Приборы систем отопления и горячего водоснабжения
Прежде чем браться засучив рукава за инструменты, следует решить ряд немаловажных вопросов. Главный из них: как именно вы собираетесь обеспечивать свое жилище теплом и горячей водой? Вариантов решения существует немало, и от того, на каком именно вы решите остановиться, зависит многое. Скажем, тот или иной тип отопления требует определенных подготовительных работ, влияет на схему прокладки коммуникаций и т. д., а нагреватели воды могут быть проточного или накопительного типа, работать на газе или электричестве, обеспечивать горячей водой весь дом централизованно или каждый прибор в отдельности.
Моделей котлов и колонок существует такое множество, что немудрено и растеряться. Чтобы помочь вам сделать правильный выбор, мы расскажем обо всех существующих способах согреться и нагреть воду для кухни и ванной.
Начнем с отопления. Газовые печи, все эти «контромарки», «голландки» и прочие отопительные приборы, характерные для домов старой постройки, по понятным причинам также остаются вне сферы компетенции домашнего сантехника.
Говоря о тепле в доме, мы будем рассматривать автономную систему парового или водяного отопления для дома, в котором живут круглый год.
Газовый котел системы водяного отопления
Проверенная временем система доступна в монтаже, не нуждается в специальных насосах, так как использует в работе естественную циркуляцию теплоносителя: горячая вода, как известно из школьного курса физики, расширяется, и в замкнутой системе будет подниматься от нагревателя вверх. Проходя по трубам и радиаторам, она отдает тепло в воздух квартиры, охлаждается и возвращается к котлу, который вновь ее нагревает. И так продолжается до тех пор, пока вы не сочтете температуру в доме достаточно комфортной и не выключите котел. Вам понадобится, само собой, котел, трубы с соединительными элементами, излучающие устройства (проще говоря, радиаторы), расширительный бачок (он же компенсаторный), а также запорная арматура – краны и вентили.
Сердце нашей системы отопления – котел – представляет собой, упрощенно говоря, закрытую топку, в которой установлен змеевик (та же труба с выводом для нагретой и вводом для остывшей воды). При сжигании того или иного типа топлива вода нагревается, горячая поднимается по трубам, а с другой стороны на смену ей начинает поступать холодная вода (рис. 40).
Помимо газа, для нагрева воды могут использоваться и другие виды топлива в зависимости от модели самого котла и конкретных условий: мазут иили уголь, уголь иили газ или же мазут – уголь – газ. Так, например, котел «Комфорт» КС-ТГ-25У (мощность 25 к Вт) может работать на газе, угле или электричестве. Для установки в сельской местности есть модели котлов, которые можно топить даже дровами. Современные экологически чистые нагреватели используют электрический ток.
В любой модели котла предусмотрены контроль температуры воды (термометр), а также возможность изменения степени нагрева (в простейшем случае регулируется подачей газа к форсункам). Все остальное – «сервис», впрочем далеко не бесполезный.
Так, например, отечественной промышленностью освоен выпуск котлов отопления с термостатами. Это несложное устройство служит не только с целью экономии, но и значительно повышает удобство пользования: вам нужно лишь установить нужную температуру, и она будет поддерживаться автоматически. По достижении заданной величины отопление отключается, а когда температура опустится ниже определенной границы, котел вновь заработает. Также возможно управление котлом с помощью таймера, когда задается не температурный «коридор», а время работы.
Газовые водонагреватели
Вторая важная проблема, которая требует решения при благоустройстве дома, – обеспечение горячей водой. Существуют различные варианты сделать это.
Первый и самый традиционный путь представляет собой установку газовой колонки (рис. 41), она же ВПГ (водонагреватель проточный газовый). Назначение этого прибора ясно уже из его названия, а принцип действия достаточно прост и состоит в сжигании природного или сжиженного газа в горелках, с передачей тепла воде, протекающей по трубкам теплообменника.
В простейших моделях газовых колонок зажигание основной горелки производится, как и в котле, запальной свечой или «вечным пламенем» (более сложные модели могут иметь пьезоэлектрическое зажигание). В любой модели газового водонагревателя предусмотрена блокировка (механическая или электронная) подачи газа к основной горелке, если нет свободного протекания воды, то есть если кран горячей воды не открыт. Проточный газовый водонагреватель по своему назначению – агрегат централизованного водоподогрева, рассчитанный на многоточечный водоразбор.
Разумеется, подключение газовых приборов должен выполнять только специалист соответствующей службы. Еще раз напомним, что трубопровод подачи газа должен проходить открыто, быть доступным для осмотра. Отдельный вентиль газа на подводящей магистрали – обязателен. Существует и «народная», самодельная вариация описанного прибора, в которой используется такой же принцип нагрева. Этот примитивный вариант газовой колонки часто ставят в домах, в которых по тем или иным причинам невозможна установка ВПГ промышленного производства. Если в доме есть холодная вода и установлена газовая плита, этого достаточно, поскольку продукты сгорания в данном случае производят те же конфорки газовой плиты. Самодельный газовый водонагреватель проточного типа (рис. 42) может быть использован как для подогрева воды для мойки, так и для устройства горячего душа.
Основная деталь – водогрейный короб – представляет собой стальной корпус с просверленными в боковых стенках и крышке отверстиями. Внутри корпуса, вдоль его стенок, располагаются витки медной трубки, один конец которой посредством резинового шланга и двух хомутов соединяется с патрубком, установленным в магистраль холодной воды (на патрубке обязательно должен быть отдельный запорный вентиль). Другой конец трубки, также выведенный из корпуса, посредством шланга из термостойкой резины соединяется с трубопроводом горячей воды, который, в свою очередь, разводит нагретую воду к точкам водоразбора (на схеме это душевой смеситель и смеситель кухонной мойки).
Как видно из схемы, короб закреплен на газовой плите подвижно и может откидываться, открывая доступ к горелкам, когда потребности в горячей воде нет (собственно говоря, вскипятить чайник можно и на установленном в рабочее положение коробе, одновременно с нагревом воды, – количества теплоты для этого вполне достаточно).
В самой высокой точке (не ниже верхнего положения душевой сетки) должен располагаться накопительный бак, из которого горячая вода подводится к смесителю. Бак крепится к стене или потолку кронштейнами и имеет два патрубка – впускной и выпускной. Выпускной патрубок вваривают в самой нижней части бака, из него вода самотеком поступает к смесителю. Расширительный бак призван компенсировать давление, которое возникает в системе при расширении нагреваемой воды. Кроме того, он играет роль накопительной емкости. Чем выше он расположен, тем больший напор горячей воды обеспечивает, когда проточный нагрев прекращен и расходуется уже подготовленная вода.
Правила безопасности при изготовлении всей системы и ее последующей эксплуатации очень просты. Во-первых, хомуты, крепящие термостойкий шланг на подводе к коробу и выходе из него, должны стягиваться болтами с контргайкой – это вызвано требованиями безопасности. Если давление воды сорвет соединительный патрубок, кипящая вода может нанести серьезную травму. Во-вторых, собираясь нагреть воду, не опускайте короб на конфорку, не включив предварительно крана подачи холодной воды, во избежание расплавления медной трубки.
Газовые колонки (проточные водонагреватели) фабричного изготовления могут иметь, в зависимости от своего класса и страны-производителя, различный набор опций и степень сложности конструкции. К примеру, ВПГ импортного производства рассчитаны на два режима работы (экономное потребление газа и работа на полную мощность) – к такой колонке просто необходим счетчик потребления газа. Для российских условий более актуальна другая «примочка»: так называемый автоматический регулятор потока – он отвечает за поддержание температуры воды на заданном уровне.
Проточные газовые водонагреватели с АРП обеспечивают поступление из крана воды с постоянной температурой независимо от возможных перепадов давления подводимой воды. Даже в случае, если в любой точке водоразбора будет резко открыт или закрыт кран горячей воды в тот момент, когда вы находитесь в ванной, вы все равно будете гарантированы от неожиданного контрастного душа. Колонка оперативно и совершенно автоматически отрегулирует свою мощность.
Как импортные, так и отечественные модели ВПГ последних лет выпуска имеют в своей конструкции предохранительный клапан, отключающий подачу газа в запальную и основную горелки при случайном погасании запального пламени. Повсеместно употребляются также газовые и водяные входные фильтры, которые предотвращают загрязнения, способные нарушить работу прибора.
Дополнительные устройства контроля и безопасности могут включать специальный датчик, который контролирует качество отвода продуктов сгорания (тягу) и автоматически прерывает подачу газа в случае ее нарушения (известно, что тяга заметно ухудшается или даже совсем пропадает во время сильного ветра или же может нарушиться просвет вытяжной трубы; во всех этих случаях вы будете избавлены от поступления газа в дом).
Электрические водонагреватели
Помимо газовых, существуют и электрические водонагреватели. Они могут быть проточными – такие, как правило, имеют сравнительно невысокую мощность нагревательных элементов (от 2 до 6 к Вт) и устанавливаются непосредственно перед «своим потребителем» (смесителем или краном) – или накопительного типа, предназначенными для нагрева воды для всего дома.
Самые простые по конструкции и возможностям – небольшие настенные электрона греватели проточного типа (рис. 43). Имея небольшие габариты, они устанавливаются прямо над (или под) кухонной мойкой, рядом с душевым смесителем и т. д. Могут снабжать горячей водой только душ, только кухонный смеситель или же имеют подключение и к душу, и к смесителю умывальника одновременно.
В конструкции наиболее простых электронагревателей работа на смеситель вообще не предусмотрена, нагретая вода поступает прямо к душу или крану, без возможности подмеса холодной воды (из-за невысокой степени нагрева этого и не требуется). В таких моделях температура воды на выходе регулируется только за счет изменения мощности нагрева (в устройствах совсем примитивных – контрольным вентилем на входе в самом простом случае или рукояткой крана в моделях, имеющих защиту от давления).
Более сложные модели этой группы продаются в сборе со смесителем и арматурой, которая обеспечивает подводку воды одновременно к холодному крану смесителя и в корпус нагревателя. Нагретая вода, соответственно, подводится к горячему крану смесителя. Наиболее современные модели допускают даже подключение современных одноручковых смесителей, управление такими приборами полностью автоматическое: достаточно открыть кран и нагреватель включается. Модели, переходные к более мощным нагревателям многоточечного водоразбора, имеют также накопительный резервуар емкостью до 5 л.
Основное требование к установке настенного электрического водонагревателя – обязательное заземление и надежное подключение к электросети. (Внимание! Нагреватели, рассчитанные на ток силой в 25 А, требуют для подключения провод сечением не меньше 2,5 мм и двухполюсный изолированный выключатель. Допускается также использование штепсельной розетки, надежно изолированной и рассчитанной на такую же силу тока.)
Крепление к стене обычное, дюбелями и шурупами с соблюдением указанной в инструкции ориентации в пространстве (не все электрические водонагреватели допускают размещение вверх ногами). В остальном все просто, достаточно лишь не перепутать входной и выходной патрубки, а также правильно установить вентиль. Последнее требование особенно актуально для недорогих моделей проточных электрических нагревателей, чья конструкция не рассчитана на высокое давление. Не следует нагружать их в неработающем состоянии. Когда устройство отключено, давление воды должен принимать на себя вентиль, установленный на подающей магистрали. В начале эксплуатации, чтобы из корпуса прибора мог выйти воздух, требуется пропускать воду через нагреватель в течение нескольких минут, не включая нагрева.
Как всякий электроприбор, проточный нагреватель должен иметь в конструкции устройства безопасности и контроля (рис. 44). Простые модели имеют заранее установленную максимальную температуру нагрева. Ее контролирует отрегулированный на заводе датчик давления, который определяет объем протекающей воды при минимальном ее давлении (обычно около 3–3,5 лмин). Если давление ниже установленного предела (через прибор проходит меньше воды), датчик сигнализирует о перегреве или временно отключает прибор.
В отдельных моделях недорогих нагревателей сигнальная функция не предусмотрена вообще, а термовыключатель работает только в режиме аварийного предохранителя. Поэтому, ориентируясь на низкую цену, уточните, сможет ли нагреватель хотя бы предупредить о своих проблемах, прежде чем отключиться в самый неожиданный момент.
Если сигнализация все же предусмотрена, вам все равно придется отключить такой нагреватель независимо от того, хотите ли вы этого. Просто в данном случае функция автоматики предоставлена вам и выбирать не приходится, иначе ТЭН может просто сгореть. К счастью, подобная примитивная техника быстро вытесняется с рынка более совершенной.
Модели посложнее ничего за вас не решают и не диктуют своих условий. Системы контроля у них уже больше похожи на автоматику, и сами нагреватели менее зависимы от колебаний и перепадов давления в подводящей магистрали.
При повышении температуры воды больше какого-то установленного предела (в моделях без смесителя он может составлять 45 или даже 50 °C) термовыключатель размыкает электрическую цепь, и нагрев прекращается до тех пор, пока температура не понизится, после чего включение происходит автоматически. Этот цикл повторяется до тех пор, пока вы не отрегулируете соответствующим образом поток воды или не отключите один из нагревательных элементов.
Такая полуавтоматическая схема работы все же не вполне удобна, она еще требует каких-то действий, если вас не устраивает постоянное колебание температуры на 2–5, а то и на все 10 °C.
Более плавно и уже совсем без вашего участия реагируют на изменение обстановки проточные электронагреватели современного типа. Когда водоразбор неожиданно увеличивается и давление в общей сети падает, они умеют автоматически подстраивать мощность своих нагревательных элементов, и перегрева воды вообще не происходит. В обратном случае, когда давление потока неожиданно возрастает, включается дополнительная спираль, и температура нагреваемой воды опять остается на установленном вами уровне.
По-настоящему серьезные агрегаты используют в своей работе встроенную накопительную емкость и предназначены для мини-централизованного обеспечения горячей водой всего дома. Наиболее совершенные модели представлены на российском рынке продукцией фирмы Electrolux. Помимо надежной защиты всех элементов нагревателя от коррозии и обычного для моделей такого класса термостата, настенные накопительные нагреватели этой фирмы имеют эффективное внешнее покрытие из полиуретана, значительно сокращающее потери тепла: агрегат греет именно воду, а не воздух в помещении. При плоском дизайне «люкс» объем накопительной емкости, покрытой двойным слоем мелкодисперсной эмали толщиной 1,5 мм, может составлять от 30 до 100 и даже до 150 л.
Большинство моделей серьезных производителей имеют клапан для защиты от избыточного давления, его применение позволяет не закрывать вентиль на подводке всякий раз, как нагреватель отключается. Почти у всех подобных приборов есть бесступенчатый регулятор и устройство автоматического поддержания заданной температуры. Два-три режима мощности и несколько нагревательных элементов, как правило, обеспечивают широкий диапазон температур на выходе, от 30 до 70 °C.
Кроме настенного исполнения, накопительные нагреватели воды могут быть также в варианте «башня», емкость последних доходит до 200 л – этого достаточно для надежного водоснабжения двух – или трехэтажного коттеджа.
Электрическая схема накопительного водонагревателя обычно включает в себя несколько независимых термосопротивлений, которые снижают потребление электроэнергии при экономичном режиме. Если последний обозначен в паспорте изделия, как отдельный режим работы, нагреватель можно считать гарантированным от образования накипи: нагрев воды до 50–55 °C, реализуемый в «режиме экономии», практически не допускает ее появления. В качестве меры защиты от образования накипи могут применятся также встроенные фильтры, смягчающие воду, и специальные покрытия нагревательных элементов.
Комбинированные системы отопления и водоснабжения
Комбинированные системы объединяют «в одном флаконе» нагрев воды для системы отопления и подготовку воды для системы горячего водоснабжения (ГВС).
Как правило, эти приборы в той или иной степени автоматические. Привычные нам АГВ (автоматический газовый водонагреватель) и АОГВ относятся именно к этой группе. По принципу устройства комбинированные системы можно отнести к емкостным, или накопительным; нагретая вода для системы отопления находится в расширительном баке, где проходит также теплообменник системы ГВС. Таким образом, нагревая воду для одного контура, емкостный газовый котел одновременно обеспечивает нагрев воды для другого.
В ряде моделей котлов предусмотрен раздельный нагрев того или иного контура. Принципиальную схему современного газового котла можно увидеть на рис. 45 (схема дана на основе настенного газового котла Proterm чешского производства).
Как видно из схемы, котел представляет собой сложную инженерную конструкцию с несколькими уровнями защиты и проточным нагревом ГВС. Продукты сгорания выводятся по традиционной схеме – в дымоход. Существуют и более сложные конструкции, в которых возможен отвод продуктов сгорания через наружную стену, в таких котлах применяется специальный вытяжной вентилятор, который одновременно ускоряет теплообмен «продукты сгорания – вода» (функция «Турбо»).
В некоторых моделях котлов, рассчитанных на больший разбор горячей воды, проточный нагрев имеет отопительная вода, которая нагревается, проходя через накопительный бак горячего водоснабжения.
Радиаторы и конвекторы
Радиаторы (рис. 46) и конвекторы (рис. 47) по праву считаются отопительными приборами нового поколения. И тот и другой относятся к металлическим водяным обогревателям, однако радиатором считается такой прибор, поверхность которого отдает в пространство более 25 % тепловой энергии, у конвекторов же доля радиационного тепла составляет всего 5–10 %, а остальная часть передается в воздух конвекцией.
На выбор отопительного прибора оказывает влияние высота потолков. Радиаторы лучше подходят для помещений с высокими потолками, так как тепловое излучение, исходящее с их поверхности, прекрасно прогревает нижнюю жилую часть дома. Конвекторы не подходят для обогрева высоких помещений, потому что конвекционный поток устремляется вверх и прогревает пространство под потолком, в то время как жилая часть дома остается непрогретой.
К существенным недостаткам этих приборов можно отнести то, что в процессе работы на них конденсируется влага, которая нарушает естественный климат внутри помещения.
Современные отопительные системы должны отличаться определенной эстетичностью. Этому требованию вполне соответствует радиатор из двойного металла, который обладает оптимальными техническими и эстетическими характеристиками.
Данная отопительная система обладает рядом преимуществ перед обычными радиаторами: стальной сердечник обеспечивает прочность всей системы отопления, а алюминиевые оребрения – высокую теплоотдачу. Рабочее давление в радиаторе из двойного металла может достигать 10 атм. Применение каучуковых термостойких прокладок типа «O-Ring» дает прочность соединения между двумя элементами. Благодаря прекрасному внешнему оформлению радиатор из двойного металла легко впишется в любой, даже самый изысканный, интерьер.
Для обогрева жилища в зимнее время целесообразно применять климатическую систему, созданную на базе вентиляторных доводчиков – фенкойлов (рис. 48). Эта современная система совмещает в себе установки котельного отопления, приточной вентиляции и кондиционирования воздуха. В холодное время года она согревает воздух с помощью отопительных радиаторов, а в жаркие дни легко переключается на охлаждение воздуха.
Для небольших домов прекрасно подойдут напольные фенкойлы (рис. 49), местом расположения которых послужат подоконные ниши. В том случае, если таковые отсутствуют, можно приобрести фенкойл, оснащенный потолочным креплением. В качестве тепловой машины для данной системы применяется чиллер (рис. 50). Однако следует учитывать особенность конкретных климатических условий, так как в том случае, если температура воздуха, потребляемая чиллером, опустится ниже –15° С, он может сломаться. Поэтому при низких температурах в качестве базового источника тепла целесообразно использовать котел, работающий на природном газе.
В качестве источника тепла для фенкойлов можно применять также магистральную горячую воду, для чего потребуется дополнительное устройство – теплообменник. Еще одним вариантом источника тепла может послужить обычный электронагреватель, работающий при любой температуре воздуха, однако его использование связано со значительным повышением эксплуатационных затрат.
Альтернатива «гармошкам»
Традиционным излучающим элементом в системах водяного отопления выступает привычная всем чугунная батарея. По ряду параметров (прежде всего по цене и практически неограниченному сроку службы) чугунные радиаторы имеют преимущество перед любыми другими. Тем не менее привычные для многих чугунные батареи под окнами – не единственный возможный источник тепла. Конечно, они верой и правдой прослужат вам много лет, их покупка обошлась в смешные деньги и т. д. Однако, если для вас важнее такие вещи, как эффективность и внешний вид, соответствующий современным стандартам, имеет смысл подумать об альтернативе.
Излучающие элементы из двойного металла, или алюминиевые радиаторы (рис. 51), вполне могут стать такой альтернативой. Двойной металл – оригинальное достижение современных технологий: стальной сердечник обеспечивает прочность всей секции, а алюминиевый корпус гарантирует высокую теплоотдачу. Ориентированные вверх окошки оребрения делают алюминиевый радиатор полноценным конвектором с естественной циркуляцией и очень мощным тепловым потоком (эффективность подобных систем на 25–30 % выше, чем у чугунной батареи).
Возможность посекционного набора и различные варианты исполнения по высоте добавляют к перечисленным преимуществам универсальность применения и легкость монтажа, а технология изготовления гарантирует надежную и долговечную работу в самых напряженных условиях (например, алюминиевые радиаторы итальянской фирмы «Global«, прочно обосновавшиеся на нашем рынке, имеют десятилетнюю заводскую гарантию и рассчитаны на рабочее давление до 1 МПа или, что одно и то же, на 10 атм).
Как и всякий продукт высоких технологий, алюминиевые радиаторы не только прекрасно вписываются в любой, даже самый неординарный, интерьер, но могут служить также и одной из составляющих общего дизайна помещения. Идеально ровные поверхности и многообразие цветовых решений современным радиаторам обеспечивает специальное покрытие – высококачественная краска на основе эпоксидных порошков.
Напомним, что любая импортная продукция такого рода, продающаяся в России, подлежит лицензированию и должна иметь российский сертификат, подтверждающий безопасность и качество изделия, а также его соответствие нашим стандартам (кстати говоря, технический прогресс нередко обгоняет отечественные ГОСТы; отдельные новинки появляются на свет прежде, чем успеют сложиться критерии для их оценки; в этом случае каждый технологический прорыв сам создает новые стандарты, как это было с металлополимерными трубами, появление которых на нашем рынке заставило даже внести несколько изменений в СНиП).
Полы с подогревом
Обычный линолеум, керамическая плитка, плиты из натурального камня не обладают теплоизоляционными свойствами, однако это не является препятствием к их использованию, так как современные системы подогрева позволяют греть полы, изготовленные практически из любых материалов.
В последнее время довольно часто полы в ванной комнате и кухне выкладывают из керамических плит, а в цементное основание под полом закладывают специальный кабель электроподогрева или бесшовные трубки системы водоподогрева.
Дело в том, что как бы низко ни располагались батареи в современном доме, они все равно будут находиться выше уровня пола. В любом случае тепло станет подниматься вверх, в результате чего ноги, которые необходимо держать в тепле, окажутся в холодной зоне, а голова, требующая более низких температур, – в теплой. Теплый пол позволяет решить эту проблему. Система кабельного отопления включает в себя нагревательный, соединительный кабели и терморегулятор. Источником тепла в этой системе является нагревательный кабель. Его укладывают в бетонный пол и подключают к бытовой электрической сети. Пол нагревается и начинает равномерно излучать мягкое тепло. Сам кабель прочно защищен изоляцией от коррозии и повреждений. Чтобы сделать такие теплые полы, нужно основание пола покрыть слоем теплоизоляционного материала. Сверху аккуратно уложить алюминиевую фольгу, которая будет служить отражателем тепловых лучей. На нее укладывается нагревательный кабель и заливается 3–5-сантиметровым слоем бетона. На бетон можно укладывать декоративное покрытие: линолеум, ковролин, паркет и пр.
Чем хороши такие полы? В отличие от радиаторов, каминов и электронагревателей они создают комфортный температурный баланс с его плавным уменьшением по высоте помещения (рис. 52).
Воздух в помещении всегда остается свежим и с естественной влажностью.
Л.А.Бурлуцкая