Разбор рециркуляции горячей воды в частном доме – схемы и технологические нюансы

Система отопления частного дома – это несколько вариантов технологических схем, состоящих в основном из нагревательного элемента (котел, печь), трубной разводки, запорной арматуры и отопительных радиаторов. Сам же способ нагрева помещения достаточно прост. В котле вода нагревается и начинает движение по трубам, действуя по чисто физическим законам, перемещаясь вверх. При этом остывшая вода выталкивается горячей, спускаясь вниз, перетекая в котел. Это и есть цикл движения воды системы отопления. Сегодня нередко, упрощая схему и увеличивая эффективность ее работы, в систему устанавливают циркуляционные насосы, которые отвечают за такой критерий, как рециркуляция горячей воды в частном доме.

Блок с системой рециркуляции

Сами по себе насосы внутри отопления создают небольшое давление, которое и создает движение горячей воды. Скорость небольшая, но она резко повышает эффективность теплоотдачи, потому что горячая вода, таким образом, равномерно распределяется по всем радиаторам. Поэтому температура во всех комнатах частного дома практически одинаковая.

Внимание! Циркуляционные насосы обязательно устанавливаются на обратке около отопительного котла. Это делается с той целью, что в конструкции насоса присутствуют различного рода уплотнители и манжеты, отвечающие за герметичность соединений его частей. Уплотнительные элементы обычно изготавливаются из резины, которая быстро выходит из строя под действием высоких температур. А температура воды в обратке самая низкая в отопительной системе частного дома.

Двухконтурное отопление

Почему необходимо рассмотреть именно двухконтурное отопление, чтобы разобраться в рециркуляции и циркуляции горячей воды в частном доме? Все дело в том, что двухконтурное отопления – это система, которая обслуживает и отопление, и горячее водоснабжение. Чтобы было понятно, о чем идет речь, необходимо подробно разобрать схему на фото ниже.

Схема двухконтурного котла

На схеме четко видно, что от котла отходят сразу два трубопровода горячей воды. Один снабжает ею отопление, второй ГВС. Поэтому в самом котле располагаются два теплообменника, которые соответствуют двум разным контурам. Не самый эффективный вариант, потому что, чтобы получить горячую воду, к примеру, в ванной, расположенной на втором этаже частного дома, придется сливать достаточно большой объем воды, который охладился и находится в трубе, ведущей к ванной комнате.

Есть другая технологическая разводка, она также двухконтурная, но в ее схему устанавливается бак с водой, который называется бойлером. Сам отопительный котел имеет обычную технологию нагрева с одним теплообменником, то есть, он одноконтурный. Из него выходит одна труба горячей воды, которая соединяется с теплообменником (змеевиком) бойлера. То есть, проходя по этой конструкции, теплоноситель нагревает воду внутри бака, обеспечивая частный дом горячей водой для бытовых нужд. От бойлера он дальше поступает в отопительную систему.

Есть схема, где теплоноситель распределяется по двух контурам. То есть, часть его объема уходит напрямую в отопление, другая часть используется для обогрева бойлера. На фото ниже такая технология показана.

Два раздельных контура

Понятно, что в этой схеме говорить о рециркуляции можно лишь в отоплении. Но она опять-таки не самая эффективная по той же причине, имеется в виду подача горячей воды на потребители. Самой эффективной считается схема, предложенная ниже. В ней четко определены контуры, по которым теплоноситель будет проходить и возвращаться обратно в бойлер или котел. Это касается и отопительного контура, и ГВС.

Эффективная схема рециркуляция воды в системе отопления и водоснабжения

Рециркуляция ГВС

В ней циркуляционная система горячего водоснабжения четко прослеживается. Обратите внимание, что теплоноситель, проходя по теплообменнику бойлера, возвращается обратно в отопительный котел. Сама же горячая вода из бойлера циркулирует постоянно по водопроводу горячего водоснабжения. Она не стоит на месте, что обеспечивает постоянное ее нахождение внутри подающих труб. Проходя по ним, она охлаждается. Но при включении смесителя или крана вода тут же попадает на них.

Конечно, надо отметить, что это самый затратный вариант двухконтурного отопления, потому что в ней присутствует большая разводка труб. Но она эффективна в том, что не приходится сливать холодную воду, то есть, сливать деньги в канализацию. Тем более, большими будут только первоначальные денежные вложения, которые быстро окупятся.

Разновидности бойлеров

Есть несколько моментов, которые определяют эффективность работы и отопления, и горячего водоснабжения.

• Понятно, что горячая вода по трубной разводке сама двигаться не будет с учетом ее рециркуляции. Поэтому в данный контур обязательно устанавливается насос. Как было уже сказано выше, место его расположение на обратном контуре рядом с бойлером.
• А вот в отопительную систему устанавливать насос не обязательно. Если правильно соорудить трубную разводку с учетом угла наклона и подающего контура, и обратного, то теплоноситель будет двигаться самотеком. Хотя насос здесь будет нелишним в плане равномерного распределения теплоносителя по всем отопительным батареям.

Внимание! Минус данной системы заключается в том, что она относится к категории «энергозависимых». В ее состав входят элементы, работающие от сети электрического тока. Имеется в виду насос. Если электричество отключается, то схема ГВС тут же перестает работать в эффективном режиме. То есть, вода внутри труб от бойлера до потребителей начнет остывать и ее придется сливать в канализацию.

Полезные советы

И еще несколько очень важных моментов.

• Насосы, которые используются для прокачки воды в ГВС, это не то же самое оборудование, используемое в отопительных сетях.
• Он не предназначается для увеличения давления выходящей из смесителей воды. Он просто создает небольшое давление для движения горячей воды по контуру.
• К системе ГВС можно подключить полотенцесушитель. Это лучше, чем подключать его к отоплению, потому что последний работает лишь зимой, а горячее водоснабжение круглогодично.
• Сегодня производители предлагают бойлеры, в которые устанавливаются ТЭНы. Неплохая модель, которая может работать в автономном режиме.

Насос для ГВС

Итак, разбираясь с рециркуляцией воды в частном доме, каждый должен понять, что это касается не только системы отопления. Чтобы получить эффективно работающую сеть ГВС, необходимо позаботиться и о рециркуляции воды в ней. На вышеуказанных схемах это очень хорошо видно. Тем более, сегодня есть возможность использовать бойлеры, как отдельные нагревательные элементы. То есть, их можно использовать взамен нагревательным котлам, отключая последние в летний период.

Рециркуляция ГВС при использовании квартирных водомерных станций

В настоящее время становятся популярными системы водоснабжения с так называемой горизонтальной разводкой. Узлы подключения квартир к водопроводу в этом случае могут быть как коллекторными на этаж (рис. 1), так и входить в состав универсальных квартирных станций (рис. 2), включающих в себя арматуру для подключения квартиры как к системе отопления, так и к системе водоснабжения.

Рис. 1. Коллекторный узел водоснабжения

Рис. 2. Квартирная станция VALTEC

В этой статье мы не будем касаться плюсов и минусов использования подобных систем. Хотелось бы рассмотреть лишь один интересный вопрос: можно ли организовать рециркуляцию ГВС при использовании этих станций? А если можно, то как технически грамотно подойти к решению этой задачи? Стандартная схема подключения квартирной станции водоснабжения без рециркуляции ГВС приведена на рис. 3.

Рис. 3. Схема подключения квартиры через квартирную станцию: 1 – запорный кран; 2 – фильтр; 3 – редуктор давления; 4 – водосчетчик; 5 – обратный клапан; 6 – квадратный коллектор; 7 – водоразборный прибор (смеситель).

Очевидно, что при отсутствии квартирного водоразбора вода в трубопроводе горячей воды на горизонтальном участке от станции до водопотребляющих приборов будет остывать до температуры окружающего воздуха. Длина такого участка в зависимости от планировки и организации системы может достигать 5–30 (а то и более) метров. Когда жилец откроет кран, вместо горячей воды из него будет течь вода комнатной температуры, что, конечно, слабо вяжется с понятием «комфорт». Нетрудно сосчитать, что при расходе 7 л/мин (средний расход воды через смеситель с аэратором) через металлополимерную трубу диаметром 20 мм и длиной 15 м время ожидания появления действительно горячей воды составит 26 секунд. За это время впустую уйдёт в канализацию три литра воды. Для наглядности в таблице 1 приведены расчетные данные по времени ожидания в зависимости от длины трассы и вида трубопровода.

Таблица 1. Зависимость времени ожидания горячей воды от вида трубы и длины трассы

Время ожидания для трубы, с

Естественно, длительное время ожидания будет вызывать недовольство жильцов. Чтобы снизить время ожидания, требуется сместить точку подключения циркуляционного трубопровода ближе к водоразборному прибору. Самый очевидный вариант реализации подобного решения представлен на рис. 4. При отсутствии водозабора остывающая горячая вода будет поступать в квартиру, и уже из квартиры через тройник возвращаться обратно в рециркуляционный стояк.

Рис. 4. Схема (неработоспособная) организации циркуляции горячего водоснабжения через квартиру: 1 – запорный кран; 2 – фильтр; 3 –редуктор давления; 4 – водосчетчик; 5 – обратный клапан; 6 – квартирный коллектор; 7 – водоразборный прибор (смеситель); 8 – регулятор температуры прямого действия

В квартирной станции в таком случае должен быть установлен балансировочный клапан или регулятор температуры прямого действия для регулирования расхода циркуляции. Предпочтительнее устанавливать регулятор температуры (например, VT.348), так как через балансировочный клапан циркуляция осуществляется даже тогда, когда температура воды достаточно высокая, а регулятор температуры обеспечивает циркуляцию только тогда, когда это необходимо, тем самым снижая нагрузку на циркуляционный насос. Квартирные станции VALTEC серии VT.NM с модулем рециркуляции как раз снабжены регулятором температуры прямого действия.

Однако, несмотря на это схема, представленная на рис. 4 неработоспособна. Дело в том, что после редуктора поддерживается заданное давление, как правило, в динамике это 2,0–3,0 бара. В то же время давление в стояке рециркуляции (Т4) будет зависеть от высоты самого стояка и гидростатического напора. В 11-этажном доме давление в стояке на уровне 1 этажа будет около 3 бар (при высоте этажа 3 м). В результате обратные клапаны на выходе рециркуляционного трубопровода на нижних этажах будут постоянно находиться в закрытом положении. Кроме того, циркуляционный насос в таком случае должен обеспечить не только напор, компенсирующий потери давления в циркуляционных кольцах, но и потери на редукторах давления, из-за этого требуемая мощность циркуляционного насоса увеличивается в десятки раз.

Вывод напрашивается сам собой: рециркуляционный трубопровод должен врезаться до этажного редуктора, только в этом случае рециркуляция будет работать. Рациональнее всего перенести квартирный редуктор как можно ближе к первому водоразборному прибору (рис. 6).

Рис. 6. Схема организации циркуляции горячего водоснабжения через квартиру: 1 – запорный кран; 2 – фильтр; 3 – редуктор давления; 4 – водосчетчик; 5 – обратный клапан; 6 – квартирный коллектор; 7 – водоразборный прибор; 8 – регулятор температуры прямого действия

Но в подобной схеме существует нюанс по правильному расчету циркуляционного расхода. На линии циркуляции должен устанавливаться дополнительный третий водосчетчик, он нужен для правильного учета горячей воды. Расход воды на горячее водоснабжение квартиры в э\том случае будет считаться как разница показаний водосчетчиков установленных на линии Т3 и Т4.

Расчетный циркуляционный расход через квартиру, определяемый по СП30.13330.2016, весьма незначительная величина порядка тысячных долей литра в секунду. Однако, массово используемые в многоквартирных домах водосчетчики не могут считать сверхмалые расходы. Минимальный расход через такие водосчетчики составляет 0,008 л/с при горизонтальной установке и 0,017 л/с при вертикальной установке. В связи с этим, за расчётный циркуляционный расход через квартиру нужно принимать расход, превышающий эти величины (0,018 л/с), независимо от того, какой расход получился из условий остывания воды. Это надо обязательно учитывать при подборе циркуляционного насоса.

Существует и более «продвинутый» способ организации циркуляции горячего водоснабжения. В Москве в многоквартирном жилом доме «Кверкус» по адресу ул. Ивановская вл. 16с была реализована система водоснабжения с инновационными квартирными станциями, снабжёнными теплообменниками. Основной «изюминкой» такой станции является наличие в ней теплообменника для приготовления горячей воды. Данное решение позволяет в принципе отказаться от магистральных сетей и стояков горячего водоснабжения за счет приготовления горячей воды непосредственно в квартирной станции.

Рис. 8. Обвязка квартирных станций с теплообменником

Организация рециркуляции в этом случае осуществляется за счет небольшого маломощного насоса, входящего в состав в станции. Этот насос возвращает остывшую воду обратно в теплообменник. При этом такое решение не требует не только третьего счетчика воды, но и второго тоже. В данной станции устанавливается один счетчик холодной воды и теплосчетчик. Потребитель же платит за потребленную холодную воду и тепловую энергию, которая требуется для ее нагрева.

Рис. 9. Циркуляционный насос в квартирной станции с теплообменником VALTEC CONTOL SAT

Как мы видим, техническая сторона организации рециркуляции ГВС через квартирные станции не такая простая задача, как кажется на первый взгляд. Однако она вполне решаема при соблюдении определённых правил и условий. Стоит ли получаемый комфорт затрат на его обеспечение – определяется в каждой конкретной ситуации.