В журнале «АВОК», 2005, № 2, с. 44-45 была опубликована статья В. С. Касаткина «О некоторых проектных решениях отопления и теплоснабжения жилых и общественных зданий», которая основана на новых требованиях, изложенных в СНиП 4101-2003.
Автор нижеприведенной статьи, в целом разделяя взгляды В. С. Касаткина, счел уместным предложить некоторые уточнения, а в некоторых случаях и поспорить с коллегой.
Теплопункты и магистральные трубопроводы
В обсуждаемой статье описывается проектное решение, при котором стояки присоединяются не к вет-вям, проложенным по периметру здания, а к коллектору теплопункта. При этом обратные трубопроводы, прокладываемые по техническим помещениям, не теплоизолируются.
Автоматизированный теплопункт, выполненный в соответствии с требованиями СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», позволяет решить проблему завышенной по отношению к температурному графику температуры теплоносителя в обратной магистрали, а прокладка обратных трубопроводов без теплоизоляции может привести к теплоизбыткам в помещениях, где они проложены, и, следовательно, к непроизводительным потерям тепла.
Принятие данного проектного решения должно обосновываться расчетом теплового баланса помещений.
Расположение распределительных коллекторов для стояков в помещениях теплопунктов представ-ляется оправданным, однако здесь следует внести уточнение.
В [1] стояки присоединяются к коллекторам через балансировочный клапан и шаровый кран. Безусловно, это решение продиктовано стремлением заказчика к снижению капитальных затрат, т. к. стояки двухтрубных систем должны оснащаться регуляторами перепада давления, которые стоят несколько дороже.
Здесь уместно отметить, что при большой разнице в нагрузках стояков и их удаленности от теплопункта целесообразно применять регуляторы, комплектуемые не шаровыми кранами, а балансировочными вентилями (рис. 1). Это позволит избежать граничных значений преднастроек регуляторов и решить часть вопросов пусконаладки на стадии проектирования.
Регулятор перепада давлений, комплектуемый балансировочным вентилем, позволяет увязать ветви в большом диапазоне нагрузок и гидравлических сопротивлений
Важным преимуществом расположения всех отключающих, сливных и регулирующих устройств в теплопункте, помимо удобства обслуживания, является ограничение доступа к арматуре посторонних лиц.
Что касается материалов магистральных трубопроводов, то по соображениям противопожарной и общей безопасности чаще применяются трубы из стали или меди 1 .
Стояки и вводы в квартиры (офисы)
При поквартирной разводке диаметры условного прохода стояков нередко достигают Ду 50. Чаще всего они выполняются из тех же материалов, что и магистральные трубопроводы.
Необходимость соблюдения противопожарных норм, решения компенсации температурных расширений и обеспечения доступа к арматуре и приборам учета эксплуатационного персонала делает задачу размещения стояков весьма непростой.
В [1] достаточно подробно освещен этот вопрос. При этом привлекает внимание решение по размещению узла подключения абонента (квартиры) к стояку выше отметки верха отопительного прибора, что призвано обезопасить абонентскую систему от завоздушивания и коррозии при сливе стояка или всей системы. Иными словами, это превентивная мера против неправильной эксплуатации, а не инженерное решение в «чистом» виде.
Узлы присоединения радиаторов с нижним подводом теплоносителя, оборудованные устройствами для отключения, слива и заполнения прибора, позволяют отключать, сливать, демонтировать, монтировать вновь и заполнять отдельный прибор при работающей системе.
Специальный инструмент позволяет заменять буксы термостатических клапанов даже без слива обслуживаемого прибора.
Все эти устройства созданы с целью исключения необходимости слива системы из-за проблем с радиатором или термостатическим клапаном. Если необходимость слива квартирной системы неизбежна, то к сливной арматуре системы присоединяют шланг, выводят его в емкость, устанавливаемую на лестничной клетке на 3–4 ступени ниже уровня пола обслуживаемой квартиры, и, перекрыв вводную арматуру, вывертывают воздухоотводчики приборов и открывают сливные краны.
Это позволяет опорожнить квартирную систему почти полностью (в трубах все-таки остается 2–3 литра воды). Это является недостатком предлагаемого в [1] способа подключения квартирной системы к стояку (а для двухуровневых квартир он и вовсе неприменим); тем не менее, подобные решения могут быть рассмотрены при проектировании.
Внутриквартирная разводка и отопительные приборы
От узла ввода в квартиру, оборудованного отключающей арматурой 2 , фильтром, прибором учета теплоэнергии и внутриквартирным коллектором, трубопроводы разводятся к приборам либо по лучевой схеме, либо (что встречается чаще) – к одной-двум группам приборов по двухтрубной схеме вдоль наружных стен.
Разводка выполняется из медных труб, а чаще – из металлополимерных, т. к. при малых диаметрах они предпочтительнее по стоимости материалов и работ, а также по удобству монтажа.
Кроме того, понижение расчетных параметров теплоносителя до европейских норм (75–65 °C) приближает расчетный срок их службы к декларируемому производителями.
Недостаток этих труб (а также медных труб в бухтах) – необходимость скрытой прокладки – устраняется применением радиаторов с нижней подводкой теплоносителя и встроенными термостатическими клапанами (рис. 2).
Применение отопительного прибора со встроенным термостатическим клапаном и нижним подводом теплоносителя позволяет решить целый ряд проблем внутриквартирной разводки
Применение таких приборов решает еще целый ряд задач:
• эстетичный внешний вид не провоцирует потребителя на замену прибора из соображений дизайна;
• во время декоративного ремонта помещения прибор можно снять при работающей системе;
• встроенный термостатический клапан, выполняющий заодно и функцию балансировочного, позволяет монтировать термоголовку вдоль оси стены, что намного удобнее перпендикулярного расположения термоголовки, имеющего место при применении «внешнего» терморегулятора, выполненного в виде трубопроводной арматуры проходного или углового исполнения;
• возможность преднастройки термоклапана, а также наличие механизма отключения, слива и заполнения прибора, что во многих случаях позволяет отказаться от лучевой схемы внутриквартирной разводки в пользу периметральной, сохранив преимущества первой и избежав ее недостатков;
• наличие нескольких типоразмеров по высоте и по глубине позволяет подобрать прибор с заданной теплоотдачей по ширине оконного проема 3 ;
• малая емкость прибора позволяет снизить емкость системы и (в независимых контурах) сэкономить на расширительном баке.
По своим конструктивным особенностям приборы с нижним подводом теплоносителя и встроенным термоклапаном не могут быть секционными и изготавливаются из стали или меди.
Отопительные приборы других конструкций применяются в комплексе с проектными решениями по присоединениям трубопроводов и арматуры.
Разобраться во всем многообразии отопительных приборов и в особенностях их применения призваны Стандарты АВОК (в частности, стандарт «Приборы отопительные. Часть 1. Общие технические условия», изданный в январе 2005 года).
В любом случае, все компоненты системы теплоснабжения (оборудование, отопительные приборы, трубы, фитинги, арматура) должны подбираться с учетом не только расчетных параметров теплоносителя, но и с учетом недопущения электрохимической коррозии, связанной с применением разнородных материалов.
В [1] автор не остановился на детализации внутриквартирной системы, ограничившись простым перечислением ее компонентов, однако из его подробного описания принципиальных решений по теплопункту и магистралям нетрудно сделать вывод о постоянном противодействии со стороны заказчика принятию любых решений, связанных с увеличением первоначальных затрат. Эффективность этих решений, с точки зрения эксплуатации системы, волнует заказчика в последнюю очередь, поскольку строят здания одни, а эксплуатируют – другие.
Простое решение проблемы: кто строит, тот и эксплуатирует (в некоторых регионах закрепленное на законодательном уровне), например, в Нижнем Новгороде не привилось (отдельные фирмы, взявшие на эксплуатацию построенные здания – не правило, а исключение, хотя разница в результатах огромна).
Данная статья затрагивает небольшую часть вопросов, связанных с проектированием современных отопительных систем и поднятых в [1], и имеет целью привлечь специалистов к продолжению обсуждения проектных решений, в частности, при проектировании отопления для организаций, берущих построенные здания на эксплуатацию, и при проектировании отопления в зданиях сложных архитектурных форм.
Литература
1. Касаткин В. С. О некоторых проектных решениях систем отопления и теплоснабжения жилых и общественных зданий //АВОК. 2005. № 2.
Тел. (8312) 35-72-59
1 Термин «пластиковые трубы», используемый в [1], представляется не совсем удачным. В системах отопления применяются металлополимерные и полимерные с противодиффузионным покрытием трубы, сертифицированные ФГУП «НИИсантехники». Эти трубы чаще применяются для внутриквартирной разводки.
2 Гидравлическую увязку участков стояка выполняют балансировочные клапаны, играющие роль одного из отключающих устройств на вводах в квартиры. В этом случае значительно облегчается и гидравлический расчет отопительных систем однотипных квартир, т. к. располагаемые напоры на вводах можно уравнять.
3 Рекомендации по применению стальных панельных радиаторов «VONOVA» / ФГУП «НИИсантехники». М., 2004.
Типовые схемы систем отопления и способы подключения радиаторов
Системами отопления являются искусственно созданные инженерные сети различных сооружений, основными функциями которых является обогрев зданий в зимнее и переходное время года, компенсация всех теплопотерь строительных конструкций, а также поддержание параметров воздуха на комфортном уровне.
Разновидности разводки отопления
В зависимости от способа подвода теплоносителя к радиаторам распространение получили следующие схемы систем обогрева зданий и сооружений:
Данные способы отопления принципиально различаются друг от друга, и каждый обладает как положительными свойствами, так и отрицательными.
Однотрубная схема отопительных систем
Однотрубная система отопления: вертикальная и горизонтальная разводка.
В однотрубной схеме систем отопления подвод горячего теплоносителя (подача) к радиатору и отвод остывшего (обратка) осуществляется по одной трубе. Все приборы относительно направления движения теплоносителя соединены между собой последовательно. Поэтому температура теплоносителя на входе в каждый последующий радиатор по стояку значительно снижается после снятия тепла с предыдущего радиатора. Соответственно теплоотдача радиаторов с удалением от первого прибора снижается.
Такие схемы используются, в основном, в старых системах центрального теплоснабжения многоэтажных зданий и в автономных системах гравитационного типа (естественная циркуляция теплоносителя) в частных жилых домах. Главным определяющим недостатком однотрубной системы является невозможность независимой регулировки теплоотдачи каждого радиатора в отдельности.
Для устранения этого недостатка возможно использование однотрубной схемы с байпасом (перемычкой между подачей и обраткой), но и в этой схеме первый радиатор будет на ветке всегда самый горячий, а последний самым холодным.
В многоэтажных домах используется вертикальная однотрубная система отопления.
В многоэтажных домах использование такой схемы позволяет экономить на длине и стоимости подводящих сетей. Как правило, отопительная система выполнена в виде вертикальных стояков, проходящих через все этажи здания. Теплоотдача радиаторов рассчитывается при проектировании системы и не может быть отрегулирована с помощью радиаторных вентилей или другой регулирующей арматуры. При современных требованиях к комфортным условиям в помещениях, эта схема подключения приборов водяного обогрева не удовлетворяет требованиям жителей квартир, находящихся на разных этажах, но присоединенных к одному стояку системы отопления. Потребители тепла вынуждены «терпеть» перегрев или недогрев температуры воздуха в переходный осенний и весенний период.
Отопление по однотрубной схеме в частном доме.
В частных домах однотрубная схема используется в гравитационных отопительных сетях, в которых циркуляция горячей воды осуществляется благодаря дифференциалу плотностей нагретого и остывшего теплоносителей. Поэтому такие системы получили название естественных. Главным плюсом этой системы является энергонезависимость. Когда, например, при отсутствии в системе циркуляционного насоса, подключаемого к сетям электроснабжения и, в случае перебоев с энергопитанием, система отопления продолжает функционировать.
Главным недостатком гравитационной однотрубной схемы подключения является неравномерное распределение температуры теплоносителя по радиаторам. Первые радиаторы на ветке будут самые горячие, а по мере удаления от источника тепла температура будет падать. Металлоемкость гравитационных систем всегда выше, чем у принудительных за счет большего диаметра трубопроводов.
Видео о устройстве однотрубной схемы отопления в многоквартирном доме:
Двухтрубная схема отопительных систем
В двухтрубных схемах подвод горячего теплоносителя к радиатору и отвод остывшего из радиатора осуществляются по двум разным трубопроводам отопительных систем.
Существует несколько вариантов двухтрубных схем: классическая или стандартная, попутная, веерная или лучевая.
Двухтрубная классическая разводка
Классическая двухтрубная схема разводки система отопления.
В классической схеме направление движения теплоносителя в подающем трубопроводе противоположно движению в обратном трубопроводе. Эта схема наиболее распространена в современных системах отопления как в многоэтажном строительстве, так и в частном индивидуальном. Двухтрубная схема позволяет равномерно распределять теплоноситель между радиаторами без потерь температуры и эффективно регулировать теплоотдачу в каждом помещении, в том числе автоматически путем использования термостатических клапанов с установленными термоголовками.
Такое устройство имеет двухтрубная система отопления в многоэтажном доме.
Попутная схема или «петля Тихельмана»
Попутная схема разводки отопления.
Попутная схема является вариацией классической схемы с тем отличием, что направление движения теплоносителя в подаче и обратке совпадает. Такая схема применяется в системах отопления с длинными и удаленными ветками. Использование попутной схемы позволяет уменьшить гидравлическое сопротивление ветки и равномерно распределить теплоноситель по всем радиаторам.
Веерная (лучевая)
Веерная или лучевая схема используется в многоэтажном строительстве для поквартирного отопления с возможностью установки на каждую квартиру прибора учета тепла (теплосчетчика) и в частном домостроении в системах с поэтажной разводкой трубопроводов. При веерной схеме в многоэтажном доме на каждом этаже устанавливается коллектор с выходами на все квартиры отдельного трубопровода и установленным теплосчетчиком. Это позволяет каждому владельцу квартиры учитывать и оплачивать только им потребленное тепло.
Веерная или лучевая система отопления.
В частном доме веерная схема используется для поэтажного распределения трубопроводов и для лучевого подключения каждого радиатора к общему коллектору, т. е. к каждому радиатору походит отдельная труба подачи и обратки от коллектора. Такой способ подключения позволяет максимально равномерно рассредоточить теплоноситель по радиаторам и уменьшить гидравлические потери всех элементов системы отопления.
Обратите внимание! При веерной разводке трубопроводов в пределах одного этажа монтаж осуществляется цельными (не имеющими разрывов и разветвлений) отрезками труб. При использовании полимерных многослойных или медных труб все трубопроводы могут быть залиты в бетонную стяжку, тем самым снижается вероятность разрыва или подтекания в местах состыковки элементов сети.
Разновидности подключения радиаторов
Основными способами подключения приборов отопительных систем является несколько типов:
Боковое (стандартное) подключение;
Диагональное подключение;
Нижнее (седельное) подключение.
Боковое подключение
Боковое подключение радиатора.
Подключение с торца прибора – подача и обратка находятся с одной стороны радиатора. Это наиболее распространенный и эффективный способ подключения, он позволяет снять максимальное количество тепла и использовать полностью теплоотдачу радиатора. Как правило, подача находится сверху, а обратка снизу. При использовании специальной гарнитуры возможно подключение снизу–вниз, это позволяет максимально спрятать трубопроводы, но снижает теплоотдачу радиатора на 20 – 30%.
Диагональное подключение
Диагональное подключение радиатора.
Подключение по диагонали радиатора – подача находится с одной стороны прибора сверху, обратка с другой стороны снизу. Такой тип подключения используется в тех случаях, когда длина секционного радиатора превышает 12 секций, а панельного 1200 мм. При установке длинных радиаторов с боковым подключением присутствует неравномерность прогрева поверхности радиатора в наиболее удаленной от трубопроводов части. Чтобы радиатор прогревался равномерно, применяют диагональное подключение.
Нижнее подключение
Нижнее подключение с торцов радиатора
Подключение с низа прибора – подача и обратка находятся внизу радиатора. Такое подключение используется для максимально скрытого монтажа трубопроводов. При монтаже секционного прибора отопления и подключения его нижним способом подающий трубопровод подходит с одной стороны радиатора, а обратный с другой стороны нижнего патрубка. Однако эффективность теплоотдачи радиаторов при такой схеме снижается на 15-20%.
Нижнее подключение радиатора.
В случае когда нижнее подключение используется для стального панельного радиатора, тогда все патрубки на радиаторе находятся в нижнем торце. Конструкция самого радиатора при этом выполнена таким образом, что подача поступает по коллектору сначала в верхнюю часть, а затем обратка собирается в нижнем коллекторе радиатора, тем самым теплоотдача радиатора не снижается.
