Горячее водоснабжение в доме (ГВС)

Существует два основных способа приготовления горячей воды. Первый, — вода нагревается во время движения по нагревателю и подается на водоразбор. Такой нагреватель называется проточным.

Второй способ — нагревается большой объем воды в теплоизолированной емкости, затем постепенно расходуется. Такой нагреватель называется накопительным. Источником энергии обычно являются газ, электричество или разогретый теплоноситель из системы отопления.

Проточный – большой пиковой мощности

Проточный нагреватель должен быть сравнительно мощным, чтобы обеспечивать нужный расход горячей воды в кране. Для лейки душа необходима мощность не менее 10 кВт, для наполнения ванной — от 15 кВт, для двух кранов горячего водоснабжения — от 20 кВт.

Нагревать воду электрическим проточным нагревателем не дешево. К тому же нужно трехфазное подключение (свыше 6 кВт) и специальное разрешение на большую мощность.

Оптимально для обеспечения несколько кранов, установить на каждый из них компактный электрический проточный нагреватель. При этом ставится защита от их одновременной работы, чтобы не перегрузить сеть.

Более дешевый вариант — нагревание воды с помощью газа. Используются газовая колонка, или второй контур котла отопления. Мощности подобных аппаратов может хватить на два крана, а горячая вода получается дешевле.

Недостатки проточного

При проточной схеме нагреватель должен располагаться как можно ближе к крану, чтобы меньше сливать воды, пока не пойдет горячая. Рекомендуемое расстояние — не больше 5 метров. Но в любом случае будет перерасход воды и энергии. Подобный недостаток характерный и для накопительного нагревателя.

Еще один недостаток проточной схемы ГВС (горячего водоснабжения) — невозможность забрать немного горячей воды. У каждого аппарата своя минимальная мощность. Поэтому при малом расходе воды он просто не включается.
В результате также происходи перерасход воды и энергии.

Скачки давления в системе вносят дискомфорт, так как меняют температуру воды на выходе.

В торговых точках чтобы продать малоподходящий проточный электрический нагреватель, просто указывают, что он выдает столько-то литров воды при такой температуре, например, +50 градусов, что на первый взгляд приемлемо. Но не указывается, с какой температуры нагревается вода. Ключевой характеристикой такого аппарата является разность нагрева температур. Ведь холодная вода обычно +6 — +10 градусов, а не +15 или +20.

Накопительная система нагрева воды

Главное достоинство электрического накопительного бака мощностью 1,5- 2,0 кВт в том, что его можно установить везде, в любом доме и квартире, где есть электропитание 220 В. Его объем обычно 25 — 150 литров (ходовой объем 50 — 100 литров). Вода в нем нагревается постепенно до заданной температуры, а при заборе возможен большой расход, снижение температуры происходит постепенно.

Дешевле нагревать воду газовым накопительным нагревателем с маломощной горелкой (до 3 кВт). Дело в том, что на такой нагреватель не нужен специальный дымоход. Но устанавливаться может только по согласованию с горгазом, вероятно по отдельному проекту. Обеспечивается воздухом из помещения (с системой вытяжки).

Недостатки накопительных

• Ограниченный объем воды, что может создавать трудности. Например, если для купания израсходована одна порция в объеме бака, то для приготовления следующего объема нужно много времени.
• Нагреватель необходимо устанавливать рядом с водоразбором, если ванная и кухня разнесены, то на каждый кран необходимо устанавливать по отдельному накопительному баку.
• Происходит перерасход энергии от остывания неизрасходованной горячей воды в нагревателе.
• Перерасход воды при спуске воды из крана, которая остыла в трубопроводе.

Бойлер косвенного нагрева – стабильная система ГВС

Преимущество бойлера косвенного нагрева в том, что для нагрева используется энергия системы отопления, которой много, и она обычно не дорогая. Поэтому горячей воды может быть много, температура ее стабильна, вода дешевле.

Бойлер косвенного нагрева представляет из себя накопительную емкость на 100 — 300 литров. Нагрев осуществляется спиральным трубопроводом, по которому движется разогретый до 80 — 90 градусов теплоноситель.

Системы отопления создаются таким образом, что при остывании воды горячего водоснабжения ниже порогового значения, к примеру +50 градусов, котел переключается на нагрев бойлера. При этом выдает повышенную температуру работает на полную мощность, нагревая ГВС до верхнего порогового значения, к примеру, +60 градусов. После чего опять переключается на отопление.

С буферной емкостью – наибольший запас энергии

В буферной емкости все наоборот, — применяется емкость большого объема, около 1 тонны или больше заполнена теплоносителем, а нагреваемая вода движется по спирали, т.е. происходит прямоточный нагрев. Но при открытии дополнительных кранов ее температура меняется незначительно, так как конструкция имеет большой резерв по количеству передаваемой энергии.

Температура горячей воды будет такой же, как у теплоносителя системы отопления. Иногда это не подходит, поэтому в схему водоснабжения включается и смесительный узел для уменьшения температуры…

Буферной емкостью снабжаются в основном системы отопления с твердотопливными котлами. Как и почему используется буферная емкость

Другие особенности нагрева воды отоплением

Бойлером часто снабжаются одноконтурные газовые или жидкостные котлы. Какой котел выбрать — одноконтурный или двухконтурный

Другой особенностью системы является возможность создания постоянной циркуляции воды по кольцевому трубопроводу водоснабжения. Тогда, при открытии крана сразу же получаем горячую воду. Остывание воды не считается потерей энергии, ведь она расходуется на отопление дома.

Еще имеется возможность экономить — дополнительная спираль нагрева размещается в бойлере и подключается к солнечному коллектору. Энергия солнца называется даровой, расход на солнечные коллектора в данном случае окупается. Это дает возможность подогревать воду летом, если энергии не хватает — подключается котел.

Бойлер послойного нагрева

Основные недостатки обычной прямоточной системы отопления с газовым нагревателем (вторым контуром котла) или электрическим решают с помощью установки бойлера послойного нагрева. Одного или нескольких на каждый кран. Он представляет собой теплоизолированную емкость, в которую подача горячей воды осуществляется сверху. С этого же уровня осуществляется и ее забор.

Такой бойлер дает возможность одномоментно получать много горячей воды стабильной температуры. С ним можно забрать и «чуть воды», а также обеспечить наименьший спуск холодной. В качестве такого промежуточного накопителя можно использовать и обычный нагревательный бойлер.

Ошибка – неправильное подключение бойлера ГВС

Одна из распространенных ошибок при создании системы горячего водоснабжения в доме, — подключение бойлера косвенного нагрева к второму контуру двухконтурного котла. Этот контур сам по себе предназначен для приготовления горячей воды, поэтому имеет ограничение максимальной температуры в +60 градусов, чтобы не происходило термических ожогов.

Соответственно разогреть воду в бойлере косвенного нагрева до нужной температуры он не в состоянии, так как требуемая температура теплоносителя должна быть+80 град. В результате котел работает в аварийном режиме, а вода не нагревается. Подключать такой бойлер можно только к отопительному контуру… Кстати подключить бойлер косвенного нагрева можно и к твердотопливному котлу.
Подробней, схема включения бойлера косвенного нагрева с твердотопливным котлом

Сейчас наиболее комфортным и экономичным решением по созданию системы горячего водоснабжения является установка бойлера косвенного нагрева, там, где это возможно сделать. Остальные схемы ГВС можно считать вынужденными решениями, которые диктуются обстоятельствами, например, экономией при создании…

Трубы для горячего водоснабжения: разновидности, особенности, монтаж

Подводки водоснабжения. Материал — полипропилен

Цель написания этой статьи — рассказать читателю, какие трубы для внутреннего горячего водоснабжения предлагает современный российский рынок, и познакомить с ключевыми особенностями каждой их разновидности. Кроме того, мы изучим применяющиеся в каждом случае соединительные фитинги и способы монтажа соединений. Итак, в путь.

Условия эксплуатации

Условия, в которых служат трубы для систем горячего водоснабжения, сильно различаются в зависимости от применяющейся схемы подачи ГВС.

Вот два основных сценария:

Для нагрева воды служит двухконтурный газовый котел

Изображение	Описание
Автономное приготовление горячей воды водонагревателем, двухконтурным котлом или газовой колонкой, централизованное (см. Газовый котел для отопления и горячего водоснабжения: разновидности и особенности, на которые нужно обратить внимание при выборе) горячее водоснабжение с нагревом за счет теплообмена с теплоносителем при закрытой схеме теплоснабжения. Температура воды в трубах горячего водоснабжения держится в установленных действующими СНиП пределах (50-75°С) вне зависимости от любых внешних условий. Давление стабильно и равно давлению в магистрали холодного водоснабжения (обычно 1,5 — 4 кгс/см2).
Элеваторный узел с врезками горячего водоснабжения	Централизованное горячее водоснабжение с отбором технической воды из теплотрассы (с подающего или обратного трубопровода) через врезку в элеваторный узел. Штатная температура в трубах горячего водоснабжения — 60-75 градусов, штатное давление — до 7 кгс/см2.

Итак, в обоих случаях температура воды не может превысить 75 градусов, а давление — безопасных для любых видов напорных труб для ГВС 6-7 атмосфер. Правильно? Нет.

Если в первом случае серьезные отклонения от номинальных значений температуры и давления исключаются самой схемой горячего водоснабжения, то во втором возможен ряд форс-мажорных сценариев.

Приведем несколько наиболее показательных примеров:

• Гидроудары. Мгновенная остановка движения воды в замкнутом контуре или его чрезмерно быстрое заполнение приводит к кратковременному скачку давления на фронте потока. Оно может увеличиться на доли секунды до 30-40 атмосфер. Причиной гидроудара становятся упавшие щечки клиновой задвижки или быстро открытая/закрытая неопытным слесарем запорная арматура (см. Гидроудар в системе водоснабжения: отчего возникает и как избежать);

Последствия гидроудара на водоснабжении

• Испытания теплотрасс на плотность сопровождается повышением давления в них до 12-15 кгс/см2. Цель испытаний — выявить слабые места теплотрасс и спровоцировать порывы труб вне отопительного сезона, исключив аварийные ситуации зимой.

На время испытаний перекрываются входные задвижки элеваторного узла. Однако неисправность арматуры или невнимательность слесарей может привести к тому, что штатное давление в системе ГВС будет превышено как минимум вдвое;

• Зимой максимальная температура воды в 75 градусов обеспечивается ручным переводом водоснабжения на обратный трубопровод теплотрассы. На подаче в холода могут быть все 150°С. Если по какой-то причине ГВС осталось запитанным с подачи, трубы водоснабжения разогреются до температуры, далеко превышающей пределы их термостойкости.

Температуры подачи и обратки теплотрассы при разных уличных температурах

Заметьте: пластиковые и металлопластиковые трубы рассчитаны на максимальную эксплуатационную температуру в 90-95 градусов и давление в 10-25 атмосфер. При этом максимальное давление достижимо лишь при комнатной температуре: скажем, у полипропиленовой трубы PN25 при ее нагреве до 95°С прочность на разрыв падает до 7-9 кгс/см2.

Выводы

Они довольно очевидны:

1. В системе ГВС с автономным приготовлением горячей воды можно использовать любые пластиковые и металлопластиковые трубы, подходящие по заявленным техническим характеристикам (температуре и давлению);

Автономное горячее водоснабжение: бойлер подключен к водопроводу металлопластиком

1. В системе с централизованной подачей горячей воды непосредственно из теплотрассы (читай — из врезки в элеваторный узел) стоит применять только металлические трубы, стойкие к высоким давлениям, гидроударам и перегреву.

При централизованной подаче ГВС из теплотрассы используйте металлические трубы

Автономное ГВС

Итак, чем можно монтировать трубопроводы систем горячего водоснабжения с автономным приготовлением воды?

Металлопластик

• Труба представляет собой композит из трех слоев, соединенных клеевыми швами. Внутренняя и внешняя оболочка производятся из полиэтилена (обычного PE, сшитого PEX или термостойкого PERT). Их функции — теплоизоляция и обеспечение герметичности трубы, а также ее минимального гидравлического сопротивления. Сердечник изготовлен из алюминия, он обеспечивает жесткость и стойкость трубопровода к гидростатическому давлению;
• Типичное рабочее давление — 10-16 атмосфер, типичная рабочая температура — 90 градусов.

Однако: для труб с оболочками из полиэтилена PE рекомендована температура до +75°С, а для термостойкого композита PERT/AL/PERT допустим нагрев до 110 градусов.

Структура термостойкого металлопластика

• Компрессионными фитингами — труба натягивается на штуцер и обжимается на нем разрезным кольцом и накидной гайкой с конической внутренней поверхностью. Этот способ соединения не требует сложного инструмента: для монтажа фитинга своими руками достаточно трубореза, калибратора и пары разводных ключей;

Так устроен компрессионный фитинг для металлопластика

Полезно: считается, что компрессионные фитинги ненадежны и часто дают течи на горячей воде и отоплении. На практике причина течей — в неправильном монтаже соединений. Если неоткалиброванная труба с неснятой внутренней фаской натягивается на штуцер со значительным усилием, она срывает обеспечивающие герметичность резиновые кольца.

• Пресс-фитингами. Эти соединения неразъемны и требуют для монтажа достаточно дорогого инструмента: обжимка нержавеющей гильзы выполняется механическими или электрическими клещами;

• Пуш-фитингами. Они позиционируются как не требующие инструмента для монтажа: труба просто вставляется в фитинг с некоторым усилием. На практике производители и продавцы несколько лукавят: для монтажа нужны как минимум труборез и калибратор.

Устройство латунного пуш-фитинга

Полипропилен

• Трубы поставляются без армирования или с армированием. Последнее может быть выполнено минеральным волокном, введенным при экструзии в один из слоев полимера, или вклеенной между внутренней и внешней оболочками алюминиевой фольгой (см. Полиэтиленовые трубы для водоснабжения: требования ГОСТ, особенности применения, методы монтажа);
• Рабочая температура — 90-95 градусов. Рабочее давление — от PN10 (10 кгс/см2) до PN25 ( 25 кгс/см2) при комнатной температуре;

Внимание: эксплуатация труб горячего водоснабжения при предельных для них температурах не только уменьшает допустимое рабочее давление, но и снижает ресурс водопровода. При температуре 70°С полипропилен служит не менее 25 лет, а при 90 — не больше 10.

Ресурс и допустимое давление для полипропиленового водопровода в зависимости от температуры среды

• Для полипропилена характерен высочайший коэффициент удлинения при нагреве. Увеличение температуры на 50 градусов означает, что каждый погонный метр трубы без армирования становится длиннее на 6,5 мм. Армирующий слой минерального волокна уменьшает удлинение в описанных условиях до 3,1 мм, а алюминиевой фольгой — до 1,5 мм.

Полезно: удлинение труб можно нивелировать способом их прокладки. Компенсатор трубопровода горячего водоснабжения представляет собой П-образный или кольцевой изгиб со скользящим креплением прямого участка перед ним.

Кольцевой компенсатор на стояке ГВС

Соединение: муфтовыми фитингами под пайку. Труба и фитинг оплавляются разогретой до 260 градусов насадкой паяльника и совмещаются друг с другом.

Сплавленный в единое целое пластик гарантирует герметичность и прочность соединения: его можно подвергать любым эксплуатационным нагрузкам, укладывать в трубу или стяжку.

Разогрев фитинга и трубы на насадке паяльника

Главное преимущество полипропилена, сделавшее его настолько популярным — дешевизна фитингов и труб при неплохих эксплуатационных характеристиках. Скажем, труба для ГВС без армирования диаметром 20 мм стоит от 20 рублей за метр, муфта этого же диаметра — 3,5 рубля, тройник — 6 рублей.

Внимание: армирующий слой алюминиевой фольги требует зачистки перед монтажом. Он удаляется ручным или выполненным в виде насадки к электроинструменту шейвером или торцевателем (с внешним и торцевым расположением ножей соответственно). Эта инструкция связана с нестойкостью алюминия к электрохимической коррозии: разрушение фольги при контакте с водой может привести к расслоению трубы.

Зачищенный от фольги полипропилен: фитинг сваривается с внутренней полимерной оболочкой трубы

• Сшитый полиэтилен отличается от обычного наличием поперечных связей между молекулами полимера. Они формируются путем химической обработки или бомбардировки готового изделия пучками электронов;

При сшивке между длинными молекулами полимера образуются поперечные связи

• Сшивка повышает прочность стенок трубопровода на разрыв и термостойкость полимера. Рабочее давление труб PEX варьируется от 10 до 16 кгс/см, рабочая температура достигает 90°С с возможностью кратковременного повышения до 100 градусов;
• PEX применяется преимущественно для скрытой (в том числе коллекторной) разводки ГВС. Трубы поставляются в бухтах, что позволяет обойтись минимальным количеством фитинговых соединений.

Соединение: фитинги для PEX представляют собой штуцеры с надвижными гильзами и используют эффект молекулярной памяти, присущий сшитому полиэтилену. Труба растягивается экспандером и, возвращаясь к исходному размеру, надежно обжимает фитинг. Гильза фиксирует ее, исключая рассоединение при нагрузках.

Латунный фитинг для монтажа PEX

Бухта трубы PERT

• Химическая модификация полимера повышает его рабочую температуру до 100 градусов с возможностью кратковременного нагрева до 120-125°С;
• Все ключевые свойства дублируют свойства PEX, за исключением молекулярной памяти: в этом случае эффект сохраняется, но менее выражен и не используется при монтаже трубопроводов.

Соединение: монтаж трубопроводов горячего водоснабжения из полиэтилена PERT выполняется так же, как на полипропилене — низкотемпературной раструбной пайкой. Допустимо использование компрессионных и пресс-фитингов, однако они менее популярны из-за своей относительно дороговизны.

Муфтовый фитинг под сварку для PERT

Централизованное ГВС

Теперь давайте выясним, какая труба для горячего водоснабжения может применяться при его подаче из открытой системы теплоснабжения.

Черная сталь, оцинковка

Водопроводные трубы из черной и оцинкованной стали производятся в России по общему ГОСТ 3262-75. По способу производства они электросварные; стандарт предусматривает размеры от 6 до 150 мм.

Черные водогазопроводные трубы

Однако: в реальных системах водоснабжения минимальный условный проход трубы составляет 15 мм.

Что полезно знать о водогазопроводных стальных трубах?

• Стандарт не лимитирует эксплуатационную температуру. На практике она ограничена термостойкостью материалов, герметизирующих резьбовые соединения, и трубопроводной арматурой;
• Трубы рассчитаны на эксплуатационное давление в 25 атмосфер (32 —для усиленных труб с увеличенной толщиной стенки). Разрушающее давление — не меньше 150 атмосфер;
• Главный недостаток черной стали — низкая устойчивость к коррозии. Этого недостатка по понятным причинам лишена оцинковка: автору доводилось вскрывать оцинкованные водопроводы после полувека эксплуатации, и их состояние ничем не отличалось от состояния новых труб.

Обратите внимание на разницу в состоянии черной стали и оцинковки

Кроме того: черная труба со временем зарастает ржавчиной и прочими отложениями, снижающими ее пропускную способность и увеличивающими гидравлическое сопротивление. Оцинковка лишена и этого недостатка.

Электросварной шов на водопроводе

Изображение	Описание
Сварка (газовая и электродуговая) применяется только для черных стальных труб. При сварном соединении оцинковки нагрев области шва приводит к выгоранию антикоррозионного покрытия.
Водопровод из оцинковки монтируется исключительно на резьбах	Резьбовые фитинги с уплотнением резьб сантехническим льном, лентой ФУМ и другими материалами подходят для оцинковки, но делают процесс монтажа исключительно трудоемким: он связан с точной подгонкой размеров патрубков и нарезкой (зачастую ручной) большого количества резьб.
Безрезьбовой фитинг для стального водопровода	Компрессионные фитинги для стальной трубы применяются в тех случаях, когда сварка и нарезка резьбы проблематичны (например, на коротком отводе от стояка в помещении с завершенной чистовой отделкой). Соединение герметизируется уплотнительным кольцом при затягивании накидной гайки.

• Медные трубы исключительно долговечны. Старейшие медные водопроводы эксплуатируются больше века и находятся в отличном состоянии;
• Медь пластична, что позволяет водопроводу выдержать до 5 циклов замерзания и разморозки в заполненном водой состоянии;
• Главный недостаток медных труб на водоснабжении — низкая прочность по отношению к деформирующим и ударным нагрузкам. Открытая прокладка элементов системы водоснабжения допускается лишь там, где они защищены от повреждений;
• Медь — дорогой металл. Погонный метр трубы диаметром 18 мм обойдется покупателю в 300-350 рублей;
• Прочность на разрыв у медных водопроводов зависит от соотношения толщины стенки и диаметра. Диапазон значений — от 50 до 240 атмосфер;

Размеры и допустимые давления медных труб

• Термостойкость ограничена только соединениями и заведомо превышает теоретически возможный для централизованного водоснабжения максимум температуры (150 градусов);
• Высочайшая теплопроводность меди означает, что стояки и подводки ГВС будут сильно разогреваться при эксплуатации, что чревато ожогами. Чем изолировать трубопровод горячего водоснабжения для защиты от травм и уменьшения теплопотерь? Любым вспененным утеплителем (например, энергофлексом — трубками из вспененного полиэтилена).

Теплоизоляция медных стояков энергофлексом

Пайка раструбного соединения

Изображение	Тип фитингового соединения
Пайка: зазор между зачищенными и обработанными флюсом деталями заполняется расплавленным припоем. Для нагрева соединения служит газовая горелка или строительный фен с фигурной насадкой.
Сборка водопровода на компрессионных фитингах	Компрессионное: труба обжимается медным кольцом конического сечения при затягивании гайки фитинга. Мягкие (отожженные) трубы во избежание деформации обжимаются на жесткой втулке.
	Пресс-фитинговое: медный фитинг деформируется ручными или электрическими клещами и обжимает трубу при посредстве резинового уплотнительного кольца.

Нержавейка

Описание: гофрированные нержавеющие трубы благодаря профилю стенки и ее толщине (0,3 мм) прекрасно гнутся и поставляются в бухтах, что позволяет обойтись минимальным количеством соединений и заметно сэкономить на фитингах.

Срок службы труб неограничен, однако через 30 лет владельцу водопровода придется поменять уплотнительные силиконовые кольца в фитингах. Прочность труб на разрыв — 200 и более атмосфер, термостойкость — не ниже 150°С.

Стояки и подводки проложены нержавейкой

Соединение: выполняется компрессионными фитингами. Фитинг собирается с помощью пары разводных ключей; монтаж соединения занимает не более 30 секунд. Труба нарезается по размеру роликовым труборезом.

Компрессионное соединение на гофрированной нержавейке

Размеры

Расчет трубы на горячее водоснабжение подробно описан в СНиП 2.04.01-85, посвященном созданию внутренних инженерных сетей здания.

Мы приведем типичные значения внутреннего (подчеркиваем, внутреннего!) диаметра трубопроводов различного назначения:

• Внутриквартирная или внутридомовая разводка ГВС при длине подводок до 25 метров — 15 мм;
• То же, длиной свыше 25 метров — 20 мм;
• Стояк ГВС при этажности здания менее 10 — 25 мм;

На фото — полипропиленовые стояки водоснабжения с внутренним диаметром 25 мм

• То же, при 10 и более этажах — 32 мм;
• Тупиковый розлив ГВС — 50-80 мм при использовании черных стальных труб и 32-50 во всех прочих случаях;

Справка: для черной стали необходим запас по пропускной способности с учетом ее неизбежного зарастания отложениями. За 15 лет службы просвет розлива может снизиться втрое.

Со временем отложения уменьшают пропускную способность стальных трубопроводов

• Диаметр циркуляционного трубопровода горячего водоснабжения (розлива в многоквартирном доме с непрерывной циркуляцией ГВС) — 40-76 мм для черной стальной трубы и 32-40 для прочих материалов.

Стальные розливы системы ГВС с непрерывной циркуляцией в подвале многоквартирного дома

Заключение

Надеемся, что наш материал поможет читателю выбрать максимально надежные трубы для водоснабжения: горячая вода не терпит пренебрежения правилами безопасности. Узнать больше о монтаже систем ГВС можно из видео в этой статье. Успехов!