Отопление и водоснабжение частного дома: классификация и конструкция

Неотъемлемая часть всех зданий — инженерные сети. Они оказывают влияние на уровень комфорта. К основным коммуникациям загородного жилья относится отопление и водоснабжение частного дома. Рассмотрим особенности совмещенных и раздельных систем, классификацию отопительных сетей и каким может быть водопровод. Читайте до конца и узнаете основные источники тепловой энергии, что такое розливы, подводки, нюансы подбора насосов, какие используются трубы, элементы безопасности и арматура.

Внутридомовой водопровод может быть тесно связан с отопительным контуром. Они также выполняются в виде полностью раздельных коммуникаций. Сети отличаются определенными преимуществами и устройством. Это учитывается во время проектирования и монтажа.

Выясним, для чего совмещают профессиональные исполнители отопление и горячее водоснабжение в границах одного здания. Основной причиной является возможность экономии на покупке и установке бойлерной конструкции, использующейся для нагрева воды, без которой не будет функционировать ГВС. Когда объединяются две системы, тогда функцию бойлера выполняет котлоагрегат, работающий на газе или электрической энергии.

Этот вариант также позволяет сэкономить пространство. Ведь его не нужно выделять под бойлер, который часто устанавливают в туалете, ванной комнате, кухонном или техническом помещении.

При реализации совмещенного решения нужно помнить о его недостатках:

• Разные режимы потребления тепловой энергии. Горячая вода в наибольшем количестве используется в вечернее время и утром, а теплоноситель отдает тепло в течение круглых суток. Пиковое потребление ресурса из ГВС преобладает над нагрузкой обогревающей системы. Такое различие становится причиной дискомфорта людей, постоянно проживающих в доме.
  
• Необходимость установки мощного котельного агрегата, который будет способен вырабатывать тепло сразу для 2-х инженерных коммуникаций. Данный вид оборудования станет потреблять все топливо для подогрева теплоносителя из теплового внутридомового контура, когда жильцы не осуществляют разбор горячей водопроводной воды. Однако такой режим работы теплогенератора не всегда требуется. Чтобы в этой ситуации получить хоть какую-нибудь экономию, придется корректировать ручным способом режим нагрева. Данный процесс не всегда удобно выполнять. Поэтому приходится приобретать автоматику для котла. В результате увеличивается общая стоимость внутридомовых коммуникаций.
  

• Температура воды обязана быть не более 80 °C в общей трубопроводной сети. Иначе внутри батарей станет образовываться накипь из-за разложения карбонатных солей и под воздействием больших температур. Если человек прикоснется к таким местам, он может получить ожог.
  

При совмещенном варианте коммуникаций система обогрева может работать в двух режимах. Первый вариант отличается тем, что происходит расход теплового носителя. Для компенсации теплопереносящей жидкости приходится прокладывать трубу подпитки. Добавление воды осуществляется через расширительный бак.

Второй вариант отличается тем, что отсутствует расход теплоносителя, так как тепловой контур представляет собой замкнутую конструкцию. Поэтому циркуляция воды осуществляется исключительно по трубопроводам и подключенным батареям без контакта с атмосферой.

Совмещенная схема с расходом теплоносителя подразумевает использование расширительного бачка в качестве резервуара для накопления горячей воды. Кроме того, емкость нужно устанавливать на максимальной высоте. Это необходимо, чтобы обеспечить хороший напор.

Необходимо также монтировать заборную арматуру на расстоянии 100-150 мм от дна расширительного бачка. Такое ее расположение не позволит полностью израсходовать всю воду из резервуара. Иначе произойдет сбой в работе теплового внутридомового контура.

Когда реализуется этот вариант, тогда удается избавиться от недостатков, которые присутствуют у системы при объединении отопления и горячего водоснабжения. Схема подразумевает установку исключительно одноконтурного котлоагрегата. Для работы данного оборудования такой же мощности, как и у устройства с двумя контурами, всегда требуется меньше топлива. Однако сэкономленные финансы придется потратить на покупку бойлера. Поэтому устройство раздельных коммуникаций не дает особой выгоды.

Положительным моментом является то, что каждую из систем можно монтировать в удобное время. Перерыв между их устройством может быть даже очень большим. Кроме того, оборудование для 2-х коммуникаций подбирается по отдельности. Ведь устройства не будут связаны между собой. Для каждой инженерной сети проектировщики выполняют отдельные расчеты.

Схема организации раздельного отопления и горячего водоснабжения, для которого требуется отдельное оборудование подогрева жидкого ресурса, имеет целый ряд недостатков:

Нужно обеспечить на объекте мощное энергетическое снабжение, если выполняется установка электрического котельного агрегата. Ведь общая мощность бойлерной конструкции и теплогенератора будет выше, чем только у одного котлоагрегата.

Невозможность в каждой комнате создать свой температурный режим.

Затруднительный обогрев больших зданий.

Чтобы подобрать подходящий вариант, рекомендуется обратиться к специалистам. Профессионалы в этой области смогут даже комплексно выполнить все работы, включая проектирование и монтаж в соответствии со строительными правилами.

Чтобы лучше разобраться в обогреве и водообеспечение дома, необходимо познакомиться с основными видами отопления и ГВС. Рассмотрим классификацию каждой из систем.

Сейчас жилье может обогреваться с помощью:

• Автономного и центрального отопления. 
  

Первый вариант подразумевает установку котла, печной конструкции или другого источника тепловой энергии. Монтаж выполняется на территории частного дома или даже в квартире. Второй вариант подразумевает поставку теплоэнергии из ТЭЦ или городской, районной, поселковой котельной.

На заметку! При центральном отоплении возрастает вероятность возникновения гидравлических ударов, резких изменений давления, неожиданных повышений температуры.

• Централизованной открытой или закрытой системы. 
  

Первый вариант подразумевает отбор воды для горячего водоснабжения из отопительного контура. Во втором случае ее подготовку осуществляет отдельное оборудование. Поэтому количество теплоносителя в теплосети не изменяется, если, конечно, не возникнут утечки. Циркуляция теплового носителя осуществляется по замкнутому контуру. При этом нагрев жидкого ресурса для ГВС происходит в теплообменных устройствах.

• Последовательной или коллекторной разводки отопительной сети. 
  

Первый вариант подразумевает подключение каждой батареи к общей магистрали. Во втором случае используются коллекторы-гребенки. К ним выполняется подсоединение подающих и обратных трубопроводов от каждого из устанавливаемых радиаторов. Последовательный способ подключения выполняется при использовании тройников. Этот вариант проще в реализации. Однако коллекторная схема позволяет осуществлять управление всеми подсоединенными батареями из одного места. Им является коллекторный настенный шкаф. 

• Конвекционных приборов. 
  

К ним относятся не только конвекторы, батареи, регистры, фанкойлы, но и пол, если в нем проложены трубопроводы. Их монтаж осуществляется в стяжке и деревянной конструкции. Сверху обязательно монтируется финишное покрытие, которое способно хорошо проводить тепло.

• Вертикально или горизонтально расположенной разводки. 
  

На объектах еще выполняется комбинированный вариант. Этот способ разводки всегда используется в многоквартирных жилых зданиях. При его реализации выполняется монтаж горизонтальных внутридомовых магистралей, к которым подключаются стояки. В новостройках все чаще встречается внутриквартирная разводка исключительно в горизонтальном направлении.

• Одно- или двухтрубной системы. 
  

Первый вариант схемы состоит исключительно из одного розлива, к которому подключается необходимое количество радиаторов. Одним из примеров является схема «Ленинградка». Второй вариант подразумевает монтаж отдельной подачи и обратки. Однотрубный контур обходится дешевле и проще монтируется. При реализации второго варианта удается регулировать температуру обогрева в каждом помещении.

• Тупикового или попутного двухтрубного отопления.
  

Первый вариант отличается тем, что движение теплоносителя в подаче и обратке происходит в разных направлениях. Другими словами, при перетоке жидкости из подающего трубопровода в обратную трубу происходит ее разворот на 180°. Для эффективной работы тупикового варианта требуется обязательно выполнять балансировку контура. Она представляет собой ограничение количества проходящего теплоносителя через ближайшие радиаторы. Для этого устанавливаются дросселирующие устройства. В попутной системе теплоноситель не меняет направление движения. Этот способ организации обогрева отличается наличием нескольких небольших контуров. Все они имеют одинаковую протяженность.

На заметку! В тупиковой системе наименьшее гидросопротивление образуется в контурах с радиаторами, которые ближе расположены к котоагрегату. Чем дальше находятся батареи от теплогенератора, тем больше становится длина трубопроводов. Из-за этого подключенные отопительные приборы меньше нагреваются.

• Нижней или верхней подачи при реализации двухтрубной системы.
  

Первый вариант предполагает монтаж в подвале подающего и обратного трубопровода. Стояки от них попарно соединяются на последнем этаже. При выполнении верхней разводки магистраль подачи прокладывается по чердаку. От нее опускаются стояки, которые являются независимыми участками. Каждый из них можно отключить путем перекрытия кранов в подвальном и чердачном помещении.

На заметку! Если была остановлена работа системы, то проще получится запустить контур с верхней разводкой. Для этого нужно наполнить трубопроводы и удалить из теплоносителя воздушные пузырьки посредством расширительного чердачного бачка. При нижней разводке стравливание воздуха выполняется на каждой перемычке, которая соединяет стояки на последнем этаже. Если работу требуется выполнить в многоквартирном доме, то хозяева нужного жилья могут отсутствовать. Поэтому до их прихода не получится ликвидировать воздушные пробки в контуре.

Классификация позволяет выделить основные способы отопления, так и ГВС специалисты разделяют на несколько вариантов. Сегодня работу горячего водоснабжения могут обеспечивать разные источники. Одним из них является теплосеть, если она выполнена по открытой схеме. Другой вариант — это теплообменники, которые входят в состав закрытой теплоснабжающей сети. Еще один способ — монтаж индивидуальных водонагревателей. 

При использовании в качестве источника открытой теплосети возрастает вероятность возникновения гидравлических ударов и существенного повышения температуры горячей водопроводной воды. Поэтому необходимо в холодный период выполнять переключение водоснабжения с падающего контура на обратку. Если этого не сделать, тогда по водопроводу может потечь вода с температурой 150 °C. Из-за этого отопительные и водоснабжающие сети, в которых присутствуют элеваторные узлы, создают исключительного из металлических труб.

Отопление и горячее водоснабжение классифицируется еще по способу циркуляции. В тепловом контуре вода двигается естественным образом или за счет работы электронасоса. При этом в водопроводе циркуляция среды может присутствовать или отсутствовать

Водоподающая система из одной трубы не позволяет воде беспрерывно двигаться. Ее циркуляция осуществляется только во время водоразбора. У этого варианта существует ряд недостатков:

1. Если водопроводом долго не пользуются, тогда из крана сначала течет прохладная вода. Требуется подождать некоторое время, чтобы воспользоваться горячим ресурсом. Из-за этого приходится впустую тратить много литров среды, которые сливаются в канализацию. За них придется заплатить по тарифам ГВС, хотя сбрасываться будет холодная жидкость.
   
2. Подсоединенные полотенцесушители нагреваются только во время отбора горячей воды путем открытия одного или нескольких смесителей. По этой причине в ванных комнатах часто сыро, невысокая температура воздуха, на поверхностях появляется грибок.
   

Для решения этих двух важных проблем обеспечивают в водопроводе постоянную циркуляцию горячей воды. Для этого монтируется электронасос или элеваторный узел. Они обеспечивают движение ресурса по закольцованному контуру. Благодаря такой схеме полотенцесушители всегда находятся в горячем состоянии, а из смесителей течет вода нужной температуры почти сразу же после их открытия.

Чтобы организовать отопление и ГВС, необходимо выполнить монтаж систем. Они состоят из разных элементов и частей.

На отопление и на горячее водоснабжение требуется определенное количество тепла. Его источником может быть:

• Тепловой пункт закрытой отопительной системы, в которой нагревание воды для ГВС осуществляется в теплообменных аппаратах. Такое оборудование использует тепловую энергию теплоносителя из теплотрассы.
  
• Элеваторный узел, который позволяет обеспечить быстрое перемещение теплового носителя по подключенным контурам. Благодаря высокой скорости движения у воды в сети небольшой перепад температуры. Выполненные врезки позволяют обеспечить отопление и циркуляционное ГВС.
  

• Котлоагрегат на любом виде топлива. При этом газовый, электрический или дизельный теплогенератор дополнительно может быть оснащен теплообменным аппаратом для получения горячей водопроводной воды. Выгоднее всего использовать в качестве топлива газ. На втором месте находится твердое горючее — древесные отходы, уголь, дрова.
  
• Независимый нагреватель воды, которая необходима для работы ГВС. К этому оборудованию относятся электробойлеры, устройства с проточным нагревом жидкого ресурса за счет сжигания газа или использования электричества. Они могут монтироваться как в котельной, так и рядом со смесителями.
  
• Тепловой насос, перекачивающий в отапливаемые помещения тепло из водной среды, почвы или воздуха. Стоимость такой тепловой энергии практически такая же, как при сжигании голубого топлива.
  
• Косвенный бойлер, подключаемый ко всем видам источника тепла. Обычно он монтируется вместе одноконтурным котлоагрегатом. Его также нередко используют при центральном отоплении. В таком оборудовании холодная водопроводная вода нагревается теплом от жидкости из системы отопления.
  

Такими элементами ГВС и тепловых контуров называются горизонтально расположенные трубы. Они необходимы для подключения приборов. К ним также подсоединяются стояки в многоэтажных зданиях.

Диаметр разливов рассчитывается во время проектирования инженерных коммуникаций. В многоэтажных зданиях он обычно составляет от 32 до 100 мм. При его расчете для частного дома учитывается наибольшее водопотребление и отопительная нагрузка. Принимается во внимание также нормативная скорость воды. Для бытового водопровода с холодным и горячим ресурсом она составляет 1,5 м/с.

Такими элементами являются отрезки трубопроводов, с помощью которых к розливу подсоединяются приборы. Если используются трубы из стали, их диаметр должен быть равен 15 мм. При этом у пластиковой продукции сечение уже составляет 16 мм, а к 20-миллиметровым можно подключить от 2 до 3 приборов.

На заметку! Основным размером полимерных трубопроводов является внешний диаметр. Для обозначения стальных труб используется условный проход. Кроме того, металлические изделия подвергаются коррозии. Из-за нее происходит уменьшение внутреннего диаметра. Таким недостатком не обладает пластиковая продукция.

Данные элементы представляют собой вертикально расположенные трубопроводы. С их помощью осуществляется объединение приборов на разных уровнях здания. Обычно стояки холодной или горячей воды и же отопления имеют диаметр от 20 до 40 мм.

На последнем этаже или чердаке монтируется перемычка для объединения стояков горячего водоснабжения. Она нужна, чтобы нагретая вода могла циркулировать по контуру. Сразу может быть объединено от 2 до 7 стояков.

Обязательно на перемычках монтируются воздухоотводчики. Они могут быть автоматическими или открываться ручным способом. Точно такие же перемычки применяются для объединения отопительных стояков, если система имеет нижний розлив.

Электронасосы, обеспечивающие циркуляцию воды, устанавливаются в контурах водоснабжения и отопления. При этом источник теплоэнергии может быть автономным или иметь вид теплового пункта, который является частью закрытого теплоснабжения.

При подборе циркуляционного электронасоса учитывают требуемую производительность и напор оборудования. Если последний параметр рассчитан правильно, тогда удастся преодолеть гидросопротивление труб. Требуемая характеристика вычисляется путем умножения количества этажей (N) на потери напора (K) на каждом уровне дома. Формула для расчета выглядит следующим образом: H = N*K.

Когда вычисления ведутся для водопровода с горячей водой или теплоснабжения с последовательной разводкой, тогда потеря напора будет равна от 0,7 до 1,1 метра. Если же в доме реализована коллекторная отопительная схема, в формулу нужно подставлять значение от 1,16 до 1,85 метра.

Для вычисления производительности (мощности) электронасоса применяют уравнение Q=0,86*P/t. В эту формулу подставляют тепловую нагрузку (Р). Она измеряется в кВт. В уравнение также используется разница температур в подаче и обратке (t).

При монтаже внутридомового теплоснабжения и водопровода от центральных систем рекомендуется использовать трубопроводы из следующих материалов:

1. Оцинкованная сталь, которая предотвращает образование отложений внутри трубной продукции. Изделия из этого материала соединяются посредством резьбы.
   
2. Медь, из которой изготавливается прочная трубная продукция, выдерживающая от 150 до 250 °C. Она соединяется пайкой или для этого применяются обжимные фитинги. 
   
3. Нержавеющая сталь, из которой производятся гофрированные изделия. Такие трубы стоят меньше медной аналогичной продукции, но имеют схожие характеристики. Для их соединения применяются обжимные фитинги при использовании двух разводных ключей.

Инженерных коммуникаций автономных систем чаще создаются из других трубопроводов:

1. Полипропиленовых изделий с армирующим слоем. Это дешевая продукция. Для ее стыковки используется метод пайки.
   
2. Металлопластиковой продукции, поставляемой в бухтах. Она отличается жесткими стенками, так как имеет алюминиевый слой. Для ее соединения применяются прессовые и обжимные фитинги.
   
3. Трубы из сшитого полиэтилена — идеальный вариант при прокладке коммуникаций в полу. Длина таких изделий в одной бухте может составлять 200 м.
   

Во время монтажа инженерных коммуникаций часто используются: 

• шаровые краны, которые могут находиться только в открытом или закрытом положении; 
  
• клапаны для регулировки или дроссели, монтируемые в шкафу с коллекторами или на радиаторных подводках; 
  
• термостатические смесители, позволяющие стабилизировать температуру в контуре; 
  
• редукторы, предназначенные для снижения избыточного давления в водопроводе; 
  
• термостатические клапаны, использующиеся для регулировки объема среды без участия человека. 
  

Еще в инженерных сетях устанавливается фильтрующая арматура. Она защищает запорные и регулирующие краны, теплообменные аппараты, смесители от песка, окалин и другого мусора.

Чтобы инженерные сети работали максимально стабильно, в них монтируют расширительные бачки. В емкостях размещаются излишки теплоносителя, которые появляются из-за расширения жидкости в результате ее нагрева. 

Устанавливаются также предохранительные клапаны. Они уменьшают давление в сети путем сброса теплового носителя в окружающую среду. Это позволяет понизить давление в контуре.

Манометры — измерительные приборы, присутствующие в каждой инженерной сети. Они позволяют визуально определить значение давления в системах.

Отдельное отопление и водоснабжение в доме реализуется путем монтажа одноконтурного котла и бойлера. При создании совмещенных систем может быть установлен котлоагрегат с двумя контурами. Отопительная сеть выполняется в виде однотрубного или двухтрубного контура. Она может представлять собой автономное или центральное отопление. При этом любой вариант бывает закрытым или открытым.

Часто в домах создается последовательное или коллекторное отопление. Нередко выполняется вертикальная или горизонтальная разводка, проводится установка конвекционных приборов и реализуется попутная или тупиковая схема.

Воду для горячего водоснабжения может нагревать индивидуальный водонагреватель, теплоноситель из центральной теплосети или котла. Она в контуре циркулирует постоянно или движется только после открытия смесителей.

Источниками тепла являются тепловые пункты, элеваторные узлы, котлы, водонагреватели, косвенные бойлеры. Розливы — это магистральные трубопроводы в доме. Подводки представляют собой трубы, с помощью которых подключается оборудование. При подборе электронасосов учитывают требуемую производительность и напор.

При монтаже коммуникаций используют трубопроводы из оцинкованной стали, меди, нержавейки, полипропилена, сшитого полиэтилена, металлопластика. Одновременно может выполняться установка шаровых кранов, дросселей, термостатических клапанов и смесителей. Еще монтируются расширительные бачки, манометры и предохранительные клапаны.