При прокладке водопроводов систем водяного отопления в частном доме необходимо решить ряд вопросов, среди которых принципиальными являются выбор типа и разработка проекта схемы разводки с учетом принципа циркуляции теплоносителя. являются выбор типа и разработка проекта схемы разводки с учетом принципа циркуляции теплоносителя. Немаловажен также и выбор материала трубопроводов.
Системный подход
Выбор схемы разводки к отопительным приборам в современных частных домах все чаще решается в пользу так называемых двухтрубных систем, обладающих рядом преимуществ перед однотрубными. Но и однотрубные схемы разводки также остаются популярны и продолжают использоваться в первую очередь из экономических соображений.
Однотрубная система бывает вертикальной и горизонтальной. Однотрубные вертикальные системы устанавливались в советских многоквартирных домах, а ныне в частном домостроении являются редкостью. Горизонтальную однотрубную систему применяют чаще всего в загородных домах с одним отапливаемым этажом, когда стараются сэкономить на монтаже системы отопления. Подающая магистраль в таком случае последовательно обходит несколько отопительных приборов, находящихся на одном уровне. Магистральная подводящая труба монтируется с уклоном в 1° в сторону движения воды. Недостаток обогрева при данной схеме, как и в любой однотрубной системе, проявляется во все большем остывании теплоносителя на каждом из последовательно подключенных отопительных приборов. Ведь они и должны выполнять функцию теплоотдачи для обогрева помещения. К последним радиаторам в системе теплоноситель подходит уже заметно остывшим. Чтобы добиться равномерной теплоотдачи на каждом приборе, приходится в каждом последующем радиаторе наращивать число секций.
Еще один недостаток однотрубных систем, из-за которого от них все чаще отказываются при организации системы отопления частного дома, — большие трудности с возможностью регулирования подачи теплоносителя в прибор отопления. Многие современные отопительные приборы просто не находят в таком случае применения. Некоторая возможность регулирования потока теплоносителя через радиатор достигается в однотрубной системе с замыкающим контуром. Там поток теплоносителя разделяется на два направления — далее по магистрали и в радиатор отопления. Из отопительного радиатора теплоноситель с понизившейся температурой возвращается в магистраль. К следующему радиатору поступает уже смесь теплоносителя. При разделении потока теплоносителя используется специальная арматура с байпасом внутри корпуса. Кольцевой поток воды разделяется в вентиле на поток в радиатор отопления и поток через байпас. Соотношение потоков регулируется вентилем. Помимо всего сказанного однотрубная система характеризуется высоким гидравлическим сопротивлением. Главное преимущество двухтрубных систем заключается в том, что они лишены недостатков однотрубных систем отопления.
Благодаря наличию в двухтрубной системе двух разных трубопроводов (прямого, подающего теплоноситель к приборам, и обратного, доставляющего остывший теплоноситель к теплогенератору) в каждый радиатор поступает теплоноситель одинаковой температуры, что позволяет использовать радиаторы одного размера. Кроме того, в описываемых системах появляется возможность использовать регулирующую арматуру на каждом приборе, а следовательно, управлять режимом отопления (регулировать расход теплоносителя) на каждом отдельном приборе. Это открывает большие возможности в создании индивидуального теплового комфорта, как и в экономии топлива, при задействовании современных отопительных приборов. Таких как стальные, алюминиевые или биметаллические радиаторы, отличающиеся малой тепловой инерцией.
Двухтрубная система может быть с верхней или нижней разводкой. Верхняя разводка удобна в системах с естественной гравитационной циркуляцией, поскольку обладает более низким гидравлическим сопротивлением (по сравнению с однотрубной). Система с нижней разводкой больше подходит для скрытой подводки (например, в коробе плинтуса), т.к. подающие и обратные трубы лежат рядом. Существуют варианты двухтрубной системы с нижней разводкой. В первом варианте от коллектора к каждому отопительному прибору подается собственная подающая и обратная трубы, во втором варианте коллекторы подающей и обратной воды обходят последовательно все радиаторы. Двухтрубные системы значительно более металлоемки, чем однотрубные, сложнее в монтаже, а потому и дороже. Однако благодаря своим преимуществам они находят все большее применение именно в индивидуальном строительстве.
При выборе типа системы учитывается и то, по какому принципу происходит циркуляция теплоносителя. При естественной циркуляции движение воды в трубах происходит за счет разницы плотности воды в подающем трубопроводе и воды, остывшей после прохождения отопительных приборов. Для такой системы необходим перепад высот между верхним уровнем системы и котлом. Для уменьшения потерь давления в системе отопления с естественной циркуляцией диаметры трубопроводов приходится делать достаточно большими. С естественной циркуляцией воды в трубах могут работать только небольшие системы отопления. В системе с насосной циркуляцией напор давления, обеспечивающий движение воды в закрытом контуре, создается при помощи электрического циркуляционного насоса.
Трубный выбор
Согласно действующим нормативным документам (СНиП 2.04.05–91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование»), трубопроводы систем отопления следует проектировать из стальных, медных, латунных труб, термостойких труб из полимерных материалов (в том числе металлополимерных), разрешенных к применению в строительстве. В комплекте с пластмассовыми трубами следует применять соединительные детали и изделия, соответствующие применяемому типу труб. Трубы из разных материалов обладают присущими им достоинствами и недостатками, что и определяет их выбор при организации системы отопления.
Стальные трубы были когда-то практически единственным типом труб, использовавшимся для монтажа трубопроводов отопления. К достоинствам стальных труб следует отнести способность выдерживать высокое давление и эксплуатироваться при высоких температурах (даже при перегретой воде). К тому же стальные трубы дешевле всех остальных типов труб. Из-за высокой теплопроводности в трубопроводах отопления их следует применять в теплоизолирующей оболочке.
К их недостаткам относятся большой вес, следствием которого является трудоемкий монтаж трубопроводов; подверженность коррозии (особенно это касается загородных домов, в которых систему отопления опорожняют на зимнее время, — с каждым новым наполнением в систему поступает большое количество растворенного в воде кислорода, усиливающего коррозию); необходимость покраски труб при открытой прокладке.
Современные технологии привели к тому, что на рынке появились стальные трубы, лишенные многих из упомянутых выше недостатков. Речь идет о гофрированной трубе из нержавеющей стали. Такую трубу для монтажа внутридомовой разводки в системах отопления производит и предлагает, в частности, ООО «Кофулсо-Олтон». Трубы поставляются с прилагающимися для монтажа трубопроводов латунными фитингами со специальными уплотнителями. Длина подводки не ограничена стандартными размерами, трубы поставляются на рынок в бухтах длиной 20, 30 и 50 м. Аналогичную продукцию производит и предлагает на российском рынке и южно-корейская компания Dong-A Flexible Metal Tubes Co., Ltd.
Принципиальной особенностью подобных гибких труб из нержавеющей стали является то, что они легко гнутся без всяких приспособлений, не нарушая проходного сечения и не образуя при этом микротрещин и механических напряжений в металле. В основе указанных свойств лежит технология изготовления трубы. Изначально нержавеющая сталь скручивается в спираль, а затем сваривается по шву лазерной сваркой. Толщина шва составляет 0,6 мм, что соизмеримо с толщиной стали. Такие гофрированные трубы многократно выдерживают без повреждения циклы сгибания-разгибания (до 100 раз — труба KOFULSO, до 30 раз на 180° — труба Dong-A).
Монтаж трубопроводов из описанных труб прост (из инструментов требуются труборез и два накидных ключа), не занимает много времени и может производиться в труднодоступных местах. Получающийся в итоге трубопровод не проводит электричества благодаря уплотнителям из диэлектрика, используемым в местах соединения труб с латунными фитингами. Система гибких гофрированных труб из нержавеющей стали удачно подходит не только для разводки традиционных систем отопления, но и трубопроводов теплых полов. Срок службы нержавеющей стали и латунных фитингов практически не ограничен (не менее 120 лет). Срок службы уплотнительных колец из диэлектрика составляет не менее 30 лет. Гибкие трубы из нержавеющей стали устойчивы к землетрясениям и оседанию земли, выдерживают растяжение в 180 кг/см³. При испытаниях фитинги без повреждения выдерживают гидравлические удары силой в 135 кг/см² и давление опрессовки до 178 кг/см². Трубы обоих вышеуказанных производителей сертифицированы для использования на территории РФ.
Медные трубы в отличие от стальных не подвержены коррозии и имеют низкое гидравлическое сопротивление. Срок жизни медных труб поэтому значительно больше, чем традиционных стальных. Подобные трубы выдерживают высокое давление и могут эксплуатироваться при высоких рабочих температурах (до 225°С). Их можно использовать как в системах отопления (трубы марок Sanco и KME) с отопительными приборами, так и теплых полах. Из-за высокой теплопроводности медных труб при их использовании в трубопроводах системы теплых полов обеспечивается высокая интенсивность нагрева. Из-за этого же свойства в трубопроводах отопления их следует применять в теплоизоляции, чтобы снизить теплопотери. Главным недостатком медных труб, значительно ограничивающим их применение, была и остается высокая стоимость.
Металлополимерные трубы (PEX-AL-РЕХ) объединяют свойства полимерных материалов (гибкость, легкость, низкую теплопроводность) со свойствами алюминия (прочность, легкость, не подвержен коррозии, низкий коэффициент линейного удлинения при нагреве — трубы не провисают, непроницаемы для кислорода). Они используются как в системах отопления с отопительными приборами, так и для водяных теплых полов. Благодаря более гладкой по сравнению со стальными трубами поверхности металлополимерные образцы характеризуются более низким гидравлическим сопротивлением, поэтому потери давления при проходе теплоносителя по ним меньше, чем у стальных труб. Меньшие потери давления дают возможность использовать циркуляционные насосы меньшей мощности.
Металлопластиковые трубы можно без особых усилий сгибать руками, при этом они сохраняют новую форму. Стоимость таких труб выше стоимости стальных. Однако монтаж их значительно менее трудоемок. В сочетании с гибкостью и достаточной теплопроводностью данное свойство делает их особенно пригодными для монтажа теплых полов. Срок службы металлополимерных труб при рабочих давлениях, не превышающих 10 ат, и температуре теплоносителя не более 90°С составляет 50 лет. К недостаткам металлополимерных труб следует отнести их нестойкость к ультрафиолетовому облучению.
Полипропиленовые трубы (марка PPR-C) выпускаются с маркировкой PN10 (для холодного водоснабжения), PN20 (для горячего водоснабжения), PN25 (для отопления). Марка для отопления представлена полипропиленовыми трубами, армированными алюминиевой фольгой. Их достоинствами, как и всех труб из полимерных материалов, являются высокие звукоизолирующие свойства и низкий коэффициент трения (минимальное падение напора воды). Кроме того, полипропиленовые трубы характеризуются низкой теплопроводностью, а PN25 — еще и кислородной непроницаемостью. К несомненным достоинствам следует отнести также дешевизну трубопроводов на основе полипропиленовых труб (трубы дороже металлополимерных, но фитинги дешевле), однако срок службы их меньше, чем у других, и минимально составляет 30 лет.
Трубы из PN25 могут использоваться для монтажа внутренней разводки систем отопления с отопительными приборами при рабочей температуре до 95°С (выдерживают кратковременное повышение до 110°С). В сочетании с низкой стоимостью и простотой монтажа это делает их предпочтительными для использования в низкотемпературных отопительных системах, оснащенных современными отопительными приборами. Однако плохая гибкость и низкая теплопроводность практически исключают применение трубопроводов из полипропилена в системах теплых полов.
Полиэтиленовые трубы из сшитого полиэтилена (РЕХ) обычно применяют в системах водяных теплых полов, в которых температура воды не превышает 40–50°С. Трубы PEX предназначены для скрытой прокладки, т.к. подвержены разрушению под действием ультрафиолетовых солнечных лучей в процессе эксплуатации. Трубы можно гнуть руками, при этом через небольшое время они вновь принимают первоначальную форму. Для низкотемпературных систем радиаторного отопления предназначаются трубы с маркировкой evalPEX, а для систем теплых полов — рePEX. И те и другие включают антидиффузионный слой. При использовании в системах радиаторного отопления для исключения теплопотерь и компенсации высокого линейного расширения их монтируют в теплоизолирующей гофротрубе.
