Текст книги "Отопление и водоснабжение загородного дома"

Для нормальной работы современной бытовой техники в системе водоснабжения дома необходимо поддерживать постоянное давление. Нужный уровень напора обеспечивают насосы. На российском рынке имеется множество моделей как отечественных, так и зарубежных производителей.

Самовсасывающие центробежные вихревые насосы предназначены для подачи воды из колодцев и скважин. Процесс обусловлен тем, что всасывающий коллектор расположен выше оси насоса, поэтому в его рабочей части всегда находится вода. Для включения агрегата в работу после остановки его не надо заливать водой.

Объемно-инерционные насосы используют в работе колебания, идущие к клапану-плавнику. В них нет трущихся частей, вращающихся деталей, они не требуют смазки. Такие насосы применяются для подъема пресной воды из колодцев и трубчатых скважин, диаметр которых более 100 мм, с глубины более 40 м.

Температура поднимаемой воды не должна превышать 35° С. Насос должен быть полностью погружен в воду, без соприкосновения со стенками и дном колодца. Его включают в работу без предварительной заливки. Перемещать или поднимать насос можно только после отключения от электросети. Работать насос может долго, но время непрерывной эксплуатации не должно превышать 2 ч. После перерыва в 15—20 мин насос можно снова включать в работу. Общее время работы насоса в сутки составляет 12 ч.

Основные характеристики водяных насосов даны в табл. 55.

Таблица 55

Характеристики водяных насосов

Если в трубопровод водоснабжения вода подается с помощью насосов, то потребуется накопительная емкость, установленная на высоте, для обеспечения нужного давления в сети водопровода. Такое техническое решение уже устарело, т. к. накопительная емкость требует периодической чистки и обеззараживания, да и сама емкость, расположенная на чердаке, оказывает дополнительную нагрузку на строительные конструкции дома. Строительство индивидуальной напорной башни для отдельно взятого дома нецелесообразно.

Рис. 88. Водоснабжение индивидуального дома: 1 – скважинный насос; 2 – трос; 3 – скважина; 4 – электрокабель; 5 – водонапорный шланг; 6 – приямок; 7 – запорные вентили; 8 – реле давления; 9 – манометр; 10 – напорный гидробак; 11 – внутренний водопровод; 12 – выводы для садовых работ

В наше время существуют совершенно новые технологии водоснабжения, при которых в системе автоматически поддерживается давление воды с помощью гидробака, установленного в подвале или на первом этаже (рис. 88). Такие гидробаки чаще всего поставляются в комплекте с некоторыми моделями насосов. Давление воды, установленное с помощью управляющего прибора, поддерживает встроенный частотный преобразователь.

Рис. 89. Станция водоснабжения MQ: 1 – панель управления; 2 – соединение с напорным трубопроводом; 3 – обратный клапан; 4 – залив и слив воды; 5 – встроенные реле давления протока; 6 – электродвигатель; 7 – мембранный напорный бак

Также в продаже появились станции водоснабжения MQ, представляющие собой компактные агрегаты, состоящие из самовсасывающего насоса, мембранного напорного бака, устройства управления и защиты (рис. 89).

Станция предназначена для водоснабжения индивидуального дома, но ее можно использовать и в тех местах, где нужна мобильная, компактная установка для перекачки воды.

При производстве станции используются материалы с повышенной коррозионной стойкостью, что позволяет ей работать на открытом воздухе. Она оснащена всем необходимым для автоматической работы, поэтому не требует подбора мембранного бака, устройства защиты и управления. Нужно открыть только один кран, а насос включается и выключается автоматически. При этом поддерживается постоянное давление в напорной магистрали. Встроенный обратный клапан предотвращает отток воды. Панель управления с помощью светодиодов отражает все режимы работы станции.

То, что воду нужно очищать, ни у кого не вызывает сомнений. Самым простым способом обеззаразить воду является кипячение. Но оно не дает полной очистки. При высокой температуре погибают некоторые микробы и болезнетворные бактерии, но в воде остаются соли тяжелых металлов, а полезные вещества (соли кальция и магния) разрушаются, оседая в виде накипи на стенках посуды. Кроме того, при кипячении хлорированной воды образуются опасные канцерогены, дающие толчок к развитию многих болезней.

Питьевая вода должна быть безопасной для здоровья и приятной на вкус. В нашей стране действует ГОСТ «Вода питьевая», согласно которому муниципальные службы обязаны следить за качеством питьевой воды. И хотя нам говорят, что отечественная водопроводная вода имеет высокий уровень качества, сомнения на этот счет остаются, тем более что практически во всем мире давно отказались от хлорирования воды, которое в нашей стране практикуют повсеместно.

На всех станциях имеются специальные очистные сооружения, в которых вода проходит очистку от вредных примесей и обеззараживается методом хлорирования. Хлор придает воде неприятный запах, а также наносит вред здоровью, но предотвращает многие заболевания. Для того чтобы вода обеззараживалась и в водопроводе, хлор добавляют в воду в огромных количествах. Особенно интенсивно хлорируют воду весной и в сезон обильных дождей, когда поверхностные воды могут попасть в системы водозабора. После такой очистки в воде образуется диоксин. Этот сильнейший яд, негативно влияющий на иммунную систему, практически не выводится из организма.

Как видно из вышесказанного, даже централизованная очистка воды не дает гарантии ее качества.

Проблемы очистки воды в городских квартирах и загородных домах различны. В первом случае большую часть работы выполняют муниципальные службы водоснабжения, а во втором – владелец дома.

Качественная питьевая вода получается при правильной организации ее очистки в установках, которые можно приобрести в магазинах.

Изобретатели во всем мире постоянно работают над вопросом очистки воды, совершенствуя методики и создавая уникальные установки. Эти агрегаты отличаются друг от друга производительностью, методами, на которых основан принцип их работы, дизайном, степенью автоматизации, надежностью и прочими техническими характеристиками. Их монтируют как в городских квартирах, так и в домах индивидуальной застройки.

Выбор подходящей установки для очистки воды довольно сложен. Конечный результат ее работы во многом зависит от правильности способа очистки, а для этого нужно учитывать следующие факторы:

• состав воды с учетом типичных сезонных колебаний, а также наличие в ней вредных примесей;

• технологические характеристики очистных установок, их надежность и бактериологическая устойчивость к воздействию тех или иных вредных факторов, присутствующих в воде;

• количество и состав отходов, получаемых при очистке воды, и методы их утилизации;

• себестоимость очистки воды и всех процессов, с этим связанных;

• ремонтноспособность установки и возможность приобретения комплектующих деталей и очищающих материалов.

При всем многообразии очистных установок выбирать следует все же отечественные, потому что они наиболее соответствуют реальным условиям. К основным проблемам, касающимся очистки воды, относятся:

• удаление нерастворенных частиц, взвесей и коллоидных веществ (для этого используют механические фильтры);

• удаление привкуса железа с помощью специальных фильтров для обезжелезивания;

• умягчение воды;

• неприятный запах, привкус и цвет (удаляют с помощью угольных фильтров);

• бактериологическая загрязненность (устраняют с помощью ультрафиолетовых стерилизаторов, озонаторов или мембранных фильтров).

Для экономии средств и реагентов очистку воды необходимо выполнять в два этапа:

– очистка хозяйственной воды;

– очистка питьевой воды.

Это связано с тем, что нормативы для хозяйственной воды, используемой в быту, несколько снижены, поэтому ее очистка будет стоить дешевле. Потребность в питьевой воде не такая большая, поэтому для ее очистки можно применять более дорогие средства. Типовая схема водоочистки в индивидуальном доме показана на рис. 90.

Рис. 90. Типовая схема водоочистки в индивидуальном доме: 1 – подача воды от водопровода; 2 – подача воды от погружного насоса; 3 – насос; 4 – пневмобак; 5 – осадочный фильтр; 6 – фильтр обезжелезивания; 7 – умягчитель воды; 8 – бак солерастворителя; 9 – угольный фильтр; 10 – стерилизатор ультрафиолетовый; 11 – бойлер; 12 – подача горячей очищенной воды; 13 – подача холодной очищенной воды

Глава 6
Системы горячего водоснабжения

Водогрейное оборудование

Проблему горячего водоснабжения владельцы индивидуальных домов решают с помощью различного водогрейного оборудования, монтируя его в системе водоснабжения. К такого рода оборудованию относятся двухконтурные котлы отопительных систем, газовые колонки, электрические нагреватели прямоточного и накопительного действия.

Многие, конечно, хотели бы совместить отопительную систему с системой горячего водоснабжения, потому что сразу отпадает необходимость установки дополнительного водогрейного оборудования. Это значит, что один теплогенератор является источником тепла для обеих систем. Принципиальная схема совмещения отопления с горячим водоснабжением показана на рис. 91.

Рис. 91. Схема совмещения отопления с горячим водоснабжением: 1, 2, 3 – стояки горячего водоснабжения; 4 – воздухосборник; 5 – котел; 6 – отопительный прибор; 7 – кран подпитки; 8 – вентиль

Если забора горячей воды не происходит, то систему не подпитывают и вода уходит в отопительные приборы. При открывании водоразборных кранов вода из расширительного бака поступает в систему горячего водоснабжения, из-за этого ее уровень падает. В действие вступает система подпитки, поддерживающая постоянный уровень воды в расширительном баке. Бак становится накопителем горячей воды, поэтому его емкость должна быть достаточной. Расширительный бак должен стоять как можно выше для того, чтобы увеличить напор воды в сети горячего водоснабжения. Разборная линия горячего водоснабжения подключается к расширительному баку на уровне 100—150 мм от его дна. Это делается для того, чтобы в моменты забора воды не опустошить его полностью. Если в доме отсутствует водопровод, то расширительный бак должен быть оснащен съемной крышкой для ручного залива воды.

Но использование общего генератора для систем горячего водоснабжения и отопления связано с определенными неудобствами. Это обусловлено тем, что режимы теплопотребления в течение суток у систем отопления и горячего водоснабжения значительно различаются. Отопительная система имеет стабильное потребление тепла, а у горячего водоснабжения нагрузка распределена неравномерно: максимум потребления в утренние и вечерние часы и минимум забора днем. Пиковое потребление системы горячего водоснабжения обычно превышает отопительную нагрузку. Все это приводит к неудобствам.

Монтаж теплогенератора повышенной мощности экономически невыгоден, т. к. в период, когда забора горячей воды нет, теплогенератор будет работать с недогрузкой. Чтобы решить эту проблему, владельцы домов идут на разные ухищрения. Например, при использовании общего теплогенератора его теплопроизводительность выбирают, исходя из обеспечения только одной пиковой нагрузки горячего водоснабжения. В период максимального забора горячей воды систему отопления отключают, и генератор работает только на подогрев воды. Необходимость периодического переключения систем отопления и горячего водоснабжения приносит определенные неудобства.

При совмещении этих двух систем необходимо учитывать, что нагрев воды в теплогенераторе не должен превышать 80° С. При более высокой температуре начинается разложение карбонатовых солей и отложение накипи на стенках котла и труб. При этом возникает опасность ожогов перегретой водой.

В случае, когда горячей воды нужно много и постоянно, хозяева предпочитают не покупать мощный двухконтурный котел, а создают домашнюю сеть горячего водоснабжения, подогнав ее под конкретные условия. Вариантов таких сетей множество. Самым популярным является тот, при котором используется отопительный одноконтурный котел вместе с накопительным водо-водяным теплообменником (бойлером). Принципиальная схема автономной системы горячего водоснабжения представлена на рис. 92.

Рис. 92. Принципиальная схема подключения автономной системы горячего водоснабжения для отопления и горячего водоснабжения: 1 – котел; 2 – расширительный бак; 3 – шаровый кран; 4 – циркуляционный насос; 5 – бойлер; 6 – предохранительный клапан; 7 – расширительный бак горячего водоснабжения; 8 – рециркуляционный насос; 9 – фильтр; 10 – обратный клапан; 11 – устройство автоматического заполнения системы

Конструкции и технические параметры теплообменников зависят от проектных решений. До недавнего времени применялись в основном кожухотрубные теплообменники. Но они обладали следующими недостатками:

• большие размеры;

• значительный вес;

• трудоемкость монтажа и обслуживания;

• возможность возникновения межконтурных перетечек;

• невысокие коэффициенты теплопередачи;

• малый КПД.

У новинок – пластинчатых теплообменников – таких недостатков нет. Напротив, они обладают компактными размерами, имеют высокий коэффициент теплопередачи и КПД свыше 99%.

При монтаже домашних сетей горячего водоснабжения необходимо устраивать цепи рециркуляции горячей воды. Они представляют собой трубопровод в виде петли, идущий от бойлера рядом с точками разбора горячей воды и возвращающийся обратно к бойлеру (рис. 93).

Рис. 93. Организация рециркуляции горячей воды: 1 – бойлер; 2 – петлеобразный трубопровод; 3 – вентили разбора горячей воды

Благодаря рециркуляции горячая вода постоянно перекачивается и поступает к потребителю уже через 1—2 с после открытия водоразборного крана. Без этого устройства поступления горячей воды нужно было бы ждать от 5 до 25 с, в зависимости от удаления водоразборного крана от теплообменника. Кроме долгого ожидания горячей воды, отсутствие рециркуляции приводит к неоправданно большому расходу воды, которая просто сливается в канализацию.

Газовые водогрейные колонки представляют собой прямоточные газовые нагреватели. Широкую популярность они приобрели еще в прошлом веке, но и в наши дни их используют почти повсеместно.

Газовые водогрейные колонки пользуются такой популярностью потому, что можно быстро и в любое время суток получать горячую воду в любых количествах. Необходимо провести в дом только газ и холодную воду, а также установить колонку.

На российском рынке имеется широкий спектр водогрейного оборудования, и большая доля принадлежит именно газовым колонкам. Поскольку колонки работают на природном газе, они должны иметь «Сертификат соответствия» Госстандарта России и разрешение госгортехнадзора на эксплуатацию.

Чаще всего покупатели приобретают оборудование российских, немецких и итальянских фирм-производителей. Это обусловлено тем, что немцы и итальянцы выпускают водогрейное оборудование, адаптированное к нашим условиям.

При выборе газовой колонки необходимо обратить внимание на такие факторы, как:

• минимальное давление воды на входе в газовую колонку;

• диаметр трубы подводки и давление в газовой магистрали;

• количество точек горячего водоразбора и используемое сантехническое оборудование;

• мощность прибора и его производительность;

• размеры и конструктивное исполнение;

• внешний вид и цена оборудования.

И еще следует знать, что для всех водогрейных приборов есть единое правило: 1 кВт нагревает до 25° С не более 0,57 л воды в минуту. Поэтому, если имеется большая потребность в горячей воде, нужно выбирать агрегат большой мощности.

Современные модели газовых колонок довольно сильно отличаются от своих предшественниц. Например, температура горячей воды поддерживается на постоянном уровне автоматически. В модифицированных колонках для этих целей установлены моделирующие горелки, в которых поток воды сам управляет потреблением газа. Довольно популярной стала электронная диагностика неисправностей. Результаты обследования агрегата выводятся на дисплей.

Самые популярные типы проточных газовых нагревателей, имеющихся на российском рынке, представлены в табл. 56.

Таблица 56

Основные типы газовых водогрейных колонок

Газовые колонки состоят из корпуса, змеевика, газового и водяного редукторов и систем автоматики, которые прекращают подачу газа при снижении давления воды или отсутствии тяги в дымоходе. Современные модели колонок оснащены тремя степенями защиты:

• от перегрева;

• от утечки газа при угасании пламени;

• от утечки газа при отсутствии тяги в дымоходе. Некоторые модели имеют дополнительную защиту

от избыточного давления или отсутствия воды в теплообменнике.

Раньше газовые колонки разжигались спичками. Происходило это так. Зажженную спичку подносили к запальнику и открывали кран подачи газа. Газовая горелка зажигалась автоматически после открывания водоразборного крана.

В современных моделях спички не нужны. Газовые колонки оснащены пьезо– или электророзжигом. В колонках, имеющих электрический розжиг, запальник не горит, а газовая горелка начинает работать автоматически после открывания водоразборного крана. После закрывания этого крана горение прекращается автоматически.

Во многих странах Европы пьезорозжиг не пользуется популярностью, потому что из-за постоянного горения запальника происходит повышенный расход газа. Более экономичными считаются колонки, имеющие электророзжиг.

Для установки газовой колонки в доме необходимо наличие:

• газовой магистрали;

• водопровода;

• отдельного вытяжного канала в дымоходе. Некоторые современные модели можно монтировать

при отсутствии дымохода, т. к. они имеют закрытую камеру сгорания, в которой есть коаксиальный дымоход, выходящий через стену дома. Отработанные газы выбрасывает наружу специальный вентилятор, а воздух для горения поступает по специальной трубе. При установке такого оборудования необходимо соблюдать технологические правила и следить, чтобы продукты горения не попадали в окна и каналы приточной вентиляции.

Эти агрегаты имеют возможность нагревать большое количество воды, создавая нужный уровень комфорта при достаточно высоком КПД.

Напольные газовые водонагреватели представляют собой емкостные устройства, в которых объединены две функции – накопление горячей воды и ее нагрев с помощью достаточно мощной газовой горелки. Например, водонагреватель объемом 150 л может обеспечить горячей водой 3—4 водоразборных крана.

Такого рода водонагреватели можно использовать и как отопительный котел. Изготавливаются они в виде напольного бака цилиндрической формы. Накопитель бака имеет наружное утепление. Внутри бака выполнен водо-водяной теплообменник, воду в котором греет горелка, работающая на газе или жидком топливе.

Напольные обогреватели оснащены приборами управления и системой автоматической защиты с подведенной к ним под давлением холодной водой. Затем эта вода после подогрева распределяется по водоразборным точкам и подается на верхние этажи. Внутренние стенки бака имеют защитный противокоррозионный слой.

Напольные обогреватели бывают объемом от 80 до 280 л.

Эти агрегаты становятся все более популярными в России. При их установке не требуется устраивать вытяжную трубу, выбирать подходящее помещение и пр. Для бесперебойной работы такого прибора достаточно выполнения всего двух условий: своевременная подача холодной воды и снабжение электрической энергией.

Современные электрические водонагреватели делятся на:

• накопительные (безнапорные и напорные);

• проточные.

Такого рода водонагреватели представляют собой агрегат объемом 5—50 л и предназначены для горячего водоснабжения одной водоразборной точки. Как правило, их устанавливают в тех местах, где имеется небольшая потребность в горячей воде. Постоянство и регулировку температуры осуществляет термоэлектрическое реле, которое плавно настраивает агрегат на нужный показатель.

Водонагреватели можно устанавливать и над раковиной, и под ней. Вода поступает в него из водопровода.

Они бывают объемом от 15 до 1000 л и предназначены для обеспечения горячей водой нескольких водоразборных точек. При этом сам водонагреватель и подводящие трубы всегда находятся под давлением, имеющемся в водопроводной системе.

Агрегаты изготавливаются в двух вариантах: напольный и настенный. Настенные аппараты объемом 200 л могут круглосуточно снабжать горячей водой небольшую семью.

Принцип работы накопительного водонагревателя аналогичен работе термоса с подогревом. Бак наполняют водой из водопровода и подключают к электросети. По мере использования горячей воды бак автоматически заполняется водой под действием давления в водопроводе. С помощью регулятора устанавливается требуемая температура (35—85° С). После этого нагревательный элемент начинает греть воду.

На российском рынке имеется множество видов водогрейного оборудования, так что подбор необходимого агрегата по мощности, емкости, дизайну и другим параметрам не составляет проблем.

Для однофазных электрических сетей выпускаются водонагреватели мощностью 1—4,5 кВт, а для трехфазной – 6 кВт и выше. Некоторые модели имеют сенсор теплосодержания, который расположен по всей высоте бака. Этот прибор выдает информацию о наличии горячей воды в баке на данный момент.

Самым главным элементом водонагревателя является бак. Если он придет в негодность, то его не ремонтируют, а выбрасывают и покупают новый.

Поскольку при эксплуатации водонагревателя наибольшая нагрузка приходится на внутренние стенки бака, то это способствует быстрому его износу. В качестве неблагоприятных факторов выступают давление, резкий перепад температур, агрессивные вещества, растворенные в воде, и пр.

В связи с этим многие фирмы-производители особое внимание уделяют именно баку водонагревателей. В качестве защитного слоя применяется эмаль, способ приготовления которой каждый изготовитель держит в строжайшем секрете.

Стеклофарфор используется для образования защитного слоя чаще других. Этот материал долгое время противостоит коррозии, но имеет один существенный недостаток: повышенную хрупкость под действием высокой температуры. В результате термических напряжений на стеклофарфоре появляются трещины и со временем слой разрушается, что приводит к выходу из строя всего агрегата.

Эмали обладают высокой пластичностью, менее подвержены растрескиванию. Поэтому водонагреватели, имеющие эмалевый защитный слой, дольше служат.

Титановая эмаль была разработана фирмой «Ariston». Титан является одним из самых прочных металлов, имеет высокую коррозионную стойкость при довольно небольшой массе. Титан устойчив к биохимическим процессам, происходящим в воде, поэтому его можно смело использовать, т. к. он безвреден для человеческого организма. К слову, титан используют даже для протезирования внутренних органов при их имплантации.

Титановая эмаль, использованная для нанесения защитного слоя, образует очень ровную поверхность. Это значительно увеличивает гигиеничность бака, т. к. любые микропоры становятся прибежищем болезнетворных микроорганизмов.

Титановая эмаль обладает пластичностью и легко приспосабливается к циклическим изменениям объема бака (увеличение при нагреве и уменьшение при охлаждении). Другие эмали в этом случае могут потрескаться.

Фирмы-производители водонагревателей с баком, имеющим титановый защитный слой, гарантируют потребителям, что срок службы их агрегатов составляет 7 лет. Остальные водонагреватели, как правило, служат только один год.

При выборе накопительного водонагревателя следует руководствоваться реальной потребностью в горячей воде. Если бытовые нужды семьи большие, то малый объем водонагревателя не сможет их возместить. В случае, когда агрегат имеет большую накопительную емкость, а горячей воды расходуется немного, потребуются дополнительные затраты на обогрев горячей воды. Частично можно решить эту проблему теплоизоляцией бака, которая позволит сохранить тепло в течение довольно продолжительного времени.