Разводка систем отопления. Горизонтальные системы поквартирного отопления. Из опыта эксплуатации Однотрубная горизонтальная система отопления

Horizontal Systems of Individual Apartment Heating. Operating Experience

S. G. Nikitin , Head of the Leading Specialists Department of the Operations Service
N. V. Shilkin , Associate Professor in Moscow Architecture Institute

Keywords : horizontal heating systems, vertical heating systems, thermostat, water hammer

Individual apartment horizontal heating systems have been successfully used in our country for a relatively long time. Specialists have accumulated significant experience in their operation. The article gives recommendations on application of such systems confirmed by the experience in their real world operation.

Описание:

Горизонтальные системы поквартирного отопления уже достаточно да вно и успешно применяются у нас в стране . Специалистами накоплен большой опыт их эксплуатации . В статье приведены рекомендации по применению таких систем , подт вержденные опытом реальной эксплуатации .

Из опыта эксплуатации

При рассмотрении периметральной схемы поквартирного отопления существует опасность того, что в больших квартирах может иметь место недогрев последнего в цепочке отопительного прибора из-за большой длины магистрали. Во избежание этого явления при периметральной схеме соединения радиаторов их подключают по встречной схеме (рис. 2), поэтому недогрева последнего в цепочке отопительного прибора не происходит из-за самокомпенсации: первый по прямой трубе прибор оказывается последним по обратной. В любом случае необходима преднастройка термостатов (что при лучевой, что при периметральной схеме), поскольку в каждом помещении свой тепловой баланс (разная площадь помещения, площадь остекления, ориентация и т.д.) и, соответственно, разная мощность отопительных приборов.

Литература

1. Фиалко И.А., Шестерень И.В. Привлечение населения к регулированию и учету тепловой энергии. Опыт Республики Беларусь // Энергосбережение.– 2013.– № 3 . С. 44.
2. Инженерное оборудование высотных зданий . Под общей редакцией М.М. Бродач. 2-е издание. М. : «АВОК-ПРЕСС», 2011.

В многоквартирных домах можно встретить разные типы системы отопления, каждый из которых имеет свои минусы и свои плюсы. От выбранного типа системы зависит теплообеспечение многоквартирного дома и его эффективность.

Что такое разводка отопления

Разводкой системы отопления называется схема, по которой располагаются нагревательные приборы и соединительные трубы между ними. Эффективность работы всей системы зависит именно от типа разводки, так же, как эстетичность и экономичность. Наиболее популярными являются горизонтальная и вертикальная схемы разводки, так как трубопровод может принимать либо строго горизонтальное, либо строго вертикальное положение.

Важно! Вертикальная разводка имеет основной лежак, который проходит в подвале здания. От этого стояка отходят стояки с меньшим диаметром, к каждому из которых присоединяются радиаторы и трубы в квартирах. Этот тип выбирают достаточно часто благодаря его дешевизне. Большую значимость имеет простота в монтаже и дальнейшем использовании.

Горизонтальная разводка отличается особыми хорошими эстетическими, техническими и эксплуатационными характеристиками. Подобная коммуникация может быть как двухтрубной, так и однотрубной системой. Второй вариант не используется при обогреве многоквартирных домов и имеет достаточно узкую специализацию. В отоплении многоквартирных домов используется двухтрубная система отопления.

Горизонтальная система разводки

Система горизонтальной двухтрубной разводки имеет собственные плюсы и минусы. Ее не придется отключать полностью при наличии неисправности в ней - достаточно отключить один конкретный узел. Устанавливаются компенсаторы, которые будут контролировать перепады давления, и не будут допускать поломок из-за изменения давления в трубах. Эта разводка предполагает, что будут присутствовать обязательно два основных стояка, располагающиеся в специальном техническом общедомовом помещении или подъезде, подающего и обратного потока воды.

Важно! Первый отвечает за подачу горячей воды постоянной температуры, а второй - за отток охлажденной воды, которая прошла весь дом. Каждый этаж располагает коллектором, который разветвляется на два крана для квартиры. От этих кранов прокладываются трубы, которые прячутся в стяжке пола и питают все радиаторы теплом. Они выглядят гораздо эстетичнее и аккуратнее, чем советские образцы отопления.

Положительные стороны ее использования вполне очевидны:

• Контроль за тепловым расходом упрощен, так как управление чаще всего установлено дистанционное и автоматическое;
• Есть возможность регулирования, осуществляемая автономно для каждой квартиры исходя из назначения помещений;
• Чаще всего монтаж выполняется во время ремонта, чтобы не портить внешний вид дома;
• Небольшие затраты на монтаж и простая сборка;
• Материалы внутридомовых инженерных коммуникаций изготавливаются износостойкими, поэтому средний срок их службы составляет от 50 лет.

Двухтрубная система выигрывает у своего предшественника. В этом случае есть две трубы-стояка - одна подает горячую воду в трубы, а вторая возвращает остывшую воду обратно. В этом случае теплоноситель способен попасть в каждый радиатор независимо. В этом случае появляется возможность отключить и заменить отдельные радиаторы и не перерасходовать тепло там, где это не требуется. Система отопления в этом случае регулируется. Но установка квартирных счетчиков все равно является невозможной. Протяженность труб сильно увеличивается, делая подобное устройство значительно дороже, чем вертикальная однотрубная.

Эффективность работы отопления во многом определяется правильно подобранными компонентами – котла, труб с соответствующим диаметром, радиаторов и запорной арматуры. Однако, помимо этого нужно учитывать расположение магистрали. Чем отличается горизонтальная система отопления: двухтрубная, однотрубная, разводка и подключение нагревательных приборов? Для того чтобы определиться с целесообразностью проектирования и монтажа по подобной схеме необходимо сначала рассмотреть ее специфику.

Особенность схемы горизонтальной прокладки труб

В подавляющем большинстве горизонтальная двухтрубная система отопления с нижней разводкой устанавливается в одно или двухэтажных частных домах. Но, кроме этого, она может применяться для подключения к централизованному отоплению. Особенностью подобной системы является горизонтальное расположение основной и обратной (для двухтрубной) магистрали.

При выборе этой системы прокладки трубопроводов необходимо учитывать нюансы подключения к различным видам отопления.

Центральное горизонтальное отопление

Для составления инженерной схемы следует руководствоваться нормами СНиП 41–01–2003. В нем говорится, что горизонтальная разводка системы отопления должна обеспечивать не только должную циркуляцию теплоносителя, но и обеспечить его учет. Для этого в многоквартирных домах обустраивают два стояка – с горячей водой и для приема остывшей жидкости. Обязательно выполняется расчет горизонтальной двухтрубной системы отопления, в которую входит монтаж теплового счетчика. Он устанавливается на входном патрубке сразу после подключения трубы к стояку.

Кроме этого, учитывается гидравлическое сопротивление на определенных участках магистрали. Это важно, так как горизонтальная разводка системы отопления будет эффективно работать только при поддержании соответствующего напора теплоносителя.

В большинстве случаев для многоквартирных домов устанавливается однотрубная горизонтальная система отопления с нижней разводкой. Поэтому при выборе количества секций в радиаторах нужно учитывать их удаленность от центрального распределительного стояка. Чем дальше будет расположена батарея – тем больше должна быть ее площадь.

Автономное горизонтальное отопление

В частном доме или в квартире без подключения к центральному теплоснабжению чаще всего выбирается горизонтальная система отопления с нижней разводкой. Однако при этом нужно учитывать режим работы – с естественной циркуляцией или принудительной под давлением. В первом случае сразу от котла монтируется вертикальный стояк к которому подключаются горизонтальные участки.

К преимуществам этой схемы обустройства поддержания комфортного уровня температуры можно отнести следующее:

• Минимальные затраты на приобретение расходных материалов. В частности, горизонтальная однотрубная система отопления с естественной циркуляцией не включает в себя циркуляционный насос, мембранный расширительный бак и защитную арматуру – воздухоотводчики;
• Надежность работы. Так как давление в трубах равно атмосферному – превышение температурного режима компенсируется с помощью расширительного бачка.

Но также следует отметить и недостатки. Главным из них является инертность системы. Даже грамотно спроектированная горизонтальная однотрубная система отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией не сможет обеспечить быстрый нагрев помещений. Это объясняется тем, что теплосеть начинает свое движение только после достижения определенной температуры. Для домов большой площадью (от 150 м.кв.) и при наличии двух этажей и более рекомендуется горизонтальная система отопления с нижней разводкой и принудительной циркуляцией жидкости.

В отличие от вышеописанной схемы для принудительной циркуляции не нужно делать стояк. Напор теплоносителя в горизонтальной двухтрубной системе отопления с нижней разводкой создается с помощью циркуляционного насоса. Это отражается на улучшении эксплуатационных качеств:

• Быстрое распределение горячей воды по всей магистрали;
• Возможность регулирования объема теплоносителя для каждого радиатора (только для двухтрубной системы);
• Для установки требуется меньшая площадь, так как отсутствует распределительный стояк.

В свою очередь, горизонтальную разводку системы отопления можно сочетать с коллекторной. Это актуально для трубопроводов с большой протяженностью. Таким образом можно добиться равномерного распределения горячей воды по всем комнатам дома.

Во время расчета горизонтальной двухтрубной системы отопления нужно учитывать поворотные узлы, именно в этих местах наибольшие гидравлические потери напора.

Однотрубная горизонтальная система отопления

Что такое горизонтальная разводка отопления в сочетании с однотрубной системой, в каких случаях ее можно устанавливать? Среди специалистов она считается наиболее простой для монтажа и самой доступной по стоимости. Принцип ее проектирования заключается в том, что радиаторы подключаются к трубопроводу последовательно. В зависимости от выбранной конфигурации подсоединение патрубков может быть верхним или нижним.

Но при этом для горизонтальной однотрубной системы отопления двухэтажного дома свойственны следующие недостатки:

• Неравномерное распределение тепла по батареям. Чем дальше радиатор будет находиться от котла – тем ниже будет температура воды в нем;
• Затруднения с выполнением ремонтных и обслуживающих работ. При отключении радиатора из общей сети в горизонтальной однотрубной системе отопления с естественной циркуляцией прекращается поступление теплоносителя дальше по трубопроводу;
• Невозможность регулирования температуры в различных помещениях дома.

Во время проектирования этой системы обязательно предусматривается монтаж байпаса перед каждым радиатор. В комплексе с запорной арматурой он позволит выполнять ремонтные работы или замену отдельных элементов отопления.

Для эффективной теплоотдачи батареи должны быть закрыты подоконником на 2/3. Это будет способствовать оптимальной конвекции воздуха в помещении.

Однотрубная горизонтальная система отопления с нижней разводкой устанавливается только в домах с небольшой площадью – до 150 м.кв. Также нужно позаботиться о дополнительной теплоизоляции тех комнат, которые находятся дальше всего от котла.

Двухтрубная горизонтальная система отопления

Для горизонтальной системы отопления с нижней разводкой все вышеперечисленные недостатки отсутствуют. Это возможно благодаря другой схеме подключения радиаторов к трубопроводам. Каждый прибор соединяется параллельно. Горячий теплоноситель поступает через тройниковый узел, а остывший – сразу в обратную трубу.

Таким образом можно регулировать объем и скорость прохождения теплоносителя для каждого радиатора. Кроме этого, в отличие от однотрубной горизонтальной системы отопления с нижней разводкой усовершенствованная схема имеет следующие преимущества:

• Установка дополнительных приборов отопления не повлияет на систему. Главное, чтобы мощность котла позволяла нагреть увеличенный объем теплоносителя;
• Выполнение ремонтных и профилактических работ можно осуществлять без выключения отопления. Для этого достаточно с помощью запорной арматуры перекрыть теплоноситель на нужном участке сети;
• Если вместе с горизонтальной двухтрубной системой отопления с разводкой снизу установить распределительные коллектора – можно повысить КПД, тем самым минимизировать затраты на энергоносители.

К недостаткам двухтрубного отопления с горизонтальной разводкой относят большую вероятность появления воздушных пробок. Во избежание этого на каждый радиатор устанавливается кран Маевского. При большой разветвленной сети выполняется расчет для горизонтальной двухтрубной системы отопления. Он должен включать в себя размеры падения давления на каждом участке, а также изменение температуры воды. Сделать эту работу самостоятельно без должных навыков сложно, поэтому лучше всего воспользоваться профессиональным онлайн калькулятором, или прибегнуть к помощи специалистов.

После последнего самого удаленного радиатора рекомендуется установка манометра и воздухоотводчика. Этот комплекс мер позволит избежать резких скачков давления в системе и даст возможность визуально контролировать ее параметры.

Особенности комплектации

Во время выполнения установки горизонтального однотрубного отопления с естественной циркуляцией следует соблюдать угол наклона труб. Он выполняется в сторону радиаторов по направлению движения воды. Самая низкая точка обратной магистрали не должна находиться ниже уровня котла. Следует помнить, что любая горизонтальная разводка отопления характеризуется повышенным сопротивлением – чем больше диаметр трубы, чем выше этот показатель.

В комплектацию двухтрубной системы обязательно должны входить циркуляционный насос и мембранный расширительный бак. Без этих элементов безопасная работа отопление невозможна. Также устанавливаются измерительные приборы – манометры и термометры.

Так какую же горизонтальную систему отопления выбрать – двухтрубную или однотрубную? Это определяется характеристиками дома. Для зданий с большой площадью рекомендовано устанавливать двухтрубную разводку с принудительной циркуляцией. Если же скорость нагрева воздуха в комнатах и возможность регулирования температуры не важны – можно монтировать однотрубное отопление.

Пример расчета однотрубного отопления – гидравлические потери:

Описание:

Системы, применяемые в зданиях повышенной этажности можно разделить на вертикальные (стояковые) и горизонтальные (поквартирная, поэтажная разводка). И те, и другие имеют как ряд преимуществ, так и недостатки. Вертикальную (стояковую) разводку, как правило, применяют в зданиях с единым учетом теплопотребления (только домовой учет).

Опыт проектирования и эксплуатации поквартирных систем отопления высотных жилых зданий

Схема этажного узла подключения поквартирных систем отопления и водоснабжения к вертикальным стоякам

Преимущества поквартирных систем отопления

По сравнению с системами отопления с вертикальными стояками, горизонтальные двухтрубные поквартирные системы отопления с разводкой в полу имеют ряд преимуществ, главным образом с точки зрения службы эксплуатации и владельцев квартир.

Поквартирная система позволяет службе эксплуатации отключить только одну квартиру, например в случае аварии или при необходимости ремонта или замены отопительных приборов. Систему отопления отдельно взятой квартиры можно легко отрегулировать независимо от других квартир. Кроме того, как было отмечено выше, данная схема не критична к проблеме несанкционированного переустройства систем отопления внутри квартир (замене приборов и термостатов). Независимость разводки от других квартир предполагает возможность индивидуального проектирования отопления каждой квартиры в зависимости от пожелания владельца данной квартиры. Поквартирная система отопления при необходимости может быть легко оборудована поквартирными теплосчетчиками, что позволяет перейти на оплату фактически потребленной тепловой энергии по показаниям данных теплосчетчиков. Сама по себе установка теплосчетчиков не относится к энергосберегающим мероприятиям, однако оплата фактически потреб-ленной тепловой энергии является мощным стимулом, заставляющим жителей проводить в квартире такие мероприятия и устанавливать наиболее экономичные параметры микроклимата. Например, при длительном отсутствии можно понизить температуру воздуха в помещениях до некоторого минимального значения посредством термостатов на отопительных приборах. При существующем в настоящее время положении, когда стоимость тепловой энергии входит в состав квартирной платы, владелец квартиры не заинтересован в экономии энергии; если в квартире очень жарко – будет открыта форточка, но никогда не будет закрыт термостат. Применение поквартирных систем отопления, по сравнению с вертикальными, приводит к уменьшению протяженности магистральных труб, которые всегда имеют наибольший диаметр (наиболее дорогие), снижению потерь теплоты в необогреваемых помещениях, где проложены трубопроводы, упрощению поэтажного и посекционного ввода здания в эксплуатацию. Стоимость устройства поквартирной системы отопления, исходя из опыта проектирования ряда объектов, не намного превышает стоимость стандартных схем с вертикальными стояками, однако срок службы поквартирной системы отопления примерно в два раза выше за счет применения труб из термостойких полимерных материалов, таким образом, использование данной схемы экономически целесообразнее.

Особенности применения труб из термостойких полимерных материалов

Нормативные документы декларируют применение в жилых зданиях поквартирных систем отопления. В то же время допускается применение труб из термостойких полимерных материалов. Это могут быть трубы, выполненные из сшитого полиэтилена, полипропилена, стеклопластика, металлополимерные, медные и др. К системам отопления с трубами из таких материалов действующими нормами предъявляются следующие требования:

Системы поквартирного отопления в зданиях следует проектировать двухтрубными, предусматривая при этом установку приборов регулирования, контроля и учета расхода теплоты для каждой квартиры.

Трубопроводы систем отопления следует проектировать из стальных, медных, латунных труб, термостойких труб из полимерных материалов (в том числе металлополимерных и из стеклопластика), разрешенных к применению в строительстве. В комплекте с пластмассовыми трубами следует применять соединительные детали и изделия, соответствующие применяемому типу труб.

Параметры теплоносителя (температура, давление) в системах отопления с трубами из термостойких полимерных материалов не должны превышать предельно допустимые значения, указанные в нормативной документации на их изготовление, но не более 90 °С и 1,0 МПа.

Трубы из полимерных материалов, применяемые в системах отопления совместно с металлическими трубами или с приборами и оборудованием, в том числе в наружных системах теплоснабжения, имеющих ограничения по содержанию растворенного кислорода в теплоносителе, должны иметь антидиффузный слой.

Последнее утверждение, на наш взгляд, довольно спорно, т. к. трудно представить диффузию кислорода внутрь трубы, в которой среда находится под давлением, значительно большим, нежели атмосферное (6–8 атмосфер).

В поквартирных системах отопления рассматриваемых объектов (за исключением здания по ул. Маршала Бирюзова, 32, в котором применены полипропиленовые трубы) использованы трубы из сшитого полиэтилена (PEX). Исходя из опыта проектирования, можно рекомендовать широкое использование таких труб в массовом высотном строительстве.

Технология производства труб из сшитого полиэтилена начала распространяться около тридцати лет назад. К настоящему времени только в Европе уже установлено свыше 5 млрд м труб из РЕХ (все способы сшивки), на них приходится свыше 50 % общего объема рынка полимерных труб для сантехники и горячего водо-снабжения (ГВС). Основные преимущества применения труб из сшитого поли-этилена следующие:

Однородность стенки и прочностные характеристики материала, позволяющие монтировать системы водоснабжения и отопления, включая центральное, в домах повышенной этажности с расчетным сроком службы не менее 50 лет, что допускает применение скрытой разводки и, в свою очередь, соответствует современным эстетическим требованиям.

Способность к воссозданию формы, «молекулярная память», позволяющие восстановить трубопровод после «надлома» (чрезмерного изгиба), а также эксплуатировать систему после размораживания.

Надежность соединения трубы и фитинга.

Разнообразие типов и большая номенклатура фитингов в сочетании с гибкостью и большой длиной намотки бухт, позволяющие минимизировать количество соединений и отходов труб.

Ремонтопригодность системы: скрытая прокладка трубопровода в гофре (канале), в соответствии с требованиями СНиП, позволит, при необходимости, произвести замену поврежденного участка трубы без вскрытия конструкции стены или пола.

Гладкая внутренняя поверхность, не позволяющая твердым частицам «приставать» к стенкам, – трубы «не зарастают», сохраняя внутреннее сечение; коэффициент гидравлического сопротивления уменьшается по сравнению со стальными трубами на 25–30 %.

Можно отметить также, что срок и сложность монтажа и количество занятых при этом людей гораздо ниже, чем при использовании стальных труб, системы очень просты в работе, и для их монтажа не требуются специалисты такой высокой квалификации, как сварщики.

Существует три наиболее распространенных способа изготовления модифицированного полиэтилена: пероксидный (PEX-a), силановый (PEX-b), радиационный (PEX-c).

Первый производитель таких труб, шведская фирма Wirsbo (с 1988 г. – в составе концерна Uponor), вышел на рынок с пероксидной технологией в 1972 г., и к настоящему времени только этой фирмой произведено 1,2 млрд м труб из PEX-a.

Типы труб из сшитого полиэтилена, представленные на отечественном рынке, некоторые производители и краткий перечень объектов в Москве, в системе отопления которых используются данные трубы, представлены в табл. 1.

Следует отметить, что большую роль в продвижении применения труб из сшитого полиэтилена в нашей стране сыграло создание учебных центров, в которых для проектировщиков устраивались специальные семинары. Такие центры организовали все ведущие производители PEX-труб. Кроме этого, производители предлагают специальное программное обеспечение, как правило, бесплатное, позволяющее провести расчет теплопотерь и быстро подобрать необходимое оборудование и спроектировать систему.

Различие в способах сшивки приводит к различиям и в термомеханических свойствах. В общем случае более высокая плотность сетчатой структуры, повышая прочность, одновременно увеличивает жест-кость материала, делая трубы менее эластичными. Наиболее прочную конструкцию обеспечивает силановый способ изготовления, и в настоящее время можно отметить тенденцию уверенного увеличения на рынке доли труб, изготовленных по технологии PEX-b. Кроме этого, данные трубы отличаются более низкой ценой, поскольку производятся в нашей стране отечественными производителями.

Скорость теплоносителя в трубах систем поквартирного отопления из сшитого полиэтилена принимается, как правило, на уровне значений, соответствующих экономичным гидравлическим сопротивлениям (R = 150–250 Па/м). При этом ориентировочно для подбора диаметров труб в системе поквартирного отопления с горизонтальной разводкой можно принимать значения скорости движения теплоносителя и, соответственно, тепловой нагрузки при разнице температур в подающем и обратном трубопроводе в 20 °С, указанные в табл. 2.

Выше указывалось, что по требованиям СНиП давление теплоносителя в системах отопления с трубами из термостойких полимерных материалов не должно превышать 1,0 МПа. Теоретически такое предельное давление позволяет увеличить высоту зоны. Однако трубы из сшитого полиэтилена не рассчитаны на такое давление (например, трубы из PEX-a при температуре 90 °С рассчитаны на максимальное давление 8,6 атмосфер). По этим соображениям и поквартирные системы отопления зонируются по вертикали, высота зоны при этом, как правило, ограничивается 50–60 метрами. На большинстве объектов, описываемых в данной статье, использованы трубы из PEX-a производства Rehau, однако сейчас рассматриваются возможности применения труб из сшитого полиэтилена, изготовленных и по другим технологиям, в частности, уже построены объекты, на которых применяются трубы из PEX-b, производства корпорации «Бирпекс». Причиной выбора PEX-a для первых объектов стала их гарантированная надежность и долговечность: первые здания с такими трубами были построены еще в 1972 году, и таким образом можно говорить о том, что минимум тридцатилетний срок службы подтвержден опытом реальной эксплуатации. Ограничение применения PEX-труб заключается в ограниченных сочетаниях рабочего давления и температуры.

Хочется обратить внимание проектировщиков на правильный подбор труб с точки зрения допустимых рабочих давлений и температур. Как было отмечено выше, по требованиям СНиП давление и температура теплоносителя в системах отопления с трубами из термостойких полимерных материалов не должны превышать соответственно 1,0 МПа и 90 °С. Допустимое давление в трубе зависит, в том числе, от рабочей температуры и от диаметра трубы: например, производителем могут быть предложены трубы 18 х 2 и 18 х 2,5 мм, и при одной и той же температуре первая труба рассчитана на давление 6 атмосфер, а вторая – на 10 атмосфер.

Очень часто бывает, что уже после разработки проекта системы отопления инвестор принимает решение об увеличении высоты здания на несколько этажей, в результате чего предельное гидростатическое давление может превысить допустимое. Например, трубы из PEX-a при 90 °С рассчитаны на 8,4 ат, что означает максимальную высоту системы 80 м (теоретически высоту системы можно было бы делать больше, поскольку арматура рассчитана на 10 ат, а отопительные приборы на 16–25 ат). Поэтому для надежности, во избежание превышения предельного гидростатического давления, лучше предусмотреть «лишнюю» зону в здании.

Не следует завышать и рабочую температуру. Если здание рассчитано на 95 °С, трубы из PEX применять в системе отопления нельзя, поскольку они рассчитаны максимум на 90 °С (эта же температура указана и в СНиП). Некоторые проектировщики тем не менее мотивируют возможность применения в этом случае PEX-трубы тем, что график теплоснабжения практически никогда не выдерживается, и данная температура (95 °С) никогда достигнута не будет. На наш взгляд, это мнение является ошибочным, и завышения рабочей температуры ни в коем случае нельзя допускать. При применении систем с трубами из сшитого полиэтилена можно рекомендовать придерживаться температурного графика 90–70 °С, 90–65 °С, поскольку дальнейшее понижение температуры приведет к значительному росту поверхности нагревательных приборов, что не приветствуется инвесторами из-за роста стоимости систем.

Из-за различий в температуре теплоносителя, подаваемого в здание от городских тепловых сетей, значительный зарубежный опыт эксплуатации систем с трубами из сшитого полиэтилена может быть использован в нашей стране очень ограниченно. В таких странах, как Голландия, Дания, Германия, теплоноситель подается в здания с температурой 70–75 °С. На рассматриваемых объектах состояние труб из сшитого полиэтилена внимательно контролируется, тем не менее уже накопленный опыт позволяет говорить о том, что и при монтаже, и при эксплуатации систем из PEX-труб в зданиях, подключенных к сетям через ЦТП, проблем возникает значительно меньше, чем у систем с трубами из других материалов.

Еще одно преимущество труб из PEX – возможность ее замоноличивания в бетон. СНиП допускает замоноличивать в бетон неразрывные соединения. Система натяжных фитингов PEX-труб относится как раз к неразрывным соединениям, в отличие от других систем: например, металлопластиковые трубы соединяются посредством накидных гаек, поэтому замоноличивание таких труб является нарушением СНиП.

Опыт применения металлопластиковых труб в системах отопления был признан неудачным, и в настоящее время службой эксплуатации использование этих труб в данных системах запрещено. В процессе эксплуатации было установлено, что в результате старения разрушается клеевой слой и внутренний слой такой трубы «схлопывается», вследствие чего меняется проходное сечение, и система отопления перестает нормально работать. Такое место очень сложно обнаружить, обычно в этом случае неисправность ищется в термостатах, насосах и т. п. Для обнаружения неисправности был разработан специальный способ, при котором в линию ставился водомер, по показаниям которого и удавалось локализовать место «схлопывания». Помимо «схлопывания», в системах отопления из металлопластиковых труб отмечались случаи потери герметичности накидных резьбовых соединений из-за старения резиновых уплотнений.

Одно из значительных преимуществ труб из сшитого полиэтилена по сравнению со стальными – отсутствие резьбовых соединений, что значительно повышает надежность системы. Из-за отсутствия резьбовых соединений значительно уменьшается число очагов механического напряжения, которые появляются в резьбовых соединениях при нагревании и остывании системы. Известны случаи, когда при остановке на лето горячего водоснабжения трубы начинали рваться по резьбовым соединениям. В системах с трубами из сшитого полиэтилена очаги механического напряжения равномерно распределяются по всей длине труб. Здесь играет роль и тот фактор, что данные трубы поставляются в виде бухт, и таким образом длина магистрали безо всяких соединений может достигать значительной величины (например 200 м).

Необходимо отметить, что самих по себе труб совершенно недостаточно для устройства системы отопления или водоснабжения. Система может быть построена только в том случае, если труба обеспечена необходимым ассортиментом фитингов. Не все производители предлагают полный ассортимент фитингов, что вынуждает закупать их на стороне. Это достаточно дорого, и, кроме того, фитинги одного производителя могут не соответствовать трубам другого производителя, несмотря на то, что типоразмеры труб у всех производителей стандартизованы. Использование фитингов и труб, не соответствующих друг другу, приводит к негерметичности соединений, в результате чего в процессе эксплуатации в системе отопления могут появиться протечки.

Срок службы PEX-труб зависит от температуры теплоносителя – чем ниже эта температура, тем больше срок службы трубы. Как уже отмечалось выше, первые такие трубы начали использоваться более 30 лет назад и успешно эксплуатируются в настоящее время. Производители указывают срок службы труб в зависимости от температуры – от 25 до 50 лет. Это минимальные цифры, по нашему мнению, реальный срок службы может быть гораздо выше. Внутренняя поверхность труб из сшитого полиэтилена всегда чистая, в отличие от стальных, там не накапливается ржавчина, окалина и т. д. Старение материала таких труб происходит только в результате воздействия ультрафиолетового излучения. Поскольку на рассматриваемых объектах все трубы защищены от солнечного света – проложены в гофре, в стяжке пола, в пространстве подшивного потолка, в штрабах – старения и разрушения этих труб не происходит. Отопительные приборы подключаются либо посредством специальной розетки, установленной в стене, либо посредством металлической стандартизированной подводки снизу.

Типы систем поквартирного отопления

Разводка труб в системе отопления квартиры может выполняться либо в полу, либо в пространстве подшивного потолка. На рассматриваемых объектах используется, как правило, разводка труб в полу. Поскольку электрическая проводка и различные слаботочные линии могут также располагаться в конструкции пола, необходимо выполнять разводку труб таким образом, чтобы максимально возможно избежать пересечек.

Горизонтальные поквартирные системы отопления бывают лучевые, периметральные и смешанные. В муниципальных жилых домах площадь одной квартиры относительно невелика. С другой стороны, ограждающие конструкции современных зданий отличаются хорошей теплозащитой. Теплопотери квартир невелики. В связи с этим система отопления рассчитана на небольшую тепловую нагрузку, что позволяет использовать трубы малых диаметров. Например, при тепловой нагрузке до 7 кВт достаточно применять трубу диаметром 20 мм. В этом случае квартирная разводка подключается непосредственно к вертикальному стояку в лестнично-лифтовом холле, безо всяких промежуточных шкафов, а внутри квартиры используется периметральная или смешанная разводка.

В жилых домах элитного класса квартиры, как правило, очень большие. Часто используется витражное остекление, устраиваются зимние сады. Несмотря на хорошую теплозащиту, теплопотери квартир достаточно велики. Из-за значительной тепловой нагрузки в подобных квартирах не всегда удается применить даже трубы диаметром 25 мм. В связи с этим в жилых домах элитного класса на вводе в квартиру труб системы отопления устанавливается промежуточный распределительный шкаф, в котором располагается запорная арматура, воздухоотводчики.

Питание квартирных шкафчиков предусматривается от распределительных коллекторов, установленных в выделенных местах лестнично-лифтового узла, обычно это место оборудовано дверями, ключ от которых находится только у службы эксплуатации. В этом же месте, как правило, организуется подключение квартир к системам водоснабжения, а также устанавливаются тепло- и водосчетчики. Сейчас предлагаются модели теплосчетчиков, на вход которых можно подать импульс с водосчетчиков, удешевив таким образом систему диспетчеризации. Даже если тепло- и водосчетчики не устанавливаются, предусматривается место для их размещения, а также для прокладки информационной шины.

Внутри квартиры разводка систем отопления выполняется в полу, как правило, по лучевой схеме, хотя может использоваться и периметральная. Эти две схемы, лучевая и периметральная, в целом равнозначны. Опыт эксплуатации показал, что обе они работают очень хорошо, но все же использование лучевой схемы предпочтительнее, особенно для квартир большой площади. Одно из преимуществ лучевой разводки – использование труб меньшего диаметра. Для большой квартиры при периметральной системе отопления необходима труба диаметром 25 или 32 мм. В этом случае, во-первых, увеличивается подготовка пола. Во-вторых, при этом увеличивается стоимость необходимых материалов (тройник большого диаметра соизмерим по цене с самой трубой). Гораздо выгоднее в таких случаях, применив лучевую разводку, пойти на увеличение числа труб при одновременном уменьшении их диаметра. В этом случае, поскольку вместо шумопоглощающей керамзитовой засыпки используются современные звукопоглощающие материалы небольшой толщины, стяжка пола получается тоньше, что позволяет выиграть в высоте потолков и объеме квартир (в современных квартирах «элитного» класса это обстоятельство является достаточно значимым, поскольку влияет на коммерческую стоимость квартиры). Система с лучевой разводкой проще в монтаже и очень удобна в эксплуатации.

Можно легко сменить отопительный прибор данного луча, не отключая остальные приборы. При каких-либо манипуляциях с отопительным прибором, например при ремонте или в случае аварии, в отличие от периметральной разводки, нет необходимости останавливать отопление всей квартиры, в результате чего квартира в зимнее время выстужается. При лучевой разводке нет необходимости проделывать отверстия в несущих стенах. При перепланировке квартиры стены могут быть перенесены на другое место, и трассы отопления также.

Если в процессе перепланировки или ремонта материал пола крепится по периметру помещения, возможны повреждения труб периметральной разводки (такие случаи были отмечены в процессе эксплуатации здания по ул. Маршала Бирюзова, 32, в котором применялась поквартирная система отопления, выполненная по периметральной схеме из полипропиленовых труб). С другой стороны, если в квартире укладывается паркет, то используется фанерная подготовка, которая крепится большим числом «гвоздей», забиваемых в стяжку. В этом случае лучевая схема более уязвима, чем периметральная. Кроме этого, были отмечены случаи, когда в процессе ремонта при снятых отопительных приборах строительные растворы попадали в трубы, что приводило к их засорению и отключению отопления всей квартиры. Места засоров в таких случаях достаточно сложно локализовать, службой эксплуатации для этих целей был приобретен комплект теплови. Высотные зионного оборудования. Для устранения засора при периметральной разводке требуется отключать всю квартиру. При использовании лучевой разводки в таких случаях отключается только та ветвь, в которой произошел засор, при том что место засора обнаружить очень просто. В упомянутом здании вертикальные стояки системы отопления расположены внутри квартир. Эти стояки были оборудованы балансовыми парами, система была отрегулирована, однако опыт эксплуатации здания показал, что при таком расположении стояков в случае аварии попасть в квартиру для минимизации ущерба зачастую затруднительно. Исходя из этого, на всех новых объектах в настоящее время вертикальные стояки систем отопления и горячего водоснабжения с необходимой запорной арматурой располагаются в лестнично-лифтовом холле, где к ним возможен доступ сотрудников службы эксплуатации.

Отопительные приборы требуют индивидуальных ручных или автоматических воздуховыпускных клапанов, которые также монтируются и на распределителе.

Система горячего водоснабжения с горизонтальной поквартирной разводкой

Помимо системы отопления, по такой схеме (с горизонтальной поквартирной разводкой) может быть организовано и горячее водоснабжение отдельной квартиры. Данная схема успешно реализована, например в высотных жилых комплексах «Воробьевы Горы» и «Триумф-Палас».

В этом случае стояки системы водоснабжения проложены в лестнично-лифтовом холле, откуда обеспечивается ввод в квартиру трубопроводов горячей и холодной воды. Система оснащена счетчиками горячей и холодной воды, которые вместе с фильтрами и регуляторами давления установлены в распределительных шкафах в лестнично-лифтовом холле. Расчет за фактически потребленные ресурсы ведется по показаниям счетчиков. Такое решение позволяет при необходимости отсечь одного из потребителей, проверить давления, отрегулировать потребителей. Локализация поврежденного участка позволяет минимизировать ущерб от аварии, при этом водоснабжение соседних квартир не прекращается.

Во избежание перетока воды из холодной магистрали в горячую, возникающего в результате неправильной эксплуатации некоторых типов сантехнического оборудования, на вводах в квартиры систем горячего и холодного водоснабжения устанавливаются обратные клапаны. Предусматривается установка ограничительных регуляторов давления на 4 бара (подробнее об этом см. статью «Опыт проектирования и эксплуатации инженерных систем новых высотных жилых комплексов Москвы», «АВОК», 2005, № 2, с. 8–18).

Разводка до квартир и в квартире выполняется, как и для системы отопления, из PEX-труб, размещенных, как правило, за подшивным потолком (может быть и в полу). Поскольку разводка от отключающей до водоразборной арматуры выполняется без разрывов, «одной трубой», данная схема отличается очень высокой надежностью, устойчивостью к протечкам. В свою очередь, гладкая внутренняя поверхность трубы из сшитого полиэтилена позволяет избежать «зарастания» трубы даже в случае использования очень жесткой воды. Система водоснабжения также делится на зоны по высоте, и в описываемых системах стояки систем прокладываются параллельно в указанных выше нишах лестнично-лифтового узла, имеют удобный доступ для обслуживания и ремонта. По аналогии с системами отопления все стояки ГВС оборудуются компенсаторами и неподвижными опорами. Расчетная циркуляция выставляется при помощи регулирующей и балансировочной арматуры. Применение современных регуляторов позволяет использовать в ИТП одну группу теплообменников ГВС для 2-3 зон, что успешно реализуется на построенных по нашим проектам объектах.

Автоматические балансировочные клапаны в системах отопления

Современные системы отопления зданий являются системами, предъявляющими повышенные требования к надежности и регулируемости, особенно в высотных и протяженных зданиях. В таких условиях обеспечение гидравлической устойчивости является основной задачей как проектирования, так и эксплуатации системы отопления. Системы должны быть управляемыми во всех режимах и не выходить за пределы эффективной работы. Традиционно такая управляемость достигается повышением сопротивления узлов отопительных приборов (радиатор и терморегулятор) и гидравлической увязкой циркуляционных колец. С этой целью на объектах применяются радиаторные терморегуляторы RTD-N фирмы «Данфосс» с повышенным гидравлическим сопротивлением на обвязке отопительных приборов, а на стояках или приборных ветвях системы – автоматические балансировочные клапаны серии ASV-P (PV и PV Plus) и ASV-M (I). Возникает вопрос – насколько оправдано применение автоматических балансировочных клапанов в двухтрубной системе отопления, ведь ручные балансировочные клапаны дешевле. Это не совсем так. Фактически при таком подходе не учитываются те затраты, которые необходимы для наладки и запуска двухтрубной системы отопления с ручными балансировочными клапанами. Наладка систем с ручными балансировочными клапанами, как правило, осуществляется по одному из трех наиболее распространенных методов: пропорциональному, компенсационному или компьютерному (при помощи специализированного прибора PFM 3 000). Описание этих методик – тема для отдельной статьи, и в данном случае необходимо коснуться только подготовительного этапа, единого для всех методик. Перед наладкой системы необходимо провести следующие мероприятия: испытать систему на герметичность, промыть и прочистить фильтры, удалить воздух из системы, вывести в рабочий режим насос (100 % нагрузка). Все термостатические клапаны установить в положение, соответствующее проектной настройке (только так можно определить перегревы и недогревы помещений). Для этого колпачок термостатического клапана не должен упираться в шток. Колпачками защищают шток от грязи и поломок. Замена колпачков на термостатические элементы осуществляется только по окончании наладки. Проведение всех этих мероприятий возможно, фактически, только при наладке системы отопления нового незаселенного дома. После же заселения, когда те или иные переделки существенно изменяют гидравлику системы, проведение даже подготовительных мероприятий может существенно затрудниться.

И еще один факт – в среднем на наладку одного балансировочного клапана требуется 20 минут. Таким образом, в разветвленных системах отопления высотных зданий наладка только одной зоны может занять до 12 часов. В то же время при использовании первых двух методик (пропорциональной и компенсационной) необходимы два прибора PFM 3 000. Системы отопления с радиаторными терморегуляторами – это системы с переменными гидравлическими характеристиками, в них постоянно меняются сопротивления циркуляционных колец. Рассчитанные исходя из 100 % нагрузки системы, ручные балансировочные клапаны просто не способны реагировать на изменение гидравлических параметров при снижении расходов. Это приводит к шуму на радиаторных терморегуляторах, отсутствию теплового комфорта в помещениях, увеличению теплопотребления. Работа терморегуляторов может из плавного регулирования трансформироваться в двухпозиционное. Причиной всех этих проблем являются возникающие избыточные перепады давлений в отдельных кольцах и стояках системы, которые могут в большой степени отличаться от расчетных. Радиаторные терморегуляторы зачастую просто не рассчитаны на такие избыточные перепады давлений. Кроме того, большое количество ступеней увязки системы отопления существенно влияет на ее регулируемость.

Клапаны ASV-P или ASV-PV, установленные на обратном трубопроводе, связываются через импульсную трубку с клапанами ASV-M, установленными на подаче, и образуют регулятор перепада давлений (прямого действия), или совместно с клапаном ASV-I – регулятором перепада давлений с возможностью ограничения расхода.

Автоматические балансировочные клапаны разделяют систему отопления на несколько независимых подсистем. Подсистемами могут быть поэтажные, квартирные ветки или стояки. В подсистеме образуется свойственный только ей гидравлический режим, в пределах которого следует обеспечивать гидравлическую устойчивость. Количество ступеней увязывания циркуляционных колец в этом случаем зависит от места установки автоматического регулятора перепада давления и разветвленности регулируемого им участка системы. Чем ближе автоматический балансировочный клапан к отопительным приборам, тем проще гидравлическая увязка системы. Отсутствие большого количества ручных балансировочных клапанов снижает гидравлическое сопротивление системы и экономит стоимость энергии на перекачивание теплоносителя и улучшает тепловой комфорт в помещении. При наличии автоматических регуляторов перепада давления на неразветвленных ветках увязывание циркуляционных колец сводится к одноступенчатой процедуре. Количество циркуляционных колец в такой подсистеме равно количеству отопительных приборов.

При поквартирной разводке оптимальным решением является применение автоматических балансировочных клапанов ASV-P (PV) на обратном трубопроводе и запорно-измерительных клапанов ASV-I –на подающем. Использование именно этой пары клапанов дает возможность не только компенсировать влияние гравитационной составляющей, но и ограничивать расход на каждую квартиру в соответствии с расчетными параметрами.

Клапаны, как правило, подбираются по диаметру трубопроводов и настраиваются на поддержание перепада давлений на уровне 10 кПа. Такое значение настройки клапанов выбирается исходя из значения требуемых потерь давления на радиаторных терморегуляторах для обеспечения их оптимальной работы.

Ограничение расхода на квартиру задается настройкой на клапанах ASV-I. Причем следует учитывать, что в этом случае потери давления на данных клапанах необходимо включить в перепад давлений, поддерживаемый регулятором ASV-PV.

Основываясь на всем вышеизложенном, можно сделать следующие выводы.

Горизонтальная поквартирная разводка двухтрубной системы отопления является:

Наиболее защищенной от несанкционированных переделок;

Удобной с точки зрения эксплуатации;

Оптимальной для организации коммерческого учета потребления тепловой энергии.

Автоматические балансировочные клапаны:

Разделяют систему отопления на независимые подсистемы со стабилизированным перепадом давлений;

Устраняют влияние естественного давления до регулируемого участка;

Стабилизируют работу системы в течение длительного времени;

Обеспечивают оптимальные условия работы терморегуляторов;

Упрощают гидравлические расчеты системы отопления;

Не требуют дорогостоящей наладки системы;

Предотвращают шумообразование;

Позволяют постепенно запускать систему отопления.

Хочется надеяться, что материалы данной статьи будут способствовать переходу на поквартирные системы отопления, новые материалы и оборудование. Готовы ответить на любые возникшие по данной теме вопросы.

1 См. статьи «Инженерные решения высотного жилого комплекса», «АВОК», 2004, № 5, с. 12–18, и «Опыт проектирования и эксплуатации инженерных систем новых высотных жилых комплексов Москвы», «АВОК», 2005, № 2, с. 8–18.

При разводке труб отопления применяются различные схемы, определяющие особенности функционирования системы, расходы материалов, методы подключения радиаторов. , как правило, выполняется по вертикальной технологии, наиболее полно удовлетворяющей требованиям нестандартных планировок.

Основные особенности

Вертикальная схема отличается от горизонтального аналога, в первую очередь, незначительными потерями тепла. Эта особенность – заслуга тщательно продуманного расположения магистральных труб, которые функционируют как стояки.

Интересно, что своим появлением данная методика обязана новым строительным стандартам в стране. Изначально она не была широко распространена, что связано с определенными нюансами установки. Дело кардинально изменилось, когда в СССР стали активно возводиться пятиэтажные хрущевки, площадь квартир в которых была невелика, а потому в горизонтальной разводке не было никакой необходимости. С целью экономии и была создана вертикальная методика, характеризующаяся рядом нюансов:

• По вертикали идут несколько стояков с циркулирующим теплоносителем, к которым подключаются радиаторы;
• Каждый из радиаторов может настраиваться по отдельности;
• В помещения теплоноситель попадает по отдельному контуру.

К чему следует готовиться?

Если говорить о частных коттеджах, то такая разводка отопления может использоваться и там, но хозяевам нужно подготовиться к встрече с некоторыми сложностями. Пример такой проблемы – большинство батарей на современном рынке ориентировано на подключение к горизонтальным системам, имеют соответствующее расположение патрубков, технологических отверстий и секций. Таким образом, схема, в идеале, нуждается в особых радиаторах, ориентированных именно на вертикальный монтаж.

Из этой особенности вытекает и другая проблема. Как известно, радиаторы лучше монтировать поближе к полу, это позволит наладить эффективный воздухообмен без лишних усилий. Холодный воздух, согласно законам физики, будет опускаться вниз, а нагретый – поднимать вверх. Вертикальный радиатор крайне трудно установить таким способом, из-за чего обогрев оказывается недостаточным.

Выбираем количество труб

Схема может предполагать наличие одной или двух труб:

• Вариант с одной трубой подразумевает, что циркуляция теплоносителя происходит по замкнутому контуру, а радиаторы подключены последовательно. Эта конструктивная особенность приводит к тому, что температура последней батареи окажется ниже, чем у первых устройств. Тем не менее, при небольшой протяженности контура этот недостаток естественным образом исправляется. Как дополнительный способ регулировки можно пользоваться кранами между патрубками радиаторов. Минимальные объемы материалов для формирования системы, отсутствие нужды в циркуляционном насосе, небольшой объем циркулирующего теплоносителя – эти свойства можно отнести к преимуществам технологии.
• Двухтрубная схема основана на монтаже двух контуров. Первый используется для подачи теплоносителя к радиаторам, второй же отправляет остывшую воду к котлу для нового нагрева. При прокладке необходимо помнить, что трубы должны идти рядом друг с другом, ведь радиаторы подключаются параллельно. Дополнительная труба увеличивает общий объем используемого теплоносителя, нередко поступление его самотеком невозможно, а потому приходится устанавливать циркуляционный насос. Впрочем, при некоторых неудобствах монтажа, система является более надежной, нежели первый вариант, так как исключается образование .

Горизонтальный вариант

Для полноты картины стоит рассмотреть и горизонтальную методику разводки. Ее преимущества выглядят следующим образом:

• В случае аварийной ситуации имеется возможность отключения только поврежденной батареи. Метод также удобен при смене отопительных приборов в отдельно взятой квартире, нет нужды в перекрытии целого стояка.
• Имеется возможность установки счетчиков энергии в каждой квартире, благодаря чему жильцы смогут отрегулировать работу батарей так, чтобы она была и экономичной, и способствовала формированию оптимального микроклимата. Например, при длительной командировке или отпуске температура в помещении искусственно понижается.
• Методика независима от остальных квартир в доме, а потому владелец обустраивает отопление в полном соответствии с личными требованиями. В квартире отсутствуют стояки, а отдельные трубы могут прокладываться в нишах, что ценно при формировании дизайнерских интерьеров.
• Считается, что подобная технология более долговечна.
• Трубы прокладываются не в стенах, а в специальных нишах и гофрах. Такой подход оптимален с точки зрения ремонтопригодности, облегченную конструкцию можно без труда разобрать, чтобы добраться до аварийного участка.

Таким образом, жилой дом может снабжаться теплом по любой из описанных схем. Для того чтобы сделать оптимальный выбор, необходимо принять во внимание все нюансы, положительные и отрицательные стороны решений. Даже вертикальный вариант, который, как может показаться, проигрывать горизонтальному аналогу, в многоэтажном доме гарантирует эффективный обогрев при небольших финансовых вложениях на этапах монтажа.