок температура поверхности заметно ниже температуры ядра потока.

Питание приборов при температуре воды 95 °C выполняют по схемам «сверху вниз» или «снизу вверх», а при температуре выше 95 °C — главным образом «снизу вверх» (в зависимости от допустимой температуры поверхности приборов). Воду с температурой свыше 105 °C целесообразно подавать от ТЭЦ или районных котельных: индивидуальные котельные с малометражными котлами на низкокалорийном топливе высокотемпературную воду дают с трудом. Питание обычной системы (параметры 95–70 °C) высокотемпературной водой до 150 °C от ТЭЦ идёт по зависимой схеме с предварительным снижением температуры: в узлах управления тепловых вводов (в тепловых пунктах) устанавливают водоструйные элеваторы, подмешивающие к высокотемпературной воде охлаждённую воду местной системы с температурой 70 °C.

Давление на вводе тепловой сети в здание должно обеспечивать надёжную работу элеваторного узла и циркуляцию воды во всех частях системы. При необходимости предусматривают насосы для повышения циркуляционного давления (например, при независимой схеме присоединения с теплообменником). Сумма статического и динамического давлений в системе не должна превосходить давления, допускаемого механической прочностью установленных нагревательных приборов.

Регулирование теплоотдачи отопительных приборов

Теплоотдачу приборов в водяных системах регулируют двумя способами: качественным (изменением температуры теплоносителя в тепловом центре — ТЭЦ, районной или местной котельной) и количественным (изменением расхода теплоносителя — из теплового центра, в узле управления, на ответвлениях магистралей и непосредственно у приборов). Качественное регулирование возможно только центральное, количественное — центральное и местное. В зданиях с благоприятной ориентацией успешно применяют и местное качественное регулирование — пофасадное.

Местное регулирование расхода теплоносителя выполняется кранами двойной регулировки на подводках к приборам (картинка 4, рисунок 1), обычно на горячей подводке. На сцепках между приборами установка арматуры не допускается. Краном двойной регулировки проводят первичное регулирование (при монтаже, тепловом испытании и наладке системы) и вторичное (в процессе эксплуатации).

В вертикальных и горизонтальных однотрубных системах с замыкающими участками у приборов устанавливают трёхходовые краны или краны двойной регулировки. Трёхходовыми кранами регулируют расход и теплоотдачу приборов, работающих по проточной схеме (картинка 4, рисунок 3).

Раньше крановая арматура выпускалась по ГОСТ 10944-64 двух типоразмеров — 15 и 20 мм; сегодня её место заняли термостатические вентили и балансировочные клапаны. Центральное регулирование расхода местной системы выполняется запорно-регулировочной арматурой — задвижками, прямоточными вентилями и пробочными кранами (картинка 4, рисунок 2). Центральное регулирование систем зданий, присоединённых к сетям ТЭЦ, выполняют изменением режима работы насосов.

В системах с естественной циркуляцией запорно-регулировочная арматура должна иметь минимальное гидравлическое сопротивление, поэтому применение вентилей обычного типа здесь не разрешается. У приборов двухтрубных систем с насосной циркуляцией, наоборот, для уменьшения вертикальной разрегулировки устанавливают краны с высоким гидравлическим сопротивлением.

В зависимости от системы отопления и параметров теплоносителя на подводках к приборам устанавливают:

• при температуре воды ниже 100 °C на горячей подводке — краны двойной регулировки (в однотрубных системах с замыкающими участками на обратных подводках — также трёхходовые краны);
• при температуре воды выше 100 °C на горячей или обратной подводках — прямоточные вентили или трёхходовые краны.

Картинка 4. Запорно-регулировочная арматура нагревательных приборов: 1 — краны двойной регулировки; 2 — движение потока в различных типах арматуры; 3 — трёхходовой кран (при dу = 20 мм А = 91 мм, при dу = 25 мм А = 112 мм); 4 — запорный муфтовый вентиль (dу = 15÷50 мм); 5 — обратный клапан для холодной воды (dу = 15÷50 мм).

Рисунок 1. Присоединение труб к отопительным приборам систем водяного отопления: а — к горизонтальной однотрубной с замыкающим участком ветви; б и в — к верхним приборам в стояках с нижним расположением обеих магистралей (с нижней разводкой) соответственно двухтрубном и однотрубном проточно-регулируемом; г и д — при деаэрированной воде соответственно в однотрубном проточно-регулируемом стояке (верхние приборы) и горизонтальной однотрубной с замыкающими участками ветви; 1 — осевой замыкающий участок; 2 — кран типа КРП; 3 — воздушный кран и воздушное отопление; 4 — кран типа КРД; 5 — кран типа КРТ; 6 — смещённый обходной участок; 7 — редуцирующая вставка.

Запорно-регулирующая арматура и её размещение

Ручную запорно-регулирующую арматуру систем центрального отопления делят на муфтовую и фланцевую. Муфтовую (с резьбой на концах) ставят на трубах малого диаметра (dу < 40 мм), фланцевую — на трубах большого диаметра (dу > 50 мм).

Арматура на подводках к приборам различна по сопротивлению: в двухтрубных стояках применяют краны с повышенным гидравлическим сопротивлением, в однотрубных — с пониженным. В первом случае повышенное сопротивление выравнивает распределение воды по приборам. Во втором — пониженное сопротивление способствует затеканию в приборы большего расхода воды, что повышает среднюю температуру теплоносителя в них и уменьшает требуемую площадь приборов.

Регулирующую арматуру на подводках ставят не всегда. Её не применяют во вспомогательных помещениях и на лестничных клетках, возле ворот и загрузочных проёмов, люков и прочих мест, опасных по замерзанию воды в трубах и приборах. Арматура для эксплуатационного регулирования не нужна и там, где предусмотрено регулирование температуры приточного вентиляционного воздуха.

Краны двойной регулировки

У приборов двухтрубных систем обычно устанавливают краны двойной регулировки: в малоэтажных зданиях — обычные, в многоэтажных — дроссельные краны повышенного гидравлического сопротивления.

Распространённые ранее краны с полой пробкой имели существенные недостатки: сравнительно малое сопротивление и нерациональную (круто изогнутую) кривую дросселирования. Малая глубина дросселирования не позволяла эффективно проводить пусконаладочную «первую регулировку» распределения воды по приборам, а пробка через короткое время «прикипала» к корпусу, исключая «вторую регулировку» — эксплуатационное пользование краном.

Рисунок 2. Кран двойной регулировки шиберный типа КРДШ: 1 — корпус; 2 — регулировочное окно; 3 — шибер; 4 — поворотная втулка; 5 — прокладка; 6 — закрепительная гайка; 7 — установочная риска на втулке; 8 — гайка сальника; 9 — крышка; 10 — винт; 11 — ручка; 12 — резьбовой шпиндель; 13 — сальниковое уплотнение; 14 — паз во втулке.

Для ручного регулирования применялись краны двойной регулировки типа КРДШ (шиберные, рисунок 2). Они рассчитаны на условное давление 1 МПа и температуру воды до 150 °C, коэффициент местного сопротивления — от 5 до 14. Краны имеют поворотную на 90° втулку для монтажной регулировки (изменением площади проходного отверстия) и шибер, вертикальное перемещение которого по пазу во втулке обеспечивает эксплуатационную регулировку.

Рисунок 3. Кран двойной регулировки типа «Термис»: 1 — патрубок с наружной резьбой; 2 — соединительная гайка; 3 — клапан; 4 — корпус; 5 — гайка крышки; 6 — сальниковая набивка; 7 — крышка; 8 — гайка уплотнителя шпинделя; 9 — шпиндель; 10 — винт; 11 — маховик.

Краны повышенного гидравлического сопротивления типа «Термис» (рисунок 3) с восемью положениями клапана для монтажной регулировки лишены недостатков кранов с полой пробкой: возрастание дросселирования пропорционально степени закрытия отверстия, а вентильная конструкция долго сохраняет работоспособность. Патрубок с наружной резьбой и соединительная гайка позволяют быстро устанавливать кран непосредственно на прибор без «сгона» — отрезка трубы с короткой и длинной резьбой. Такая конструкция применяется для большинства запорно-регулирующих устройств двух типов: «прямой» — при открытой и «угловой» — при скрытой прокладке теплопроводов.

Рисунок 4. Кран регулирующий с дросселирующим устройством: 1 — сборка корпуса муфтового запорного вентиля с крышкой, шпинделем, накидной гайкой и рукояткой; 2 — калиброванная диафрагма; 3 — запорно-регулирующий клапан.

Монтажная регулировка, проводимая вручную перед сдачей системы в эксплуатацию, требует значительных затрат времени опытных наладчиков. Чтобы избежать её в двухтрубных системах, применяют регулирующие краны повышенного сопротивления с дросселирующим устройством (рисунок 4): в корпусе установлена диафрагма с заранее выбранным диаметром отверстия, единым для всей системы. Диафрагма сочетается с клапаном вентильного типа, на конце которого — игла для прочистки. Калиброванная конусная диафрагма (диаметром 3–6 мм) в седле корпуса вентиля создаёт сопротивление, достаточное для требуемого распределения воды между приборами. Игольчатый клапан, кроме прочистки диафрагмы, обеспечивает эксплуатационную регулировку теплоотдачи прибора и может плотно закрывать кран.

Арматура однотрубных систем: краны КРП и КРТ

У приборов однотрубных систем устанавливают краны двух видов — КРП и КРТ. Если приборные узлы выполняются с постоянно проточными замыкающими участками (см. рисунок 1, а), применяют проходные краны типа КРП: шиберные КРПШ и краны с плоской поворотной заслонкой. Шиберные КРПШ схожи с КРДШ (см. рисунок 2), но не имеют втулки для монтажной регулировки — она не нужна в однотрубных системах. Краны рассчитаны на давление 1 МПа и температуру до 150 °C, коэффициент местного сопротивления — 2,5…3, конструкция допускает правое и левое исполнение.

Рисунок 5. Кран регулирующий трёхходовой типа КРТП: 1 — корпус; 2 — заслонка; 3 — крышка; 4 — прокладки; 5 — гайка сальника; 6 — рукоятка; 7 — крышка-указатель; 8 — винт с шайбой; 9 — сальниковое уплотнение.

Если приборные узлы выполняются с обходными участками (см. рисунок 1, в), предназначенными для частичного или полного выключения приборов, применяют трёхходовые краны типа КРТ. Краны КРТП (рисунок 5) универсальны: устанавливаются на верхних и нижних подводках с подачей теплоносителя справа и слева (собираются под подачу справа, но легко перемонтируются). Заслонка занимает различные положения (определяется при снятой рукоятке по лыске на торце шпинделя) и регулирует расход воды через прибор.

Рисунок 6. Регулирование расхода воды в отопительном приборе трёхходовым краном: а — вода из однотрубного стояка полностью протекает в прибор через подводку (заслонка закрывает обходной участок); б — вода частично затекает в прибор; в — вода обходит прибор (заслонка закрывает подводку) и протекает в обходной участок и далее в стояк; 1 — однотрубный стояк; 2 — обходной участок; 3 — подводка; 4 — заслонка.

На рисунке 6 показана работа трёхходового крана при движении воды по однотрубному проточно-регулируемому стояку снизу вверх. Если заслонка закрывает отверстие к обходному участку (рисунок 6, а), вода из стояка целиком идёт в подводку и далее через прибор — это расчётное, монтажное положение при сдаче системы в эксплуатацию. Промежуточное положение заслонки при эксплуатационном регулировании показано на рисунке 6, б, положение при выключении прибора — на рисунке 6, в. Выступ на заслонке входит в выемку на дне корпуса (см. рисунок 5) и ограничивает её поворот 90°. Положение заслонки соответствует дуговой стрелке на крышке крана.

Отдельно стоит сказать об автоматическом регулировании. Принцип работы регулятора прямого действия основан на изменении объёма среды, заполняющей баллон (сильфон) термоголовки, при изменении её температуры: расширение термореактивного материала непосредственно перемещает клапан регулятора в потоке теплоносителя. В регуляторах косвенного действия электрическая энергия подогревает термобаллон уменьшенного объёма, связанный со штоком клапана; в части конструкций сильфон наполнен легкоиспаряющейся жидкостью, а изменение давления её паров перемещает клапан. Термоклапаны выпускаются с пониженным гидравлическим сопротивлением (для однотрубных систем) и повышенным (для двухтрубных); конструкция последних обычно обеспечивает и монтажное регулирование системы. Именно термостатические вентили с термоголовками — стандарт местного регулирования в современных частных домах и квартирах.

Рисунок 7. Запорно-регулирующий кран, устанавливаемый на обратной подводке отопительного прибора.

Монтажное регулирование обеспечивает и специальный запорно-регулирующий кран на обратной подводке прибора (рисунок 7). Он же позволяет отключить отдельный прибор, например для аварийной замены без остановки всей системы. Регулирующий шток скрыт под защитной крышкой — для эксплуатационного регулирования кран не предназначен. Возможна и установка общего регулирующего крана на трубе, подающей теплоноситель к группе приборов в одном помещении.

Арматура на стояках, магистралях и в тепловом пункте

Арматура на стояках предназначена для полного отключения отдельных стояков, если требуется ремонт во время отопительного сезона. С той же целью арматуру помещают в начале и конце каждой ветви горизонтальных систем.

В малоэтажных (1–3 этажа) зданиях арматуру на стояках ставить нецелесообразно — проще предусмотреть отключение сравнительно небольшой части системы, например вдоль одного фасада. На стояках лестничных клеток арматуру применяют независимо от числа этажей.

Рисунок 8. Шаровой кран.

Для спуска воды из стояка (ветви) и впуска воздуха, а также для выпуска воздуха при последующем заполнении рядом с запорными кранами размещают спускные проходные или шаровые краны (внизу стояков — со штуцером для гибкого шланга).

В многоэтажных зданиях на стояках устанавливают запорные проходные (пробочные) или шаровые краны и вентили. За последние годы шаровые краны (рисунок 8) практически вытеснили остальную подобную арматуру благодаря надёжности и долговечности. Их применяют при температуре теплоносителя до 115 °C и умеренном давлении. В высоких зданиях при гидростатическом давлении свыше 1 МПа в нижней части стояков краны заменяют более прочными вентилями; вентили предусматривают и при других теплоносителях — высокотемпературной воде и паре. Предпочтительны вентили с наклонным шпинделем («косые»): они создают меньшие потери давления и шум по сравнению с прямыми.

Рисунок 9. Фланцевая параллельная задвижка.

Арматура на магистралях нужна для отключения отдельных частей системы: это муфтовые проходные или шаровые краны и вентили, а на трубах крупного калибра (dу > 50 мм) — фланцевые задвижки (рисунок 9). В пониженных местах магистралей ставят спускные краны, в повышенных — воздушные краны или воздухосборники.

На вертикальных участках воздушных труб систем с нижней разводкой арматуру (проходные или шаровые краны) предусматривают в тех случаях, когда запорные краны установлены на самих стояках.

На дренажных трубах для опорожнения стояков или горизонтальных ветвей (при числе этажей три и более) кроме спускных кранов у каждого стояка ставят общий запорный вентиль перед бачком с разрывом струи для перепуска воды в водосточную сеть (рисунок 10) — во избежание утечки через неисправные спускные краны при работающей системе.

Рисунок 10. Схема дренажа стояков систем водяного отопления: 1 — запорный кран; 2 — стояк; 3 — спускной кран; 4 — магистраль; 5 — дренажная линия; 6 — общий запорный вентиль; 7 — открытый перепускной бачок; 8 — выпуск через сифон в водосток.

Арматура в тепловом пункте здания предназначена для регулирования и отключения отдельных систем отопления и оборудования. Задвижки размещают на главных подающих и обратных магистралях, до и после теплообменников, циркуляционных и смесительных насосов, водоструйных элеваторов, редукционных клапанов, конденсатоотводчиков, исполнительных механизмов автоматики, а также на обводных линиях.

Если кроме рабочего установлен резервный насос, после каждого из них кроме запорных кранов или задвижек ставят обратные клапаны (рисунок 11): резервный насос стоит при открытых кранах, и обратный клапан не даёт воде перетекать через него к всасывающему патрубку работающего насоса. Обратный клапан обязателен после каждого из двух и более параллельно работающих насосов, а также на участках, где возможен нежелательный противоток теплоносителя — на подпиточной линии, подмешивающей перемычке.

Рисунок 11. Обратный клапан.

Основная запорная арматура теплового пункта дополняется воздушными и спускными кранами в повышенных и пониженных точках.

Трубопроводы для систем отопления

Для разводки водяного отопления сегодня применяют четыре группы труб: стальные, медные, полимерные и металлополимерные. Выбор определяется температурой теплоносителя, давлением, способом прокладки (открытая или скрытая) и бюджетом.

Стальные и медные трубы

Ещё недавно разводку выполняли стальными водогазопроводными трубами, в лучшем случае оцинкованными; верхом надёжности считались системы из нержавеющей или медной трубы. К недостаткам обычных стальных труб относят не только недолговечность, но и зарастание внутренней поверхности налётом, заметно снижающее пропускную способность. Монтаж стальных труб — это сварочные работы, что влияет на стоимость, а сварной шов — самое уязвимое место: структура металла в зоне шва нарушена высокой температурой. Нержавеющие трубы в домашних условиях не варят (нужно оборудование стационарных мастерских), поэтому их монтируют на резьбовых соединениях, и это дорого.

Медные трубы — превосходный материал для систем отопления и горячего водоснабжения: высокая стойкость меди к коррозии гарантирует многолетнюю службу. Более тонкие стенки сокращают наружные диаметры по сравнению со сталью без потери прочности и пропускной способности, а гладкая поверхность не зарастает продуктами коррозии — поэтому допустимы меньшие внутренние сечения. Медные системы не требуют ингибиторов коррозии и специальной водоподготовки, что снижает эксплуатационные расходы. Податливость меди к гибке даёт возможность применять её в «тёплых полах». При монтаже медных труб нужно соблюдать правила прокладки. Основной принцип — однородность материалов (медь и её сплавы). Если смешения материалов не избежать, обязательны правила:

Недопустим стык меди с нелегированной и оцинкованной нелегированной сталью — электрохимические процессы вызовут ускоренную коррозию стали;

Стальные трубы могут применяться только перед медными — если смотреть по направлению течения воды (рисунок 12);

Медные трубы под штукатуркой должны быть по всей длине закрыты упругим покрытием, компенсирующим температурные деформации.

Рисунок 12. Правильная последовательность установки стальных и медных труб: 1 — медные трубы; 2 — стальные трубы.

Полимерные и металлополимерные трубы

Полимерные трубы прочно вошли в сантехнику, заменив традиционные стальные и чугунные: из полимеров делают и безнапорную канализацию, и напорные трубопроводы отопления, холодного и горячего водоснабжения. К полимерам относят полиэтилен, сшитый полиэтилен (PE-X), полипропилен (PP-R), полибутен, поливинилхлорид. По сравнению со сталью у полимерных труб заметно ниже гидравлическое сопротивление — пропускная способность на 20–30 % выше при том же напоре насоса; они не корродируют, не вступают в химические реакции и не требуют особых условий при запуске системы. К недостаткам чисто полимерных труб относят чувствительность к температуре и кислородопроницаемость, поэтому для отопления применяют армированные и многослойные конструкции.

Логичное продолжение полимеров — многослойные металлополимерные трубы (МПТ), эксплуатационные характеристики которых выше, чем у металлических предшественников (рисунок 13). Внутренний и внешний слои таких труб выполнены из сшитого полиэтилена (PE-X): в ходе обработки молекулы полиэтилена образуют дополнительные связи, как бы «сшиваются», и материал получает повышенную теплостойкость и механическую прочность. Сшитый полиэтилен удовлетворяет гигиеническим требованиям, что допускает его применение в горячем и холодном водоснабжении.

Рисунок 13. Многослойная металлополимерная труба: 1, 5 — полиэтилен; 2, 4 — клеевой слой; 3 — алюминий.

Внутренний слой из сшитого полиэтилена обеспечивает стойкость к агрессивным веществам и равномерное движение потока с низкими гидравлическими потерями. Внешний слой защищает промежуточный металлический слой от коррозии строительными материалами; вместе они дают трубе низкую теплопроводность, хорошую звукоизоляцию и малый вес. Промежуточный алюминиевый слой гарантирует надёжность, низкий коэффициент линейного расширения и работает антикислородным барьером. Основные достоинства металлопластиковой трубы:

• абсолютная кислородонепроницаемость — замедляет коррозию и износ отопительного оборудования;
• малый вес;
• низкий коэффициент линейного расширения — можно обходиться без компенсаторов и увеличивать расстояние между опорами;
• высокая механическая прочность;
• стойкость к коррозии и отложениям на внутренней поверхности;
• антистатичность;
• малое гидравлическое сопротивление.

Металлопластиковые трубы монтируют прессовыми или резьбовыми соединениями (рисунок 14) без сварки и пайки, что снижает стоимость монтажа. Системы из них выполняют скрытой прокладкой в стенах и полах, трубы и соединения можно бетонировать и штукатурить.

Рисунок 14. Резьбовое соединение металлопластиковых труб.

К недостаткам металлопластиковых труб относят:

• более низкую (по сравнению со сталью) сопротивляемость высоким температурам;
• подверженность механическим повреждениям;
• чувствительность к ультрафиолету, приводящему к преждевременному старению материала.

Практическое замечание: кислородный барьер в трубах для отопления — не маркетинг. В закрытой системе с полимерными трубами без барьерного слоя кислород диффундирует через стенку и ускоряет коррозию стального теплообменника котла и арматуры. Поэтому для отопления берут трубы с диффузионным барьером (EVOH-слой или алюминий), а для открытой прокладки учитывают защиту от ультрафиолета.

Типичные ошибки при монтаже водяного отопления

Большинство проблем с водяным отоплением закладывается на этапе монтажа. Вот что встречается чаще всего.

• Отсутствие или обратный уклон магистралей в гравитационных системах. Воздух скапливается в верхних точках, кольцо циркуляции не запускается или работает с перебоями. Уклоны и воздушные краны в высших точках обязательны.
• Закрытый или зауженный замыкающий участок в однотрубном стояке. Замена радиатора «без байпаса» или с краном на байпасе в многоквартирном доме разрегулирует весь стояк: у соседей по стояку приборы становятся холоднее.
• Кран с высоким сопротивлением в гравитационной системе. Вентиль обычного типа на подводке съедает естественный напор — прибор греет слабо или не греет вовсе.
• Стык меди со сталью без учёта гальванической пары. Медь, установленная до стали по ходу воды, провоцирует коррозию стальных участков — см. правила в разделе о трубах.
• Полимерные трубы без кислородного барьера в закрытой системе и открытая прокладка металлопластика на солнце — оба случая сокращают ресурс системы в разы.
• Отсутствие спускных кранов и воздухоотводчиков. Опорожнить один стояк или ветвь для ремонта без них невозможно — приходится сливать всю систему.

Частые вопросы

Как работают однотрубная и двухтрубная схемы в водяном отоплении дома?

В однотрубной системе вода проходит последовательно через все приборы стояка, и каждый следующий получает теплоноситель холоднее предыдущего — поэтому однотрубки гидравлически устойчивы, но требуют запаса по площади приборов. В двухтрубной у каждого прибора свои подающая и обратная подводки, температура на входе почти одинакова, и на каждый радиатор можно поставить термостатический вентиль. Цена вопроса — больший расход труб и обязательная балансировка.

Можно ли сделать водяное отопление без насоса?

Да, если дом небольшой: нормы допускают естественную циркуляцию при радиусе действия системы до 30 м и перепаде высот между центром котла и центром приборов первого этажа не менее 3 м. Потребуются увеличенные диаметры труб, строгие уклоны магистралей и котел, расположенный ниже приборов. Для дома в два этажа и более с насосом система получится дешевле и управляемее.

Какие трубы выбрать для водяного отопления частного дома?

Для скрытой разводки чаще всего берут трубы из сшитого полиэтилена PE-X или полипропилен PP-R с армированием — оба варианта долговечны и не требуют сварки стали. Металлопластик на пресс-фитингах удобен там, где нужна гибка без фитингов на поворотах. Медь — самый долговечный, но и самый дорогой вариант. Для любой полимерной трубы в закрытой системе важен кислородный барьер.

Почему в двухтрубной системе дальние радиаторы греют хуже?

Ближние к котлу приборы имеют более короткое циркуляционное кольцо и забирают больший расход воды — это вертикальная и горизонтальная разрегулировка. Лечится монтажной балансировкой: на подводках ставят регулирующие краны повышенного сопротивления или балансировочные клапаны и прижимают ближние кольца. Альтернатива — схема с попутным движением воды, где все кольца одинаковой длины.

Можно ли соединять медные трубы со стальными в одной системе?

Можно, но с соблюдением порядка: стальной участок должен стоять перед медным по направлению течения воды, а прямой стык меди с нелегированной или оцинкованной сталью недопустим — гальваническая пара ускорит коррозию стали. В местах перехода применяют разделительные фитинги из латуни или бронзы.

Источники

1. СП 60.13330.2020 «СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха» — действующие требования к проектированию систем отопления.
2. Справочник по теплоснабжению и вентиляции (издание 4-е, переработанное и дополненное). Книга 1-я. Р.В. Щекин, С.М. Кореневский, Г.Е. Бем, Ф.И. Скороходько, Е.И. Чечик, Г.Д. Соболевский, В.Л. Мельник, О.С. Кореневская. Киев, «Будівельник», 1976, стр. 416.
3. Самойлов В.С. Инженерное оборудование дома и участка. ООО «Аделант», 2004. — 320 с.