Горизонтальные системы поквартирного отопления
Из опыта эксплуатации

С. Г. Никитин, начальник отдела главных специалистов службы эксплуатации

Горизонтальные системы поквартирного отопления уже достаточно давно и успешно применяются у нас в стране. Специалистами накоплен большой опыт их эксплуатации. Тем не менее зачастую даже в публикациях об этих системах высказываются рекомендации по их применению, которые никак нельзя признать целесообразными. В то же время целый ряд проблем, отмечаемых в таких публикациях, на практике уже вполне успешно решены, что подтверждено опытом реальной эксплуатации.

Часто указывается, что горизонтальные системы поквартирного отопления, в которых используются трубы из термостойких полимерных материалов (например, сшитый полиэтилен – PEX), дороже систем с вертикальными стояками из стальных труб, и в связи с этим данное техническое решение применимо главным образом для жилых зданий достаточно высокого класса. Но такие системы успешно смонтированы и эксплуатируются в целом ряде многоэтажных жилых зданий массовых строительных серий, построенных в ряде городов Московской области. Эти здания нельзя отнести к элитному жилью, тем не менее горизонтальные системы поквартирного отопления применяются в них не в качестве экспериментального инженерного решения, а выбраны как предпочтительный вариант при сопоставлении нескольких технически возможных. При экономическом сравнении необходимо рассматривать систему в комплексе, учитывая стоимость не только материалов, но и монтажа, наладки, эксплуатации систем, их сроки службы. Сами трубы из термостойких полимерных материалов дороже обычной стальной трубы (точнее, дороже даже не сами трубы, а применяемые для их соединения фитинги), однако при учете стоимости монтажа, сроков службы и т.д. за весь период эксплуатации вариант с горизонтальной поквартирной разводкой может оказаться даже ниже по стоимости. Так, например, если для сварки труб вертикальных стояков требуется сварщик высокой квалификации, и его производительность труда относительно невысока, то при монтаже неразъемных соединений труб из сшитого полиэтилена требования к квалификации монтажника не столь высоки, поскольку технология позволяет свести к минимуму вероятность неправильных действий человека. Производительность труда при этом гораздо выше.

Трубы из термостойких полимерных материалов не корродируют и не зарастают изнутри за весь свой срок службы.

Еще один очень важный аспект применения горизонтальных систем в новом строительстве – возможность монтажа, наладки и запуска в эксплуатацию системы отопления по мере возведения здания. Система отопления этажа монтируется и запускается в работу сразу же после его возведения, нет нужды дожидаться окончания строительства здания на всю высоту. И сушка железобетона, и отделочные работы ведутся в помещениях, оборудованных системой водяного отопления, без использования тепловых пушек и подобных устройств. В этом случае удается ощутимо сократить финансовые затраты и время строительства.

При горизонтальной схеме отопления можно выполнить подводку к прибору таким образом, чтобы использовать ее в качестве теплого пола. В результате комфортность помещения повышается.

В ряде публикаций, например в [1], давались рекомендации по регулированию температуры в помещениях непосредственно жильцами; к этому следует относиться очень осторожно. Так, весьма спорной представляется рекомендация снижать отопительную нагрузку на кухне из-за имеющихся там дополнительных источников теплопоступлений (плиты, холодильника и т.д.). Дело в том, что правильно запроектированная система отопления изначально учитывает это обстоятельство: грамотный проектировщик, подбирая отопительный прибор на кухню, учитывает теплопоступления от плиты и бытовых приборов. Снижение отопительной нагрузки жильцами может привести к выхолаживанию кухни и даже замораживанию отопительных приборов. Такие случаи имели место. Аналогичная ситуация возникает и с советом полностью перекрывать подачу теплоносителя при проветривании помещений. При открывании окон в холодную погоду локальный поток холодного воздуха способен заморозить теплоноситель в отопительном приборе.

Такой случай имел место в одном из жилых комплексов Москвы, где за короткое время вышли из строя семь отопительных приборов – конвекторов. Была предъявлена претензия в том, что разрушение приборов произошло за счет гидроударов в системе. Однако специалисты отметили, что приборы, вышедшие из строя, были произведены несколькими фирмами, качество продукции которых соответствует самым высоким стандартам. Если учесть, что в системе отопления этого здания использовались насосы с частотным регулированием, и давление в системе всегда поднималось плавно, вероятность разрушения приборов в результате гидроударов была признана минимальной. Дальнейшая экспертиза показала, что во всех этих семи случаях на конвекторе, как и положено по требованиям, стоял терморегулирующий вентиль, который был оборудован выносным датчиком температуры. Датчики располагались в глубине помещения, а отопительные приборы были отделены от основной части помещения тяжелыми шторами, но выносной датчик стоял в комнате за шторами. Разрушение отопительных приборов происходило в тот момент, когда владелец открывал балконную дверь для проветривания квартиры. Датчик стоит на стене в теплом контуре, а прибор находится у окна, в зоне поступления холодного воздуха. В результате при открывании окон струя холодного воздуха попадала на отопительные приборы при перекрытых термостатах, что привело к замораживанию теплоносителя и разрушению приборов.

Выключать термостаты во время отсутствия людей (такой совет по энергосбережению иногда встречается в публикациях) можно только в одноквартирных жилых домах. Этот вопрос неоднократно разбирался, в том числе и на научно-технических советах НП «АВОК». Поскольку теплозащитные характеристики внутренних стен и перекрытий здания гораздо ниже, чем у наружных ограждений, при отключении отопления в одной квартире она будет отапливаться за счет соседних квартир. В связи с этим в многоквартирных жилых зданиях должны использоваться термостаты, ограничивающие не только максимальную, но и минимальную температуру помещения.

В случае системы отопления с вертикальными стояками в квартирах, как показывает опыт реальной эксплуатации, эти стояки жильцам мешают. Так, например, вплотную к стоякам нельзя разместить мебель, поскольку температура стояков может достигать +90 °C, что приведет к короблению стенок. Многие, делая ремонт, закрывают вертикальные стояки в квартирах декоративными элементами. При подборе отопительных приборов дополнительная теплоотдача стояков в тепловом балансе квартиры учитывается, но закрытые декоративными элементами стояки не обеспечивают требуемую теплоотдачу. При авариях или плановых ремонтах такая заделка стояков играет весьма негативную роль: в ходе выполнения программы комплексного капитального ремонта в Москве имели место случаи, когда жильцы просто не допускали замены участков вертикальных стояков в своих квартирах, поскольку стояки были заделаны. В результате во многих домах после ремонта остались участки старых, изношенных труб. Это, конечно же, никак не способствует безопасной эксплуатации систем. В практике службы эксплуатации были случаи, когда при протечке системы отопления с вертикальными стояками аварийный участок находился в квартире, владелец которой был в отъезде и несколько дней не мог обеспечить допуск в квартиру ремонтной бригады. Как бы хорошо ни были смонтированы вертикальные стояки, полностью исключить возникновение протечек и аварий не представляется возможным. Горизонтальная схема и появилась во многом потому, что она повышает комфортность проживания и инженерную безопасность системы отопления.

В ряде публикаций высказывалось мнение, что горизонтальная система применяется только для обеспечения индивидуального ввода в квартиру и индивидуального поквартирного учета. С этим мнением никак нельзя согласиться. Например, при горизонтальной системе исключаются ситуации, когда жилец самовольно устанавливает термостат при однотрубной системе без перемычки, «регулируя» таким образом весь стояк; или когда жильцы на двухтрубной системе с нижней разводкой умудряются устанавливать циркуляционный насос на отопительный прибор, перекачивая тем самым весь теплоноситель в обратный стояк, что приводит к остановке циркуляции этажами выше. Обе ситуации, несмотря на всю их анекдотичность, реально имели место, причем неоднократно. При поквартирном подключении на квартиру устанавливается регулятор расхода теплоносителя, и какие-то манипуляции внутри квартиры не затрагивают интересы других жильцов. Даже если владелец квартиры, вопреки всем предписаниям, установит себе циркуляционный насос, служба эксплуатации заново отрегулирует расход теплоносителя этой квартиры, с тем чтобы расход теплоносителя на этаж был распределен по квартирам равномерно. Дело здесь даже не столько в том, что подобные действия являются, по сути, перекладыванием расходов на других владельцев квартир, а в том, что при этом ухудшается комфортность проживания в других квартирах.

Спорным представляется высказываемое иногда утверждение о том, что КПД вертикальной системы отопления выше, чем горизонтальной, из-за того, что в вертикальных системах в тепловом балансе квартир используется теплоотдача от вертикальных стояков. Точно так же, как теплоотдача от стояков в квартирах прогревает жилые помещения, теплоотдача от стояков в межквартирном холле учитывается в тепловом балансе общественной зоны, которую все равно требуется отапливать. За отопление мест общего пользования также взимается плата с жильцов.

При горизонтальной системе отопления снимается гравитационная составляющая, которая всегда учитывается при расчетах. Необходимый перепад для бесшумной работы термостатов в квартире выставляется балансировочными парами на этаже. Можно ставить одну балансировочную пару на 3–6 квартир, а не на каждую квартиру. Это тоже дает экономический эффект.

Высказывается мнение, что установка одного теплосчетчика на квартиру (особенно, если он установлен непосредственно в квартире, такие варианты имели место в первых проектах горизонтальных систем отопления в нашей стране) позволяет нечистоплотным жильцам вносить искажения в показания приборов с целью уменьшения коммунальных платежей. Но от установки контрольно-измерительных приборов и распределительных узлов в квартирах давно отказались. Действительно, счетчики и элементы гидравлической балансировки в квартирах провоцируют нечистоплотных жильцов на манипуляции с приборами. В настоящее время распределительный шкаф устанавливается в межквартирном холле, и в этом шкафу и размещается все оборудование. Шкаф постоянно закрыт на ключ, и жильцы просто не имеют к нему доступа. При этом жильцу совершенно не нужно каждый месяц снимать показания индивидуальных приборов учета: в настоящее время измерительные приборы обладают функцией автоматической передачи показаний в диспетчерский пункт. Жильцы при желании могут проконтролировать правильность выставления счетов, снимая показания в начале и в конце отопительного сезона.

Приборы, которые измеряют расход теплоносителя, чувствительны к механическим загрязнениям теплоносителя (в отличие от приборов, замеряющих только температуру поверхности отопительного прибора или стояка). Для того чтобы метрологию приборов учета не нарушал мусор в системе отопления, на этажном вводе в обязательном порядке устанавливается фильтр (рис. 1). Схема такого узла неоднократно публиковалась: см., например, монографию «Инженерное оборудование высотных зданий» [2].

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

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.

Вертикальная и горизонтальная разводка системы отопления

Отопительная система является одной из важнейших инженерных систем, и на неё возложена важная задача. Эта система обеспечивает отопление жилого или промышленного помещения в холодное время года, тем самым обеспечивая комфортные условия для проживания или работы. Система отопления проектируется под конкретные задачи, и её мощность рассчитывается под определенную площадь помещения. Также подбираются типы отопительных систем, которые будут наиболее эффективны в тех или иных условиях эксплуатации. Также существует несколько видов разводки отопительной системы, и у каждой из них есть свои плюсы и минусы. Условно их можно разделить на системы горизонтального и вертикального типа. Поговорим про каждый тип более подробно.

Горизонтальная разводка

Такой тип широко применяется при отоплении частных одноэтажных домов и квартир, которые оборудованы автономной системой отопления. Горизонтальную разводку удобно монтировать и обслуживать. Такая схема в основном используется в двухтрубных и лучевых системах отопления, что делает такую ее наиболее популярной. Горизонтальная схема позволяет подсоединять отопительные приборы в различных вариациях, что ощутимо повышает теплоотдачу системы отопления – в целом.

Горизонтальная разводка отопления имеет три разновидности:

Однотрубная

Отопительная система, которая построена по однотрубному принципу, широко применяется в квартирах многоэтажных домов. Нагретый теплоноситель в такой системе отопления сперва поднимается на самый последний этаж, а потом спускается по нисходящей линии отопительного контура. Именно к этой линии подсоединяются все отопительные приборы. У однотрубной разводки есть небольшой недостаток. Всё дело в том, что наибольшее количество тепла получают верхние этажи многоэтажки, а к самым первым этажам теплоноситель доходит уже немного поостыв. Следовательно, на верхних этажах будет наблюдаться избыточное отопление, а на первых этажах – недостаточное.

Однотрубная разводка системы отопления горизонтальной схемы также применяется в частных коттеджах, которые имеют 2-3 этажа. В данном случае однотрубная схема будет работать наиболее правильно, поскольку теплоноситель не будет остывать, проходя эти три этажа, и температура на всех этажах будет примерно одинаковой. Также однотрубная разводка имеет более высокое гидродинамическое сопротивление, нежели двухтрубная, и в однотрубной разводке наблюдаются более высокие теплопотери.

Однотрубная горизонтальная разводка отопления также имеет некоторые преимущества. Такую схему легко проектировать. Также однотрубная схема гораздо легче монтируется, и в процессе монтажа такой схемы используется гораздо меньше материалов. В однотрубной разводке наблюдается лучшая циркуляция теплоносителя, и в таких системах, особенно в частных домах, в качестве теплоносителя частоиспользуют антифриз.

Двухтрубная разводка

Горизонтальная разводка двухтрубного типа всё чаще используется в многоэтажных домах. При помощи такой разводки появляется возможность устанавливать приборы учёта расхода тепла, что позволяет экономить на оплате за отопление. Пользователь получает возможность платить за то количество тепла, которое он получил. Горизонтальная разводка в многоквартирных домах также позволяет:

• Отключить одну отдельную квартиру от системы отопления, что удобно при проведении ремонтных работ;
• Снизить потребление тепла в том случае, если жильцы квартиры долгое время отсутствуют;
• Спроектировать отопительную систему отдельно взятой квартиры по индивидуальному проекту;
• Увеличить ремонтопригодность.

Также система отопления с горизонтальной разводкой двухтрубного типа, которая смонтирована в многоэтажном доме, позволяет организовать в квартире систему «теплый пол». В многоэтажном доме горизонтальная система отопления распределяется по зонам – несколько этажей на каждую зону.

В двухтрубном отопительном контуре горизонтальной схемы вода или антифриз циркулируют от котла к отопительным приборам. После того, как теплоноситель отдаст тепло, через обратную магистраль (обратку) он возвращается опять в отопительный котёл. Таким образом в двухтрубном отопительном контуре имеются две магистрали – подача и обратка. Системы отопления, которые построены по 2-х трубному принципу, подразделяется на два вида:

В открытых системах расширительный бачок устанавливается в самой высокой точке отопительного контура, и этот бачок также открытый (соединён с атмосферой). Через такой бак производится и подпитка отопительного контура.

В закрытых же двухтрубных отопительных системах горизонтальной схемы используется расширительные бачки мембранного типа. В таком бачке есть две камеры. Первая камера заполнена сжатым воздухом, а вторая камера соединена с отопительным контуром. Закрытые отопительные системы двухтрубной конструкции не имеют связи с атмосферой, и теплоноситель в них находятся под давлением. Закрытые системы хороши тем, что из-за недостатка кислорода внутри контура в них гораздо медленнее происходят коррозионные процессы.

Двухтрубная разводка имеет много преимуществ. Такая разводка делает возможной установку радиаторов отопления, температуру в которых можно регулировать при помощи ручных или автоматических вентилей. Такое удобное решение позволяет регулировать температуру в любой комнате. Также двухтрубная разводка может быть модернизирована, даже после ввода её в эксплуатацию. К такой разводке можно добавить дополнительные радиаторы отопления или другие устройства.

Двухтрубная разводка горизонтальной схемы отопленияимеет небольшие минусы:

• схема более сложная, нежели однотрубная;
• более высокая стоимость;
• такую разводку гораздо труднее монтировать.

Лучевая разводка

Данную разводку ещё называют «коллекторной». Лучевая разводка является также разновидностью горизонтальной схемы монтажа отопительных труб. Суть лучевой разводки заключается в том, что все отопительные приборы контура отопления подсоединяются к одному общему коллектору. Вернее, в лучевой разводке таких коллектора два:

1. Коллектор на подаче.
2. Коллектор на обратке.

Лучевая разводка позволяет более дифференцированно регулировать температуру внутри помещения, подавая на каждую комнату нагретую воду разной температуры. Также такая горизонтальная разводка позволяет отключать от системы отопления нагревательные приборы, скажем, в нежилых комнатах. Лучевая разводка позволяет производить ремонт отдельных участков отопительной системы, без полного слива воды из системы. Эта разводка чаще всего используется при отоплении типа «тёплый пол».

Лучевая схема имеет множество преимуществ, но и не лишена минусов. Такую горизонтальную разводку сложно монтировать и при её монтаже используется больше материалов и запорной арматуры. Также лучевую разводку желательно прятать в стены, а сами коллекторы устанавливать в специальных шкафах или нишах. Лучевая разводка может быть, как горизонтальной, так и вертикальной. Однотрубная и двухтрубная разводка отопительного контура также может подразделяться на два этих типа.

Плюсы и минусы

Горизонтальная разводка всех типов является наиболее эффективной, поскольку в такой конфигурации отопительной системы можно более гибко настраивать температуру во всех помещениях – по отдельности. Разводка горизонтального типа также снижает расход газа. К минусам этой разводки можно отнести лишь её сложность и материалоемкость, но эти небольшие минусы нивелируются всеми достоинствами этого вида разводки.

Вертикальная разводка

Такой тип разводки всё ещё используется в многоквартирных домах, поскольку именно этот тип наиболее подходит для отопления большого количества этажей. Также вертикальная разводка позволяет экономить материалы, и её легче монтировать. Данный тип схемы бывает однотрубным и двухтрубным, и двухтрубный тип более предпочтительный. Двухтрубная разводка отопления вертикального типа также позволяет менять отопительные приборы без остановки всей системы отопления. На отопители можно устанавливать автоматические или ручные вентили регулировки температуры.

Однотрубная схема вертикального типа не позволяет отключать радиаторы по отдельности, но зато на монтаж такой системы уходит гораздо меньше труб, чем на двухтрубную схему. Вертикальный тип разводки позволяет равномерно распределить тепло по всему помещению, но отапливаемая площадь комнат несколько ограничена. Вертикальную разводку целесообразно применять в том случае, если здание имеет от трёх этажей и выше.

Вертикальная разводка также позволяет организовать систему отопления, которая не будет оборудована циркуляционным насосом. Такое техническое решение применимо к частным домостроениям. Главным недостатком вертикальной схемы отопления является то, что её невозможно масштабировать. Также может вызвать неудобства тот факт, что регулировать температуру в каждой отдельной комнате – не удастся.

Разводка отопления вертикального типа может иметь верхнее или нижнее расположение. Эти два типа обладают некоторыми особенностями. Если используется однотрубная вертикальная разводка верхнего типа, то в ней подача осуществляется с чердачного помещения, где установлен специальный резервуар (лежак). Далее из резервуара теплоноситель распределяется по стоякам, которые подводят тепло к отопительным приборам.

Разводка вертикального типа с нижней подачей оборудована резервуаром в подвальном помещении, из которого вода поступает в стояки. По стоякам теплоноситель движется вверх, попутно проходя через отопительные приборы в каждой квартире. Если вертикальная разводка смонтирована по двухтрубной схеме, то в её контуре можно использовать регулируемые отопительные приборы. Также к такой системе можно подключать и приборы учета тепла.

Преимущества и недостатки

Главным преимуществом вертикальной схемы является то, что она легко монтируется. Также на постройку системы отопления вертикального типа уходит гораздо меньше материала и арматуры. Недостатками вертикальной схемы можно считать – неравномерное распределение тепла и невозможность регулирования температуры в отдельно взятом помещении или квартире, а также её более низкую теплоотдачу.

Любая отопительная система должна быть спроектирована и построена таким образом, чтобы обеспечить максимально эффективную теплоотдачу. У системы отопления любого типа есть свои преимущества и недостатки, которые нужно учитывать при проектировании отопительной системы под конкретные условия эксплуатации.