Отопление и водоснабжение — важные составляющие для обеспечения комфортного проживания в современном доме.
В настоящем издании содержится информация о том, как смонтировать системы водоснабжения и отопления так, чтобы они работали надежно, были просты в эксплуатации, не требовали больших финансовых затрат как в процессе установки, так и во время работы всех узлов и агрегатов этих систем — насосов, котлов, бойлеров и т. д. Даны рекомендации, какие виды топлива использовать: природный сжиженный газ, жидкое, твердое топливо, электричество. Кроме того, приведены примеры с пошаговыми инструкциями по устройству колодцев и скважин, а также советы по их эксплуатации.
1.0 — создание
Какой же объем воды нужен для одной семьи в сутки? Ориентировочно можно воспользоваться следующими данными. На одного человека следует принимать расход воды 30–50 л/сут. Если в доме есть внутренняя канализация и ванна, то этот объем надо увеличить в 2–3 раза. Для разовой поливки на приусадебных участках овощных культур необходимо в среднем 5 л/ м2, а плодовых деревьев — 12 л/ м2. Для поливки в теплицах и парниках требуется 6—10 л м2 в сутки. Водопровод может быть централизованным и децентрализованным. При централизованном водоснабжении напор в системе обеспечивается постоянно от магистрального трубопровода. В первом случае он подсоединяется к водоводу, питающему поселок или крупное хозяйство. Во втором случае используется самостоятельный источник питания — скважина или колодец и потребный объем воды обеспечивается насосом типа «Малыш», работающим в общей сложности 1–2 ч. Кроме того, сегодня рынок предлагает широкий ассортимент глубинных насосов и дополнительного оборудования, которые вполне удовлетворяют потребности водоснабжения современного дома. Схема устройства водопровода при этом может быть самой различной. Вода должна поступать по трубам не только в требуемом количестве, но и с определенным напором. Поскольку она поднимается из-под земли, а расходуется и на участке, и на всех этажах коттеджа, нужно обеспечить такое давление в трубах, чтобы из крана на самом верхнем этаже вытекала не тоненькая ниточка, а струя с достаточным для пользования напором. Минимальную высоту, на которую необходимо поднять воду над уровнем земли при ее движении к точке водоразбора (с учетом преодоления сопротивления труб), называют свободным напором. Согласно СНиП 2.04.02–84*, для первого этажа его принимают равным 10 м, а для каждого следующего увеличивают на 4 м. Но выполнения этого требования еще недостаточно для нормальной работы всего водопровода. Чтобы создать необходимый напор из крана, давление должно быть не менее 2 бар (атм.), для посудомоечной машины и газового нагревателя — 1,5 бара, для стиральной машины — 2 бара, для системы полива — 3–4 бара, а для гидромассажных приборов (душа или ванны джакузи) — целых 4 бара. И это еще не все. Одновременно могут включаться несколько потребителей, в том числе значительно удаленные от источника (в гараже, в бане, в системе полива). И напор воды для каждого из них должен иметь вышеприведенное значение. Поэтому давление, создаваемое в водопроводе, призвано поддерживать все показатели напора для отдельных потребителей.
Дебит артезианской скважины не ограничивает суточный расход воды для всех членов семьи, сдерживать потребление способна лишь производительность насоса. Если же насос очень производителен, а потребителей (кранов) включено мало, может возникнуть настолько высокое давление в трубах, что наиболее узкие места соединений станут пропускать воду — подтекать. По этой причине максимально допустимый напор в водопроводе, согласно все тем же СНиПам, — 60 м, а давление, соответственно, 6 баров.
Дебит шахтного колодца или скважины в песчаной породе меньше, чем в артезианской, и иногда может быть ниже фактического суточного расхода воды. Это приводит к периодическому понижению ее уровня в источнике в течение суток. В таком случае производительность насоса и периодичность его включения необходимо согласовывать как с расходом воды, так и с дебитом скважины. Однако расход воды в течение суток — показатель случайный, зависящий не только от присутствующих в доме людей и их намерений, но и от времени года: летом он всегда выше. При выборе производительности насоса и давления в трубах учитывают дебит скважины и необходимый напор воды, а также предполагаемый суточный ее расход в самый напряженный летний период.
Важно определить два наиболее критичных режима работы водопровода: поддержание необходимого напора воды при ее максимальном расходе и ограничение напора при отсутствии расхода. Они и влияют на выбор производительности насоса, максимальное и минимальное давление в трубах, на материал и диаметр труб, на необходимость в дополнительных емкостях и их размер, на возможность усложнения водопровода в дальнейшем — увеличение протяженности труб и числа потребителей.
В настоящей книге предпринята попытка ознакомить с устройством наиболее распространенных типов колодцев, а также с инструментами, приспособлениями, приемами, которые понадобятся умельцу при сооружении того или иного колодца. Поскольку возможности индивидуального, особенно сельского, строителя часто ограничены в части материалов, техники, инструмента, в этой книге использовался опыт старых мастеров-колодезников, которые часто достигали прямо-таки поразительных результатов относительно простыми средствами. Следует, правда, отметить, что слепое копирований инструмента, который использовали при работе старые мастера, связано с определенными трудностями. Ведь раньше при изготовлении инструмента, например долот, буров, широко применялись ковка и другие специфические способы обработки металла, воспроизвести которые в домашних условиях подчас крайне сложно. Поэтому здесь мы приводим конструкции инструмента, который строитель колодца в основном мог бы сделать сам, хотя в некоторых случаях ему, конечно, придется обратиться за помощью и к токарю, и к сварщику, и к кузнецу.
Перед тем как приступить к строительству колодца, необходимо провести простейшие изыскания, т. е. определить в предполагаемом для колодца месте наличие подземной воды, выяснить глубину залегания и протяженность водоносных пород, количество и качество воды. Когда рядом есть аналогичные сооружения, дело облегчается. Имеющиеся в округе открытые водоемы, действующие колодцы позволяют достаточно точно определить глубину залегания подземной воды. Если они расположены поблизости от выбранной вами площадки, то достаточно показаний ватерпаса, если же растояние значительное, то понадобится нивелир. Например, цена деления барометра 0,1 мм, что соответствует разнице в высоте 1 м. Стало быть, коль скоро на уровне земли существующего колодца барометр показывает давление 745,8 мм, а в точке, где вы собираетесь рыть колодец, — 745,3 мм, шахту вам придется рыть скорее всего на 5 м глубже (745,8 — 745,3 = 0,5 мм). Сказанное справедливо в тех случаях, когда уровень подземных вод практически горизонтален и воды залегают в виде грунтового бассейна. Если же поверхность грунтовых вод имеет уклон и залегают они в виде грунтового потока, надо при определении глубины залегания учитывать этот уклон, применяя метод интерполирования. Самым же надежным способом поиска воды является разведочное бурение. Место для колодца надо выбирать не ближе чем 20–25 м от источников загрязнения: навозных куч, уборных, помойных ям, кладбищ, бань, скотных дворов. Не следует устраивать колодцы на склонах свалок, оврагов, берегов рек, поскольку тогда они будут дренировать (забирать) грунтовые воды.
Подземные пласты грунтовой воды образуются преимущественно в результате проникновения в землю атмосферных осадков и воды из открытых водоемов — рек, озер, прудов. Образуются подземные воды также и вследствие конденсации водяного пара атмосферы внутри грунта, в его порах. Это — конденсационные воды, правда, существенное значение они имеют только в высокогорных районах. Различные породы в земной коре залегают пластами. Если порода пласта способна отдавать воду при вскрытии ее шахтой, она называется водоносной; порода, не пропускающая воду, не отдающая ее, называется водоупорной или водонепроницаемой. Строго говоря, из-за наличия в каждой породе пустот абсолютно водонепроницаемых пород не существует, и чем этих пустот больше, тем водопроницаемость породы выше. Так, галечники, гравий, крупные и средние пески, трещиноватые скальные породы имеют хорошую водопроницаемость. Напротив, глины, плотные скальные породы водоупорны. Суглинки, лёсс, глинистые пески, мергели относятся к полупроницаемым породам.
Каждый вышележащий пласт породы, независимо от его водопроницаемости, является кровлей для пласта нижележащего.
При строительстве колодца можно довольно часто столкнуться с так называемой верховодкой — подземной водой, находящейся на относительно небольшой глубине над водоупорным пластом. Для водоснабжения верховодку обычно не используют и изолируют при проходке шахты, так как она не успевает, просачиваясь через грунт, очиститься от загрязнений. Запасы воды у верховодки невелики, не постоянны и зависят от количества выпадающих осадков. В местах, где водоупорный слой кончается, верховодка исчезает, стекая в нижележащий горизонт. В засушливые периоды и зимой она также обычно исчезает. Количество воды, притекающей в колодец из водоносного слоя в единицу времени (минуту, час, сутки), называется дебитом колодца.
Определившись с местом расположения колодца, далее необходимо выбрать тип конструкции (шахтный или трубчатый). Шахтный колодец обычно имеет наибольший размер в свету 0,8–1,2 м, что позволяет при его строительстве углублять шахту обычной лопатой. Важно, однако, заметить, что приток воды к колодец (дебит) в подавляющем большинстве случаев мало зависит от размеров поперечного сечения колодца. Поэтому заманчиво сделать вместо шахты скважину диаметром 500 мм и сократить при этом количество извлекаемого грунта во много раз. Укрепив стенки скважины трубой (эта труба называется обсадной), получим трубчатый колодец. В него, конечно, уже нельзя опуститься с лопатой, и для его устройства потребуются специальный инструмент и оборудование. Сделанные правильно, оба типа колодцев имеют примерно одинаковый срок службы, оба требуют подготовительных работ, изготовления подъемных механизмов, приспособлений, инструмента. Окончательный выбор необходимо сделать, сообразуясь со своими возможностями. Посоветовать можно одно: чем глубже расположен водоносный слой, тем больше доводов в пользу скважины, но при условии, что вышележащие породы не содержат много камней. Пробивать скважину самодельным инструментом через глубоко залегающий мощный каменный пласт — дело исключительно тяжелое. В этом случае шахтный колодец даже глубиной 20 м предпочтительнее. Надо также подумать и о способе подъема воды из готового колодца. Если из шахтного колодца воду можно поднимать не только насосом, но и ведром при помощи простого ворота, то из трубчатого колодца это возможно только с использованием насоса.
Существуют три вида шахтных колодцев: несовершенный, или неполный; совершенный, или полный; совершенный с подствольником (зумпфом).
Выбирая устройство водоприемной части, необходимо учесть, что запас воды в колодце и суточная потребность в ней должны быть по возможности согласованы, иначе вода будет застаиваться и загнивать. Поэтому для индивидуального водозабора следует рекомендовать несовершенный колодец с притоком воды через донный гравийный фильтр; боковые фильтры не дают значительного увеличения дебита и в то же время сложны в изготовлении. Безнапорный водоносный пласт шахтой несовершенного колодца не следует проходить более чем на 0,7 его высоты, поскольку доказано, что нижележащая вода, как правило, не питает колодец и не увеличивает дебита. Сообразуясь с суточной потребностью в воде, закладывают колодец и на меньшую глубину. Поперечные размеры шахты целесообразно принимать минимальными с целью экономии материалов и трудозатрат. Руководствоваться при этом следует только удобством работы в шахте, тем более что увеличение размеров поперечного сечения колодца, как уже было отмечено выше, обычно мало сказывается на повышении дебита. Так, увеличение радиуса колодца в 10 раз дает возрастание дебита лишь в 1,5 раза. Исключение составляет только тот крайне редкий случай, когда колодец питают восходящие ключи, расчистка которых на большей площади дна колодца увеличивает дебит уже значительно.
Водоприемную часть несовершенного колодца чаще всего делают с донным фильтром из трех слоев щебня или гравия с зернами различной крупности: толщина нижнего слоя, находящего в контакте с водоносной породой, — 0,1 м, двух остальных — по 0,15 м. Зерна каждого верхнего слоя фильтра должны быть в б—8 раз крупнее зерен нижнего.
Если водоносный пласт сильно разжижен (плывун), а приток воды обильный, устраивают дощатое дно со щелями или оверлейными отверстиями. Фильтр из щебня или грат в этом случае насыпают поверх доски. Оголовок колодца должен возвышаться на 0,6–0,8 м над уровнем земли. Вокруг колодца необходимо сделать глиняный замок шириной 0,5 м и глубиной 1–1,5 м и желательно железобетонную отмостку, что предохранит колодец от стекания в него воды с поверхности земли.
Крепление шахты колодца делают из дерева, бетона, железобетона, кирпича или камня. Выполнить крепление можно тремя способами: возведением крепления со дна готовой шахты (при опасности обвалов грунта эту работу следует производить только с временным раскреплением стенок шахты), наращиванием крепления сверху (опускное крепление), наращиванием снизу.
ЕСЛИ ВЫ ВЗЯЛИСЬ РЫТЬ КОЛОДЕИ, ОТНЕСИТЕСЬ СЕРЬЕЗНО К ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ.
ВОТ ЕЕ ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ:
❐ Шахту колодца надо оградить поставленными на ребро досками на расстоянии 0,4–0,7 м от края, а площадку освободить на 2–3 м от устья шахты, чтобы в нее не могло скатиться что-нибудь тяжелое.
❐ Перед началом работ испытанием на разрыв должна быть проверена прочность каната для подъема бадьи с грунтом.
❐ Канат следует привязывать наглухо к бадье; при глубине более 6 м к бадье необходимо привязывать второй предохранительный канат (работа с поднимающейся бадьей крайне опасна!).
❐ Для рытья глубоких колодцев надо использовать вороты с вертикальным валом, для неглубоких (4–6 м) возможно применение горизонтальных воротов. Вороты должны иметь зубчатый стопор и канатный тормоз.
❐ При использовании механических подъемников с электрическими и другими двигателями в приводе следует применять только червячные редукторы, обладающие эффектом самоторможения (вращение возможно только от червяка к червячному колесу). На первичный вал червячного редуктора, несмотря на его способность к самоторможению, необходимо все же установить тормоз для уменьшения инерционного выбега механизма.
❐ Производить ежедневный осмотр всех подъемных приспособлений (лебедки, ворота, каната, крюка, бадьи и т. п.) перед началом работы, в обеденный перерыв и вечером.
❐ Оповещать работающих внизу о подъеме из шахты и об опускании в шахту различных предметов. При интенсивном притоке в шахту вредных для здоровья газов осуществлять постоянное вентилирование с помощью вентилятора. Каждое утро и после перерывов в работе перед спуском человека в шахту проверять в ней качество воздуха с помощью горящей свечи: если свеча гаснет — провентилировать шахту и проверить вторично качество воздуха. При углублении колодца незащищенная креплением часть шахты должны составлять не более 1 м по высоте.
❐ Не допускать за стенками крепления значительных пустот и каверн, которые могли бы вызвать подвижку и обвал грунта и разрушение крепления.
Благодаря доступности дерева как конструкционного материала оно широко применяется при строительстве колодцев и в настоящее время. Однако древесина не каждого дерева годится для этой цели. Наиболее подходящим материалом для такого колодца является дуб, затем идут лиственница, вяз, ольха. Для надводной части, кроме дуба и лиственницы, хорошим материалом является сосна. Дуб стоит в надводной части 20–25 лет, в подводной — десятки и даже сотни лет. Береза в подводной части служит 10 лет, в надводной — 5 лет. Ель редко употребляют для сруба, так как она сильно усыхает, дает трещины и быстро гниет. Не следует применять также осину, она придает воде неприятный запах и привкус горечи, быстро загнивает, и вода приобретает гнилостный запах. Совершенно непригоден для сруба сухостойный лес, он хрупок и недолговечен. Независимо от породы лес для сруба должен быть прямым, не трухлявым, не зараженным грибком, без червоточин и плесени.
При глубине колодца не более 6 м, когда стенки шахты не обрушиваются и не вспучиваются, а приток воды не сильный, сруб может быть возведен непосредственно со дна готовой шахты. В этом случае сначала надо вырыть шахту на полную глубину с временным креплением стенок. Затем на дне шахты устанавливают раму-основание, на которой и производят сборку сруба. Иногда на дно шахты кладут лежни — бревна, распиленные вдоль, на них пришивают пол и уже на этом основании собирают сруб. Наращивание сруба сверху применяют для колодцев глубиной более 6 м. Работа здесь идет в такой последовательности. Сруб устанавливают на основание после отрыва шахты на глубину 3 м и выводят его из земли на три венца. Потом углубляют шахту, подрывая грунт каждый раз на глубину примерно 25 см, сначала под серединой стенок, не трогая углов. Обходят так все стороны сруба и затем подпирают их клиновыми подкладками. После этого подрывают грунт в углах, выбивают клиновые подкладки и равномерно опускают сруб. В рыхлых и сыпучих грунтах сруб может застревать в шахте, тогда его осаживают по верхнему венцу. Если это не помогает, то из бревен и досок на верхнем венце устраивают настил, на который наваливают груз массой до 30–35 т. Если и такая нагрузка не дает желаемого эффекта, работу заканчивают наращиванием сруба снизу.
Чтобы облегчить опускание сруба в шахту, основание сруба уширяют, а нижнюю часть его снабжают режущим ножом — башмаком. Башмак нетрудно сделать из стального уголка или железобетона. Или же снизу сруба устанавливают ящик без дна, поперечные размеры которого больше сруба на толщину его стенок. Что лучше — зависит от возможностей строителя колодца и плотности грунта. При большой глубине колодца (20 м и более) и твердой породе стальной башмак существенно облегчает дело.
Для глубоких колодцев наращивание сруба снизу является предпочтительным. Особенность этого способа заключается в том, что сруб через каждые 4–5 венцов должен иметь венец с «пальцами», т. е. два нижних бревна этого венца делают с концами на 0,4–0,5 м длиннее на каждую сторону. Эти выступающие за габариты сруба концы закладывают в вырытые в стенках шахты горизонтальные углубления (называют их «заклады» или «печуры»), поджимают кверху (желательно домкратами) и подклинивают в печурах. Благодаря «пальцам» сруб надежно закрепляется в шахте и позволяет допускать длительные перерывы в работе, невозможные при других способах крепления. В очень рыхлом грунте и в плывунах сделать печуры надежными не удается и данный способ оказывается непригодным. В этом случае шахту надо проходить наращиванием сруба сверху. Вообще плывуны — весьма неприятная порода для строителя шахтного колодца и требуют часто специфических методов работы, заставляют пошевелить мозгами. Самая ускоренная выемка породы плывуна в шахте не позволяет углублять колодец, так как на место вынутой породы тут же притекают ее новые массы и затапливают дно шахты. Плывуны бывают однородными и неоднородными, крупно- и мелкозернистыми, могут включать обломки твердых пород или сцементировавшиеся массы песка, могут находиться в покое или в движении под напором воды.
При подвешивании сруба веревки должны пройти испытание для определения наибольшей нагрузки, которую они могут выдержать. Ее легко определить простым расчетом. Для этого прежде всего надо испытать веревку на разрыв, т. е. определить силу [в килограммах, тоннах], вызывающую разрыв веревки. Затем эту разрывающую силу уменьшим в 2 раза [введем, как принято в расчетах, коэффициент запаса прочности 0,5] и умножим на 8, поскольку каждый угол удерживают два конца веревки. Это и будет максимально допустимая масса сруба, т. е. G = 81κР, где G — максимально допустимая масса сруба; к — коэффициент запаса прочности [к = 0,5]; Р — усилие разрыва одной веревки. Например, если веревка порвалась при нагрузке 1 т, то G = 8 × 0,8 × 1 = 4 т.
Прохождение мощных слоев плывуна, особенно под напором воды, чрезвычайно затруднительно, требует высокопроизводительной отливной техники и больших затрат.
Иногда возникает необходимость изолировать верхний водоносный пласт с плохой водой, пройти его шахтой. Добиваются этого также с помощью шпунтового ряда досок, которые забивают снаружи сруба. Между шпунтом и срубом в этом случае устраивают глиняный замок.
У читателя может возникнуть справедливый вопрос: нет ли противоречий в приведенных рекомендациях по проходке различных грунтовых пород? Дело в том, что все эти рекомендации достаточно относительны и должны восприниматься не как догмы, а как руководство к действию. Слишком большое многообразие имеют породы и, соответственно, различные условия их проходки. Самодеятельный строитель должен сам найти правильное решение в каждом конкретном случае, применяя описанные способы.
Если есть возможность, шахтный колодец лучше всего строить из бетона. Такие колодцы отличаются высокой прочностью и долговечностью, они предпочтительнее других и в санитарно-гигиеническом отношении. Стенки у бетонных колодцев плотные и не пропускают загрязнения с поверхности земли. В практике колодезного строительства существуют три типа бетонных колодцев: колодцы из монолитного бетона; колодцы из бетонных колец; колодцы из бетонных пластин.
Строительство колодца из монолитного бетона ведут обычно в готовой шахте сплошным бетонированием между двумя опалубками, наружной и внутренней, подобно бетонированию обычной стенки. Конечно, строительство колодца из монолитного бетона идет медленнее, чем сооружение колодца из готовых бетонных колец. Однако для самодеятельного строителя этот способ представляет определенную ценность, так как позволяет обойтись без грузоподъемной техники. Крепление шахты колодца можно осуществить как бетоном, так и железобетоном. Поскольку принципиальной разницы в строительстве бетонных и железобетонных колодцев нет, условимся в дальнейшем называть эти колодцы бетонными.
Материалы для изготовления бетонного колодца сравнительно доступны, а работа с бетоном проста и не требует какой-то специальной квалификации. Тем не менее, основы технологии приготовления бетона нужно знать, чтобы избежать ошибок и не затратить впустую время, труд и материалы.
БЕТОН И БЕТОННАЯ СМЕСЬ
Бетон — искусственный [технический] каменный материал, получаемый в результате уплотнения и твердения бетонной смеси, которая состоит ив вяжущего элемента [цемента], воды и заполнителя, мелкого [песка] и крупного [щебня или гравия].
Бетонная смесь — это еще не камень, ее можно формовать в изделие и уплотнять. Когда в бетонной смеси отсутствует крупный заполнитель, она называется раствором. В затвердевшем состоянии прочность раствора может быть равной прочности бетона.
Цементы бывают разные, но для колодца желательно использовать портландцемент марки 400, не ниже. При хранении цемента качество его снижается. Особенно быстро это происходит, если цемент хранился в бумажных мешках, в которых он обычно поступает в продажу. Происходит это потому, что бумажные мешки пропускают влагу из воздуха. Например, если цемент купить осенью или зимой (обычно это легче), а строить колодец летом, то прочность цемента в бумажных мешках снизится настолько, что бетон из него лучше не делать — он начнет сыпаться при замерзании и оттаивании. Выход единственный — после покупки цемента пересыпать его как можно быстрее в плотную, непромокаемую для влаги тару. Хорошо хранится цемент в мешках из синтетической пленки, а также железных бочках с плотными крышками.
Воду для приготовления бетонной смеси надо брать питьевую или любую другую, но не кислую. Кислотность воды определяется показателем pH. Если этот показатель больше 7, вода щелочная, меньше — кислая, и кислотность воды тем выше, чем меньше pH. Для бетона вода должна иметь pH не менее 4. Определить pH воды легко с помощью индикаторной бумажки, которая изменяет цвет в зависимости от значения pH.
Введение в бетон заполнителей позволяет сократить расход цемента и одновременно улучшить технические характеристики бетона. Поэтому к заполнителям предъявляются соответствующие требования. Мелкий заполнитель — обычно природный песок, крупный — гравий или щебень.
Песок чаще всего встречается кварцевый, он является наилучшим для бетона. Другие пески, особенно известняковые и ракушечные, надо проверить на прочность в строительной лаборатории. Песок состоит из смеси зерен различной крупности (0,14—5 мм). Различают пески речные, морские и горные (овражные). Зерна речных и морских песков обычно округлой формы, зерна горных — остроугольной, что улучшает сцепление с цементным камнем. Однако речные и морские пески, как правило, меньше загрязнены глиной и органическими примесями. Помните, глина очень вредна при приготовлении бетонной смеси! Она обволакивает зерна песка и не дает им сцепляться с цементом. Органические, гумусовые примеси, особенно жирные кислоты, также сильно снижают прочность бетона и даже вызывают разрушение цемента. Содержание в песке глинистых, илистых и пылевидных примесей, определяемых отмывкой и отстаиванием, не должно превышать 3 % (по массе). Органические примеси определяют с помощью 3 %-ного водного раствора едкого натра: обрабатывают навеску песка этим раствором в соотношении 1: 1 (по массе) и дают отстояться сутки. При наличии органических примесей раствор окрашивается, и если его цвет становится темно-желтым, красным или коричневым, то песок без промывки непригоден.
Гравий состоит из окатанных зерен размерами 3—70 мм. Гравий также может быть речной, морской и горный (овражный). Зерна горного гравия (как и горного песка) более остроугольные, речной и морской гравий более чистые. Для бетона лучше малоокатанная форма, малопригодна яйцевидная, еще хуже — пластинчатая, или лещадная, шириной в 3 раза и более превышающей толщину. При загрязнении гравия глиной его необходимо промывать. Нельзя применять гравий, зерна которого крупнее 1/4 части толщины стенки колодца и больше минимального расстояния между стержнями арматуры в железобетоне. Например, для стенки колодца толщиной 100 мм можно использовать гравий с наибольшим зерном 25 мм.
Щебень — дробленый камень размером до 150 мм. Чаще всего в строительстве применяют известняковый и гранитный щебни, которые являются отличным материалом и для колодца. Кирпичный щебень непригоден.
Состав бетонной смеси определяют соотношением по массе (иногда менее точно по объему) между цементом, песком и гравием (щебнем), принимая количество цемента за 1. Обязательно указывается также водоцементное отношение — В/Ц, т. е. отношение массы воды к массе цемента. Для колодцев бетонная смесь: 1:2:3 или 1: 2,5: 4 и В/Ц = 0,5–0,7.
Смесь можно составить, основываясь на расходе материалов по массе (кг) на 1 м3 уложенной и утрамбованной бетонной смеси. Например, цемента — 300 кг, песка — 750, щебня — 1200, воды — 150 кг, а всего — 2400 кг.
Водоцементное отношение (В/Ц) является очень важным показателем: с его увеличением подвижность бетонной смеси возрастает и она легче заполняет форму, по при этом прочность бетона резко снижается. Поэтому для колодцев В/Ц более 0,7 брать нельзя.
Приготовляют бетонную смесь в бетономешалках или ручным способом. При ручном приготовлении сначала смешивают цемент и песок, затем добавляют нужное количество воды по В/Ц и перелопачивают, далее добавляют гравий или щебень, предварительно смоченные водой, и еще раз все перелопачивают до получения однородной смеси.
Бетонную смесь укладывают в форму слоями по 10–15 см и уплотняют трамбовками до появления «цементного молока». Эта операция также имеет очень большое значение: чем лучше произведено уплотнение, тем выше прочность бетона. В строительстве уплотнение бетонной смеси производят вибраторами. Бетонная смесь при вибрировании приобретает свойства тяжелой жидкости, расплывается, заполняет форму и уплотняется. Домашнему мастеру для этой цели можно посоветовать приспособить вибрационный насос, вибрационный активатор стиральной машины или вибрационный распылитель для краски.
После укладки бетонной смеси и ее уплотнения надо позаботиться о том, чтобы процесс твердения, особенно в первые 7—10 дней, проходил без подсыхания и подмерзания. И то и другое очень вредно. В жаркую и ветреную погоду бетон надо закрыть влажными опилками ила другими подходящими материалами и в течение дня несколько раз смачивать водой. Если возможны заморозки, битон утепляют, закрывая теми же опилками, но только сухими. Теплопроводность сухих опилок очень низкая, и слой в 5 см надежно предохранит свежеуложенный бетон от любого осеннего мороза.
Бетон хорошо сопротивляется сжатию и плохо — растяжению, поэтому в тех случаях, когда в работе конструкции ожидаются деформации растяжения, бетон армируют железом, которое и берет на себя растягивающие нагрузки. Такой материал называется железобетоном. Для армирования бетона лучше всего применять специальную арматурную сталь с рифленой поверхностью — арматуру периодического профиля (периодичку, как ее называют), подойдет также любая прутковая или полосовая сталь, а также проволока, даже колючая. Надо только, чтобы ржавчины на металле было как можно меньше, самое лучшее, если она отсутствует вовсе. Концы гладких стальных прутков нужно загнуть или приварить к ним стальные зацепы. Это необходимо для того, чтобы при растягивающих нагрузках арматура не сдвигалась относительно бетона, а работала с ним как одно целое. Благодаря щелочной среде, которую создает бетон, арматура в бетоне не корродирует, но для этого арматура должна быть не ближе 15 мм к поверхности бетонного изделия. Если глубина колодца значительна, рытье и временное крепление шахты становятся очень дорогими. В этом случае шахту отрывают сначала на некоторую глубину и бетонируют, стараясь вывести крепление над землей как можно выше. Далее работу ведут опускным методом, подрывая грунт под стенками колодца и постепенно его осаживая. Для облегчения работы в нижней части бетонного крепления надо предусмотреть устройство режущего башмака. Грунт вынимают до тех пор, пока колодец не опустится на 2 м ниже поверхности земли. Затем рытье прекращают, устанавливают опалубку и наращивают ствол колодца бетонированием опять как можно выше. «Свежим» стенкам позволяют набрать необходимую прочность в течение 7—10 дней, после чего продолжают углубление шахты. Эти операции повторяют до вскрытия водоносного слоя.
Колодец из бетонных колец в постройке быстрее и удобнее. Лучше всего, конечно, для этой цели использовать кольца заводского изготовления. Однако при необходимости их несложно сделать и самому. Размеры кольца обычно принимают следующими: внутренний диаметр — 0,8–1,2 м, толщина стенки бетонного колодца — 10–12 см (железобетонного — 6–8 см), высота кольца — 0,7–1,2 м. Для сравнения: масса бетонного кольца диаметром 1 м и высотой 0,7 м равна 800 кг, а такого же железобетонного — 500 кг. Это следует взять на заметку.
Опалубку для колец изготовить несложно, при этом ее конструкция выбирается исходя из имеющихся материалов. Очевидно, что опалубка должна представлять собой два разборных кольца из дерева или металла, устанавливаемых одно в другое. Надо также постараться, чтобы боковые стенки бетонных колец после удаления опалубки были как можно более гладкими. Это уменьшит трение о грунт во время строительства колодца опускным методом и снизит вероятность зависания бетонного ствола в шахте. По высоте бетонного кольца устанавливают 5 колец из арматуры с расстоянием между ними 160–200 мм. Вертикальные стержни арматуры размещают через 250 мм. Стержни связывают мягкой железной проволокой, и собранный каркас устанавливают в зазоре между опалубками.
Нижнее бетонное кольцо лучше сделать слегка коническим (расширяющимся книзу) и со скошенной внутрь нижней кромкой, усиленной стальной полосой. При подкапывании дна шахты опускание крепления идет в этом случае легче и надобность в специальном режущем башмаке отпадает. Когда применяют бетонные кольца заводского изготовления, для облегчения проходки шахты нижнее кольцо надо установить на башмак с резцом.
По мере наращивания ствола шахты швы между бетонными кольцами тщательно заделывают цементным раствором 1: 3. Стыки между торцами колец в пределах водоприемной части следует хорошо уплотнить просмоленной пеньковой веревкой диаметром 10 мм. Это уплотнение укладывается в специальный желобок, отформованный в верхнем торце кольца. Уплотнение зажимается под давлением верхних колец и обеспечивает высокую плотность стыка. Разработку мягкого грунта под шахты ведут от середины. При плотном грунте сначала выбирают грунт под кольцом вдоль ножа, а когда крепление осядет, то вынимают середину. Если погружение бетонных колец остановится вследствие трения о грунт, надо на верхнее кольцо установить платформу с дополнительной нагрузкой.
Для предохранения заноса водоприемника песком используют специальные фильтры, которые устанавливают на растворе в боковые стенки или же формуют такие фильтры непосредственно при изготовлении колец. Наибольшее распространение получили фильтры из крупнопористого бетона, т. е. бетона без мелкого заполнителя (песка). Размеры зерен гравия и щебня для крупнопористого бетона подбирают в зависимости от крупности зерен песка водоносного слоя в соотношении 10: 1. Крупный заполнитель обволакивают сметанообразной смесью цемента с водой, укладывают в форму и слегка трамбуют. На 1 часть цемента (по массе) берут б частей гравия или щебня при В/Ц = 0,3–0,5. Боковые фильтры из крупнопористого бетона сделать несложно, если бетонные кольца самодельные. Для этого у нижнего водоприемного кольца при его формировании делают два пояса высотой 15–20 см не из монолитного бетона, а из крупнопористого. Или же при укладке бетона в опалубку закладывают в шахматном порядке заранее изготовленные из крупнопористого бетона вставки в виде кирпичей. В кольцах заводского изготовления для установки фильтров пробивают в стенках окна.
Если крупнопористая бетонная смесь готовится в бетономешалке, сначала подают воду, затем половину массы щебня и полную массу цемента. После этого догружают вторую половину щебня. Дозировку производят по массе. Бетономешалка при этом должна все время вращаться. Смесь перемешивают в течение 3–7 мин до полного обволакивания отдельных зерен заполнителя цементным раствором, который на поверхности зерен имеет слабый отблеск воды. Готовая к укладке бетонная смесь получается жесткой и рассыпчатой.
Иногда колодцы делают из бетонных пластин. Изготовление пластин намного проще, чем колец, так как форма для них очень простая. Прямоугольные и квадратные колодцы из бетонных пластин по внешнему виду походят на деревянные срубовые, только вместо бревен — бетонные пластины.
В сравнении с круглым колодцем, при равновеликой площади сечения в свету, квадратный колодец требует для ствола больше материала примерно на 13 %. Чтобы приблизить расход материала к потребному расходу для круглого колодца, сечение колодца из пластин принимают не квадратным, а шести- или восьмиугольным. Для шестигранного колодца по сравнению с круглым расход материала увеличивается только на 5 %, а для восьмигранного — уже только на 2 %. Можно сэкономить и эти 2 %, сделав пластины кольцевыми. Высоту одной кольцевой пластины делают равной 18 см, ширину — 10–15 см. Среднюю длину кольцевой пластины берут такой, чтобы в одном ряду уложилось 6–8 пластин, составляющих полное кольцо. Очевидно, что форма для изготовления кольцевых пластин будет уже сложнее.
В заключение заметим, что с использованием бетона сравнительно легко можно выполнить ремонт деревянного колодца. Сруб, находящийся в водоносном слое, может быть разобран, если это возможно, и заменен бетонными пластинами, а верхняя часть, над уровнем воды, укреплена монолитным бетонированием. Для этого к деревянным стенкам гвоздями крепится арматура, например, в виде сотки, и производится бетонирование с помощью скользящей опалубки или без нее, но уже с набивкой раствора, а не бетона. В этом случае получающийся после твердения материал носит название армоцемента. Прочность армо-цемента высока. Даже в судостроении армоцемент применяют для строительства корпусов судов и для ремонта разрушенной гниением деревянной обшивки. При ремонте очень гнилых деревянных колодцев, когда есть опасность разрушения крепления, колодец засыпают песком и замену крепления производят, как и при строительстве нового колодца, извлекая песок, что, понятно, легче.
Колодцы из естественного камня или кирпича долговечны, не проницаемы для поверхностных загрязнений и удовлетворяют основным техническим санитарным требованиям. Для каменной (бутовой) кладки обычно применяют такие натуральные камни, как сланцы, плотные известняк и песчаники. У этих камней обычно имеются с двух или нескольких сторон плоские участки (постели), а если их нет, такие плоскости легко получить при обработке.
Колодец можно построить и из кирпича, но только из красного и при условии его соответствующего качества. Силикатный кирпич применять нельзя, в земле он быстро разрушается, Каменные и кирпичные колодцы имеют, как правило, круглую форму с внутренним диаметром 0,75—1 м. При такой форме колодца расход материала наименьший. Как и у других колодцев при небольшой глубине, кладка может быть возведена в готовой шахте. Глубокие колодцы строят обычным опускным способом. В этом случае также кладку надо возводить на опорном башмаке, диаметр которого должен немного выступать за внешний диаметр кладки. Башмак можно сделать из дерева или железобетона и снабдить его режущим ножом из стали. Технология строительства в принципе такая же, как из монолитного бетона.
Толщину стенок каменного (бутового) колодца принимают равной 35 см, кирпичного колодца — не менее 25 см. Кладку ведут на цементном растворе состава 1: 3 или 1: 4 в зависимости от марки цемента. С целью экономии цемента может быть применен также и цементно-известковый раствор 1:2:5 (портландцемент— известь — песок).
Бутовый камень для кладки колодца надо подобрать очень тщательно. Необходимо, чтобы ряды были по возможности горизонтальными, чтобы отдельные камни не выступали ни с внутренней, ни с наружной стороны. Промежутки между камнями следует делать как можно тоньше. При этом должна соблюдаться перевязка швов, а камни должны быть обращены к центру колодца узкой стороной (тычком), чтобы грунтом их не выдавило внутрь. Крупные и мелкие камни надо разделить и класть их отдельными слоями — ряд крупных, ряд мелких.
Каменный колодец желательно оштукатурить. Внутри — цементным раствором 1: 2, снаружи — более бедным раствором. Если цемент приходится экономить, снаружи вместо раствора кладку можно просто обмазать жирной глиной. Заглаживание колодца снаружи цементным раствором или глиной делается с целью уменьшения трения при его опускании.
Кладку колодца из кирпича ведут тычком — кирпичи укладывают плашмя веером (по радиусам). Первый ряд кирпича кладут на слой раствора, разостланный на верхней плоскости башмака. Во время кладки надо постоянно следить, чтобы швы были тщательно, заполнены раствором. Следующий ряд кладут также тычком, по смещают кирпичи по окружности с целью перевязки, чтобы вертикальные швы не оказались в одной плоскости. По внешней стороне колодца швы при такой кладке получаются очень широкими, их забивают кирпичным щебнем и замазывают раствором. Надо также стараться, чтобы за стенки колодца не падали кирпичи и щебень, так как они будут сильно мешать опусканию колодца.
Для правильного выведения стенок каменных и кирпичных колодцев применяют шаблон, а вертикальность контролируют отвесом. Для того чтобы в колодец можно было залезть, в его стенки в процессе кладки заделывают стальные скобы.
Водоприемная часть каменных и кирпичных колодцев — традиционная для шахтных колодцев. Строить каменные и кирпичные колодцы лучше несовершенными, т. е. с притоком воды через дно и с обычным гравийным фильтром. В разжиженных водоносных слоях из мелкого песка устраивают сначала дощатый пол под стенками колодца, на который насыпают затем гравийный фильтр. При желании иметь приток воды с боков колодца в кладке оставляют отверстия в виде промежутков между двумя соседними камнями или кирпичами. Такие отверстия делают в водоприемной части на высоте 1–1,5 м. Чтобы происходящее при этом снижение прочности кладки не достигло опасного предела, эти отверстия нельзя размещать друг над другом. Когда водоносный слой представляет собой мелкий песок-плывун, в боковые отверстия придется установить фильтры, например из крупнопористого бетона, которые уже были описаны в разделе «Бетонные колодцы».
Водоприемную часть кирпичного колодца надо оштукатурить изнутри цементным раствором 1: 2. Это предохранит кирпич от разрушения и выкрашивания под воздействием воды.
Как уже было сказано выше, грунтовые воды имеют площадное распространение и некоторый уклон в пониженную часть местности. На ровном участке глубина поверхности грунтовых вод практически одинакова. На участках с неровной поверхностью глубина залегания грунтовых вод меньше в пониженных местах.
Зеркало грунтовых вод обычно расположено на глубине от 2 до 20 м от поверхности в зависимости от глубины залегания глинистого водоупорного слоя. Заболоченность территории свидетельствует о том, что уровень вод расположен на глубине менее 1 м. Если вода заливает мелкие впадинки, то уровень грунтовых вод находится выше поверхности земли. В дождливые периоды он повышается, а в засушливые понижается. Такие колебания могут составлять 0,5–2 м. Таким образом, при выходе воды на поверхность зеркало грунтовых вод определяется непосредственно по уровню воды на поверхности.
Если уровень вод находится ниже поверхности земли, бурят скважины малого диаметра. Для этого можно использовать садовый удлиненный до 2 м бур или специальный ложковый бур, позволяющий бурить и отбирать пробу грунта на глубине до 5 м. После того как пробурили скважину, необходимо через сутки замерить в ней уровень воды. Если в последующие дни он не изменился, то можно считать его зеркалом подземных грунтовых вод. При залегании воды на большей глубине необходимо обследовать близлежащую территорию: осмотреть колодцы, родники, карьеры, понижения на поверхности и др. Зная отметки топографии местности, можно ориентировочно установить глубину уровня воды на участке.
Если грунтовые воды не обнаружены на глубинах 3–5 м, то не обязательно устанавливать их поверхность, так как они не представляют опасности для строительства фундаментов строений или погребов. Но для строительства шахтного колодца или скважины обязательно знание расположения уровня грунтовых вод. При этом необходимо знать и вид пород, в которых содержатся грунтовые воды, мощность этих пород и механический состав. Эти данные также можно получить путем обследования или обратиться в геологические территориальные организации.
Скважины сооружают на глубину 30 м и более. С их помощью можно забирать не только грунтовую воду, но и более глубоко залегающую, что дает возможность получить питьевую воду высокого качества. Скважины бурят ударным или вращательным способом специальным инструментом и оборудуют фильтром, трубами и насосом. Бурить можно вручную или с помощью механизмов (буровых станков). Механизмы применяют для скважин большой глубины. Мелкие скважины обычно бурят вручную с применением малой механизации, что позволяет создавать их на ограниченном пространстве.
Существует много методов и приспособлений для бурения скважин. Остановимся лишь на наиболее приемлемых и распространенных и дадим основные схемы их сооружения. В каждом конкретном случае, исходя из собственных возможностей, имеющихся материалов и приспособлений, можно избрать свой вариант сооружения скважины. Общие представления о схемах и процессах бурения необходимо иметь также для контроля выполнения работ, если они ведутся посторонней бригадой.
В зависимости от глубины залегания водоносного слоя, его строения и характера вышележащих пород скважина может иметь различную конструкцию и отличаться устройством водоприемной части, а также иметь только одну обсадную трубу.
В конструкцию некоторых трубчатых колодцев входят также детали для подключения водоподъемных насосов.
Процесс сооружения скважины включает бурение ствола скважины, оборудование ее трубами и фильтром, прокачку и установку насоса. Скважина представляет собой цилиндрическую горную выработку в породе, имеющую малый диаметр и довольно большую глубину. Она предназначена для отбора подземных вод, содержащихся в песках (иногда в песчаниках или трещиноватых известняках, мелах и других породах). Место, где скважина выходит на поверхность, называется устьем, дно скважины — забоем, боковая цилиндрическая поверхность — стенками. Глубина скважины зависит от глубины залегания водоносных песков, а ее диаметр — от насоса, который устанавливается в нее и обеспечивает необходимую подачу воды. Обычно для мелких хозяйств потребность в воде небольшая, поэтому нужно стремиться к возможно минимальному диаметру скважины. Это в свою очередь ускоряет работы по сооружению скважины и удешевляет их. Необходимо заранее установить геологическое строение участка, выявить потребность в воде для хозяйства и определить тип насоса. Бурение заключается в последовательном разрушении породы и извлечении ее с забоя специальным инструментом, который опускают и поднимают с помощью металлических штанг, троса или каната. В устойчивых породах скважину бурят без применения обсадных труб. В рыхлых породах используют трубы, позволяющие удерживать стенки от обрушения в процессе бурения. Однако во всех случаях скважина оборудуется трубами, в которых размещается насос.
Трубчатый колодец, если он правильно построен и грамотно обслуживается, обеспечит водоснабжение не хуже шахтного и не уступит ему в долговечности. К тому же он совершенно не пропускает поверхностные загрязнения при условии, что стыки обсадной трубы плотные и вода в нем не застаивается из-за малого объема водоприемной части. Этому способствует также и то, что в него не опускают обычное ведро, а воду поднимают насосом. Используя простейшее бурильное оборудование при благоприятных климатических условиях, трубчатый колодец часто можно построить быстрее (всего за 2–3 дня и даже за несколько часов) и на большую глубину, чем шахтный. Его сравнительно легко построить, скажем, глубиной 25–30, 50 м и более. Но все это возможно только в том случае, когда породы, которые надо пройти скважиной, имеют, как говорят, хорошую буримость.
Горных пород, слагающих земную кору, великое множество, и для процесса бурения важна не их структура, а такие характеристики, как плотность, твердость, устойчивость. Исходя из этого, все породы по буримости можно разбить условно на три группы: пластичные, способные резаться — давать стружку; твердые, которые могут только дробиться — раскалываться; сыпуче-плывучие, отличающиеся неустойчивостью — способностью оползать, осыпаться и заполнять пробуренную в них скважину. Практика бурения выработала соответственно и три типа рабочих буровых инструментов.
Бурение в песках (глинистых и влажных чистых) ведется с применением желонки или ложки. Водоносные и чистые сухие пески проходят только с помощью желонки при добавлении в скважину небольшого количества глины и воды. Если песок трамбуется, а не захватывается желонкой, необходимо использовать долото. В песках от начала и до конца бурят с одновременной посадкой обсадных труб.
При бурении в песках не следует допускать, чтобы буровой инструмент входил в породу ниже башмака трубы более чем на половину длины инструмента, иначе может произойти обвал песков и захват ими инструмента.
Посадку труб производят путем их вращения. При появлении воды в скважине бурение продолжают до того момента, когда нижняя труба войдет в нижележащие водоупорные породы. Установление высокого уровня воды в скважине над забоем при бурении средне- и крупнозернистых песков указывает на то, что приток ее в скважину будет достаточным. Чем больше мощность слоя водоносного песка, тем обычно большую водоотдачу имеет скважина.
Бурение в песках-плывунах мелких скважин целесообразно только в тех случаях, когда намеченный для эксплуатации водоносный горизонт залегает ниже, под этими песками, т. е. в песках-плывунах бурят только с изоляцией их обсадными трубами. Бурение же с целью использования содержащихся в этих песках подземных вод обычно нецелесообразно вследствие их чрезвычайно слабой водоотдачи и трудности оборудования скважин фильтрами.
Однородные пылеватые водоносные пески с диаметром зерен от 0,05 до 0,1 мм обладают свойством заполнять скважину вместе с водой. При бурении в песках-плывунах они немедленно следуют за приподнимаемой с забоя желонкой при движении ее вверх. Вода с песком заполняет пространство под башмаком трубы, а иногда поднимается на 4–6 м выше башмака. Иногда при быстром заплывании скважины плывун захватывает желонку.
Пески-плывуны проходят желонкой на канате с одновременной обсадкой скважины трубами. Обсадные трубы в большинстве случаев опускаются в плывунах сначала легко, почти с каждым ударом желонки, но по мере заполнения их песком погружение замедляется, а затем и вовсе прекращается. В этих случаях необходима принудительная посадка труб под давлением (описана далее).
Для неопытных бурильщиков бурение в плывунах представляет значительные трудности, так как скважина остается все время заполненной песком на одну и ту же высоту. Для бурения плывунов применяется желонка длиной не менее 2 м с хорошо пригнанным (желательно кожаным) клапаном. В процессе бурения она не должна опускаться ниже башмака во избежание захвата плывуном. Успешность проходки в плывунах зависит от скорости, с которой удается погрузить в них колонну обсадных труб.
При проходке плывунов в результате интенсивного вычерпывания желонкой приходят в движение значительные их массы вблизи скважины. Это может вызвать серьезные осложнения в работе: отклонение обсадных труб от вертикального положения, обвалы кровли над плывунами, разрушение шурфа и т. д. В момент выхода желонки из плывуна при подъеме резко понижается уровень в скважине, что объясняется движением плывунов за трубами к забою.
Плывуны, прилегающие непосредственно к обсадным трубам, передвигаются сверху вниз. Поэтому в момент выхода желонки из плывуна необходимо постоянно поворачивать трубы. Нередко одно лишь поворачивание обсадных труб не дает желаемых результатов. В этих случаях трубы вдавливают или забивают патроном. Для вдавливания труб в породу на них закрепляют две пары деревянных хомутов, на которых размещают дополнительный груз (например, ящики или мешки с землей). Вращение труб при этом не прекращается. Такая операция в большинстве случаев дает положительный результат.
Принудительная посадка труб особенно часто применяется при проходке более или менее мощных плывунов, а также при вдавливании башмака труб в водоупорную породу с целью изоляции скважины в процессе бурения от проникновения воды и песка. При прекращении бурения желонку, как всякий другой инструмент, нельзя оставлять на забое.
Бурение в галечниковых и гравийных породах ручным способом требует много времени. Гравий состоит из частиц размерами от 2 до 10 мм, а галька — от 10 до 100 мм. Скважины в галечниковых и гравийных породах дают обычно большое количество воды. При бурении этих пород применяют долото и желонку, причем лучше использовать желонку с клапаном, имеющим кожаные или резиновые прокладки. Порядок бурения следующий. К долоту привинчивают ударную штангу, на верхний конец которой навинчивают при канатном бурении вертлюг, а при бурении на штангах — переходник для буровых штанг. Собранный таким образом инструмент опускают на забой. Порода разрыхляется долотом и удаляется желонкой. Весь процесс проходки заключается в поочередном применении долота и желонки. По мере углубления скважина обсаживается трубами.
Скорость бурения в галечниковых и гравийных породах можно значительно повысить, применяя желонку возможно большего диаметра, имеющую низко посаженный клапан с кожаной прокладкой. Зазор между желонкой и внутренними стенками труб должен составлять 5 мм.
При бурении гравия и галечника работа такой желонкой производится на штангах несильными частыми ударами (высота подъема 5—10 см). При этом рабочие стоят на настиле, устроенном на деревянных хомутах, укрепленных на обсадных трубах (если нет других устройств для давления). По мере углубления желонки трубы под давлением погружаются без вращения. Особенно успешной проходки данной желонкой можно достичь в водоносных галечниках, когда столб воды в скважине покрывает всю желонку. При бурении такой желонкой сухих галечников в скважину необходимо подливать воду и забрасывать вязкую глину.
Бурение в глинистых породах связано с изменением способа бурения. Твердые и вязкие глины можно бурить без обсадки трубами, применяя легкое зубильное долото, желонку, буровую ложку, змеевик. В слабых, сильно песчанистых глинах проходку ведут при помощи желонки. Эти глины можно также бурить без применения труб.
В плотных глинах породу на забое разрыхляют легким зубильным долотом на глубину 50–70 см. Затем долото поднимают и на забой опускают клапанную желонку, которой и извлекают измельченную породу. Чтобы сухая глина во время обработки долотом или желонкой пришла в состояние, удобное для ее отбора, в скважину после каждого подъема желонки выливают два-три ведра воды. При появлении в скважине собственной воды подлив ее с поверхности прекращают.
Для бурения мягких и вязких пород иногда применяют желонку без клапана или даже снимают с нее башмак и бурят непосредственно желоночной трубой. В последнем случае желонку приподнимают на 2–3 м над забоем и с этой высоты сбрасывают на забой. Ударное бурение в глинах возможно при использовании как штанг, так и каната.
Мягкие и вязкие глины можно бурить вращательным способом ложкой и змеевиком.
Нередко ложку или змеевик не удается вручную оторвать от забоя. В таких случаях применяют ваги, которые в виде рычага подводят на козлах под шарнирный хомут. Нажимом на длинный конец рычага инструмент приподнимают над забоем. Хорошие результаты дает также натяжение инструмента при помощи лебедки или ворота с одновременными ударами кувалдой по хомуту, находящемуся на инструменте.
Бурение в глинистых породах с галькой и валунами осложняется, так как в этих случаях глина с трудом забирается желонкой. Ложкой в этих породах бурить нецелесообразно, потому что галька не всегда входит в щель ложки. Помимо этого ложка может отклониться от вертикальной линии вследствие давления с одной стороны гальки или валуна. Применение пирамидального долота позволяет дробить или сбивать валуны в сторону, за стенки башмака обсадной трубы. Если диаметр валуна больше диаметра труб, то его прижимают трубами и разбивают долотом на забое; разбитый на мелкие куски валун забирают желонкой вместе с глиной. При встрече крупных валунов в некоторых случаях приходится выбирать новую точку для бурения. При бурении сухих глин с галькой и валунами в скважину подливают воду.
Если стенки скважины устойчивы, нет необходимости использовать обсадные трубы для одновременного крепления. Однако в этом случае рекомендуется применять после пирамидального долота округляющее для сохранения диаметра скважины.
Таким образом, прежде чем начать строительство трубчатого колодца, надо собрать по возможности полные сведения о характере горных пород, которые придется пройти, чтобы достичь водоносного горизонта. Значительно усложняют дело твердые каменные слои или валунно-галечниковые отложения, особенно когда они залегают на глубине 10 м и более. Эти породы представляют серьезное препятствие, и пройти их с помощью самодельного инструмента исключительно трудно. И для того чтобы пробиться через такие породы, понадобятся более серьезное оборудование и инструмент.
Ручное бурение скважин применяется в основном в тех местах, куда трудно доставить буровую технику. Ручным ударно-вращательным бурением, используя только мускульную силу человека, проходят скважины наибольшим диаметром 200–250 мм и глубиной до 70 м, а в отдельных случаях — и до 100 м. Проходку скважины ударно-вращательным бурением ведут вращением различных буров, а в твердых и сыпуче-плывучих породах — долблением специальными долотами и стаканами. Эти буровые инструменты подсоединяют к буровым штангам, которые соответственно вращают руками или попеременно поднимают и сбрасывают в забой. Отсюда и название способа проходки — ручное ударно-вращательное бурение. В зависимости от типа грунта для бурения используются различные инструменты, которые можно изготовить практически в домашних условиях с привлечением сварщика и токаря.
Существенной особенностью ложковых буров является то, что их корытообразный корпус обычно смещают на некоторое расстояние от оси вращения. Так, у бура со сверлом ось нижнего сверла и ось вращения штанги должны совпадать, ось тела ложки следует сместить на расстояние (эксцентриситет), равное 10–15 мм. Такой ложковый бур, вращаясь в скважине, своей продольной режущей кромкой будет вырабатывать в породе скважину большего диаметра по сравнению с диаметром ложки.
Подобное уширение скважины необходимо для прохода обсадных труб, внутренний диаметр которых в большинстве случаев приходится брать больше наружного диаметра ложки. Объясняется это тем, что при опасности обвалов стенок скважины бурение и закрепление скважины обсадной трубой ведут одновременно, и ложка должна при этом проходить в обсадную трубу.
Порода, которую ложка забирает в забое скважины, извлекается на поверхность вместе с инструментом. За одну забурку ложкой обычно углубляют скважину на 30–40 см.
Иногда самодельный буровой инструмент делают в виде простого бурава — стального диска с вырезанным узким сектором и отогнутыми кромками. Конечно, можно что-то сделать и таким буром в пластичных, необваливающихся породах. Однако он очень легко уходит в сторону, вызывая просто недопустимое искривление ствола скважины. Если еще с этим как-то можно бороться установкой выше бура центрирующего пояска, то об уширении скважины для обсадной трубы в данном случае не может быть и речи.
Сделать в домашних условиях долота классической формы чрезвычайно сложно. Изготовляют их ковкой в штампах из цельной заготовки, сварка категорически запрещается, так как при сварке закаливающихся сталей шов в обычных условиях получается хрупким. Для изготовления долот классической формы необходимы: кузнечно-прессовое тяжелое оборудование, закрытые печи с восстановительной атмосферой, специальная технологическая оснастка и т. п. Кузнецы, работающие в настоящее время вручную еще в некоторых ремонтных мастерских, неспособны сделать такие долота из-за невозможности прогреть массивную заготовку в открытом горне и невозможности удержать ее раскаленную в клещах из-за большой массы. Например наименьшее плоское долото с длиной лезвия 148 мм имеет массу 42 кг. Поэтому форму долот надо воспринимать как «информацию к размышлению» при конструировании самодельных аналогов.
В самодельном бурении применяют и другие способы соединения штанг: на фланцах, штифтами с помощью соединительных втулок или патрубков из труб меньшего диаметра. Однако оба этих способа не позволяют добиться надежного и соосного соединения штанг вследствие небольших погрешностей в установке фланцев на сварке и люфта во втулках. А устранить эти дефекты практически невозможно. При подъеме и спуске штанг в скважину их развинчивают не по одному звену (колену), а по два или по три — «столбами», или «свечами». «Столбы» нельзя класть на землю, так как при подъеме с земли они гнутся. Их надо удерживать в вертикальном положении, прислонив к надежной опоре. В старину, если бурение производилось без вышки, назначением одного рабочего в буровой команде было удерживать «столбы» руками в вертикальном положении. Штанги в «свечах» можно соединять цилиндрическими резьбами, а для соединения «свечей» между собой очень хорошо применить конические.
При наличии треноги заложение скважины производят подвешенным инструментом, чем и достигается нужная вертикальность. Если треноги нет и штанги удерживают руками, то для закладки скважины необходимы три человека: двое закручивают ложковый бур, а третий следит за вертикальностью штанги. Когда ложковый бур углубится в землю на половину его длины, его вынимают, очищают и опускают вновь, подлив в скважину воды, чтобы стенки скважины не осыпались, а обмуровывались. Затем скважину опять проверяют на вертикальность и т. д. Если вертикальность не получилась, скважину надо начать вновь. Сухая порода плохо удерживается в ложковом буре, поэтому надо в скважину подливать воду, которая играет также и роль смазки. При длине ложки 750 мм скважина при полном заполнении ложки разбуренной породой углубляется примерно на 350 мм. Так как устье скважины в земле сильно разрабатывается, то, пройдя буром первые 3–4 м, следует обсадить скважину одним или двумя звеньями обсадной трубы. Это первое крепление скважины обычно происходит без затруднений. Обсадная труба должна иметь внизу режущий башмак, а вверху — патрубок, предохраняющий резьбу от замятия. В скважине обсадная труба должна висеть свободно на деревянном или стальном хомуте.
Крепление скважины обсадной трубой обусловлено следующими причинами. Пластичные породы, особенно глины, пройденные буром, имеют тенденцию набухать, под воздействием воды или вспучиваться в скважину от давления верхних пластов. В результате просвет скважины сужается и затрудняет (или даже делает невозможным) спуск бурового инструмента. Когда же скважина прорезает неустойчивые породы (пески, гравий, гальку, рухляки и т. п.), она начинает засыпаться или заплывать этими породами. Неизбежным становится крепление скважины и в том случае, когда приходится переходить к долблению твердых пород долотами. Разбуренная при этом твердая порода в виде бурильной грязи отбирается небольшими порциями желонкой; скорость проходки скважины подчас измеряется сантиметрами в сутки.
Одним из серьезных моментов при ударно-вращательном бурении является заложение скважины. Надо помнить, что вращательное бурение ложковыми бурами всегда связано с опасностью скручивания штанг. И эта опасность тем больше, чем глубже скважина. Если при этом скважина заложена не отвесно, а под некоторым углом, то к напряжениям скручивания добавляются еще напряжения от изгиба буровой колонны. Кроме того, всякая наклонная скважина имеет тенденцию с глубиной все более и более уходить от вертикали, что сильно затрудняет как само бурение, так и опускание, а также подъем обсадных труб.
При глубине скважины более 10 м процесс ручного ударно-вращательного бурения становится очень тяжелым и трудоемким. Длинные штанги гнутся, трудно избежать искривления оси скважины, много времени уходит на свинчивание-развинчивание штанг, возникает опасность их разрыва. И когда бур не идет, натыкаясь на камни, работа превращается в настоящее мучение. Между тем дело можно существенно облегчить, если штанги заменить стальным тросом или даже веревкой и производить проходку только ударным способом. В настоящее время этот ударно-канатный способ имеет некоторое промышленное значение, применяясь в основном при бурении глубоких скважин на воду. Перед бурением в скважину глубиной 1 м (делается буравом) устанавливают вертикально столб диаметром 140–200 мм и закрепляют оттяжкой за якорь. На верху столба заранее делают поперечину (в виде глаголицы) с подкосом и блоком. Подвешенным на блоке буравом намечают центр скважины. Начинают проходку скважины тем же буравом на глубину 1 м. Далее работу ведут коническим стаканом — это основной инструмент. Поднимают его за веревку на высоту 1–1,5 м и бросают. Стакан врезается в дно скважины, грунт входит в него, уплотняется и удерживается в стакане, пока его вытаскивают на поверхность. Может случиться, что стакан будет забирать грунта слишком мало или совсем его не забирать. Это происходит в тех случаях, когда грунт очень твердый и сухой или состоит из сыпучего песка или песка, напитанного водой (плывуна). В первом случае надо подливать в забой воду, во втором — подсыпать немного растительной земли и незначительно смачивать водой. Можно также пустить в дело цилиндрический стакан или желонку, которая собственно и предназначена для проходки сыпучих и оплывающих грунтов, поскольку снабжена клапаном. С помощью желонки можно извлекать и довольно большие камни, лишь бы они смогли пройти в отверстие под клапан. Желонка в плывучих грунтах будет успешно забирать породу. Но поскольку порода будет заливать скважину, проходку скважины придется вести одновременно с опусканием обсадной трубы. А материалы, из которых делают обсадные трубы, могут быть самыми разными.
Недостатком бурового снаряда Шитца является невозможность проходки скважины в породе с крупными валунами и сплошными каменными пластами. Однако устранить этот недостаток сравнительно легко, если использовать долота (как при ударно-вращательном бурении), а веревку заменить стальным тросом. Тогда ударно-канатное бурение становится универсальным, пригодным для любых пород. Проходка твердых пород требует более сильного удара инструмента в забое. Достигается это применением тяжелой ударной штанги, которую можно сделать цельной или составной (из отдельных стальных болванок, штанг, заполненных бетоном). Соединять эти болванки лучше на фланцах с помощью болтов, поскольку цилиндрические резьбы от ударов быстро сминаются и разъединить потом болванки крайне трудно. В практике автора для проходки очень тяжелых пород (каменные плиты по 60–80 см толщиной одна над другой через 3–4 м) были использованы штанги общей массой по 500 кг. Понятно, что в этом случае уже без лебедки не обойтись, а веревку приходится заменить стальным тросом.
При ударно-канатном бурении скважина идет совершенно отвесно, прямолинейно, глубина ее не лимитируется, лишь бы хватило троса, а о быстроте подъема и спуска инструмента в забои не приходится и говорить, особенно если использовать лебедку с механическим приводом. Не требуется сколько-нибудь значительных усилий и на подъем ударной штанги второй лебедкой. Здесь не рассматриваются особенности бурения различных пород, так как их слишком много. В ряде случаев процесс можно облегчить, если в забой подливать воду. Тогда разрушенные породы, особенно твердые, легче забрать желонкой. При каждом подъеме из забоя бурового инструмента его надо тщательно осматривать. И все же, несмотря на все предосторожности, случаются аварии.
Когда проходка скважины ведется с обсадной трубой, буровой инструмент должен проходить внутри трубы с зазором 10–15 мм на сторону. Остающийся на стенках скважины лишний грунт будет срезаться обсадной трубой при ее опускании. Здесь опять весьма полезной окажется тяжелая штанга, которой трубу можно основательно пристукнуть и обсадить вниз. Стальная труба в этом случае будет наилучшей.
Обсадные трубы для самодельного трубчатого колодца лучше взять стальные, особенно для глубоких колодцев. Они прочнее других, и их легче соединить, впрочем, обсадные трубы могут быть асбестоцементными, пластмассовыми, чугунными и деревянными. Обсадную трубу набирают из отдельных звеньев, длина которых для удобства в работе составляет 2–4 м. Стальные звенья соединяют между собой резьбовыми муфтами или сваркой. В значительной степени способ соединения зависит от диаметра. Так, трубы внутренним диаметром 50 мм (2") проще соединять муфтами, а трубы диаметром 100 мм и более — сваркой. В частности, на концах труб диаметром 50 мм резьбу (14 ниток на 1") нарезают на длине 50 мм. Вся длина муфты — 112 мм (100 мм резьбы плюс две концевые проточки длиной б мм для захода трубы). Форма муфты такая же, как и для соединения штанг.
Для свинчивания отдельных звеньев обсадной трубы лучше применять деревянные хомуты, так как эти трубы сравнительно тонкостенные и могут быть смяты. Подвешивание обсадной трубы в скважине, конечно, надежнее на стальных хомутах.
При соединении звеньев обсадной трубы сваркой сначала трубу нарезают кислородным резаком на отдельные звенья по 2–3 м длиной. Линию разреза делают с мысиком, чтобы при сварке облегчить центрирование и чтобы стык не имел больших зазоров. Каждый разрез надо не забыть пометить краской. Центрирование звеньев перед сваркой можно осуществить с помощью простейшего кондуктора из двух уголков (швеллеров) или трех стальных накладок. Последние нужно приварить к штангам, что позволит дополнительно укрепить соединительный шов.
Еще одной необходимой принадлежностью обсадной трубы при ручном ударно-вращательном бурении является предохранительный патрубок. Он представляет собой отрезок той же самой обсадной трубы длиной 150–200 мм с резьбой на одном конце. Назначение патрубка — предохранить резьбу верхней муфты обсадной трубы от изнашивания о штанги. Если звенья соединяют сваркой, надобность в таком патрубке отпадает. Когда сварка отсутствует или обсадная труба не
стальная, соединение отдельных звеньев можно произвести стальными накладками на болтах. Ширина таких накладок — 15–30 мм, длина — 100–200 мм, толщина 6–9 мм. Узкие кромки накладок надо срезать под углом 30°, чтобы за внутренние прокладки не цеплялся инструмент, а наружные не мешали проходить трубе через грунт. На внутренних накладках нарезают резьбу для крепежа. Звенья стальной или чугунной обсадной трубы можно при достаточной толщине стенок соединить без внутренних накладок, нарезав резьбу непосредственно в стенке. Чтобы стык стал непроницаем для воды, его следует закрыть «мокрой» муфтой. Делают эту муфту из нескольких полосок стеклоткани, наклеивая каждую полоску вокруг стыка эпоксидным или другим надежным синтетическим клеем. Стык перед приклейкой стеклоткани необходимо очистить от загрязнений, ржавчины и тщательно обезжирить ацетоном или растворителем для нитроэмали. В этих же растворителях надо промыть и стеклоткань, чтобы удалить замасливатель, попадающий на нее в процессе изготовления. Промытую ткань необходимо просушить в течение 2–4 ч. Для того чтобы очистить стеклоткань от замасливателя, можно «прожечь» ее паяльной лампой. Обматывать стык нужно полосками разной ширины: каждая верхняя должна быть на 20–30 мм шире нижней и прикрывать ее кромки. «Мокрая» муфта после затвердения клея приобретает высокую прочность, и ее можно рассматривать как силовой элемент. Тем не менее наружные накладки из стали все равно надо будет поставить и прижать ими стеклоткань. Это предохранит муфту от возможного сдвига при трении о грунт. В плотных грунтах обсадная труба обычно входит в скважину с зазором и сдвиг уплотнения маловероятен, тогда уплотняющие бандажи можно вырезать в виде колец из камеры автомобильной шипы подходящего диаметра. Если все же произойдет сдвиг резинового кольца и оно проникнет в неровный стык между трубами, перекрывая проход в трубе, от резины легко избавиться. Для этого ее надо поджечь какой-либо горелкой, опущенной в обсадную трубу на проволоке. Натянутое резиновое кольцо, когда оно сухое, сразу загорается и тут же разрывается, освобождая проход.
Конструкция водоприемной части трубчатого колодца зависит от строения водоносного слоя. Если у нижнего обреза обсадной трубы желонкой удается выработать полость, которая заполняется притекающей водой и со временем не затягивается, то лучшего не следует и желать: можно обойтись без фильтра. Когда же водоносный слой представляет собой песок-плывун и скважина затягивается песком, несмотря зачистку желонкой, фильтр нужен.
В настоящее время промышленность выпускает большой ассортимент проволочных тканых фильтровых сеток. По форме ячеек в свету различают сетки с квадратными, прямоугольными и пулевыми ячейками. По размерам ячеек для нашей цели наиболее пригодны мельчайшие — с площадью ячеек в свету 0,025— 0,25 мм2 и мелкие — с площадью ячеек в свету 0,25—1 мм2. Переплетение проволок сетки может быть полотняным и саржевым. У сеток с нулевыми ячейками проволоки основы (проходящие вдоль полотна сетки) находятся на определенном расстоянии друг от друга, а более тонкие проволоки утка (проходящие поперек сетки) расположены вплотную друг к другу. Благодаря такому переплетению ячейки в свету отсутствуют. Для трубчатого колодца годятся сетки из меди, латуни, фосфористой бронзы, молибдена, никеля и др. Сетку из нержавеющей стали можно снять из старой стиральной машины.
Какая сетка наиболее пригодится в определенных местных условиях, можно сказать, только выяснив зернистость водоносного слоя. Во многих случаях предпочтение отдают сетке с нулевыми ячейками, поскольку вода здесь проходит через зазоры в виде щелей и такие фильтры меньше засоряются. Если для фильтра не удастся найти подходящую трубу из нержавеющего материала, ее можно свернуть из листа. У такой трубы появляются даже некоторые преимущества, так как отверстия, выполненные в листе, легко очистить с обратной стороны (внутренней) от заусенцев, образующихся при сверлении. Не нужно стремиться, чтобы фильтр задерживал мельчайшие фракции песка. Пусть они проходят через фильтр и затем либо вынесутся потоком воды на поверхность при откачке, либо осядут в отстойнике. В этом случае в водоносной породе образуется вокруг фильтра слой из более крупных частиц песка или гравия, которые сами будут играть роль естественного фильтра. В обсадную трубу фильтр вставляют с помощью штанги, которую нижним концом с поперечными выступами заводят в штыковую муфту фильтра. Затем, удерживая штангой фильтр, приподнимают обсадную трубу лебедкой или домкратами.
Эта операция называется «обнажение фильтра». Для напорной, артезианской, воды между фильтром и обсадной трубой устанавливают сальник из резины или пенькового просмоленного шнура. После обнажения фильтра штангу поворотом выводят из штыковой муфты и вытаскивают на поверхность.
Когда твердые (каменные) породы отсутствуют или встречаются в небольшом количестве местами, локально, а водоносный пласт состоит из рыхлых зернистых пород (песок средней крупности, смесь песка с галькой) и находится на глубине не более 7 м, проще всего сделать так называемый абиссинский трубчатый забивной колодец.
Подъем воды с глубины более 7 м может быть осуществлен с помощью погружного насоса или эрлифта.
Вначале на выбранном месте для колодца роют шахту размерами 0,8 × 0,8 × 1 м. Затем, присоединив к фильтру трубу, на нее свободно надевают бабу массой 25–30 кг. На расстоянии 1 м от фильтра на трубе укрепляют болтами стальной хомут — подбабок, состоящий из двух половин, а выше его на 1–1,5 м устанавливают второй хомут с двумя блоками. Поставив в центре шахты подготовленную для забивки трубу, шахту заполняют грунтом и утрамбовывают его. После этого забивают абиссинский колодец, поднимая бабу за веревки и ударяя ею по нижнему хомуту. По мере заглубления колодца подбабок и хомут с блоками передвигают вверх по трубе. Заглубив первую трубу, навинчивают следующую и т. д.
В процессе забивки проверяют, не появилась ли вода в трубе. Для этого в трубу опускают на шнуре небольшой длины отрезок тонкой трубки, который при соприкосновении с водой издает характерный хлопок. Забивку труб производят до тех пор, пока фильтр не погрузится в водоносный слой и уровень воды в трубе не будет стоять на 0,5–1 м выше верхнего края фильтра. После этого забивку труб прекращают и откачивают воду до полного ее осветления. Для подъема воды из абиссинского колодца на высоту до 7 м годятся ручные поршневые насосы. Ручной насос плотно закрепляют на резьбе или на фланцах непосредственно на обсадной трубе колодца.
Для этого с помощью ведра и секундомера определяют объем воды, поступающей в 1 с. Можно также использовать одну и ту же емкость и замерять время ее заполнения. Если дебит скважины падает, следует извлечь насос, замерить уровень воды в скважине, определить с помощью шнура и груза ее глубину. При засорении скважины вследствие накопления в ней породы необходимо очистить ее желонкой.
Если же дебит снизился в 1,5–2 раза по сравнению с первоначальным, а уровень воды в скважине остался на прежней глубине, то скважину и фильтр следует очистить. Для этого используют легкие трубы с поршнем. Поршень изготовляют в виде колец из листовой резины диаметром, равным внутреннему диаметру фильтра. Резиновый диск скрепляют двумя металлическими шайбами. Поршень опускают в фильтр и делают резкие движения вверх и вниз. После этого скважину очищают желонкой или интенсивно прокачивают поршневым насосом. Фильтр можно чистить и с помощью ерша, который представляет собой расплетенный стальной трос.
Если механической чисткой не удается добиться повышения дебита, можно обработать скважину раствором соляной кислоты. Это делают в тех случаях, когда фильтр забился железистыми соединениями, выделившимися из воды. Их легко обнаружить по охристой окраске отложений на насосе, водоприемном баке, трубах. Для обработки раствор кислоты 10–15 %-ной концентрации заливают через трубки внутрь фильтра и чистят его поршнем. На 1 м фильтра заливают 5 л раствора кислоты. Раствор в скважине необходимо выдержать в течение суток. После этого поршневым насосом нужно прокачать скважину, удалив из нее все осадки. Вместо кислоты можно использовать 5 %-ный раствор дитионита натрия или полифосфатов (гексаметафосфат). При этом следует соблюдать осторожность в отношении техники безопасности.
Когда никакие методы обработки скважины не дают положительных результатов, фильтр следует заменить. Из скважины его извлекают с помощью фильтрового ключа. Если фильтр подвергся сильной коррозии и не поддается извлечению, надо применить специальное устройство в виде груши. На конец труб прикрепляют конус, основание которого снизу имеет диаметр на 5—10 мм меньше внутреннего диаметра фильтра. После размещения в нижней части фильтра конус сверху обсыпают песком или гравием. В результате происходит его заклинивание, и фильтр с помощью ваг или домкратов извлекают на поверхность.
Извлеченные насосы надо тщательно очистить от прилипших к ним отложений. Профилактику необходимо проводить согласно инструкции на тот или иной тип насоса.
Создание автономного водоснабжения загородного дома включает в себя не только бурение скважины, но ее обустройство необходимым оборудованием. Этот второй этап является не менее важным, чем первый. Он может выполняться как непосредственно после бурения, так и в другое удобное время и заключается в подборе, установке и монтаже специальных устройств, позволяющих добывать воду из пробуренной скважины и доставлять ее прямо в дом. Во избежание засорения внутренних систем водоснабжения загрязнениями, содержащимися в воде, обустройство скважин рекомендуется проводить одновременно с монтажом систем водоподготовки и водоочистки. Это позволит подавать в дом уже очищенную и годную для питья воду.
Обустройство скважин начинается с установки кессона. Этот этап не является обязательным, но все же проводится при обвязке скважин многими специализированными компаниями. Кессон — устройство, обеспечивающее герметичность остальной конструкции и защиту от грунтовых вод. Если уровень подземных грунтовых вод достаточно высокий или если использование скважины планируется круглогодичное, а не только в летний сезон, то установка кессона считается обязательной. Он не позволит замерзнуть воде в скважине даже при низких температурах.
Толщина стенок стального кессона — 3–5 мм. И снаружи, и изнутри он обработан: снаружи — гидроизолом, внутри — загрунтован. Высота кессона в среднем составляет 2 м, диаметр — 1 м, хотя возможно изготовление его и по индивидуальным параметрам.
Следующим этапом является установка насоса, который выбирается в зависимости от конкретных условий процесса водозабора:
— глубины скважины,
— высоты, на которую необходимо поднимать воду,
— объема воды, который будет использоваться, и других параметров.
Скважинные насосы предназначены для подъема воды с больших глубин. Как указывает название, скважинные насосы устанавливают непосредственно в пробуренные скважины, и из-за большой глубины погружения у них также имеется и другое название — глубинные насосы. При помощи насосов для скважин происходит водоснабжение частных домов, а также полив и орошение приусадебного хозяйства. Компактные размеры и цилиндрическая форма погружных скважинных насосов позволяют вести транспортировку воды из узких скважин. Такие насосы обеспечивают приемлемый уровень напора воды даже из удаленных источников. Также следует отметить большой срок безотказной службы насосов для скважин. В ассортименте насосов для скважин представлены модели с плавающими рабочими колесами, которые не боятся песка и могут качать воду с содержанием песка до 150 г/м3, также имеются модели, у которых гидравлическая часть, т. е. сам корпус и рабочие колеса, полностью состоит из нержавеющей стали.
Правильный выбор насоса — залог надежной работы всей системы водоснабжения.
Одновременно с насосом устанавливаются сопутствующие обязательные элементы:
— труба из специально обработанного пластика;
— трос из нержавеющего материала (необходим для страховки насоса);
— кабель, с помощью которого происходит управление двигателем насоса.
Далее выполняется установка гидроаккумулятора, который представляет собой резервуар для воды вместимостью 10— 1000 л. Обустройство скважин без гидроаккумулятора проходить не может, его установка — это обязательный этап, так как именно он регулирует напор и постоянное давление в сети водопровода.
•
•
•
•
При выборе емкости гидроаккумулятора в первую очередь следует исходить из потребностей владельцев скважины. Водоснабжение коттеджа средних размеров, к примеру, обычно осуществляется с гидроаккумулятором вместимостью 50 л или чуть более. Но если, помимо санузла и нескольких кранов в доме, на участке имеется еще бассейн или фонтан, емкость необходимо соответственно увеличить. Гидроаккумулятор является не только накопителем воды (в случае отключения электричества можно пользоваться накопленной водой в баке), но и гасит гидроудар, возникающий при включении и выключении насоса. Устройство гидроаккумулятора (внутри расположена резиновая мембрана, которая находится под давлением) позволяет подавать воду в кран не только при работающем насосе, но и когда насос находится в выключенном состоянии. Это помогает продлить срок его службы, так как не требует постоянного пребывания в рабочем режиме.
Гидроаккумулятор может располагаться или в помещении дома, или в кессоне.
Второй способ расположения гидроаккумулятора используется для экономии пространства самого дома.
Далее — установка систем автоматики и ее настройка специалистами. В данную систему входят пульт управления, который не позволяет насосу перегреваться, обеспечивая его бесперебойную работу и защиту остального оборудования от резких скачков напряжения, а также реле давления, которое регулирует давление в гидроаккумуляторе и во всей системе водоснабжения. Эти устройства располагаются, как правило, непосредственно в доме.
Обустройство скважин заканчивается прокладкой трубопровода, который соединяет скважину с внутренним водопроводом дома. Обычно трубопровод укладывается на глубине от 1,5 м и ниже в зависимости от местности и от того, насколько сильно там промерзает грунт в зимние холода. Подобная схема обустройства скважины позволяет получать воду в автоматическом режиме (т. е. открыт кран — есть вода, закрыт кран — нет воды).
Труба, кабель и трос подбираются соответственно исходя из данных насоса.
Нержавеющий трос служит для подвешивания погружного насоса и его аварийной выемки. Диаметр троса D = 2 мм при допустимой нагрузке 100 кг; при D = 5 мм допустимая нагрузка — 650 кг с учетом уменьшения веса в скважине, заполненной водой.
Для подачи воды от насоса к дому используется пластиковая напорная труба D = 25 мм, D = 40 мм, D = 50 мм.
Для подключения насоса в электрическую сеть используется специальный водостойкий кабель, который присоединяется к электродвигателю насоса с помощью термоусадочной водонепроницаемой муфты. Из кессона трубопровод и кабель по траншее проводятся в здание.
В настоящее время из-за стремительного развития промышленности, увеличения числа автомашин и в связи с нехваткой средств и ресурсов на решение экологических проблем происходит необратимый процесс загрязнения окружающей среды, идеально чистой воды практически уже нет. При использовании водопроводной или грунтовой воды бороться приходится со следующими недостатками: мутностью, посторонними привкусами и запахами, повышенной жесткостью. То, что вода в вашем источнике (колодце, колонке) имеет оттенок, — это полбеды: ее цвет часто зависит от состава почвы. Желтоватый или красноватый оттенок воде придает железо — возможно, его в большем или меньшем количестве содержит местный глинозем, а может, просто заржавели водопроводные трубы. Пить такую воду неприятно, но здоровью это не повредит. Гораздо опаснее невидимые глазу микробы, бактерии, токсичные и канцерогенные соединения.
К сожалению химический состав воды в артезианских скважинах чаще всего не соответствует санитарным нормам по предельно допустимой концентрации железа, фтора, сероводорода и других химических элементов. А в некоторых случаях она отличается и повышенной жесткостью.
В этом случае система водоснабжения включает дополнительные устройства фильтрации, что позволяет получить качественную питьевую воду, а также сохранить сантехнику от ржавчины, а стиральную и посудомоечную машины, чайники и прочие водонагревательные приборы от накипи.
Основным критерием подбора системы водоочистки является химический анализ воды (корректный анализ воды можно получить только через 30–60 дней эксплуатации пробуренной скважины), который могут выполнить в лаборатории санэпидемнадзора.
Плохой запах вашей воды может свидетельствовать о ее загрязнении вирусами и бактериями. Причина может быть в изношенном водопроводе и устаревших очистных сооружениях. Чтобы обезвредить микробы и бактерии, перед подачей в водопровод (централизованную систему водоснабжения) воду хлорируют. Однако часто это не спасает: зараза может проникнуть через сгнившие трубы или во время аварий. Да и само хлорирование — палка о двух концах: с одной стороны, уничтожаются бактерии, но при этом образуются не менее опасные канцерогенные вещества (так называемая хлорорганика). Хлорорганика постепенно накапливается в организме, зачастую провоцируя перерождение тканей, развитие раковых опухолей и мутацию генов. Некоторые примеси из водопроводной воды осаждают при помощи солей алюминия. Однако сам алюминий частично выпадает в осадок, а частично остается. И если в природной воде его нет, то в водопроводной он есть почти всегда. Между тем установлено, что алюминий вызывает поражения мозга.
Еще одна неприятность, которая может поджидать жителей экологически неблагополучных регионов, — вода с нефтепродуктами и токсичными металлами (хром, кадмий, никель, бериллий). Отходы производства попадают в реки, озера, а подземные воды и устаревшие очистные установки с ними не справляются. Это мина замедленного действия: вредные соединения постепенно ослабляют иммунитет, во много раз повышая угрозу злокачественных опухолей.
Чтобы сделать водопроводную воду безопасной для здоровья, используют специальные фильтры для воды. В этих фильтрах применяются следующие системы очистки:
— стерилизаторы на ультрафиолетовых лучах;
— гравийный фильтр;
— хлопковый фильтр;
— фильтр из активированного угля;
— устройство ионного смягчения воды;
— системы электромагнитной очистки.
В современных фильтрах обычно используется сразу несколько систем очистки. При выборе фильтра следует учитывать, что стерилизаторы на ультрафиолетовых лучах совершенно необходимы в том случае, если вы пользуетесь водой из местного водопровода.
Гравийный и хлопковый фильтры устраняют физические примеси. Фильтр из активированного угля полностью устраняет привкусы и запахи. При применении фильтров необходимо вовремя менять патрон с фильтрующим элементом (картридж). В характеристике каждого фильтра указано количество воды, которое фильтр может очистить. Подсчитывается примерное потребление воды в сутки, после чего можно определить, когда необходимо поменять фильтрующий элемент. В конструкциях некоторых фильтров установлены датчики, указывающие на износ фильтра.
Ошибаются те, кто думают, что импортные фильтры лучше, чем отечественные. На Западе другие стандарты на воду и другое отношение к этим стандартам. Иностранцы даже в кошмарном сне не могут представить, что в воде, прошедшей через очистные сооружения, могут оказаться в таких количествах токсины и канцерогены. К фильтрам, применяемым в России, особые требования. Они должны работать как домашняя водопроводная станция. Поэтому импортные фильтры, безусловно, хорошего качества, но иной раз под нашу воду не подходят.
В ЦНИИЭП инженерного оборудования разработан фильтр водоочистки в комплексе автономной системы водоснабжения жилого дома. Исходная вода поступает в бак к специальному разбрызгивателю, затем проходит в направлении снизу вверх цилиндрический фильтр диаметром 300 мм, высотой 750 мм. В качестве фильтрующего материала используется поролон. Очищенная вода поступает далее в систему внутреннего водопровода жилого дома.
Установка позволяет удалить из воды растворенные в ней газы, взвешенные частицы, избавиться от привкусов и запахов. В комплект установки входят насос, разбрызгиватель, фильтр, бак, трубопроводы, арматура, приборы автоматики. Насос может устанавливаться в любом водозаборном сооружении — колодце, камере, скважине. Установка работает в автоматическом режиме, отключаясь и включаясь по мере заполнения или опорожнения бака.
Для использования воды в питьевых целях можно рекомендовать в паре с этой установкой использовать еще один дополнительный фильтр с более сложной, так называемый тонкой системой очистки. Вообще-то, самая чистая и мягкая вода — это дистиллированная, поскольку в ней отсутствуют органические и неорганические соединения. Можете установить дома дистиллятор и соответствующее оборудование. Однако постоянно пить ее не стоит. Обычная питьевая вода содержит полезные для организма минеральные соли, а в дистиллированной воде их нет.
При биологическом загрязнении воды используют устройства для дезинфекции. Самыми распространенными являются хлорпатроны. Это цилиндры из пористой керамики, заполненные хлорсодержащим дезинфицирующим средством ДТСГК или хлорной известью. Хлорпатроны опускаются в шахтный колодец или специальную емкость на расстоянии 0,3–0,5 м от дна. Хлорпатроны выпускаются емкостью 250, 500 и 1000 см3. Продолжительность их действия обычно равна одному месяцу, после чего он должен быть перезаряжен. Емкость используемого хлорпатрона зависит от объема воды в колодце и водопотребления. Остаточное содержание хлора в воде должно составлять не более 0,4–0,5 мг/л.
Если вблизи имеется проложенная водопроводная сеть, предпочтительнее воспользоваться уже имеющимися в наличии водопроводными услугами. Правила соответствующего вида работ (при отсутствии ранее подключенной водопроводной сети) имеют определенные требования и порядок выполнения. Монтаж водопровода обязательно должен предварять этап документальной подготовки.
Монтаж водопровода (как и процесс оформления бумаг) проводится примерно по одинаковой схеме и состоит из нескольких этапов. Прежде всего, для подсоединения дома к общественной водопроводной сети застройщик должен получить разрешение и технические условия на подключение в предприятии, которому подведомствен водопровод и которое занимается его эксплуатацией, а также практикует монтаж водопровода. Как правило, это в ведомстве производственного управления «Водоканал» конкретного населенного пункта.
На первоначальном этапе монтаж водопровода предполагает — в условиях на подключение — наличие указанного места и схемы возможного присоединения, глубину заложенного трубопровода, диаметр труб и гарантированный напор на вводе, а также некоторые другие частности. Монтаж водопровода, как правило, ведется от ближайшего колодца.
При осуществлении такой процедуры, как монтаж водопровода, диаметр наружного ввода и трубопровод внутренней системы напрямую зависят от числа подключаемых потребителей, отсутствия/наличия летнего водопровода, который используется для полива сада и огорода, а также от материала, из которого произведены водопроводные трубы. Монтаж водопровода с учетом этих требований в значительной мере будет способствовать наиболее правильному и качественному проведению работ и долговечности и мощности водопровода, поскольку, как правило, чрезмерно перегруженная сеть действует не эффективно, особенно в летний период, что может отразиться на поступлении воды в частное ответвление водопровода. Монтаж водопровода без учета фактора материала, из которого произведены основные водопроводные трубы, может стать причиной быстрого прорыва сети и последующего многодневного устранения течи, что способно существенно отразиться на материально-финансовых затратах.
Монтаж водопровода предполагает, по возможности, прокладку домовых вводов перпендикулярно по отношению к уличной водопроводной сети. Трубы домового ввода, как того требует монтаж водопровода, следует располагать вдоль стен здания не менее чем на пятиметровом отдалении от стены. Монтаж водопровода в этом отношении строг, поскольку несоблюдение заданных параметров при прорыве трубы и образовании течи чревато затопленными подвалами и размытым фундаментом жилого дома. Как правило, вводы водопроводы в помещение (здание) располагаются в подвале.
Монтаж водопровода осуществляется так, что домовой ввод заканчивается водомерным узлом, который монтируют за первой наружной стеной дома в сухом и теплом помещении (как правило, в этой роли и выступает подвал или полуподвал). Далее монтаж водопровода предполагает устройство (перед водомером) внешнего крана, а за водомером — «домового» крана. Между водомером и непосредственно самим краном устанавливают тройник с водоразборным краном. Соблюдение данного требования в ходе монтажа водопровода впоследствии дает возможность слива воды из системы при возникновении аварийных ситуаций.
Существуют разные варианты организации горячего водоснабжения (ГВС). Например, установка специального двухконтурного котла, в котором один теплообменный узел обеспечивает работу отопительной сети, а второй «занят» приготовлением горячей воды. Очень популярна схема ГВС с одноконтурным котлом, функционирующим в паре с накопительным водо-водяным теплообменником, или бойлером. Другой вариант ГВС основан на использовании электрического накопительного водонагревателя. Четвертая схема состоит из множества проточных нагревателей для каждой точки водоразбора (чаще применяются в квартирах). И наконец, дом можно снабжать горячей водой с помощью отдельного комбинированного нагревателя, имеющего основной (за счет теплоносителя системы отопления) и дополнительный нагрев (за счет электроэнергии). Независимо от того, какая схема горячего водоснабжения будет устроена у вас, ясно одно: без надежного водонагревательного прибора не обойтись.
Сегодня рынок предлагает широкий ассортимент этих устройств объемом от 150 до 1000 л. Накопительный водонагреватель работает по принципу термоса с подогревом и представляет собой теплоизолированную емкость (колбу) с нагревательным элементом (ТЭНом) внутри и облицовкой снаружи. Прибор снабжен элементами управления температурой нагрева и мощностью. Хорошая теплоизоляция колбы позволит уменьшить энергозатраты на поддержание температуры воды. Температуру можно регулировать в диапазоне от 7 до 85 °C. Вода нагревается до заданного уровня, который далее поддерживается автоматически, с помощью термостата, по мере необходимости включающего и выключающего ТЭНы. Водонагреватели, как правило, имеют защиту от замерзания, которая не допускает падения температуры воды ниже 5–7 °C.
Все емкостные электронагреватели снабжаются стальной колбой с особым антикоррозийным внутренним покрытием. У каждой фирмы свои секреты его изготовления. Компания ELECTROLUX, к примеру, покрывает внутреннюю поверхность накопительных резервуаров серии EWH мелкодисперсионной эмалью с алюминиевыми добавками. Затем эмаль закаляется при высокой температуре и становится гладкой, как стекло, и в то же время достаточно пластичной. Это покрытие обеспечивает длительную эксплуатацию и хорошую защиту от коррозии. Специальная эмаль используется и в накопителях средней емкости (50—200 л) серии Super Glass от ARIST0N. Одной из последних разработок фирмы, реализованных в моделях серии TI TECH Elite, стало внутреннее покрытие титановой эмалью. STIEBEL ELTR0N предварительно обрабатывает сталь для накопителей пневмоабразивным способом (без химического травления), а затем наносит специальное покрытие anticor, способное выдерживать воздействие воды и пара дольше, чем двухслойная эмаль. Для дополнительной защиты от коррозии в накопителях со стальными баками применяют магниевые антикоррозийные аноды, которые, постепенно разрушаясь, заполняют микротрещины в эмали (результат воздействия горячей воды и пара). Как работает анод? От него, в соответствии с электрохимическим рядом напряжений, к местам возможных дефектов в эмалевом покрытии устремляется поток электронов. Он-то и препятствует коррозии в месте повреждения эмали. Срок службы магниевого анода зависит от его качества и размера и у дешевых водонагревателей составляет не более 1 года, а у более качественных — от 2 до 3 лет. Чем длиннее анод, тем дольше срок его службы (в некоторых моделях — около 7 лет). Если помнить о своевременной замене этого элемента, водонагреватель вполне способен прослужить лет 10, не создавая своему владельцу особых проблем. Однако замена магниевого анода и контроль его состояния — довольно трудоемкая и дорогостоящая работа. Необходимо слить воду, демонтировать электрический ТЭН и выкрутить анод из его фланца. Если анод имеет небольшие размеры, эту процедуру надо проводить дважды в год. Самостоятельно сделать это практически невозможно, поскольку демонтаж ТЭНа влечет за собой повреждение прокладки. Придется вызывать представителя сервисной службы производителя прибора, что потребует дополнительных затрат на выезд специалиста, замену прокладки и, если необходимо, магниевого анода. Фирма STIEBEL ELTR0N решает проблему путем установки индикатора состояния магниевого анода, а также использует анод специальной конструкции — он выкручивается из бака, не деформируя ТЭН и прокладки.
Важную роль при выборе нагревателя играет мощность, от которой зависит скорость нагрева воды. Накопительные приборы небольших объемов (до 50 л) обычно имеют мощность 2 кВт и питаются от сети 220 В (обязательно с заземлением, которое необходимо как для безопасности, так и для правильного функционирования антикоррозийного анода). Некоторые модели баков объемом 5—30 л от STIEBEL ELTRON и VAILLANT снабжены сетевым штекером и могут включаться в «евророзетку». У компании STIEBEL ELTRON есть довольно мощные приборы (1–4 кВт), рассчитанные на подключение в сеть 220 В (а также 3—б кВт для сети 380 В).
Приблизительно время нагрева можно рассчитать по упрощенной формуле: при мощности 1 кВт 860 л воды нагревается на 1 °C за 1 мин. Как правило, накопители стандартной мощности (2 кВт) нагревают воду объемом 100 л до 65 °C приблизительно за 3 ч. Ускорить процесс можно, на время увеличив мощность прибора. Так, фирма VAILLANT предлагает навесные (серия VEH excLusiv, объем от 50 до 150 л) и напольные 200—400-литровые нагреватели, имеющие, кроме обычного режима, функцию ускоренного нагрева на удвоенной мощности. Это позволяет за короткое время восстановить запас израсходованной горячей воды. А наличие режима нагрева воды в ночное время (по более низкому тарифу) дает возможность снизить затраты на электроэнергию. Аналогичными режимами работы обладают также нагреватели от DIMPLEX, SIEMENS и STIEBEL ELTR0N. Недостаток приборов средней емкости (до 200 л) в том, что после принятия душа запаса горячей воды в баке не останется и нагрева следующей порции придется ждать довольно долго. В результате из желающих принять ванну может выстроиться целая очередь, что не слишком комфортно. Так что лучше сразу подумать об установке нагревателя большей емкости (200–600 л).
Во многих современных емкостных электронагревателях предусмотрен ночной (во время действия льготного тарифа) нагрев воды. Некоторые приборы, например от SIEMENS и ELECTROLUX, можно переключить на экономичный нагрев, и в течение всего дня температура воды будет поддерживаться на уровне 55 °C (при таком режиме практически не образуется накипь и вдобавок экономится время при последующем нагревании воды). Для всех мощных приборов (от 2 до 4 кВт/220 В и б кВт/380 В) необходима собственная выделенная электропроводка, подключаемая на свой автомат. Разумнее провести отдельный кабель с заземлением и для малых нагревателей. Это касается всех приборов мощностью более 2 кВт. К обычной двухпроводной розетке их подключать нельзя.
Как же определить, сколько горячей санитарной воды нужно для вашего дома? Сначала посчитайте количество водоразборных точек. При этом надо иметь в виду, что каждая из них потребляет свое определенное количество воды (с температурой на входе в систему ГВС порядка 60–65 °C). Например, раковина в ванной расходует в среднем 3–4 л/мин, душевая — 6–7 л/мин, кран на кухне — от 2 до 5 л/мин. Санузлов, кстати, может быть несколько, например основной и гостевой. Если в гостевом есть и раковина, и душ, потребление воды составит около 8 л/мин. Конечно, речь идет о воде, поступающей через смеситель, ведь открывается и холодный кран. Предположим, вы хотите принять ванну. Средняя ванна имеет объем 150 л. Если ваш бойлер настроен на нагрев до 65 °C, вода будет разбавляться примерно вдвое до температуры около 40 °C. Следовательно, на ванну в 160 л понадобится 80 л горячей воды, затем еще 20–40 л на душ, т. е. во время водных процедур израсходуется 100–120 л. В течение дня вода потребляется неравномерно. «Пиковые» нагрузки приходятся на утро (принятие ванны, приготовление пищи, мытье посуды), середину дня (обеденное время) и вечер. Конечно, можно только ориентировочно определить вашу предполагаемую потребность в санитарной горячей воде. В расчетах используют усредненные данные, делая поправку на индивидуальные привычки каждого обитателя дома.
Для всех колонок с открытой камерой сгорания требуется устройство дымохода. Если такой возможности нет, лучше приобрести колонку с закрытой камерой. Продукты сгорания принудительно, за счет встроенного вентилятора, выводятся в дымовую трубу, которая устанавливается в стене дома. Колонки в данном исполнении в широком ассортименте предлагаются различными производителями.
При высокой температуре, практически независимо от жесткости воды, всегда образуется накипь. Она оседает на внутренних поверхностях бака, на теплообменнике, что не лучшим образом сказывается на сроке и качестве его службы. Поэтому время от времени ребристую трубу теплообменника и нагревательный элемент рекомендуется обрабатывать специальными средствами для ее удаления.
Для зашиты накопительных нагревателей от накипи желательно умягчить воду, перед тем как запустить в емкость [существуют специальные фильтрующие установки, снижающие жесткость воды]. Если нет возможности отфильтровать воду, можно просто почистить ТЭНовый или теплообменный узел — они достаточно легко демонтируются.
Одним из вариантов ГВС является использование мощных проточных и накопительных газовых нагревателей. Проточные нагреватели (или газовые колонки) подают горячую воду практически сразу после поворота крана. Пламя появляется либо в результате электророзжига (от высоковольтной искры), либо вследствие действия пьезоэлемента и запальной горелки. Благодаря блоку управления мощность проточного нагревателя плавно регулируется (в зависимости от требуемой температуры горячей воды). Подача газа прекращается автоматически после окончания водоразбора. Современные газовые колонки имеют несколько уровней защиты от аварийных ситуаций: при недостаточной тяге дымохода прибор немедленно выключается, а в случае погасания пламени автоматически прекращается подача газа. В нагревателях серии GWH есть датчик тяги, находящийся в верхней части газовой колонки. Если на улице сильный ветер, велика вероятность возникновения эффекта обратной тяги, при которой продукты сгорания начнут уходить не в трубу, а в квартиру. Установленный датчик автоматически прекратит подачу газа и выключит колонку. Немаловажным фактором при выборе колонки является ее устойчивость к работе при слабом давлении воды и газа. К примеру, колонки MORA срабатывают при давлении воды всего 0,2 атм.
Время массивных колхозных советских батарей давно кануло в Лету. Теперь отопительные системы внешне выглядят очень эстетично. Но, согласитесь, вы будете обращать внимание на внешние параметры в последнюю очередь. Первоочередными для вас будут все-таки возможности той или иной отопительной системы.
Основной элемент отопительной системы — это котел. Как в нашем организме основным органом является сердце, так и в отопительной системе главный элемент — котел. Именно оттуда нагретый воздух или вода поступает в трубы и движется по ним. Специальный циркуляционный насос помогает теплоносителю осуществлять движение. Кроме этих двух основных элементов есть множество других, более мелких, но необходимых для отопления помещений.
Выбрав самую дешевую в исполнении электрическую систему отопления, в процессе эксплуатации можно не раз об этом пожалеть при получении счетов по оплате за электроэнергию. В то же время, решив использовать для отопления самый дешевый на сегодня энергоноситель — природный газ, можно потратить уйму времени на всевозможные согласования и вложить в трассу газопровода столько, что дешевле было бы лет 50 отапливаться дизельным топливом. В принципе, на сегодняшний день, для отопления вашего дома или квартиры можно использовать достаточно много видов топлива.
Если имеется возможность подсоединиться к магистрали природного газа, то это, пожалуй, самый экономичный и удобный вариант. Поэтому, там, где есть возможность подключиться к газопроводу, следует выбирать именно этот вариант энергоснабжения системы отопления, даже если подключение к существующему газопроводу, проект и монтаж газопровода обойдутся несколько дороже, чем стартовые затраты на другие варианты. Ведь в конечном счете эксплуатация системы газового отопления и стоимость газа обойдется в несколько раз дешевле, чем другие виды топлива.
К тому же, система отопления на природном газе избавляет нас от необходимости запасать топливо, а значит, не требуются дополнительные площади под склад этого топлива в доме или около него.
В отличие от жидкого топлива, при отоплении природным газом отсутствуют запахи (наличие запаха газа свидетельствует об аварийном состоянии котла). Большое значение имеет и то, что в газовом топливе содержится гораздо меньше сернистых соединений и котлы меньше коптят, зарастают сажей и гораздо более долговечны.
Да и сжигание топлива происходит с большей эффективностью, т. е. получается больше полезной теплоты для нужд вашего отопления и горячего водоснабжения, причем в продуктах сгорания газового топлива содержится меньше загрязняющих атмосферу веществ.
Важным фактором является то, что современные отопительные газовые котлы работают полностью в автоматическом режиме, вплоть до самостоятельного запуска после отключения электроэнергии, и не требует дополнительных затрат времени на текущее обслуживание.
Отключений газа в наше время практически не бывает, и это связано не только с заботой о потребителе, но и с тем, что пуск газа после отключения достаточно трудоемкая работа, и обслуживающие организации идут на это только в случае крайней необходимости.
Конечно же, это подразумевает заключение договора на техническое обслуживание внутридомового газового оборудования, которое выполняется специалистами.
Хотелось бы еще добавить, что при выполнении автономного отопления легко организовывается учет с помощью газового счетчика. То есть можно оплачивать только то тепло, которое получено.
Ну и соответственно расход газа можно экономить путем регулировки температуры отопления либо вручную, либо с помощью электроники современных газовых котлов в зависимости от времени суток и температуры наружного воздуха.
Чаше всего решение об отоплении электричеством принимается в связи с тем, что это наиболее доступный вид энергии.
В самом деле, электричество сейчас есть практически везде. Однако надо понимать, что по существующим нормам на каждый дом без дополнительных согласований положена мощность в 10 кВт/ч. Электроприборы большей мощности поставить просто не разрешат. А этой мощности, с учетом и других электроприборов, хватит разве что на отопление дома размером 6 × 6 м. К тому же более мощные котлы рассчитаны на трехфазное напряжение 380 В.
Поэтому, прежде чем принимать решение об отоплении электричеством, необходимо уточнить у снабжающей электроэнергией организации, есть ли возможность подключения к трехфазной сети, какова будет протяженность силового кабеля, и получить разрешение на отпуск электричества для отопления, так как сверхнормативная мощность выделяется только за дополнительную плату. И может статься, что будет легче и дешевле подтянуть к дому газопровод, чем получить разрешение.
Если же расположение вашего дома позволяет подключиться к трехфазной сети и у вас согласован отпуск электроэнергии на отопление, то в принципе возможны два варианта выполнения автономного отопления — с помощью электрических конвекторов или гидравлической системой отопления с электрическим котлом.
Первый вариант отопления с помощью электрических конвекторов предполагает, что каждый отопительный прибор будет включаться и выключаться в отдельную розетку. При небольших отапливаемых площадях, даже с учетом прокладки новой проводки по всему дому, это будет дешевле гидравлической системы отопления.
Второй вариант отопления гидравлической системой с электрическим котлом будет оптимальным для отопления домов, площадь которых составляет более 150 м2.
К сожалению, без учета всего этого выбор в пользу отопления электричеством делается на основе привлекательной цены электрических котлов. Узнав же, что электрические котлы при этом еще и просты в эксплуатации, безопасны, экологичны, бесшумны, не требуют дымохода, решение принимается особенно быстро.
Неожиданный минус обнаруживается в процессе эксплуатации, когда приходится платить за электроэнергию…
Также надо понимать, что электричество имеет особенность исчезать в самый разгар отопительного сезона порой на несколько часов, а иногда и дней. А приобретение мощного дизель-генератора с лихвой перекроет любую экономию при покупке электрического котла.
В отличие от других типов котлов, в электрических можно использовать далеко не любой теплоноситель. В связи с тем, что поверхность нагрева ТЭНов у электрических котлов на порядок меньше, чем у других типов котлов, — всегда существует «поверхностный» слой перегретого теплоносителя (по аналогии со старыми электрическими чайниками — у ТЭНа вода уже кипит и поднимается пузырьками, а у стенки чайник еще холодный). Поэтому из воды происходит интенсивное выпадение накипи, антифриз начинает пригорать к поверхности ТЭНа, а из солевых растворов выпадают соли. Выпавшие на поверхность ТЭНа вещества очень сильно снижают теплопередачу, и, чтобы нагреть теплоноситель до прежней температуры, приходится увеличивать температуру самого ТЭНа, что резко снижает срок его службы и увеличивает расход электроэнергии.
В пользу выбора обогрева электричеством можно отнести лишь простую возможность легко контролировать температуру в каждом помещении.
В основном выбор в пользу отопления при помоши электрической энергии делается на основе привлекательной иены электрических котлов, но при этом не всегда учитывается и тот факт, что электричество может пропасть в любой момент и, как правило, — в самый неподходящий.
К сожалению, природный газ доступен не везде. Да и в новые коттеджные поселки, которые возникают вдали от сложившейся застройки, природный газ приходит далеко не сразу. Ну а о недостатках по поводу отопления электричеством сказано выше. Поэтому, если дом удален от газовых сетей и нет качественного электроснабжения, то несмотря на достаточно дорогой киловатт тепловой энергии, как один из возможных вариантов можно рассмотреть систему отопления на жидком топливе.
Несмотря на то, что с системой отопления на жидком топливе гораздо больше мороки в связи с тем, что запасы этого топлива надо где-то хранить, пополнять (а, как правило, каждое пополнение новой порцией солярки требует настройки горелки), система отопления на жидком топливе наряду с системой на сжиженном газе является самой независимой.
В самом деле, ведь возможно дополнительно к котлу на жидком топливе (или на сжиженном газе) установить еще и автономный источник электропитания соответственно на солярке или сжиженном газе для обеспечения нормальной работы автоматики котла, горелки, насосов.
В этом случае не будет зависимости и от подачи электроэнергии. Единственное, что понадобится от «внешнего мира» — это подвоз топлива, что при наличии соответствующей емкости может быть произведено раз в сезон.
В этом случае запас жидкого топлива для такой системы отопления создает чувство уверенности в условиях нестабильного рынка энергоносителей, однако надо понимать, что длительное (больше года) хранение жидкого топлива может привести к его физическому и химическому «старению». Конечно, существуют емкости для солярки, которые имеют двойные стенки и обладают практически стопроцентной надежностью, но это сильно увеличит и так немалые стартовые затраты на оборудование для системы отопления, систему подводки и очистки топлива.
При выполнении системы отопления на жидком топливе для создания необходимого запаса большие баки-резервуары обычно заглубляют в грунт, а это ведет к необходимости ежегодно проверять их на герметичность и освидетельствовать, а вода, порой присутствующая в жидком топливе, при низких температурах может замерзать и закупоривать топливопровод.
При расположении расходного бака в котельной даже если емкости снабжены специальным клапаном SMP с защитой от распространения запаха, скорее всего, в доме будет присутствовать, пусть едва заметный, но все же ощутимый специфический запах.
Большим минусом систем отопления на жидком топливе является то, что при сжигании жидкого топлива образуется больше сернистых соединений, чем при сжигании природного газа, которые могут конденсироваться на поверхности стенок котла, особенно при низких температурах воды.
Поэтому тепловоспринимающие поверхности жидкотопливных котлов выполняются, как правило, из чугуна, что сильно увеличивает вес котла. Такие котлы производятся только в напольном исполнении и в частном доме требуют чаще всего отдельного помещения.
Недостатком жидкотопливных котлов является и повышенная по сравнению с газовыми котлами зольность и сажеобразование. Поэтому, несмотря на то, что современные жидкотопливные котлы также работают полностью в автоматическом режиме, они, тем не менее, нуждаются в периодической чистке.
При несвоевременной очистке загрязнение сначала приводит к падению экономичности (слой сажи в 2 мм увеличивает расход солярки на 8 %), а затем может привести и к полному выходу котла из строя вследствие местных перегревов и растрескивания чугунного теплообменника.
Подводя итог, можно сказать, что отопление на жидком топливе имеет смысл только в том случае, когда недоступно подключение к газовым сетям и не будет возможно в обозримом будущем или стоимость прокладки газопровода превышает затраты на солярку.
Если построенный дом удален от газовых сетей и нет качественного электроснабжения, то альтернативой системе отопления на жидком топливе является система отопления на сжиженном углеводородном газе.
К сожалению, часто первоначальные затраты на выполнение системы отопления на сжиженном газе и оснащение дома необходимым оборудованием (резервуары, запорная, предохранительная и регулирующая арматура), монтаж оборудования, обязательная регистрация объекта в органах технадзора превышают затраты даже на выполнение системы отопления на жидком топливе.
Однако вариант отопления на сжиженном газе сохраняет все преимущества отопления природным газом и независимость жидкотопливной системы отопления (ведь промышленность выпускает электрогенераторы, работающие и на газовом топливе).
Эксплуатационные расходы отопления на сжиженном газе на 30–40 % ниже, чем при использовании для отопления дизельного топлива, и еще больше, чем при использовании электрического отопления.
И хотя сжиженный углеводородный газ по сути является побочным продуктом добычи нефти и природного газа, времена, когда переработчики нефти и добытчики природного газа сжигали сжиженный газ в факелах, уходят в прошлое.
Сейчас во всем мире сжиженный газ производят и используют как высококачественное бытовое и промышленное топливо.
Программа реорганизации энергоснабжения предполагает к 2012 году вывести цену природного газа на внутреннем рынке на европейский уровень (а значит, вырастет и стоимость электричества, так как подавляющее большинство его вырабатывается на теплоэлектростанциях за счет сжигания природного газа).
В связи с тем, что на сегодняшний день по природному газу мы отстаем от европейских цен в 10–15 раз, а по ценам на сжиженный углеводородный газ всего в 1,5 раза, то можно предположить, что совсем скоро эффективность использования сжиженного углеводородного газа для отопления резко повысится, так как потолок мировых цен не пустит сжиженный углеводородный газ дорожать столь же интенсивно, как природный газ.
Учитывая то, что значительная часть загородных домов в Европе и Америке отапливают системами отопления на сжиженном газе, большинство моделей современного газового отопительного оборудования предполагает возможность работы и на природном, и на сжиженном газе.
В отличие от системы отопления на жидком топливе, в состав оборудования для отопления на сжиженном газе дополнительно входят резервуары (газгольдеры), регулятор давления газа, предохранительно-запорный и предохранительно-сбросной клапаны, контрольно-измерительные приборы для контроля давления и уровня сжиженного газа в резервуаре, запорная арматура, а также трубопроводы жидкой и паровой фаз.
Для хранения сжиженного газа используют резервуары объемом до 50 м3. Объем и тип резервуара для конкретного объекта определяют в зависимости от отапливаемой площади (величины газопотребления). Так, хранилища емкостью 5 м3 и 9 м3 подойдут для коттеджей, оснащенных котлами мощностью 50 и 80 кВт соответственно.
Если принять во внимание стоимость этого оборудования, то сегодня рассматривать вариант отопления на сжиженном газе стоит только в самом крайнем случае.
Если дом расположен в местности, где нет проблем с твердым топливом (дрова, уголь, и т. д.), но нет газовых сетей и стоимость дизельного топлива является неприемлемой, то оптимальной будет гидравлическая система отопления с котлом на твердом топливе. Основными доводами, говорящим в пользу системы автономного отопления на твердом топливе, являются доступность и невысокая стоимость топлива.
Недостаток большей части автономных систем отопления с котлами на твердом топливе тоже очевиден — они не могут работать в полностью автоматическом режиме и требуют регулярной загрузки топлива и ежедневной чистке топки котла (уборка золы и т. п.).
Эффективность сжигания твердого топлива в котлах значительно ниже, а вредные выбросы в атмосферу значительно больше, чем у газовых и жидкотопливных котлов. Кроме того, потребуются дополнительные площади под склад топлива и постоянные затраты времени на загрузку топлива в котел.
Значительная часть современных твердотопливных котлов могут автоматически поддерживать заданную температуру теплоносителя посредством датчика, отслеживающего его температуру. Этот датчик механически соединен с заслонкой, управляющей процессом горения путем изменения тяги. Если температура теплоносителя становится выше заданной вами, то заслонка автоматически прикрывается и процесс горения замедляется. Когда температура понижается, то заслонка приоткрывается.
Стоит заметить, что система автономного отопления на твердом топливе с такими котлами не требует подключения к электрической сети.
В настоящее время появились современные котлы на твердом топливе с пиролизным сжиганием древесины, в которых горят не только сами дрова, но и древесный газ, выделяющийся из них под воздействием высокой температуры.
В твердотопливных котлах с пиролизным сжиганием древесный газ, возникающий благодаря высокой температуре в бункере топлива, проходит через специальную форсунку и горит очень чистым пламенем желтого или даже почти белого цвета.
Надо заметить, что твердотопливные котлы с пиролизным сжиганием древесины имеют достаточно большой КПД (до 85 %) и при работе их почти не образуется сажа и появляется минимальное количество золы. К недостаткам пиролизных твердотопливных котлов можно отнести необходимость электропитания и более высокую, по сравнению с традиционными твердотопливными котлами, цену.
Несмотря на это, рассматривать систему отопления на твердом топливе в качестве основной стоит только после тщательного анализа цен на применяемое топливо в сравнении с другими видами, так как разница в стоимости оборудования для отопления на жидком топливе не так велика, а неудобства, связанные с необходимостью постоянной загрузки топлива да и с необходимостью где-то содержать немалый объем этого топлива, значительны.
Справедливости ради надо заметить, что нивелировать недостатки твердотопливных котлов можно способом, очень популярным в скандинавских странах, где до сих пор используют в основном твердое топливо для автономного отопления, который основан на использовании теплоаккумуляторов.
В контур системы отопления с твердотопливным котлом включается теплоизолированный аккумулятор горячей воды емкостью 2—10 м3. В рабочем режиме котел нагревает воду в баке до 80–95 °C, а затем эта вода с помощью циркуляционного насоса и простого термостата обеспечивает постоянный режим отопления в течение нескольких суток.
В качестве теплоносителя, как правило, используется вода; гораздо реже в этих целях применяются другие жидкости — так называемые «антифризы», специальные незамерзающие жидкости. Они обладают большей холодостойкостью, чем вода, но их надо покупать и постоянно проверять их состав и раз в несколько лет заменять, а вода из скважины или водопровода поступает бесплатно, хоть и нуждается в фильтрации и химической подготовке перед «заливкой» в систему.
Проходя все отопительные приборы цепочки, вода или другой теплоноситель отдает тепло каждому из них, после чего возвращается в котел, и затем весь процесс повторяется.
Схемы гидравлических систем отопления различаются не только своими инженерными особенностями, но и принципами работы.
Система отопления дома состоит из следующих основных взаимосвязанных функциональных частей:
— отопительный котел;
— трубная разводка;
— отопительные приборы (радиаторы, полотенцесушители, «теплые полы»;
— система безопасности;
— тепловая автоматика.
Котел, или тепловой генератор, является сердцем системы отопления. Выбор котла зависит от используемого энергоносителя, и его мощность должна покрывать неизбежные теплопотери дома, а в случае двухконтурного котла — расход горячей воды.
Сразу нужно заметить, что окончательное определение мощности котла стоит доверять только профессиональным инженерам-теплотехникам. В этой книге говорится о предварительном определении мощности. Сориентировавшись, какая мощность вам нужна, вы сможете прикинуть стоимость оборудования и его другие параметры (размеры, вес и т. п.).
При устройстве автономного отопления современного лома предпочтительнее система отопления закрытого типа по нескольким причинам:
❐ бак может быть расположен там же, где и котел, нет необходимости тянуть трубу до чердака, где к тому же есть риск «подморозить» бак зимой;
❐ в закрытой системе нет контакта воды и воздуха, а значит, нет и возможности растворения в воде дополнительного кислорода [что подарит радиаторам и котлу в системе отопления несколько дополнительных лет «жизни»];
❐ есть возможность задать дополнительное [избыточное] давление даже в верхней точке системы отопления, поэтому уменьшается риск образования воздушных «пузырей» в верхних радиаторах;
❐ это просто дешевле, если учесть материалы, работу и отделку.
При расчете мощности котла ориентировочно можно пользоваться следующим соотношением — 1 кВт мощности котла требуется для обогрева примерно 10 м2 хорошо утепленного помещения при высоте потолков до 3 м. Понятно, что если ваш дом плохо утеплен или вы хотите отапливать стеклянную веранду, то вам потребуется большая мощность. Кроме того, желательно учесть, что, если кроме отопления вы захотите с помощью котла еще получать и горячую воду, то требуемая мощность может увеличиться еще на 20–50 %. Так как горячая вода готовится не постоянно, а периодически, то обычно система строится с приоритетом горячего водоснабжения. В этом случае при потребности в горячей воде вся мощность котла идет на ее приготовление, а отопление перестает работать. Обычно (при учете недолгого использования горячей воды) температура в доме за это время не успевает существенно упасть. Что касается мощности газового котла, в его технических характеристиках указывается мощность при номинальном давлении газа. Следовательно, при меньшем давлении его реальная мощность может быть несколько ниже.
Для получения горячей воды есть масса вариантов. Можно поставить проточный или накопительный водонагреватель, работающий независимо от котла, обеспечивающего отопление. Водонагреватель может быть электрическим или газовым, возможны и комбинации с твердым топливом. Газовый проточный водонагреватель обычно называют газовой колонкой.
О газовых и электрических водонагревателях как проточных, так и накопительных вы могли прочитать выше. Здесь же рассмотрим варианты подготовки горячей воды с использованием котла. Котел, который помимо отопления обеспечивает еще и ГВС, называется двухконтурным. Двухконтурный котел может быть проточного типа или со встроенным бойлером. В случае, когда потребности в горячей воде не очень велики (порядка 10–15 л/мин при нагреве на 30 °C), то логично приобрести двухконтурный котел проточного типа. Более комфортные условия горячего водоснабжения можно получить, установив котел со встроенным бойлером. Его основные плюсы — это 45–60 л (в зависимости от модели) горячей воды, постоянно готовых к использованию. Кроме того, бойлер позволяет иметь на некоторое время запас горячей воды при отключении газа. Но обычно за комфорт приходится платить, и некоторые минусы у котлов со встроенным бойлером тоже присутствуют — это большие (ударение на первом слоге) габариты и вес, а также незначительное увеличение расхода газа для поддержания воды в бойлере постоянно нагретой. Если вы привыкли тратить много горячей воды и у вас несколько точек водоразбора, работающих одновременно с большим потреблением горячей воды (ванная, джакузи, душ и т. п.), то можно к одноконтурному котлу, как, впрочем, и к двухконтурному, подключить бойлер большого объема, например 200 л.
Как правило, это всегда гарантирует удовлетворение потребностей в горячей воде.
Конструкция трубной разводки практически не зависит от типа котла, но напрямую связана с принятой системой отопления.
По характеру движения теплоносителя они разделяются на системы с естественной и принудительной циркуляцией. К тому же в инженерной практике существует огромное количество всевозможных схем разводки систем отопления, в которых человеку непосвященному легко запутаться. Здесь будут рассмотрены только две их них — однотрубные и двухтрубные схемы отопления.
Кроме того, внутреннее гидравлическое давление в замкнутой заполненной водой системе отопления при повышении температуры и стремлении воды к расширению повышается и может превзойти предел прочности отдельных ее элементов. Поэтому в систему водяного отопления вводится демпфер — расширительный бак. Он может быть открытого типа (связанный с атмосферой) и закрытого (связанный лишь с отопительной системой). Таким образом, системы автономного отопления, в зависимости от применяемого расширительного бака, могут быть открытого и закрытого типа.
В открытой системе отопления для компенсации расширения теплоносителя (воды или антифриза) в системе отопления используется открытый расширительный бак, устанавливаемый в верхней точке системы. В этом случае роль компенсатора, уравновешивающего расширение воды при нагревании, играет столб воды до расширительного бака, и вода имеет возможность расширяться в свободный объем бака.
Достаточно ответственной задачей является выбор отопительных приборов. Сегодня рынок предлагает широкий ассортимент отопительных приборов различной конструкции и стоимости. Но у них есть главная общая характеристика — отдаваемая мощность. При правильном расчете радиатора он отдает такое количества тепла, которое нужно для создания комфортных условий в помещении. При совместной работе радиатора и системы «теплый пол» необходимо пересчитать мощность радиатора в меньшую сторону. При отсутствии дорогостоящего проекта по расчету отопления можно самостоятельно определить требуемую мощность радиаторов для того или иного помещения. На некоторых сайтах есть программки, которые выдают мощность при вводе определенных критериев, таких как площадь помещения, высота потолков, количество граничащих с улицей стен. Но если упростить задачу, необходимую помещению мощность можно принять равной одной десятой от площади помещения при высоте потолков в пределах 3 м.
В закрытой системе отопления применяется закрытый мембранный бак, где роль компенсатора играет баллон со сжатым воздухом. Увеличение объема воды в системе отопления при нагревании приводит к оттоку воды из системы в расширительный бак и сопровождается сжатием воздушного баллона в расширительном баке и увеличением давления в нем. Таким образом, вода также имеет возможность расширяться (как и в открытой системе), но нигде напрямую не контактирует с воздухом.
Все большее значение приобретает сегодня внедрение приборов тепловой автоматики. Их назначение — управлять тепловыми процессами, передавать в помещение большее или меньшее количество теплоты, поддерживать в помещении заданную температуру. Результатом будет повышенный комфорт, экономия энергоносителя.
Обязательным элементом системы с принудительной циркуляцией является циркуляционный насос. Его конструкция довольно проста. Он состоит из чугунного корпуса, в котором находится ротор с закрепленной на нем крыльчаткой. В результате вращения ротора с крыльчаткой происходит движение теплоносителя по отопительной системе. Циркуляционные насосы бывают двух типов: с мокрым и с сухим ротором. Смазка подшипников насоса с мокрым ротором осуществляется теплоносителем системы отопления. Также теплоноситель выполняет функцию охлаждения. Понятно, что для этого должна быть обеспечена непрерывная циркуляция воды через гильзу насоса.
При подборе радиаторов решающее значение имеют два параметра. Они относятся друг к другу в обратной зависимости. Это размер радиатора и его излучающая мощность. Чем больше его площадь, тем больше мощность. Чем больше его площадь, тем меньший нагрев ему нужен. При высокотемпературном отоплении мощность радиаторов подбирается максимально близкой по значению к требуемой мощности для данного помещения, и при минимальных габаритах радиаторов они предельно нагреты. Налицо экономия денег на их покупку при минимуме возможности на дополнительное повышение температуры при недостаточном обогреве.
Мощность радиаторов при низкотемпературном отоплении подбирается с запасом. Чем больше запас, тем ниже температура радиатора, тем больше возможность прогреть помещение на более высокую температуру, тем большие габариты радиаторов и большие затраты на их покупку.
Отсюда вытекает обязательное требование к монтажу насосов с мокрым ротором — их вал всегда должен находиться в горизонтальном положении. Среди преимуществ насосов с мокрым ротором стоит упомянуть практическую бесшумность их работы, бесступенчатое переключение скорости, невысокую стоимость. Немаловажно и то, что насосы с мокрым ротором практически не нуждаются в техническом обслуживании. Как следует из названия насосов с сухим ротором, их мотор не соприкасается с теплоносителем. Обычно этот тип насосов применяется в системах, где надо осуществлять циркуляцию больших объемов воды. Насосы с сухим ротором имеют заметно больший КПД, чем их аналоги с мокрым ротором.
Правильный выбор оборудования еще не гарантия хорошего функционирования системы. Очень много зависит от того, насколько грамотно будет сделан проект, и не меньше от того, насколько качественно и квалифицированно будет исполнен монтаж. Перед тем как потратить деньги на оборудование и монтаж, посоветуйтесь с несколькими независимыми профессионалами. Это позволит вам избежать многих ошибок, которые будет трудно исправить впоследствии. Можно дать несколько советов: больше общайтесь с профессионалами, постарайтесь получить объективную, независимую информацию и, главное, начинайте заниматься подбором и проектированием системы отопления на самой ранней стадии строительства вашего дома. Это поможет во многом облегчить процесс монтажа, сэкономить деньги и создать оптимальную систему.
В системах с естественной циркуляцией нагреваемый в котле теплоноситель, например вода, поднимается по вертикальной трубе — «подающему стояку».
Подъем воды происходит потому, что горячая вода имеет меньший вес (точнее — меньшую плотность), чем холодная, и как бы «всплывает» по стояку. Затем вода по трубе — «разводящей линии» поступает в вертикальные трубы — «горячие стояки» и через них — в отопительные приборы. В отопительных приборах горячая вода отдает часть своей теплоты, остывает и возвращается в котел по трубе — «обратной линии». Так как плотность охлажденной воды увеличилась, она своим весом вытесняет нагретую в котле воду в подающий стояк.
•
•
•
В результате возникает непрерывное движение, или циркуляция, воды в системе отопления. Сила этой циркуляции, или циркуляционное давление, зависит от разности температур горячей и «обратной» воды и от высоты расположения отопительного прибора относительно котла.
Для нормальной работы такой системы отопления требуется, чтобы циркуляционное давление было достаточным для преодоления сопротивлений, которые вода встречает в системе. Это достигается увеличением диаметра труб и созданием более простых по конфигурации схем трубной разводки.
В современных жилых домах системы с естественной циркуляцией встречаются все реже. Мало кому нравятся толстые трубы, с уклоном проложенные по стенам, и к тому же системы с естественной циркуляцией «съедают» больше топлива.
Такие системы плохо поддаются тепловой регулировке, в них невозможно применять многие современные материалы.
Единственным неоспоримым достоинством систем с естественной циркуляцией является их электронезависимость.
Если отопительный котел не требует электричества для своей работы (а найти такие нетрудно), то система отопления будет работать даже там, где электроснабжение отсутствует.
Системы отопления с принудительной циркуляцией лишены неудобств гравитационных систем отопления.
В них перемещение теплоносителя производится специальным насосом, который заставляет теплоноситель циркулировать по системе. Циркуляционный насос не поднимает воду на высоту, а лишь помогает ей преодолеть сопротивление трубопроводов, именно поэтому циркуляционные насосы немецких фирм Grundfos и Wilo, в основном используемые при монтаже бытовых систем отопления и имеющие три ступени мощности, потребляют так мало электроэнергии — около 60—120 Вт, как обычная лампочка.
Системы отопления с принудительной циркуляцией дают возможность отапливать здания любой сложности, позволяют выполнять трубную разводку трубами малого диаметра и могут быть скрыты в монолите полов и стен. Тепловое управление можно сделать очень гибким и дифференцированным по помещениям, для чего на каждом радиаторе устанавливается термостатический вентиль, с помощью которого процесс регулирования осуществляется автоматически.
Единственный недостаток систем отопления с принудительной циркуляцией — их электрозависимость.
При вертикальной разводке основная труба спрятана в подвале, а от нее идет через квартиры много вертикальных труб меньшего диаметра. Такая разводка проще и дешевле горизонтальной. Кроме того, она может быть однотрубной и двухтрубной.
Если при однотрубной разводке вода бежит по одному цельному контуру через все радиаторы, то при двухтрубной системе идут два стояка: из одного вода поступает в радиатор, а в другой уходит.
Подобные системы применяются, если необходимо обеспечить естественную циркуляцию теплоносителя.
При горизонтальной разводке труб основная труба идет сквозь все этажи, и на каждом этаже через все комнаты от нее идут горизонтальные трубы. При горизонтальной разводке основную трубу необходимо утеплять, например, организовав для нее специальную шахту. Горизонтальные однотрубные схемы используются редко, у них довольно узкая область применения, в основном, для обогрева больших помещений, поэтому здесь рассматривается лишь вариант двухтрубной разводки.
В настоящее время в индивидуальном строительстве все большую популярность приобретает двухтрубная поэтажная система отопления с коллекторами на каждом этаже, которая, несмотря на повышенный расход труб, имеет множество преимуществ. Для такой разводки используются, как правило, трубы из металлопластика.
Трубы для систем отопления изготавливаются из самых различных материалов, и к ним предъявляются единые требования — минимальные теплопотери, герметичность соединений, надежность и простота монтажа, правильный подбор всех сопутствующих элементов.
При отсутствии возможности подвести к дому газ будет выгодна установка жидкотопливного котла, работающего на солярке. Форсунки в таких котлах вентиляторного типа, а в топливной системе есть топливоподкачивающий насос.
Чтобы иметь необходимый запас жидкого топлива для бесперебойной работы отопления, нужны емкости объемом 1–2 м2. В зимнее время топливо в баках не должно замерзать, поэтому их надо разместить в подвале дома или вкопать в землю. Форсунки котла, работающего на жидком топливе, очень прихотливы к качеству солярки, поэтому лучше поставить дополнительный топливный фильтр.
Для работы жидкотопливного котла также необходима электрическая энергия для питания розжига, топливоподкачивающего насоса, системы автоматики и контроля.
Если к дому подведен электрический кабель большего сечения для подачи электроэнергии большей мощности, то лучше по комнатам развести электропроводку и установить электрические приборы отопления. Современные автоматические электронагреватели имеют комфортную систему регулирования. Это позволяет экономить расход электроэнергии и существенно снизить затраты на отопление вашего дома.
Также можно выбрать электрический водогрейный котел и водяную систему отопления. Выбор системы отопления в таком варианте увеличит расход электроэнергии, но снизит воздействие электромагнитных полей. Также в будущем возможен переход на газовое отопление. Для этого будет достаточно заменить котел, не внося изменений в систему.
В загородных домах часто возникают скачки электрического напряжения. Это вредно не только для котельного оборудования, но и для бытовых приборов. Поможет с этим бороться стабилизатор напряжения. Он позволит сгладить скачки напряжения и поднять его до требуемой величины.
При отсутствии электрической энергии в течение 4–5 ч критических нарушений в системе отопления не произойдет. Жилые помещения в доме не успеют остыть, а при включении электричества автоматический котел заработает самостоятельно.
Если имеют место постоянные перебои с электропитанием, можно установить аварийную систему питания электричеством. Аварийный блок питания состоит из инвертора, который преобразует 12 В постоянного тока в 220 В переменного тока, и обычного аккумулятора.
При аварийном падении напряжения в электросети инвертор автоматически включается и подает резервное питание. Когда подача электроэнергии возобновится, инвертор переходит в режим зарядки аккумулятора.
Возможно приобретение генератора, работающего на бензине или солярке. Если генератор подключен к автоматике системы отопления, он будет запускаться автоматически, в противном случае это придется делать вручную. Основные недостатки применения генератора — токсичные выхлопные газы и шум во время работы.
Если дом не используется для постоянного проживания, а желания приобретать генератор для аварийного питания нет, то в качестве теплоносителя можно использовать незамерзающий антифриз.
Сегодня на российском рынке предлагается более сотни различных котлов зарубежных и отечественных производителей. Какой же из них предпочесть? Как не сделать ошибки в выборе? Не прогадать со стоимостью? Лучше всего поручить выбор котла специалисту, который будет проектировать для вас систему отопления и горячего водоснабжения. Он сможет обеспечить оптимальное сочетание элементов системы, выберет котел, разрешенный к эксплуатации в том помещении, где он предусмотрел его установку в вашем доме, и сориентирует вас относительно того, как получить многочисленные разрешительные документы на установку. Однако решающее слово остается за застройщиком, поэтому, выслушав аргументы проектировщика, вам придется принимать окончательное решение самому.
Из чего же следует исходить при выборе котла? Прежде всего из вида топлива, которое будет наиболее доступно на длительную перспективу в районе строительства вашего дома. Следует учесть, что современные котлы на жидком или газообразном топливе будут работать в течение всего отопительного сезона в автоматическом режиме и не потребуют дополнительных затрат времени с вашей стороны, за исключением сезонных профилактических работ, которые могут производить сервисные службы. А вот с котлами для твердого топлива хлопот больше: их надо постоянно загружать топливом. Определившись с видом топлива, приступают к выбору конструкции котла: одноконтурного — предназначенного для нагрева теплоносителя только для системы отопления или только для системы горячего водоснабжения, либо двухконтурного — он подходит одновременно и для системы отопления, и для системы горячего водоснабжения.
Далее исходят из тепловой мощности котла, которую должен определить проектировщик, требуемых параметров теплоносителя для системы, необходимого качества регулирования теплопроизводительности котла в зависимости от температуры наружного воздуха (одноступенчатое, двухступенчатое, бесступенчатое плавное регулирование), материала, из которого изготавливается котел, его веса, габаритов, стоимости и других характеристик и параметров.
Выбирая вид топлива для своего будущего котла, целесообразно проконсультироваться в районной или даже в областной администрации. При этом необходимо выяснить, какие виды топлива применяются в данной местности на сегодняшний день, как осуществляются заказ и доставка, а также выяснить планы развития на ближайшую и длительную перспективу (например, план газификации района, где и какие будут проложены газопроводы, каковы условия присоединения к ним вашего поселка, города и т. п.).
Лучше, если котел предназначен для сжигания какого-нибудь одного вида топлива. В этом случае конструкция котла и его топки будет оптимально соответствовать топливу и котел будет работать с максимальным КПД.
Идеальным вариантом является газ — самое экономичное топливо. В нем содержится меньше сернистых соединений, поэтому сжигание газа происходит с большей эффективностью, т. е. при сжигании единицы массы газа получается больше полезной теплоты для нужд отопления и горячего водоснабжения, причем в продуктах сгорания содержится меньше загрязняющих атмосферу веществ. Котлы не так подвергаются коррозии, как при сжигании других видов топлива, меньше зарастают сажей.
Газовые котлы легче очищать от сажи, и делать это можно реже. Котлы на газовом топливе более долговечны, не требуется запасать это топливо впрок, а значит, не требуются дополнительные площади под склад топлива в доме или около него. При использовании газового топлива отсутствуют запахи. (Наличие запаха газа свидетельствует об аварийном состоянии котла.)
Проблему отопления загородного дома или дачи достаточно просто решить, если имеется возможность подводки природного газа. В этом случае и следует воспользоваться газовыми обогревателями, так называемыми газовыми котлами. Бытовые газовые котлы — это довольно небольшие, компактные устройства, которые предназначены для обогрева помещений и нагрева проточной воды.
Нагрев помещений в доме происходит за счет циркуляции теплоносителя по системе отопления. Чаще всего это обычная водопроводная вода. Различают газовые котлы как напольного, так и настенного (навесного) исполнения. Некоторые твердотопливные модели позволяют использовать кроме газа другие источники тепла, например мазут, дерево, уголь. Для домашнего применения в небольших помещениях больше подходят котлы настенной конструкции, вследствие своей компактности.
Газовые котлы бытового назначения разделяют на одно- и двухконтурные. Под контурами подразумеваются системы, по которым протекает нагретый теплоноситель (вода). То есть двухконтурный, кроме обогрева помещения, позволяет дополнительно нагревать проточную водопроводную воду. Такую воду можно использовать для всех бытовых нужд: мытья посуды, уборки, принятия ванной и пр.
Несмотря на то что внутреннее устройство газовых котлов достаточно сложное (особенно это касается узлов автоматики), его монтаж и подключение не вызывают затруднений. Для этого необходимо наличие газа, воды и электричества. Естественно, для обогрева помещения должна быть смонтирована герметичная, замкнутая отопительная система. Для этих целей допустимо использовать старую, из обычных батарей отопления, лишь необходимым образом переоборудовав ее для подключения к котлу.
Современные настенные газовые двухконтурные котлы позволяют регулировать температуру горячей воды и теплоносителя раздельными регуляторами на передней панели. Автоматика котла следит за поддержанием необходимого температурного режима и также контролирует рабочие параметры. Это необходимо, чтобы контролировать давление в системе отопления, давление поступающего газа, наличие тяги отвода отработанных газов.
По типу отвода газов газовые котлы разделяются на котлы с открытой и закрытой камерой сгорания. Котлы первого типа работают за счет естественной тяги, как это происходит у печек и каминов. Для их нормальной работы необходимо наличие внешнего дымоотвода, в качестве которого, например, можно использовать печную трубу или специально предназначенный для этого канал.
Газовые котлы с закрытой камерой сгорания более практичны, так как они менее требовательны за счет того, что установленный внутри вентилятор автоматически создает приток кислорода и осуществляет отвод отработанных газов. В этом случае также требуется труба, но требования к ней значительно меньше. В этих целях часто используют так называемые коаксиальные трубы небольшого диаметра.
Коаксиальная труба не требовательна к размещению и может быть выведена горизонтально на улицу, прямо через стену. Внешне она выглядит, как две трубы, помещенные одна в другую, длиной около 1 м. Ее поверхность во время работы не нагревается, и нет необходимости производить теплоизоляцию трубы от стены в месте ее прохода, впрочем, как и самого котла от стены.
Эксплуатация газовых котлов не вызывает затруднений, они позволяют поддерживать температуру в системе отопления вплоть до 80 °C. Мощность газового котла зависит от модификации модели. В зависимости от этого показателя возможен обогрев площади по эмпирической формуле — 1 кВт/10 м2. Для двухконтурных котлов к этой мощности необходимо прибавлять примерно по 3—б кВт (в зависимости от напора струи) для каждой точки отбора горячей воды (кран, смеситель), если они будут открываться одновременно.
Нет необходимости упоминать что, хотя монтаж и подключение газового котла не вызывает затруднений, необходимо поручить это специалистам. Подключение должно производиться по заранее утвержденному проекту, который можно заказать в газовой службе. При покупке котла необходимо убедиться в наличии гарантийных мастерских и заключить договор на послегарантийный ремонт и обслуживание котла.
Горячая вода в доме и отопление в любое время года вне зависимости от коммунальных служб — это, если не чудо, то счастье. Это экономичность по сравнению с электрическими проточными нагревателями и электрообогревателями соответствующей мощности. И это простота монтажа отопительной системы, которую легко можно выполнить, используя металлопластиковые трубы. Газовые котлы изобрели и используют люди, которые ценят уют, тепло и комфорт в своих домах.
Однако газ доступен не везде. В новые коттеджные поселки, которые возникают вдали от сложившейся застройки, он приходит не сразу. Если на газификацию поселка, в котором строится дом, надежды нет, то можно установить котел на жидком топливе. В этом случае потребуются дополнительные площади под специальные стальные или пластмассовые емкости для дизельного топлива в среднем на 4—10 т в зависимости от объема дома и уровня его теплозащиты. Емкости могут быть вынесены за пределы здания и закопаны в землю, однако лучше, если это произведет специализированная организация, монтирующая котел; это делается, если позволяют гидрогеологические условия. При близком расположении грунтовых вод полупустые к весне емкости могут «всплыть». Заглубленные в грунт емкости необходимо ежегодно проверять на герметичность и освидетельствовать. В остальном эксплуатация жидкотопливного котла мало чем отличается от эксплуатации газового котла. Современные жидкотопливные дутьевые горелки с подогревом топлива перед его сжиганием по своей эффективности практически не уступают газовым. Жидкое топливо при этом испаряется и происходит сжигание смеси паров топлива и воздуха.
Запас топлива создает у владельца котла чувство уверенности в условиях нестабильной экономики и рынка, однако длительное (больше года) хранение топлива в прозрачных пластмассовых емкостях может привести к его физическому и химическому «старению». Конечно, емкости, которые имеют двойные стенки и обладают практически стопроцентной надежностью, безопасны, однако в доме будет присутствовать, пусть едва заметный, но все же ощутимый специфический запах.
Если в вашей местности будут трудности с приобретением дизельного топлива или вас смущает его стоимость, то можно остановить выбор на котлах для сжигания твердого топлива: каменного или бурого угля, дров, торфа или сланца.
Эффективность сжигания в этом случае будет значительно ниже, а вредные выбросы в атмосферу значительно больше, чем у газовых и жидкотопливных котлов. Кроме того, потребуются дополнительные площади под склад топлива и постоянные затраты времени на загрузку топлива в котел. Как же поступить, если вы выяснили, что газификация поселка, в котором расположен ваш коттедж, произойдет через несколько лет? Установить котел для другого вида топлива, а затем заменить его на газовый — слишком дорогое удовольствие. Лучший вариант в этом случае — установка комбинированного котла. Безусловно, любая комбинация будет стоить несколько дороже, чем котел для одного вида топлива, увеличит габариты, потребует дополнительных площадей для размещения, снизит эффективность. Особенно это ощутимо у универсальных котлов для сжигания твердого, жидкого и газообразного топлива, тепловой КПД которых при сжигании твердого топлива составляет 58–60 %, а жидкого и газообразного 70–80 %, в то время как у газовых и жидкотопливных котлов — 90–95 %.
Наиболее оптимальной будет комбинация для сжигания жидкого и газообразного топлива, поскольку современные горелки позволяют сжигать оба этих вида топлива практически одинаково. Они модулируют круглое пламя в виде горизонтального факела, поэтому комбинированные котлы для сжигания жидкого и газообразного топлива имеют цилиндрическую камеру сгорания, образуемую стенками чугунных или биметаллических (чугун/сталь) каналов, воспринимающих лучистую теплоту пламени и конвективную теплоту омывающих их горячих газов и передающих ее протекающему по ним жидкому теплоносителю. В передней торцевой съемной стенке или дверце имеется отверстие с крепежным устройством, на которое монтируется (в зависимости от того, какое топливо предполагается в данный момент использовать) жидкотопливная или газовая дутьевая горелка, соответствующая мощности котла.
Монтаж горелки не представляет труда. Горелка вставляется в отверстие, настраивается на глубину топочной камеры, а затем закрепляется винтами на фланце. Газовая или мазутная линия присоединяется к горелке с помощью накидной гайки, из которой предварительно удаляется заглушка. В арматурный блок горелки требуется вставить два штекера. После этого проверяют герметичность газовой арматуры и удаляют воздух из газопровода или жидкотопливной линии. Электрические провода подключаются с помощью штекерных разъемов. Пуск горелки, особенно первый, должен производиться специалистом, так как при этом горелка регулируется в соответствии с нормами выбросов в атмосферу загрязняющих веществ, приводимыми в таблице инструкции по монтажу горелки, с применением газоанализатора, датчики которого устанавливаются в патрубок для отвода дымовых газов. При переходе на другой вид топлива горелка демонтируется и монтируется горелка для другого вида топлива. Отопительная нагрузка здания зависит от температуры наружного воздуха, причем с расчетной или близкой к ней нагрузкой котел будет работать довольно короткий период (5—20 суток в течение отопительного периода). Все остальное время — с нагрузкой, не превышающей половины расчетной мощности тока.
Логично было бы в период с повышенной температурой наружного воздуха снизить мощность котла, а следовательно и расход топлива. Однако снижение расхода топлива может привести к изменению условия сгорания топлива, размера факела в камере сгорания и, как следствие, к снижению КПД. В связи с этим по своей конструкции жидкотопливные и газовые горелки могут быть одноступенчатыми, двухступенчатыми, рассчитанными на сжигание меньшего количества топлива, а также модулирующими. Модулирующие горелки позволяют бесступенчато изменять мощность в зависимости от потребности в теплоте путем количественного изменения соотношения топливо/воздух, т. е. когда в зависимости от количества подаваемого воздуха и аэродинамического сопротивления в камере сгорания изменяется подача топлива. Это обеспечивает стабильный КПД котла и минимальные концентрации загрязняющих веществ в уходящих газах при переменной тепловой нагрузке.
В последнее время на мировом рынке появились комбинированные горелки для жидкого и газообразного топлива. В этом случае на котел устанавливается одна горелка, к которой подводится газопровод и топливопровод жидкого топлива. Отсутствует необходимость в смене горелки, она лишь переключается с одного вида топлива на другой. Естественно, что устройство такой горелки сложнее, а стоимость намного выше, чем при применении двух горелок на разные виды топлива. В связи с этим такие горелки — пока редкость на российском рынке. В настоящее время у нас представлены комбинированные горелки фирм Elko Klockner мощностью от 100 кВт, Weishaupt GL1/1-E мощностью от 60 до 335 кВт и GL3/1-E, RGL3/1-E мощностью от 90 до 630 кВт.
К жидкотопливным горелкам топливо из емкости подается топливным насосом под давлением и распыляется форсункой в виде мельчайших капель. Эта капельная взвесь в виде тумана смешивается с воздухом, нагнетаемым дутьевым вентилятором в необходимом для сгорания соотношении, и подается в зону горения. При розжиге топливно-воздушная смесь поджигается запальным устройством, а далее процесс горения поддерживается самостоятельно. Факел пламени будет иметь в этом случае желтую окраску. Для получения голубого пламени применяют предварительный подогрев топлива электрическим нагревателем или потоком уходящих газов.
При этом капельки топлива испаряются, превращаясь в пар, и, смешиваясь с воздухом, сгорают с большей эффективностью. Выбросы угарного газа, окислов азота и серы будут значительно ниже допустимых значений самых требовательных европейских экологических норм. Такие жидкотопливные горелки называют иногда горелками синего пламени. Несмотря на то, что они сегодня дороже традиционных, учитывая, что нормативные требования по эффективности сжигания и экологии будут возрастать, за модулирующими горелками с предварительным подогревом топлива — будущее.
Так как газовые горелки для комбинированных котлов имеют вентиляторный наддув, они оказываются более устойчивыми к колебаниям давления газа в газопроводной сети, чем атмосферные горелки газовых котлов, и работают даже при понижении давления газа в сети до 70–80 мм. С целью энергосбережения и улучшения эффективности сгорания при розжиге котла горелки комплектуются воздушным клапаном с сервоприводом (маркировка L в обозначении модели), который препятствует охлаждению камеры сгорания в период, когда горелка не работает. Плавно открываясь при розжиге котла, клапан предотвращает пульсации и способствует плавному выходу котла на рабочие параметры. Сегодня на российском рынке представлены горелки многих фирм-производителей для газообразного и жидкого топлива. Они пригодны для использования в котлах малой мощности, предназначенных для отопления коттеджей, и обеспечивают высокий КПД агрегата при самых различных режимах работы. Наибольшей популярностью пользуются горелки немецких, английских и финских производителей.
Поскольку при сжигании жидкого топлива образуется больше сернистых соединений, которые могут конденсироваться на поверхности стенок котла, особенно при низких температурах воды, тепловоспринимающие поверхности комбинированных котлов для жидкого и газообразного топлива выполняют из чугуна, который меньше подвергается коррозии, чем сталь.
Некоторые модели комбинированных котлов имеют встроенные емкости-аккумуляторы горячей воды. Те модели, которые их не имеют, могут присоединяться к отдельным бакам-аккумуляторам тех же фирм-производителей, которые устанавливаются рядом с котлом или под ним для экономии полезной площади. Следует заметить, что с 1 января 2000 года вступили в действие новые нормативы по теплозащите зданий, которые предусматривают для ограждающих конструкций зданий в 3,5–3,7 раза большие термические сопротивления по сравнению с уровнем 1995 года. Это означает, что расчетная тепловая мощность котла снизится по сравнению с аналогичным по площади зданием, построенным по старым нормативам, также в 3,5–3,7 раза. Безусловно, это будет реальная экономия и в затратах на котел и систему отопления, и ежегодных в затратах на топливо. Однако, если котел обслуживает одновременно и систему отопления, и систему горячего водоснабжения, его мощности может не хватить для комфортного горячего водоснабжения. Ведь для комфортного душа потребуется расход 8 л/мин воды температурой 40 °C, а для наполнения ванны, которое должно произойти по нормам за 10 мин, потребуется расход горячей воды 15 л/мин. Это потребует мощности котла 18–30 кВт. Мощность же котла при современном уровне теплоизоляции будет примерно в 2–3 раза меньше. Применение баков-аккумуляторов большого объема повысит комфорт горячего водоснабжения, но может одновременно снизить тепловой комфорт в доме, ведь для нагрева большего по объему бака-аккумулятора горячей воды котлом с меньшей тепловой мощностью потребуется более продолжительное время — 40 мин и более, и именно на такое время котел будет отключен от отопительного контура. В данном случае придется делать технико-экономическое обоснование: или производить выбор мощности котла исходя из нужд горячего водоснабжения, но при этом использовать котлы с модулирующими горелками, обеспечивающими высокий КПД при низкой степени загрузки, или использовать отдельный бак-аккумулятор горячей воды с автономным подогревом газовой или жидкотопливной горелкой.
При установке комбинированных котлов придется предусмотреть отдельное помещение для размещения емкостей для жидкого топлива. Они могут быть пластмассовыми производства фирм Dehoust, Schutz, Roth (Германия) или стальными производства фирмы Roth. Все они поставляются в Россию. Пластмассовые емкости дешевле и легче металлических. Фирма Schutz выпускает емкости объемом 1050; 1600; 1850 и 2200 л при ширине 78 см и высоте от 195 до 199 см, что обеспечивает наиболее экономное использование полезного объема помещения и позволяет пронести их практически через любую дверь. Двойные стенки и надежная система контроля герметичности дают возможность устанавливать их непосредственно на пол без металлического поддона.
Набор топливных емкостей соединяется системой трубопроводов в батарею необходимого объема. Емкости снабжены специальным клапаном SMP с защитой от распространения запаха. На топливопровод перед горелкой необходимо установить топливный фильтр, производимый и реализуемый в России, например, фирмой Oventrop (Германия). Емкости могут располагаться снаружи здания и быть заглублены в землю на глубину промерзания. При этом следует иметь в виду, что при низких температурах вязкость топлива увеличивается и топливный насос будет затрачивать больше электроэнергии на перекачку топлива. Кроме того, вода, порой присутствующая в дизельном топливе, может замерзать и закупоривать топливопровод.
Котлы имеют патрубок для отвода дымовых газов, к которому должен присоединяться дымоход. Дымоходы выполняются из нержавеющей стали, так как температура дымовых газов низка и может происходить выпадение агрессивного конденсата на стенках дымохода. В пределах здания дымоход, как правило, не теплоизолируется.
За пределами здания, в силу вышеназванных причин, необходимо выполнять дымоход из нержавеющих труб с двойными стенками, между которыми прокладывается теплоизоляция. Если теплоизоляция не предусматривается, то устраивается отвод конденсата в специальный бак с необходимостью его последующей нейтрализации перед спуском в канализацию. Такие дымоходы имеют стандартный ряд типоразмеров и выпускаются как отечественными, так и зарубежными фирмами, например фирмой Bertrams (Германия). Сечение дымохода, его прокладку в здании и высоту в зависимости от мощности и параметров сжигания топлива должен определить специалист и разработать проект на дымоудаление. От дымохода зависит тяга в котле, а следовательно, надежность и устойчивость процесса сгорания. Ошибка в прокладке дымохода может привести не только к нарушениям в работе котла, но и к аварии, поэтому к этой проблеме необходимо отнестись со всей ответственностью.
Комбинированные котлы имеют встроенный прибор автоматического регулирования работой, который может дооснащаться электронными блоками, например для программирования работы котла в зависимости от режима работы системы отопления, автоматического регулирования температуры нагреваемой воды в соответствии с температурой наружного воздуха и т. п.
Следует отметить, что комбинированные котлы на жидком и газообразном топливе обладают повышенной надежностью по сравнению с газовыми котлами, так как при перебоях с подачей газа, которые могут быть на газораспределительных сетях, особенно в периоды экстремальных морозов, когда возможно замерзание газового конденсата, домовладелец может перейти на другой вид топлива. Единственным уязвимым звеном в цепи надежности комбинированных котлов на жидком и газообразном топливе могут быть перебои с подачей электроэнергии, при которых прекратится работа топливного насоса, дутьевого вентилятора, запального устройства и прибора автоматического регулирования, и котел автоматически отключится. При возобновлении подачи электроэнергии произойдет автоматический розжиг котла. Однако если электроэнергия не будет подаваться в течение длительного времени — сутки и более, что часто случается в малых поселках, есть опасность «заморозить» систему отопления и сам котел. На случай отключения электричества можно посоветовать установить в доме резервный генератор электроэнергии на том же дизельном топливе, мощность которого должна соответствовать суммарной мощности электрооборудования, включая электрооборудование котла в коттедже, или предусмотреть резервное печное отопление, как это очень часто делают застройщики индивидуальных домов за рубежом.
Чаще всего на выбор в пользу электрического котла влияет то, что электричество сейчас есть почти везде. Но вот только какое же мы имеем электричество? Точнее, какое же мы имеем электроснабжение? О его качестве стоит поговорить особо. Живем мы, как известно, не на Западе, где за двух-трехчасовой перебой в электроснабжении потребитель вправе потребовать с электрокомпании неустойку. У нас же электричество даже в ближнем Подмосковье порой исчезает на несколько часов, а иногда и дней. И что в этот период делать с отоплением? Источники бесперебойного питания (UPS), способные обеспечить электрокотел энергией на столь длительный период, конечно же, существует, но занимают такой объем помещения и имеют такую огромную стоимость, что об их установке в собственном доме не может быть и речи. Поэтому спасением от такой напасти является только мощный дизель-генератор. Вот эту-то особенность нашего электроснабжения просто нельзя не учитывать при выборе оборудования. Следует учитывать и то, что стоимость электроэнергии в нашей стране повышается достаточно регулярно. Электроэнергия уже перестала быть самым дешевым носителем (40 копеек за киловатт — это немало), что будет происходить дальше, предугадать, в общем-то, не сложно.
Есть и еще один нюанс отечественного электроснабжения. При питающем напряжении 220 В мощность котла будет ограничена пятью киловаттами (котел большей мощности поставить просто не разрешат). Такой мощности едва хватает на отопление домика размером 6 × б м. А кто же сейчас строит такие дома? Сейчас самый распространенный домик — это 250–300 м2. А все более мощные котлы рассчитаны на трехфазное напряжение 380 В. И нужно продумать, где взять эти самые три фазы, во что обойдется прокладка силового кабеля и получение разрешения на отпуск электричества. Ведь по существующим нормам на каждый дом положена мощность в 10 кВт/ч. Все, что сверх этой цифры, можно получить только за дополнительную плату.
А эта дополнительная плата может оказаться такой, что легче и дешевле будет подвести к дому газ. Можно уверенно сказать, что практически на всей территории крупных городов сейчас не хватает электроэнергии. К этому добавляется высокая изношенность электросетей. Энергетики часто предлагают застройщикам проложить высоковольтный кабель и поставить собственную подстанцию. Все, вроде бы, просто, но стоимость собственной подстанции может оказаться такой… Даже если для решения такой проблемы объединяются жители целого коттеджного поселка, то и тогда это обходится для каждого домовладельца совсем не дешево.
Выбирая электрический котел надо учитывать и то, что далеко не любой теплоноситель в нем можно использовать. ТЭНы — это зона интенсивного нагрева, поэтому всегда есть «поверхностный» слой теплоносителя, который перегревается. Из «жесткой» воды начинает выпадать известь, этиленгликоль (антифриз) начинает пригорать к поверхности, из солевых растворов выпадают соли. Чем это чревато? Чревато это прежде всего тем, что выпавшее вещество (соли, сажа и т. д.) изменят условия работы на границе раздела «ТЭН — теплоноситель». В результате для того, чтобы нагреть теплоноситель до прежней температуры, температуру поверхности самого ТЭНа придется увеличивать, что моментально скажется на сроке его службы. Расход электроэнергии также возрастет. В общем, проблем сразу же возникнет много. Поэтому, прежде чем заливать в систему какой-то новый теплоноситель, нужно очень хорошо подумать.
Для использования в центральной системе отопления применяют чугунные радиаторы. Они не требовательны к качеству теплоносителя. Биметаллические радиаторы выдерживают большое рабочее давление и могут быть использованы в отоплении многоэтажных домов. Для небольших домов с автономной системой отопления подойдут алюминиевые радиаторы, рассчитанные на небольшое рабочее давление, или стальные панельные радиаторы, у которых повышены требования к теплоносителю.
Начнем с того, что отопительные приборы выбираются, как и котел, по тепловой мощности. Здесь действует все та же формула — 1 кВт примерно (!) на 10 м2 хорошо утепленного помещения с высотой потолка до 3 м.
Зачастую все отопительные приборы называют радиаторами. Однако это не совсем верно, ведь радиатор — это частный случай. Есть несколько типов отопительных приборов. Кроме радиаторов существуют и конвекторы, и комбинированные приборы, сочетающие в себе свойства и первых и вторых. Ниже будут описаны основные типы отопительных приборов, их отличительные особенности, достоинства и недостатки.
Традиционные чугунные радиаторы имеют относительно большой объем и, соответственно, содержат много горячего теплоносителя и очень инерционны. Они отдают значительную часть тепла в виде излучения. Конвекторы отдают тепло преимущественно за счет циркуляции воздуха через них. Грубо говоря, конвектор — это одна или несколько труб (по которым движется теплоноситель) с надетыми на них металлическими «ребрами». Воздух проходит сквозь конвектор снизу вверх, нагреваясь от многочисленных теплых оребрений. В некоторых конвекторах величина теплового потока регулируется специальной заслонкой, открывая которую, можно увеличить поток движущегося нагретого воздуха. Панельные радиаторы — это комбинированные отопительные приборы, сочетающие в себе свойства радиаторов и конвекторов. Отопительные приборы могут быть изготовлены из различных материалов и способны выдерживать различное давление. Второй параметр особенно важен при установке в многоэтажных городских домах, так как в этом случае давление в системе отопления значительно выше, чем в домах с индивидуальным отоплением. Если же выбирается отопительный прибор для дачи или коттеджа, то в таком случае высокого давления в системе быть не должно (не более 3 атм) и по этому параметру подойдет практически любой отопительный прибор.
Хорошо всем знакомые чугунные радиаторы, которые установлены в большинстве старых российских домов, хорошо отдают тепло и выдерживают относительно высокое давление. Большой диаметр проходного отверстия и малое гидравлическое сопротивление большинства чугунных радиаторов позволяют успешно использовать их в системах с естественной циркуляцией. Минусы чугунных радиаторов — трудоемкость монтажа, не самый привлекательный внешний вид (за исключением некоторых импортных моделей) и большая тепловая инерция. Традиционное достоинство отечественных чугунных радиаторов — низкая цена.
Алюминиевые радиаторы имеют очень хорошую теплоотдачу, низкую массу и привлекательный дизайн. К недостаткам можно отнести то, что они подвержены коррозии, которая усиливается при наличии в системе отопления гальванических пар алюминия с другими металлами.
В случае использования алюминиевых радиаторов желательно проведение противокоррозионных мероприятий, что вполне реально осуществить при индивидуальном отоплении. Алюминиевые радиаторы, представленные в основном итальянскими производителями, подразделяются на две категории: радиаторы из первичного и из вторичного алюминия. Цена алюминиевых радиаторов из вторичного сырья значительно интересней, чем цена на радиаторы из первичного сырья. Тем не менее, первичные алюминиевые радиаторы более качественные и надежные. Так, к примеру, если провести рукой по внешней стороне секции радиатора из вторичного алюминия, то плавного движения по «ребрам» не получится, рука будет «скакать», что совершенно исключено при аналогичном опыте с радиаторами из алюминия первичного. Различия между разными марками радиаторов в основном во внешнем дизайне, рабочие характеристики не особенно отличаются.
На одном из уральских военных заводов была сделана попытка изготавливать алюминиевые радиаторы, однако они были не совсем удобны в сборке: если выходила из строя одна секция, нужно было демонтировать всю батарею. В случае же с радиаторами импортного производства все гораздо проще: нужно открутить четыре гайки и спокойно снять радиатор со стены. Причем они достаточно легкие, и с этим может справиться даже женщина.
Алюминиевые радиаторы рекомендуют промывать проточной водой один раз в год, что с успехом может делать каждый. Однако это легко сделать в случае, если радиатор установлен правильно, т. е. соединен с трубами с помощью быстроразъемных соединений. В противном случае, если труба просто вставлена в радиатор и обжата или приварена, его так просто не демонтируешь.
Среди монтажников часто бытует мнение, что алюминиевые радиаторы нельзя устанавливать в одной системе с котлом, оборудованным медным теплообменником. Данное утверждение базируется на основании физической несовместимости металлов алюминия и меди. Эти два металла при непосредственном контакте образуют гальваническую пару, в которой более «сильным металлом» является медь, которая притягивает ионы алюминия и спустя некоторое время алюминий превращается в фольгу. Однако данное утверждение не применимо к системам, выполненным из полипропиленовой трубы или же из металлопластиковой трубы, так как в такой системе отсутствует прямой контакт между алюминием и медью, и тем самым гальваническая пара разрывается.
Выбирая радиатор для собственного дома, покупателю необходимо обращать внимание на несколько важных моментов. В первую очередь это рабочие характеристики радиатора. К ним относятся рабочее давление и теплоотдача. Первый показатель определяет давление воды, которое может выдержать данный радиатор, не разорвавшись. Для современных алюминиевых радиаторов производители указывают рабочее давление 16 атм. Давление в центральной системе отопления многоэтажных домов обычно не превышает 6 атм, но при ее запуске после летнего, нерабочего, периода нагрузки могут быть более серьезные, и радиатор с низким рабочим давлением вряд ли их выдержит. На заре появления алюминиевых радиаторов на рынке их рабочее давление составляло 10 атм. Хотя этот показатель больше давления в системе центрального отопления, тем не менее известны случаи, когда при неправильном запуске системы такие радиаторы выходили из строя.
Теплоотдача — это показатель, говорящий о том, сколько тепла отдает секция радиатора. Так, часто производители алюминиевых радиаторов прибегают к маркетинговому ходу, завышая теплоотдачу радиаторов. Например, просматривая рекламный буклет, вы можете увидеть, что теплоотдача радиатора — 200 Вт при DT 70 °C, но никто не расшифровывает, что это обозначает. На самом деле, это разность между средней температурой воздуха в помещении (принимается 20 °C) и средней температурой в системе отопления (при DT 70 °C рабочий график системы отопления должен составлять: подача — 100 °C, обратка — 80 °C), и становится ясно, что эти цифры реальности не соответствуют. Корректно считать теплоотдачу радиаторов при DT 50 °C, и у большинства алюминиевых радиаторов одна секция размером 100 × 600 × 80 мм может обогреть примерно 1,2 м3 площади, что соответствует теплоотдаче в 120 Вт.
Биметаллические радиаторы (имеющие алюминиевый корпус и стальную трубу, по которой движется теплоноситель) сочетают в себе плюсы алюминиевых радиаторов — высокая теплоотдача, низкая масса, хороший внешний вид и, кроме того, при определенных условиях имеют более высокую коррозионную стойкость и обычно рассчитаны на большее давление в системе отопления. Опять же, их основной минус — высокая цена. Благодаря тому, что эти радиаторы способны выдержать большое давление, они могут использоваться в городских квартирах.
Стальные конвекторы — это более прогрессивный тип нагревательных приборов по сравнению с радиаторами, так как они позволяют применять теплоноситель с повышенными температурой и давлением. Кроме того, конвекторы можно соединять по проточной схеме без кранов, потому что теплоотдача их регулируется воздушным клапаном, установленным в кожухе.
Стальные настенные конвекторы «Комфорт-20» применяют в системах водяного отопления с температурой воды до 150 °C и давлением до 1 МПа.
Конвекторы выпускают двух модификаций — концевые, в которых трубы с одной стороны заканчиваются короткой резьбой, а с другой замкнуты калачом, — и проходные, имеющие на одном конце короткую, а на другом — длинную резьбу. Такого типа конвекторы поставляют с дополнительными кронштейнами для навешивания на стену.
Примеры условного обозначения конвекторов: КН20-2К — конвектор концевой с поверхностью нагрева 2 экм; КН20-2П — конвектор проходной с поверхностью нагрева 2 экм.
Напольные конвекторы «Ритм» применяют для групповой установки в системах водяного отопления в общественных зданиях при температуре воды до +150 °C и давлении до 1 МПа. Такой конвектор состоит из пластинчатых нагревательных элементов (аналогичных элементам в конвекторе «Комфорт-20» длиной 900 мм (проходного и концевого) или 600 мм (проходного)), кожуха длиной 1000 мм, декоративной решетки и деталей.
Конвекторы «Ритм» выпускают таких марок: КО 20-2.4К концевой и КО 20-2,411 проходной с поверхностью нагрева 2,4 м2; КО 20-1,611 проходной с поверхностью нагрева 1,6 м2. Конвекторы могут иметь торцевую деталь с отверстием (КО 20-Т), глухую торцевую деталь (КО 20-ТГ) и угловую деталь (КО 20-У).
Конвекторы можно устанавливать последовательно, с жесткой стыковкой кожухов и созданием единого кожуха длиной, кратной 1000 мм. Последний конвектор заканчивается нагревательным элементом, так же, как у конвекторов типа «Комфорт». Конвекторы поступают в торговую сеть с подготовленными концами труб под сварку или по заказу потребителя могут иметь нанесенную резьбу. Высота таких конвекторов 320 мм, глубина 180 мм.
Высокие конвекторы с кожухом КВ20 применяют для отопления лестничных клеток, вестибюлей и других помещений большого объема при температуре воды 150 °C и давлении до 1 МПа. Конвектор состоит из нагревательных пластинчатых элементов, панелей кожуха, боковых стенок и воздуховыпускной решетки. Конструкция такого конвектора позволяет устанавливать два прибора в ряд.
Стальные отопительные конвекторы без кожуха «Аккорд» применяют для водного отопления жилых, общественных и промышленных зданий с температурой воды +150 °C и давлением до 1 МПа.
Конвектор состоит из двух труб диаметром 25 × 2,5 (2,2) мм, по которым проходит вода. На трубы плотно насажены ребра из листовой стали, имеющие П-образную форму, открытую к стене.
НЕЗАВИСИМО ОТ ТИПА ОТОПИТЕЛЬНОГО ПРИБОРА СУЩЕСТВУЮТ ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ИХ УСТАНОВКЕ.
❐ Отопительные приборы, независимо от их типа и материала, предпочтительнее располагать под окном. Это делается для того, чтобы поднимающийся от них теплый воздух блокировал движение холодного воздуха от окна.
❐ Чтобы обогрев помещения происходил рационально, следует соблюдать следующие параметры: расстояние от отопительного прибора до стены — как минимум 3 см, до подоконника и до пола — 10–12 см.
❐ Если возникает желание закрыть отопительный прибор декоративной панелью или экраном, то следует помнить, что при этом теряется большое количество тепла (около 20 %) и есть риск остаться в «недогретом» помещении.
❐ Для повышения КПД радиатора можно укрепить за ним на стене отражающую изоляцию (обычно это два тонких слоя металла и слой теплоизолятора между ними). Такая несложная операция позволит большую часть тепла от радиатора использовать для отопления помещения, а не стены.
Конвекторы выпускают концевые: одно- и двухрядные по высоте; концы труб у них с одной стороны имеют короткую резьбу или выполнены гладкими под сварку, а с другой — заканчиваются калачом. И выпускают конвекторы проходные однорядные всех размеров по длине для последовательного соединения — с короткой резьбой на трубах с одной стороны и сгоном — с другой. Комплектуют конвекторы настенными кронштейнами, расстояние от пола до низа ребер теплоотдатчиков должно быть при установке 60—100 мм, а от верха ребер до низа подоконной доски — не менее 50 мм.
Для условного обозначения конвекторов проходного действия в маркировку добавляют индекс П. Например, обозначение концевого конвектора выглядит как А-20, а конвектор «Аккорд» проходной обозначается как А-20П. При двухрядной по высоте установке впереди добавляется цифра 2; расстояние между осями подводок при этом равно 500 мм.
Стальные панельные радиаторы наиболее часто используются при индивидуальном отоплении. Они обладают небольшой тепловой инерцией, а значит, с их помощью легче осуществлять автоматическое регулирование температуры в помещении. Существуют три типа панельных радиаторов — с нижним, боковым и универсальным подключением. В радиаторы с нижнем подключением встроен термостатический вентиль, на который можно установить терморегулятор для поддержания заданной температуры в помещении. Как следствие, стоимость радиаторов с нижним подключением выше, чем аналогов с боковым подключением. Новые панельные радиаторы с нижним центральным подключением предназначены для современных отопительных систем с принудительной циркуляцией теплоносителя и горизонтально проводимой системой труб под радиаторами в полу, в стене или на стене, скрытой проводкой. К особенностям прибора можно отнести решение внутренней разводки «все в центре», центральное присоединение к отопительной системе снизу с межцентровым расстоянием 50 мм. Концепция «все в центре» приводит к равномерному нагреву по площади панели прибора и, как следствие, к увеличению тепловой мощности. Кроме того, исключены ошибки при монтаже, так как центр только один. Еще одно преимущество — монтаж присоединительных труб можно произвести и в том случае, когда неизвестна длина и высота отопительного прибора. И заменить радиатор можно в любой момент без изменения прокладки трубопроводов. Новинка устойчива к перепадам давления (до 10 атм), обладает повышенной коррозионной стойкостью и механической прочностью. Поверхность радиатора долго сохраняет первоначальный вид, так как при его изготовлении применяют технологию катафорезной лакировки.
Стальные трубчатые радиаторы — обычно наиболее дорогой тип радиаторов (в пересчете на 1 кВт). На российском рынке предлагается достаточно большое количество трубчатых радиаторов разных форм и расцветок.
В отдельный подкласс стоит выделить дизайн-радиаторы. Если основная задача любого другого отопительного прибора — это отдать дому тепло и не испортить своим внешним видом интерьер, то в случае с дизайн-радиатором трудно настолько точно определить его главное предназначение. Дизайн-радиатор призван не только обогревать помещение, но и украшать его, придавать интерьеру некую «изюминку».
Можно выделить три основных типа дизайн-радиаторов:
— водяные,
— электрические,
— комбинированные (сочетают в себе свойства первого и второго типов, т. е. могут, например, на протяжении отопительного сезона работать в системе отопления, а после окончания отопительного сезона такой радиатор можно переключить в режим электронагрева).
Ассортимент форм и расцветок дизайн-радиаторов поистине широчайший. Вы можете выбрать радиатор, окрашенный в любой из цветов радуги, а если понадобится золотистый или серебристый вариант — это тоже не проблема. Причудливые изгибы и различные комбинации элементов трубчатых радиаторов помогут дизайнеру украсить любой интерьер. Но дизайн-радиаторы могут иметь и совершенно неожиданные формы и быть изготовлены не только из привычных трубочек. В частности бельгийская фирма «JAGA» предлагает дизайн-радиаторы, которые можно использовать для прикрытия колонн. Для некоторых интерьеров могут стать незаменимыми радиаторы из натурального камня. В общем, выбор дизайн-радиатора — это дело, которое может доставить истинное эстетическое удовольствие любому члену вашей семьи и вызвать белую зависть у ваших будущих гостей.
Еще один параметр, по которому можно разделить все отопительные приборы, — состоят ли они из отдельных секций или представляют собой целый законченный продукт. Секционные отопительные приборы — это алюминиевые, биметаллические или чугунные радиаторы. Секции соединяются между собой при помощи ниппелей, а между секциями устанавливаются прокладки. Обычно прокладки резиновые, что нормально при использовании в качестве теплоносителя воды. Если же необходимо применение антифриза, то резина может быть разрушена его агрессивным воздействием. Чтобы этого не произошло, возможно применение специальных прокладок. Несекционные отопительные приборы — это, например, панельные радиаторы, которые представляют собой два профилированных стальных листа, сваренных по периметру сплошным швом, а между каналами точечной сваркой. Для увеличения теплосъема с панели за счет конвективного теплообмена на панели таких радиаторов точечной сваркой приваривается П-образное вертикальное оребрение.
Изделия из ПНД и металлопластика поставляются в бухтах, поэтому можно нарезать фрагменты любой длины. Такие трубы особенно удобны в монтаже, поскольку количество соединений, а следовательно, и опасность протечек сводится к минимуму. Остальные трубы мерные, длиной 4–6 м. Изделия из полипропилена можно прямо на месте монтажа быстро собрать в трубу любой длины. Для этого четырехметровые секции скрепляются путем нагрева промежуточных фитингов. Разводку водопровода по участку (наружный) чаще всего выполняют более дешевыми трубами из ПНД или полипропилена, а в помещении (внутренний) — всеми видами перечисленных труб. Наиболее престижные медные трубы соединяют пайкой, но обойдутся они намного дороже других. Трубы из металлопластика можно значительно гнуть, что позволяет легко изменять конфигурацию водопровода. Они особенно удобны в труднодоступных местах, при создании временной конструкции и в тех случаях, когда требуется добавить какой-либо элемент (например, при подсоединении гидроаккумуляторного бака). Следует учесть, что неметаллические трубы имеют ограничение на предельно допустимое давление, например до 6, до 10 бар.
Для наружного водопровода обычно используют магистральную трубу диаметром условного прохода (Ду) 32 или 40 мм (11/4" или 11/2" соответственно), а для внутреннего — 15 мм (1/2"). При этом масса водоподъемной трубы должна быть как можно меньше. Кроме того, необходима значительная жесткость на скручивание ее протяженной конструкции, поскольку при пуске и остановке электродвигатель погружного насоса развивает довольно большой крутящий момент. Именно по этим двум причинам обычно отдают предпочтение монолитной трубе из ПНД или полипропиленовой трубе из сваренных между собой четырехметровых секций. Диаметр выбирают в зависимости от используемого насоса и глубины его погружения, причем чаще всего это Ду 40 или 50 мм.
Поскольку температура под землей составляет приблизительно 4 °C, температурные деформации столь длинной пластмассовой трубе не страшны. Специалисты компании «Ф-ПЛАСТ» утверждают, что сварные конструкции из полипропилена наиболее выгодны потребителю благодаря своим толстым стенкам и возможности легко нарастить трубу в процессе эксплуатации. А такая необходимость вполне может возникнуть в связи со снижением дебита даже артезианской скважины. Ведь из-за постепенного увеличения общего числа скважин в округе падение уровня воды становится очень вероятным. Металлическая водоподъемная труба хоть и будет обладать самой высокой жесткостью, но ее значительная масса резко усложнит как монтаж, так и возможный демонтаж. Да и обойдется эта конструкция дороже.
Если быть точным, имеется в виду медь, окисленная фосфором (с минимальным содержанием Си + Ад 99,9 % и остатком фосфора 0,015—0,040 %), обозначаемая по международным стандартам Cu-DHP. Основные ее свойства проявляются в том, что она мягкая, пластичная, очень хорошо выдерживает динамические нагрузки, т. е. гнется и скручивается, почти не подвержена коррозии.
Традиционно вся Европа использует медные трубы в системах водопровода уже много веков. Срок службы медных труб исчисляется несколькими столетиями. Медь как металл не вредна для человеческого организма, а в некоторых случаях ионы меди, растворенные в воде, даже полезны (при некоторых заболеваниях). Кроме того, медь обладает бактериостатическим эффектом, т. е. убивает большую часть бактерий.
Температура плавления такой меди — больше тысячи градусов, а предельное давление, которое труба, сделанная из меди, может выдержать, — 200 атм. Медные трубопроводы широко используются во всем мире для систем отопления, водоснабжения, кондиционирования, газоснабжения, топливоподачи. Выпускаются четыре типа труб: твердые (неотожженные) диаметром 10—108 мм, полутвердые — 6—159 мм, мягкие (отожженные) трубы — 6—22 мм и отожженные трубы в полиэтиленовой оболочке — 8—22 мм. Твердые и полутвердые трубы поставляются в виде штанг по 5 и 3 м. Мягкие трубы поставляются в бухтах по 25 или 50 м. Кроме того, производители предлагают самый широкий спектр медных изделий (фитингов), которые позволяют смонтировать систему самой сложной конфигурации.
ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ МЕДНЫХ ТРУБ
К достоинтсвам можно отнести:
❐ весьма высокую стойкость меди к коррозионному действию воды гарантируюшую многолетнюю работу медного водопровода [гарантия 40 лет];
❐ удобство монтажа медных трубопроводов;
❐ многосторонность применения того же самого материала во всех видах установок, позволяющая применять в объекте единую технологию монтажа;
❐ сравнимость стоимости систем из меди и пластмасс;
❐ стойкость медного водопровода к изменению температуры и действию ультрафиолетовых лучей.
К числу недостатков относятся:
❐ необходимость специального инструмента — паяльного аппарата;
❐ неразборность конструкции. Если при монтаже получился брак, разобрать и переделать не возможно. Можно только вырезать бракованный кусок и собирать заново.
Если возникнет желание сменить в своем доме все старые водопроводные трубы и заменить их на медные, то придется выложить достаточно «круглую» сумму денежных средств, так как цена на медные трубы достаточно высока. Скорее всего, имеет смысл использовать медные трубы в загородном коттедже или в индивидуальном доме, срок службы которых достаточно продолжительный и строение рассчитано на использование не одним поколением семей. Монтаж медных труб может осуществляться различными методами в зависимости от типов применяемых фитингов. При монтаже медного водопровода применяют два типа фитингов, отличающиеся способом соединения. Соединение медных труб можно разделить на разъемные и неразъемные. Соответственно фитинги делятся на разъемные, неразъемные и комбинированные.
Разъемные соединения используются в установках из медных труб для присоединения арматуры и приборов, а также для соединения медных труб с деталями из других материалов. Разъемные соединения должны легко разбираться без потери качества соединения и снова собираться. По способу крепления различают несколько видов разъемных соединений: коническое/коническое или коническое/сферическое уплотнительное резьбовое соединение, резьбовое соединение с плоским уплотнением, зажимное резьбовое соединение с металлическим уплотнением, фланцевое соединение.
Неразъемные соединения могут быть получены следующими способами: пайкой мягким припоем, пайкой твердым припоем, сваркой и опрессовкой.
При установке в своей квартире медного водопровода нужно учесть, как минимум, следующее:
❐ Медь нельзя сочетать с нелегированной сталью, пусть даже с оцинкованной. При совместном использовании меди и стали начинаются сложные электрохимические процессы, приводящие к ускорению коррозии стали. Но медь и кислотоупорная сталь — сочетание вполне приемлемое.
❐ Стальные трубы должны быть «выше по течению», а медные — ниже. То есть весь стояк может оставаться стальным, а в отдельной квартире их можно заменить на медные.
Опрессовка может осуществляться как с трубами малого, так и большого диаметра. Для этого типа соединения труб применяются специальные фитинги, а в качестве инструмента специальный пресс.
Сварка применяется для соединения медных труб диаметром более 108 мм и толщиной стенки от 1,5 мм.
Наиболее распространенный метод соединения медных труб в системах домашнего водоснабжения и отопления — пайка как твердым припоем (высокотемпературная пайка), так и мягким припоем (низкотемпературная пайка).
Пайка — сложный физико-химический процесс получения неразъемного соединения материалов в результате взаимодействия твердого паяемого (деталь) и жидкого присадочного металла (припоя) путем их расплавления при смачивании, растекании и заполнении зазора между ними с последующей его кристаллизацией.
Образование паяного соединения сопровождается спаем между припоем и паяным материалом. Прочностные характеристики паяного соединения определяются возникновением химических связей между пограничными слоями припоя и паяемого металла (адгезией), а также сцеплением частиц внутри припоя или паяемого металла между собой (когезией). Пайкой можно соединять любые металлы и их сплавы.
Припой — металл или сплав, вводимый в зазор между деталями или образующийся между ними в процессе пайки и имеющий более низкую температуру начала плавления, чем паяемые материалы. В качестве припоя используются чистые металлы (они плавятся при строго фиксированной температуре) и их сплавы (они плавятся в определенном интервале температур).
Для качественного соединения металлов припой должен растечься и «смочить» основной металл. Хорошее смачивание происходит только на совершенно чистой, не окисленной поверхности.
Флюсы применяются для удаления оксидной пленки (и иных загрязнений) с поверхности основного металла и припоя, а также для недопущения окисления при пайке.
Получение паяного соединения состоит из нескольких этапов:
— предварительной подготовки паяемых соединений;
— удаления загрязнений и окисной пленки с поверхностей паяемых металлов с помощью флюса;
— нагрева соединяемых деталей до температуры ниже температуры плавления паяемых деталей;
— введения в зазор между паяемыми деталями жидкой полоски припоя;
— взаимодействия между паяемыми деталями и припоем;
— кристаллизации жидкой формы припоя, находящейся между соединяемыми деталями.
Медь относится к металлам, прекрасно поддающимся пайке. Это обусловлено тем, что поверхность металла может быть сравнительно легко очищена от загрязнений и окислов без применения особо агрессивных веществ (медь слабо корродирующий металл). Имеется большой ряд легкоплавких металлов и их сплавов, имеющих хорошую адгезию с медью. При нагреве в воздухе при плавке медь не вступает в бурные реакции взаимодействия с окружающими веществами и кислородом, что не требует сложных или дорогих флюсов.
Все это позволяет легко осуществлять любые виды пайки с медью при большом выборе припоев (дающих большой спектр свойств паяного шва) и флюсов для любых сред и условий работы. В результате более 97 % пайки в мире приходится на медь и медные сплавы. В применении к медным трубопроводам была разработана так называемая «капиллярная» пайка. Это потребовало ужесточить требования к геометрии применяемых труб, зато позволило уменьшить время монтажа капиллярного соединения до 2–3 мин (в ходе соревнования до 1,5 мин). В результате медные трубопроводы в сантехнике на низкотемпературной пайке стали классическим вариантом.
ПАЙКА КАК СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ИМЕЕТ ОПРЕДЕЛЕННЫЕ ДОСТОИНСТВА:
❐ она позволяет соединять металлы в любом сочетании;
❐ соединение возможно при любой начальной температуре паяемого металла;
❐ возможно соединение металлов с неметаллами;
❐ большинство паяных соединения можно распаять;
❐ более точно выдерживаются форма и размеры изделия, так как основной металл не расплавляется;
❐ позволяет получать соединения без значительных внутренних напряжений и без коробления;
❐ большая прочность и высокая производительность при капиллярной пайке.
Твердая (высокотемпературная) пайка проходит при температурах 670–750 °C. Для пайки применяется только газопламенный метод нагрева. Используются смеси: пропан-кислород, ацетилен-воздух. Допустимо ацетилен-кислород.
Основой капиллярной пайки является так называемый капиллярный эффект, его суть заключается в том, что при небольшом расстоянии между стенками двух смачиваемых поверхностей жидкость за счет явления адгезии поднимется вверх по капилляру, преодолевая при этом силу тяжести. Этот эффект дает возможность припою равномерно распространяться по всей поверхности вне зависимости от положения трубы (можно, например, подавать припой снизу).
Процесс взаимодействия молекул или атомов жидкости и твердого тела на границе раздела двух сред приводит к эффекту смачивания поверхности. Смачивание — это явление, при котором силы притяжения между молекулами расплавленного припоя и молекулами основных металлов выше, чем внутренние силы притяжения между молекулами припоя (жидкость «прилипает» к поверхности).
В тонких сосудах (капилляры) или щелях совместное действие сил поверхностного натяжения и эффекта смачивания выражено сильнее и жидкость может подниматься вверх, преодолевая силу тяжести. Чем тоньше капилляр, тем сильнее выражен данный эффект.
Для получения эффекта капиллярности в медных трубопроводах, соединяемых пайкой, используют «телескопические» соединения. При вставлении трубы в фитинг между внешним диаметром трубы и внутренним диаметром фитинга остается зазор, не превышающий 0,4 мм. Этого достаточно для возникновения капиллярного эффекта при пайке.
Данный эффект позволяет припою равномерно распространяться по всей поверхности монтажного зазора соединения независимо от положения трубы (можно, например, подавать припой снизу). При величине зазора не более 0,4 мм капиллярный эффект создает пропай шириной от 50 до 100 % диаметра трубы, что достаточно для создания сверхпрочного соединения.
Использование капиллярного эффекта дает возможность очень быстро (фактически мгновенно) заполнить монтажный зазор припоем. При хорошо подготовленных поверхностях к пайке, это гарантирует 100 % пропай соединения и не зависит от ответственности и тщательности монтажника.
В зависимости от применяемого припоя температура нагрева будет различна. К низкотемпературным (до 450 °C) припоям относятся сравнительно легкоплавкие и обладающие низкой прочностью металлы (олово, свинец и сплавы на их основе). Поэтому дать паяный шов большой прочности они не могут.
Но при капиллярной пайке ширина спаивания (от 7 до 50 мм, в зависимости от диаметра трубы) достаточная, чтобы для сантехнических трубопроводов обеспечить избыточную прочность. Для улучшения качества пайки и повышения коэффициента адгезии используются специальные флюсы, а поверхности под пайку предварительно зачищаются. Все медные трубы диаметром от 6 до 108 мм можно соединять капиллярной низкотемпературной пайкой. Температура теплоносителя при этом должна быть не выше 130 °C. Для пайки очень важно, чтобы припой имел самую низкую точку плавления и соответствовал требованиям, которые к нему предъявляются. Это обусловлено тем, что при высоких температурах медь теряет твердость (отжиг). Именно по этой причине предпочтение отдается низкотемпературной, а не высокотемпературной пайке.
Высокотемпературная пайка применяется для труб диаметром от 6 до 159 мм или имеющим большую длину, а также в случаях, когда температура теплоносителя составляет более 130 °C. В водоснабжении высокотемпературная пайка применяется для труб диаметром больше 28 мм. Однако во всех случаях следует избегать чрезмерного нагревания. Высокотемпературная пайка на малых диаметрах требует высокой квалификации и опыта, так как очень легко пережечь или обрезать трубу.
Для высокотемпературной пайки применяются припои на основе меди и серебра и ряда других металлов. Они дают большую прочность паяному шву и высокую допустимую температуру для теплоносителя. При использовании припоя на основе меди и фосфора или меди с фосфором и серебром при спаивании медных деталей флюс не применяется.
При спаивании между собой элементов из разных сплавов меди — медь с бронзой или медь с латунью или бронза с латунью — всегда необходимо применение флюса. Также обязательно применение флюса при использовании припоя с большим количеством серебра (более 5 %). Высокотемпературную пайку с помощью горелки должен выполнять квалифицированный и опытный специалист.
Это способ соединения медных труб дает самый прочный шов по механическим и температурным параметрам, позволяет делать отводы на уже установленной системе, без ее демонтажа. Это основной метод соединения в солярных системах и распределительных газопроводах.
При соединении труб высокотемпературной пайкой всю систему можно замоноличивать методами, допустимыми в медной сантехнике. Особенность данного соединения — при высокотемпературной пайке металл размягчается. Чтобы потеря прочностных свойств была минимальной, охлаждение соединения при пайке должно быть естественным — воздушным.
По мере старения металла, как утверждают практики, медь переходит в более твердое состояние и прочность отожженного металла повышается. При охлаждении соединения водой при высокотемпературной пайке происходит интенсивный отжиг металла и переход его в мягкое состояние. Поэтому такой метод охлаждения при высокотемпературной пайке не применяется.
Сила сцепления припоя (адгезия) зависит от качества зачистки спаиваемых поверхностей. Это означает, что любые примеси и загрязнения на металле мешают полностью смачивать поверхности соединяемых деталей и уменьшают текучесть припоя так, что он не может полностью распределиться по поверхности. Во многих случаях это является причиной того, что не удается достичь удовлетворительного состояния пайки.
Для очистки поверхности металла применяются два взаимодополняющих способа: механический и химический. Для очистки внешней поверхности трубы и внутренней поверхности фитинга от оксидной пленки (а заодно от жиров и прочих загрязнений) используют металлическую проволочную щетку, стальную шлифовальную шерсть или мелкую шкурку. При зачистке они удаляют загрязнения и оксиды, что способствует свободному распределению припоя по поверхности. Предварительная механическая очистка позволяет уменьшить количество применяемого флюса, являющегося активным химическим веществом.
Наиболее удобны специальные салфетки на нейлоновой основе, поскольку после них, в отличие от шкурки и стальной губки, не требуется удалять продукты зачистки, которые могут содержать остатки абразива или частицы стали. При механической очистке на металлической поверхности образуются микроскопические бороздки, которые увеличивают поверхность пайки, а следовательно, способствуют значительному увеличению силы сцепления припоя и металла.
Химический способ очистки предполагает травление кислотой, которая вступает в реакцию с оксидами и удаляет их с металлической поверхности, либо применение многокомпонентного флюса, который обладает в том числе свойством очищать металл.
На зачищенную поверхность трубы (во избежание окисления) следует немедленно нанести флюс. Флюс наносится без излишков только на поясок трубы, который будет соединен с фитингом или раструбом, а не внутрь фитинга или раструба. Наносить флюс внутрь соединения категорически воспрещается. Флюс поглощает определенное количество окислов. Вязкость флюса увеличивается при насыщении его окислами.
После нанесения флюса рекомендуется сразу соединить детали, чтобы исключить попадание на влажную поверхность посторонних частиц. Если по какой-то причине
непосредственно пайка будет происходить чуть позднее, то деталям лучше дождаться этого момента уже в собранном виде. Рекомендуется повернуть трубу в фитинге или раструбе или, наоборот, фитинг вокруг оси трубы, с тем, чтобы убедиться, что флюс равномерно распределился в монтажном зазоре, и почувствовать, что труба достигла упора. Затем необходимо удалить тряпкой видимые остатки флюса, после чего соединение готово к нагреву.
Для обычной «мягкой» пайки используются флюсы на основе цинка или хлоридов алюминия. Флюсы являются агрессивной субстанцией. Поэтому излишнее количество флюса нежелательно. Если после пайки остатки флюса не удалять, то это приведет к попаданию его в соединение и со временем может вызвать коррозию и утечку. После пайки также производится удаление всех видимых остатков флюса с поверхности трубы (поскольку при нагреве, в результате теплового расширения и вытеснения припоем, на поверхности трубы вновь окажется некоторое количество флюса из монтажного зазора).
При твердой (высокотемпературной) пайке с припоями из серебра или сварке-пайке с бронзовым припоем в качестве флюса используют буру. Ее смешивают с водой до получения вязкой кашицы. Или используют готовые флюсы для высокотемпературной пайки. При использовании медно-фосфорного припоя для спаивания медных деталей флюс не требуется, достаточно механической очистки.
Наиболее приемлемым является использование согласованных припоя и флюса для конкретного вида пайки одного производителя. В этом случае гарантированно обеспечивается качество паяного шва и соответственно всего соединения.
Качество и прочность пайки, выдерживаемая температура соединения зависят от применяемого припоя. В большинстве случаев пайку соединений осуществляют при помощи нескольких марок припоев.
Для мягкой пайки в основном применяют сплавы на основе олова с добавками серебра или меди. Свинцовые припои в питьевом водоснабжении не применяются. Выпускаются обычно в виде проволоки с D = 2–3 мм, что удобно при работе с капиллярными соединениями.
Для твердой пайки применяют в основном две группы припоев: медно-фосфорный, медно-фосфорный с серебром и многокомпонентные на основе серебра (серебра не менее 30 %). Медно-фосфорные и медно-фосфорный с серебром — твердые припои, специально разработанные для пайки меди и ее сплавов, при этом они являются самофлюсующимися.
В отличие от медно-фосфорных сплавов твердые серебряные припои не содержат фосфор. Эти припои обладают высокой пластичностью, прочностью и коррозионной устойчивостью. По сравнению с медно-фосфорными более дороги. Выпускают их в виде твердых прутков с D = 2–3 мм. При пайке требуется флюс.
Необходимо принимать тщательные меры предосторожности при использовании низкотемпературного медного припоя, содержащего кадмий, в связи с отравляющим воздействием паров кадмия.
Нагрев для мягкой пайки, как правило, осуществляют пропановыми (пропан-воздух или пропан-бутан-воздух) горелками. Пятно контакта между пламенем и поверхностью соединения постоянно перемещают для достижения равномерного нагрева всего соединения и при этом время от времени касаются прутком припоя до капиллярной щели (обычно с практикой достаточность нагрева определяется по цвету поверхности и появлению дыма флюса). Электронагрев соединения принципиальных отличий в пайке не имеет.
Если при контрольном касании прутком припой не плавится, нагрев продолжают. Нагревать пруток подаваемого припоя не следует. При этом ни в коем случае не следует забывать о необходимости перемещения пламени, чтобы не перегреть какой-то отдельный участок соединения. Как только припой начал плавиться, пламя отводят в сторону и позволяют припою заполнить монтажный (капиллярный) зазор.
Вследствие капиллярного эффекта заполнение монтажного зазора происходит автоматически и полностью. Нет необходимости во введении излишних количеств припоя, поскольку это не только расточительно, но также может привести к затеканию излишков припоя внутрь соединения.
При использовании стандартных прутков припоя с D = 2,5–3 мм, количество припоя приблизительно равно диаметру трубы. На практике необходимый по длине участок припоя отгибают в виде буквы «Г». В этом случае не расходуется излишне припой и четко контролируется момент «пропаяно — не пропаяно», что немаловажно при большом объеме работы.
Для твердой пайки нагрев ведут только газопламенным способом (пропан-кислород или ацетилен-воздух, допустимо ацетилен-кислород) при температуре окружающего воздуха от -10 °C до +40 °C. При использовании меднофосфорного припоя пайка возможна без флюса. Так как паечный шов гораздо прочнее, то допускается некоторое уменьшение ширины спаивания по сравнению с мягкой пайкой. Для выполнения твердой пайки требуются высокая квалификация и опыт, в противном случае очень легко перегреть металл и возможны разрывы.
Пламя горелки должно быть «нормальным» (нейтральным). Сбалансированная газовая смесь содержит равное количество кислорода и газообразного топлива, в результате чего пламя нагревает металл, не оказывая другого воздействия. Факел пламени горелки при сбалансированной газовой смеси ярко-синего цвета и небольшой величины.
Уменьшающееся пламя горелки указывает на избыточное количество газообразного топлива в газовой смеси, которое превышает содержание кислорода. Незначительно уменьшающееся пламя нагревает и очищает поверхность металла для операции пайки быстрее и лучше.
Пересыщенная кислородная смесь — это газовая смесь, содержащая избыточное количество кислорода, в результате чего образуется пламя, которое окисляет поверхность металла. Признаком этого явления служит черный окисный налет на металле. Факел пламени горелки, насыщенный кислородом, бледно-голубого цвета и маленький.
Соединяемые трубы нагревают равномерно по всей окружности и длине соединения. Оба элемента соединения нагревают пламенем горелки в месте соединения до темно-вишневого цвета (750–900 °C), равномерно распределяя теплоту. Допускается выполнять пайку в любом пространственном положении соединяемых деталей.
Соединение не должно быть нагрето до температуры плавления металла, из которого изготовлены трубы. Применяют горелку соответствующего размера с несколько уменьшающимся пламенем. Перегрев соединения усиливает взаимодействие основного металла с припоем (т. е. усиливает образование химических соединений). В итоге, такое взаимодействие отрицательно влияет на срок службы соединения.
Если внутренняя труба разогрета до температуры пайки, а наружная труба имеет более низкую температуру, то расплавленный припой не затекает в зазор между соединяемыми трубами и перемещается в направлении источника теплоты
Если равномерно разогревать всю поверхность концов спаиваемых труб, то припой, поданный к кромке раструба, плавится под воздействием их теплоты и равномерно поступает в зазор соединения. Трубы для пайки достаточно прогреты, если пруток твердого припоя плавится при контакте с ними. Для улучшения пайки предварительно немного прогревают пруток припоя пламенем горелки.
Производители выпускают малогабаритные газовые горелки с одноразовыми баллончиками, которые позволяют проводить нагрев для твердой и мягкой пайки, но при твердой пайке диаметр соединений в два раза меньше, чем при мягкой.
Пайка медных труб и фитингов встык не допускается. При использовании сварки для диаметров свыше 108 мм (толщина стенки более 1,5 мм) допускается соединение встык.
Соединение пайкой более чем двух элементов следует производить одновременно. При этом соблюдается очередность заполнения монтажных зазоров припоем (например, в тройнике) — с нижнего к верхнему. В этом случае восходящее тепло не мешает остыванию и кристаллизации припоя.
Поочередное соединение элементов допустимо при применении двух видов пайки: вначале высокотемпературная, а затем низкотемпературная. Не допускается применение высокотемпературной пайки на соединении с низкотемпературной пайкой.
Пайка бесфитинговых соединений, получаемых без раздачи конца трубы эспандером, например колокольных соединений, получаемых развальцовкой или завальцовкой конца трубы, запрещена. Следует применять переходные муфты.
При пайке отводов, производимой без специального инструмента или в отводе (колене) трубопровода, следует использовать стандартные тройники или отвод, формируемый специальным инструментом.
Пайка любых нестандартных соединений, получаемых без раздачи трубы эспандером или специальным инструментом для вытяжки отвода, требует особого внимания.
При проведении паяльных работ очень важно избегать перегрева металла, так как это может привести к разрушению флюса, который теряет способность растворять и удалять оксиды. Во многих случаях это является причиной неудовлетворительного качества пайки. Чтобы избежать перегревания, рекомендуется убедиться в том, что температура достигла точки плавления припоя. Для этого необходимо периодически касаться припоем нагреваемого соединения.
Или можно использовать для этой цели флюс с порошковым припоем: как только во флюсе заблестели капли расплавившегося порошкового припоя — соединение нагрето. Некоторые флюсы при достаточном для пайки нагреве выделяют сигнально дым или меняют цвет.
При высокотемпературной пайке происходит отжиг металла, и при перегревании медь теряет свои прочностные свойства, становится рыхлой и очень мягкой. Это может привести к порывам трубы. Метод контроля как и при мягкой пайке — периодически касаться соединения припоем. При хорошем опыте достаточность нагрева будет определяться по цветам побежалости. Важно не использовать слишком мощный источник нагрева, например кислородно-ацетиленовую горелку для сварки фитинга малого диаметра.
Для соединения меди с латунью с помощью твердого медно-фосфорного припоя выполняют указанные выше операции, такие же как и для соединения меди с медью.
Перед нагревом соединения наносят небольшое количество флюса, чтобы обеспечить смачивание припоя на поверхности латуни.
По завершении операции пайки тщательно удаляют остатки флюса горячей водой и щеткой. Большинство видов флюса вызывают коррозию и должны быть полностью удалены с поверхности соединения.
Для соединения стали со сталью, медью, латунью или бронзой с помощью серебряного припоя выполняют указанные выше операции для соединения меди с медью.
До нагрева на соединение наносят флюс для последующего смачивания и перемещения расплавленного припоя в зазоры между соединяемыми деталями.
Нагревают пруток припоя и затем окунают его во флюс. Припой покрывается тонким слоем флюса, что предотвращает образование окисного покрытия на его поверхности (окиси цинка).
По завершении операции пайки тщательно удаляют остатки флюса.
Контроль качества является важнейшей операцией. С целью унификации паяных сборочных единиц, установления норм и требований к паяным изделиям разработан стандарт ГОСТ 19249-73 «Соединения паяные. Основные типы и параметры». Стандарт определяет конструктивные параметры паяного соединения, его условные обозначения, содержит классификацию основных типов соединений.
Качество паяных изделий определяется их прочностью, степенью работоспособности, надежностью, коррозионной стойкостью, способностью выполнять специальные функции (герметичность, теплопроводность, стойкость к изменениям температуры и т. п.). К наиболее типичным дефектам паяных соединений относятся поры, раковины, шлаковые и флюсовые включения, непропаи, трещины.
Причиной образования непропаев могут явиться блокирование жидким припоем газа при наличии неравномерного нагрева или неравномерного зазора, местное отсутствие смачивания жидким припоем поверхности паяемого металла. Трещины в паяных швах могут возникать под действием напряжений и деформаций металла изделия в процессе охлаждения.
Неметаллические включения типа флюсовых или шлаковых возникают при недостаточно тщательной подготовке поверхности изделия к пайке или при нарушении ее режима. При слишком длительном нагреве под пайку флюс реагирует с паяемым металлом с образованием твердых остатков, которые плохо вытесняются из зазора припоем. Шлаковые включения могут образоваться также из-за взаимодействия припоев и флюсов с кислородом воздуха или пламенем горелки.
Правильное конструирование паяного соединения (отсутствие замкнутых полостей, равномерность зазора), точность сборки под пайку, дозированное количество припоя и флюсующих сред, равномерность нагрева — условия бездефектности паяного соединения.
Для оценки качества паяных изделий применяется контроль без разрушения и с разрушением. Технический осмотр изделия невооруженным глазом или с применением лупы в сочетании с измерениями позволяет проверить качество поверхности, заполнение зазоров припоем, полноту галтелей, наличие трещин и других наружных дефектов.
В соответствии с требованиями технических условий паяные изделия подвергают другим методам неразрушающего контроля. При необходимости применяют распай соединения, дающий полное представление о качестве соединения. Применяется в качестве выборочного контроля.
Соблюдение правил безопасности имеет большое значение. При проведении паяльных работ необходимо соблюдать правила безопасности, так как флюсы и сплавы могут содержать вредные вещества. Флюсы, нанесенные во время пайки в холодном или нагретом состоянии, расщепляются и выделяют пары, которые могут содержать токсичные вещества и нанести вред здоровью.
Необходимо принимать тщательные меры предосторожности при использовании низкотемпературного медного припоя, содержащего кадмий, в связи с отравляющим воздействием паров кадмия. При пайке необходимо обеспечить соответствующую вентиляцию, так как может появиться вредный для здоровья дым фтористых соединений из флюса, в котором используется фтор.
Чтобы избежать вреда, рекомендуется проводить все работы в хорошо проветриваемом помещении, убедиться в том, что данная продукция произведена в соответствии с действующими нормами, установленными в отношении токсичных веществ, внимательно изучить описание их свойств, которое имеется на этикетке.
Для получения капиллярного эффекта при пайке монтажный зазор должен быть 0,02—0,2 мм. Поэтому при подготовке соединения косина реза трубы должна быть минимальной, а концы соединяемых труб строго цилиндрическими. Особенно это важно при бесфитинговом методе соединений.
Так как при работе ножовкой возможно получение неперпендикулярного реза, это может привести к уменьшению пояса спаивания и понижению надежности соединения. А отрезание мягкой трубы труборезом может привести к замятию трубы. В этом случае возможно неконтролируемое увеличение монтажного зазора и получение непропая. Кроме того, сужение проходного сечения трубы увеличивает скорость потока и возможность возникновения эрозии.
Используя ручной калибратор для внутреннего и внешнего диаметра трубы, можно получить идеальный монтажный зазор для капиллярной пайки.
При этом есть еще одна обязательная монтажная операция — снятие заусенцев. В противном случае может возникнуть турбулентность потока и как следствие эрозия [в том числе кавитационная]. На практике такие случаи могут привести со временем к порыву трубы.
При высокотемпературной пайке для травления соединительных деталей могут применяться растворы кислот и щелочи. Работать с ними необходимо в резиновых перчатках и кислотостойкой одежде. Лицо и глаза необходимо защищать от брызг защитными очками. После окончания работ и перед принятием пищи необходимо тщательно вымыть руки.
При пайке газовой горелкой перед началом работы необходимо проверить герметичность шлангов и аппаратуры. Баллоны с газом должны храниться в вертикальном положении. Емкости с растворами после работы сдаются на склад, не допускается слив растворов и щелочей в канализацию.
При производстве работ по монтажу медных внутренних сантехнических систем необходимо соблюдать требования техники безопасности согласно СНиП 12–04.
В настоящее время, взамен морально устаревших систем из стали и чугуна широко применяются пластики в разнообразной форме. Развитие этого направления идет и в инженерных системах по водоснабжению, отоплению, канализации, дренажу, пневматике и т. д. Например, для холодного водопровода — из полиэтилена, для горячей воды — из полипропилена, для канализации — из более дешевого ПВХ. Полиэтилен и полипропилен считаются безопасными для здоровья. Стоимость таких труб гораздо ниже, чем стальных, а служат они ненамного меньше, примерно 15 лет. Еще одним плюсом можно считать отсутствие в воде из пластикового водопровода ржавчины и металлического привкуса.
Достоинства полипропиленовых труб:
❐ высокий срок службы (гарантия до 50 лет от производителя);
❐ отсутствие ржавчины и наростов;
❐ низкая стоимость;
❐ возможность установки вентилей (кранов) посредствам впаивания в промежуток между трубами, не используя резьбовые соединения;
❐ наличие клипсов для крепления к стене;
❐ возможность заделки под штукатурку всей конструкции — обусловлено отсутствием необходимости регламентных работ.
Недостатки:
❐ требуют специального инструмента — паяльного аппарата;
❐ неразборность конструкции. Если при монтаже получился брак, разобрать и переделать не возможно. Можно только вырезать бракованный кусок и собирать заново.
Полипропилен отлично справляется с перепадами температур и давления, в том числе гидравлическими ударами. Специально вводимые, предусмотренные технологическим процессом, добавки и стабилизаторы придают материалу устойчивость: даже при минусовой температуре замерзшая вода не «рвет» полипропиленовые трубы, а при транспортировке горячей воды благодаря низкой теплопроводности полипропилена потери тепла значительно меньше, чем у металлических труб. Полипропиленовые трубы бывают обычными и фольгированными. Они очень просты и удобны в монтаже с помощью соединительных фитингов, которые позволят создать систему самой высокой сложности с наименьшими потерями сил и времени. Полипропиленовые трубы и фитинги имеют массу в несколько раз меньше, чем стальные, бесшумны. Причем фитинги позволяют как полностью заменить или установить водопроводные коммуникации из полипропиленовых труб, так и частично заменить некоторые участки изношенных металлических труб. Еще одно немаловажное преимущество — полипропиленовые трубы экономически более выгодны, чем металлические. Полипропиленовые трубы отличаются максимальной надежностью и долговечностью. Современные производители полипропиленовых труб гарантируют их безупречный срок службы в течение 30 лет для горячей воды и более 50 лет — для холодной. Причем на протяжении всего срока эксплуатации полипропиленовые трубы и системы водоснабжения на их основе не требуют проведения различных профилактических работ (зачистки или замены). Монтаж ведется в основном при помощи ножниц для резки (можно использовать ножовку) и паяльного аппарата.
Многие строительные компании и частные строители уже давно оценили легкость монтажа и удобство эксплуатации полипропиленовых труб — теперь можно забыть о тяжелых металлических трубах, недостатки которых всем давно известны.
•
•
•
Полипропиленовые трубы используются в инженерных системах жилых домов и производственных зданий, в системах горячего и холодного водоснабжения и отопления.
Полипропиленовые и комбинированные фитинги позволяют надежно монтировать полипропиленовые трубы и легко заменять их, если возникнет такая необходимость.
Полипропиленовые трубы можно использовать при ремонте систем из стальных труб, для замены поврежденных участков.
Полипропиленовые трубы экологически безопасны, не подвержены коррозии, абсолютно бесшумны. И потому в современном строительстве выбор все чаще делается в пользу этого легкого, надежного и практичного материала.
Для монтажа пластикового водопровода из полипропилена и поливинилхлорида (ПВХ) необходимы трубы, инструменты и фитинги.
Фитинги (от англ, «прилаживать», «монтировать», «собирать») — это конструктивные элементы трубопровода, предназначенные для соединения труб между собой, в том числе и труб разного диаметра, для создания разветвлений, поворотов трубопровода, для подсоединения к сантехническому оборудованию, крепления и т. д. Классификации фитингов достаточно условны, однако позволяют без особого труда определить область их применения.
По материалам, из которых они выполнены, различают:
— монополимерные фитинги, целиком состоящие из полимера;
— комбинированные — часть конструкции выполнена из полимера, часть из металла (как правило, это резьбовые элементы).
Рабочая температура при сварке полипропилена — 260 °C при сварке полиэтилена — 220 °C.
Перед включением аппарата в электрическую сеть проверьте соответствие в сети тому, что указано на маркировке электрического сварочного аппарата. Перед началом сварки необходимо проверить температуру сварочного инструмента. Контроль производится с помощью прибора быстрого измерения температуры поверхности или специального индикатора температуры изменяющего окраску. Для первичного нагрева [или для постоянной работы] необходимо установить аппарат в соответствии с инструкцией, закрепить шестигранными ключами необходимые нагревательные насадки на нагревательной пластине, установить на термореле температуру, соответствующую рекомендуемой температуре сварки. Подключить сварочный аппарат к сети и включить аппарат клавишным включателем. При наличии двух клавиш каждая включает одну независимую обмотку. При наличие напряжения питания загорятся индикаторы включения и нагрева. При достижении установленной на термореле температуре индикаторы включения гаснут и загораются индикаторы в клавишах, что означает, что аппарат к работе готов. Во избежание механических повреждений корпуса аппарата и насадок при эксплуатации необходимо обращаться с ними бережно, не подвергая их удару. Перед началом работы фитинги нужно очистить от остатков пластмассы сухой тканью или деревянной лопаточкой. До нагрева фитингов желательно провести обезжиривание их поверхности ацетоном.
Нельзя очищать сменные насадки с помощью металлических предметов или любых средств, которые могут повредить тефлоновую поверхность.
Монополимерные фитинги предназначены для соединения полимерных труб между собой (муфты), а также выполнения разводки трубопровода (уголки или колена, тройники, крестовины, скобы и компенсаторы) методом сварки.
Комбинированные фитинги позволяют соединять пластиковые трубы с любыми сантехническими конструкциями благодаря наличию металлической резьбы любых доступных размеров, как внутренней, так и наружной.
❐ При смене насадки на нагретом приборе после нагревания необходимо повторно проконтролировать рабочую температуру сварочного инструмента.
❐ Если сварочный прибор на время больших перерывов выключается, то необходимо повторить процесс нагревания.
❐ По окончании сварочных работ надо выключить прибор и дать ему остыть. Категорически запрещается охлаждать прибор водой, это приведет к выходу из строя термосопротивления.
❐ Не допускайте загрязнения сварочных приборов и инструментов. Пригоревшие частицы могут стать причиной некачественной сварки.
❐ Инструменты можно очищать бумажными салфетками. Сварочные инструменты всегда должны быть сухими.
❐ Поврежденные и загрязненные сварочные инструменты необходимо заменить в обязательном порядке, так как только исправные инструменты гарантируют безупречность сварных соединений.
❐ Запрещается разбирать и самостоятельно ремонтировать неисправные приборы. При обнаружении неисправности прибор следует отправить на завод для ремонта.
❐ Необходимо регулярно проверять рабочую температуру сварочных приборов при помощи соответствующих измерительных приборов или поручать проведение таких проверок специалистам.
.
Такие фитинги удобны и при сборке пластиковых труб между собой, когда вам необходимо создать разборное, а не монолитное соединение. Комбинированные фитинги могут использоваться и как элемент разводки, поскольку имеются комбинированные колена, тройники.
Условно комбинированные фитинги можно разделить на два вида:
— с неподвижными резьбовыми элементами (металлическая резьбовая конструкция «залита» в пластик);
— с подвижными резьбовыми соединениями — такие фитинги имеют или накидную гайку с внутренней резьбой, или разъемную муфту как с внутренней, так и с наружной резьбой.
Как монополимерные, так и комбинированные фитинги могут быть переходными, в таком случае на вход и выход такого фитинга присоединяются трубы разного диаметра.
Кроме соединительных элементов, к фитингам относят и комбинированную запорную арматуру (прямоточные и шаровые пластиковые краны).
В отличие от полипропиленовых конструкций фитинги из ПВХ и ХПВХ чаще всего имеют пластиковые резьбовые элементы.
Основными инструментами, необходимыми для монтажа трубопровода из полипропилена являются ножницы для резки труб и сварочный аппарат.
Если планируется использование армированных полипропиленовых труб (PN 25), то понадобится зачистной инструмент. Он может быть как для ручной заточки, так и в виде насадки на дрель, и бывает разных размеров (для труб 20–25 мм, 32–40 мм, 50–63 мм).
Для резки труб можно, конечно, воспользоваться и ножовкой по металлу, но после резки вам долго придется зачищать торец трубы от заусенцев и шероховатостей. Да и перерезать трубу перпендикулярно ее продольной оси специальными ножницами гораздо проще. 0 затраченном времени и говорить не приходится.
Критерии правильной сварки:
а) продольная ось фитинга совпадает с продольной осью трубы (нет «кривой» сварки);
б) с внешней стороны из-под места контакта фитинга с трубой выдавлено небольшое количество пластика в виде ровного круга;
в) с внутренней стороны в просвет трубы не свисает расплавленный пластик;
г) нет щелей между трубой и фитингом.
Необходимо помнить, что:
— свариваемые поверхности должны быть чистыми и обезжиренными;
— на свариваемых поверхностях не должно быть влаги;
— не стоит проводить сварку при температуре 5 °C и ниже;
— у труб диаметром 50 мм и выше для лучшей сварки необходимо снять ножом фаску в торце под углом 45°.
Для сварки армированных труб прежде всего необходимо снять слой фольги со свариваемого конца трубы с помощью специальной зачистки. Все дальнейшие действия такие же, как для обыкновенных труб.
Экологическая чистота подтверждена, во-первых, санитарно-эпидемиологическими заключениями в России, во-вторых, жесткими американскими стандартами экологической безопасности. Трубопроводы из ПВХ устойчивы к химическим воздействиям почвы и окружающей среды, поэтому их часто используют для прокладки водопроводов в земле. Они могут использоваться и для систем отопления. Среди пластиков ПВХ имеет самый низкий коэффициент линейного расширения. Среди всех пластиков ПВХ и ХПВХ отличаются высокой стойкостью к воздействию излучения видимого спектра и ультрафиолета, а потому их применяют и для скрытой и для открытой проводки.
Трубные системы из ПВХ и ХПВХ за последние 50 лет завоевали популярность на мировом рынке. Опыт эксплуатации таких систем с 1959 года показал, что физикохимические свойства системы не изменяются с течением времени и отложения внутри труб не возникают.
Трубы и фитинги из ПВХ (поливинилхлорида) применяют при температуре до 55 °C, а из ХПВХ (хлорированного поливинилхлорида) — до 95 °C. Широкое применение таких систем обусловлено свойствами материала и особенностями технологии.
Система трубопроводов из ПВХ и ХПВХ разрабатывалась как технология «Сделай сам», которую можно быстро освоить самостоятельно. Действительно, научиться соединять детали системы между собой можно всего за 5 мин. Монтаж не требует сварочного оборудования, специального дорогого инструмента, электропитания и больших физических усилий. Монтаж системы производится с высокой скоростью, причем практически бесшумно, что весьма актуально, например, при ремонте квартиры в многоэтажном доме. Так монтаж водопровода в квартире силами опытного монтажника занимает от 1 до 3 ч в зависимости от сложности. Выполнив его своими руками, можно снизить затраты на ремонт, но сам монтаж может занять больше времени при неизменно высоком качестве. Монтаж более сложных систем лучше доверить опытным монтажникам. Правильно собранная система имеет красивый внешний вид и не требует дополнительной окраски.
Соединение элементов производится методом «холодной сварки», в основе которой лежит использование клея-растворителя, который растворяет поверхностный слой соединяемых элементов. После соединения двух элементов между собой образуется однородная монолитная структура. Готовое соединение — очень прочное, его можно замуровывать в стену. Для труб от 1/2" до 11/4" процесс просушки клея при нормальных условиях (20 °C) занимает один час, после чего можно проводить гидравлические испытания. Системы труб большего диаметра требуют большего времени на просушку клея. Трубопроводы из ПВХ для холодной воды и ХПВХ для горячей воды и отопления легко монтировать.
Они работают безаварийно, не причиняя никаких забот, на садовом участке, в коттедже, в многоэтажном многоквартирном доме и на промышленном предприятии.
Материалы ПВХ и ХПВХ, отличаясь температурным поведением, оба являются на редкость химически стойкими. По трубам из ПВХ можно транспортировать серную, соляную, фосфорную, азотную и другие кислоты, ртуть, нефть, масла, жиры, мыла, пиво, вина, молоко и пр. Поэтому напорные трубопроводы из ПВХ нашли широкое применение в пищевой и химической промышленности, где они с успехом заменяют дорогую нержавеющую сталь. Трубы из ХПВХ используются в системах отопления. Трубы из ПВХ и ХПВХ широко применяют в водоснабжении, поскольку они не придают воде ни запаха, ни вкуса, ни окраски и не выделяют веществ, которые могли бы повлиять на качество питьевой воды. Трубопроводы из ПВХ устойчивы к химическим воздействиям почвы и окружающей среды, поэтому их применяют для прокладки водопроводов в земле.
Материал ПВХ не способствует размножению бактерий, что видно из таблицы.
Материал ПВХ в этом уникален, например, сосуды для хранения донорской крови и плазмы изготавливаются именно из ПВХ. Это свойство ПВХ помогает в решении проблемы вторичного загрязнения в водоснабжении. Прежде чем попасть к конкретному потребителю, предварительно очищенная вода проделывает длинный путь порой до нескольких десятков километров. На этом пути происходит ее вторичное загрязнение вследствие низкого качества самой системы трубопроводов и застаивания в них воды. В традиционной системе стальных трубопроводов в воду попадают ионы железа и размножаются бактерии. Использование труб из ПВХ исключает первую и снижает вторую составляющие такого загрязнения. В Германии в настоящее время распределительные сети на 60 % состоят из труб из ПВХ.
С этой проблемой сталкиваются не только жители домов, в которых стоят старые проржавевшие трубы, но и жители элитных домов, оборудованных современными системами водоподготовки. Дело в том, что после сдачи в эксплуатацию нового дома заселение в него жильцов нередко растягивается на несколько лет. На начальном этапе большое количество квартир пустует, и фактический расход воды проживающими в доме жильцами оказывается существенно меньше того, на который рассчитана система водоподготовки и водораспределения. В результате вода застаивается в трубах и портится, а жильцы элитного дома с системой водоподготовки высокого уровня получают воду с неприятным запахом. Система водоснабжения, выполненная из ПВХ и ХПВХ, позволяет во многом справиться с этой проблемой.
Трубы и фитинги из ПВХ являются трудновоспламеняе-мыми, поскольку температура воспламенения ПВХ составляет 388 °C, а ХПВХ — 433 °C. Для процесса устойчивого горения ПВХ требуется 45 % кислорода и 60 % — для ХПВХ, а в атмосфере содержание кислорода составляет только 21 %. Поэтому ПВХ и ХПВХ не поддерживают горение самостоятельно, могут гореть в присутствии источника огня, но при удалении источника затухают.
Среди всех пластиков ПВХ отличается высокой стойкостью к воздействию излучения видимого спектра и ультрафиолета. Это предопределило широкое применение ПВХ для производства окон и пластиковой «вагонки». Трубопроводам, выполненным из ПВХ и ХПВХ, это свойство обеспечивают особую универсальность — их можно прокладывать как открытым способом поверх стены, так и спрятать в стену под слоем штукатурки или в специальных каналах.
Срок службы трубопроводов из ПВХ и ХПВХ реально проверен временем. В США до сих пор эксплуатируются системы, смонтированные более 40 лет назад, и продолжают работать дальше. Замененные при недавних ремонтных работах в Берлине трубы из ПВХ, установленные в 1937 году, были признаны работоспособными без каких-либо ограничений. При этом срок службы большинства других современных материалов получен на стендах путем искусственного старения в лабораторных условиях.
Следует отметить, что качество готовой системы напрямую зависит от прочности каждого соединения, которая определяется точностью геометрических размеров всех элементов системы и стабильностью химического состава.
Для соединения труб и фасонных деталей из ПВХ/ ХПВХ в систему необходимо иметь следующие материалы и инструменты: ножницы для резки труб, скребок или наждачную бумагу, очиститель (праймер), клей, специальные тампоны (кисточки) для очистки склеиваемых поверхностей и нанесения клея.
Соединение выполняется путем склеивания элементов с помощью агрессивных клеев, что обусловливает простоту и быстроту монтажа. Монтаж в общем не требует ни профессионального оснащения, ни снабжения строительной площадки электрической энергией. Процесс соединения основан на растворении клеем верхнего слоя стенок соединяемых элементов. В результате взаимопроникновения материалов обеих деталей получается монолитное соединение, оно герметично и прочно.
Перед тем как приступить к склеиванию системы из труб ПВХ и ХПВХ, для проверки размеров следует выполнить так называемое соединение «насухо». Труба должна свободно входить до 2/3 в гнездо соединительной фасонной детали (фитинга). Разрезать трубы лучше всего специальными ножницами или, при больших диаметрах, роликовым резаком. Можно также разрезать пластиковые трубы и ножовкой для металла. При нарезании труб необходимо сохранять прямой угол резания относительно оси трубы.
Торцы разрезанных труб обрабатывают специальным ножом для снятия фаски или обтачивают напильником. После обработки конец трубы очищают сухой тряпкой от опилок и загрязнений, обезжиривают. Желательно трубу продуть. Непосредственно перед склеиванием элементов трубопровода соединяемые поверхности необходимо смазать праймером (специальным очистителем), что окончательно очистит пластик и смягчит его, улучшив проникновение клея. Клей наносят на трубу и в гнездо фитинга нетолстым слоем и вводят трубу в гнездо до упора. Сразу после соединения элементов трубу проворачивают в гнезде фитинга на 1/4 оборота, чтобы равномерно распределить клей по соединяемым поверхностям. Процесс склеивания не должен длиться более 1 мин. Соединенные элементы придерживают 15–30 с, не позволяя трубе выскочить из гнезда соединительной фасонной детали (фитинга). При правильном соединении на стыке трубы и фитинга выступит ровный слой клея — так называемая «повязка». Выступивший излишек вытирают тряпкой.
Для соединения труб и фасонных соединительных деталей (фитингов) из ХПВХ и ПВХ стоит применять только клей, рекомендованный заводом-изготовителем. Использование клея других марок не гарантирует герметичности и прочности соединений. Детали диаметром более 50 мм следует собирать с помощью специального стягивающего (монтажного) устройства. В настоящее время заводы-изготовители стали выпускать для монтажа труб из ХПВХ быстродействующий клей, который позволяет исключить применение праймера для предварительной очистки. Использование такого клея сокращает время соединения труб. Период времени между склеиванием и первичной проверкой зависит от температуры, при которой производится монтаж, от влажности воздуха и диаметра соединяемых элементов.
Трубы ПВХ и ХПВХ комплектуются самыми разнообразными фитингами и изделиями, которые позволяют без труда смонтировать систему самой сложной конфигурации.
Чтобы избежать подобных проблем, трубы укладывают компенсационными петлями, т. е. не по прямой, а с изгибами, и не «впритык», а с запасом. Рассчитать необходимую длину трубы можно по специальным формулам, что доступно практически только специалисту. Металлопластик довольно легок — один метр трубы минимального диаметра весит всего 100 г.
ДОСТОИНСТВА МЕТАЛЛОПЛАСТИКОВЫХ ТРУБ
❐ высокая гибкость;
❐ быстрый и легкий монтаж. Зачастую не требует специального инструмента;
❐ отсутствие ржавчины и наростов в трубопроводе;
❐ фитинги можно использовать несколько раз (если они без повреждений);
❐ наличие клипсов для крепления к стене.
К достоинствам металлопластиковых труб относится их гибкость, низкий коэффициент температурных удлинений, способность сохранять форму при изгибе. Металлопластиковые трубы позволяют системам обходиться без ремонта не менее 50 лет. Эти трубы не подвержены коррозии, химическим и электрохимическим воздействиям, не засоряются, в них не образуются отравляющие воду окиси, как в медных, или ржавая грязь, как в стальных (пусть даже из нержавеющей стали).
Низкая шероховатость внутренней поверхности — в 10 раз ниже, чем у медных (латунных) трубопроводов, и более чем в 20 раз ниже, чем у стальных, позволяет использовать металлопластиковые трубы меньших диаметров.
Металлопластиковые трубы соединяются между собой фитингами (соединительный, угловая муфта, тройник, водная розетка, переходники на другие диаметры). Фитинги бывают двух видов: цанговые и пресс-фитинги. Монтаж ведется с применением следующих инструментов: ножницы для труб (можно использовать ножовку по металлу), разводные газовые ключи и пресс в случае пресс-фитингов.
До начала монтажа трубопроводов необходимо выполнить следующие подготовительные операции:
— отобрать трубы и соединительные детали из числа прошедших входной контроль;
— разметить трубу в соответствии с проектом или по месту с учетом припуска на последующую обработку;
— разрезать трубу согласно разметке специальными ножницами, не допуская смятия трубы и образования заусенцев. Отклонение плоскости реза не должно превышать 5°.
Сборка соединений с заершенными штуцерами осуществляется в следующей последовательности:
— перед установкой специальных соединительных деталей с заершенными штуцерами необходимо обработать внутреннюю поверхность трубы на глубину заершенного конца штуцера разверткой;
— установка заершенного штуцера на трубу осуществляется с помощью пресс-пистолета, при этом не допускается разрушение стенки трубы;
— накидную гайку следует наворачивать на наружную резьбу штуцера, не доводя до упора 1–2 мм.
Сборка соединений с обжимной гайкой состоит из следующих операций:
— для изгиба трубы с г < 5бн (наружный диаметр) необходимо применять пружину;
— надо выпрямить лишние искривления трубы;
— специальными ножницами следует обрезать трубу под углом 90° к оси трубы;
— необходимо обработать поверхность трубы калиброванной разверткой (сначала снять внутреннюю фаску, затем обработать наружную поверхность);
— надо надеть на трубу латунную обжимную гайку;
— следует вручную запрессовать соединительный элемент до упора на глубину для труб наружным диаметром: 16—8 мм; 20–10, 25–12 мм.
НЕДОСТАТКИ МЕТАЛЛОПЛАСТИКОВЫХ ТРУБ
❐ уязвимость к гидроудару, что обусловлено разницей сечения трубы и фитинга;
❐ высокая стоимость фитингов;
❐ необходимость проверки соединений на герметичность раз в 2 года (возможна необходимость подтяжки);
❐ для прессовых фитингов одноразовость в использовании.
Соединение трубы с фасонными деталями, имеющими наружную резьбу, осуществляется по сопрягаемым поверхностям деталей без уплотнения резьбовой гайки.
ПРИ МОНТАЖЕ ТРУБОПРОВОДОВ ИЗ МЕТАЛЛОПЛАСТИКА ВЫПОЛНЯЙТЕ СЛЕДУЮЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ:
❐ Сборка соединительной детали с арматурой или металлическими частями трубопровода выполняется при ослабленной накидной гайке.
❐ Уплотнение резьбовых соединений со стальными трубопроводами и арматурой осуществляется лентой ФУМ или льняной прядью.
❐ Для закрепления труб следует применять изделия согласно каталогам изготовителей или иные опоры, применяемые для пластмассовых труб.
❐ Запорно-регулирующую и водоразборную арматуру следует закреплять с помощью самостоятельных неподвижных креплений для устранения передачи усилий на трубопровод в процессе эксплуатации.
❐ Минимальное расстояние от осей отводов и тройников до креплений следует принимать с учетом температурного изменения длины трубы, при этом соединительные детали должны располагаться на расстоянии не менее 50 мм от креплений.
❐ До проведения монтажных работ трубы, соединительные детали, арматура и средства крепления должны быть подвергнуты входному контролю.
❐ Входной контроль предусматривает проверку наличия сопроводительной документации, включая гигиенический сертификат и сертификат соответствия (техническое свидетельство), осмотр труб и деталей для установления маркировки, а также трещин, сколов, рисок и других механических повреждений, выборочный контроль наружного диаметра и толщины стенок труб, выборочные испытания по определению разрушающей нагрузки кольцевых образцов.
❐ Трубы должны иметь маркировку, указывающую диаметр и ее назначение. На поверхности труб не должно быть механических повреждений и заломов. Трубы не должны быть скручены или сплющены.
❐ Средства крепления трубы должны иметь поверхность, исключающую возможность механического повреждения труб. Крепления не должны иметь острых кромок и заусенцев.
❐ Размеры хомутов должны соответствовать диаметрам труб. Металлические крепления должны иметь мягкие прокладки и антикоррозийное покрытие.
Для присоединения труб к деталям, имеющим внутреннюю резьбу, необходимо использовать ниппель с уплотнением резьбовой части.
Для присоединения к приборам, имеющим внутреннюю резьбу, можно применять соединение с обжимной гайкой и обжимным кольцом с уплотнением резьбовой части.
Металлопластиковые трубопроводы не издают и не проводят шума, электробезопасны. Для их прокладки не нужны сварочные аппараты, трубогибы, муфты, уголки и т. д. Их не придется красить, и, что особенно важно, они остаются безупречны с точки зрения гигиены вне зависимости от срока службы.
Металлопластиковые трубы имеют и свои недостатки, к которым следует отнести то, что их максимальные рабочие параметры 10 бар, 95 °C. Они чувствительны к замерзанию воды; при изломе трубы место излома повреждается, в результате чего приходится поврежденный участок вырезать и устанавливать дополнительный фитинг; некоторое заужение диаметра труб происходит в местах установки фитингов. Ни при каких обстоятельствах нельзя допускать контакт неизолированной трубы с острыми предметами в ходе и после монтажа. Необходимо также следить за тем, чтобы трубопровод не был поврежден при проведении прочих строительных работ на объекте. Трубы с установленными на них фитингами не подлежат последующему изгибу. Необходимо избегать прямого воздействия на трубы ультрафиолетовых лучей вне помещений, а также воздействия высокой температуры.
1. Монтаж трубопроводов водопровода должен осуществляться по монтажному проекту, выполненному строительно-монтажной или проектной организацией.
2. Работы по монтажу труб должны выполняться специально обученным техническим персоналом, имеющим соответствующее удостоверение и овладевшим особенностью работы и технологией обработки данных труб.
3. Монтаж трубопроводов должен осуществляться при температуре окружающей среды не менее 5 °C.
4. Бухты труб, хранившиеся или транспортировавшиеся на монтаж (заготовительный участок) при температуре ниже О °С, должны быть перед раскаткой выдержаны в течение 24 ч при температуре не ниже 10 °C. В процессе размотки бухт и монтажа трубопроводов необходимо следить, чтобы маркировка на трубах находилась на одной образующей поверхности трубы. Прокладку трубы следует вести без натяга, свободные концы закрывать заглушками во избежание попадания грязи и мусора в трубу.
5. Перед прокладкой труб в помещении необходимо установить средства крепления, закончить все электрогазосварочные работы, а при открытой прокладке труб — и отделочные работы.
6. Металлополимерные трубы предпочтительно прокладывать скрыто в бороздах, каналах и шахтах, при этом должен быть обеспечен доступ к разъемным соединениям и арматуре путем устройства дверок и съемных щитов, на поверхности которых не должно быть острых выступов.
7. В случае замоноличивания горизонтальных трубопроводов для предотвращения образования воздушных пробок в трубах их следует прокладывать с подъемом более 0,003 в сторону водоразборной арматуры. Замоноличенный водопровод целесообразно прокладывать в кожухе (например, труба в трубе).
8. Борозды или каналы следует закрывать после проведения гидравлических испытаний трубопроводов.
9. До замоноличивания трубопроводов необходимо выполнить исполнительную схему монтажа данного участка и провести гидравлические испытания.
10. Для прохода через строительные конструкции необходимо предусматривать футляры, выполненные из пластмассовых труб. Внутренний диаметр футляра должен быть на 5—10 мм больше наружного диаметра прокладываемой трубы. Зазор между трубой и футляром необходимо заделать мягким водонепроницаемым материалом, допускающим перемещение трубы вдоль продольной оси.
11. Между металлополимерными трубопроводами горячей и холодной воды расстояние в свету должно быть не менее 25 мм (с учетом толщины теплоизоляции). При пересечении трубопроводов расстояние между ними должно быть не менее 30 мм. Трубопроводы холодной воды следует прокладывать ниже трубопроводов горячего водоснабжения и отопления.
12. Трубопроводы систем горячего водоснабжения, а при необходимости и холодного водоснабжения, следует теплоизолировать в соответствии с проектом.
13. Повороты трубопроводов следует осуществлять с применением стандартных угольников и специальных деталей согласно или путем изгиба трубы вручную или специальным инструментом. Радиус изгиба должен быть не менее пяти наружных диаметров трубы. При изгибах следует пользоваться дорном в виде спиральной пружины. При изгибании не допускаются сплющивание и залом трубы. Овальность труб должна быть не более 10 %.
Ключ трубный рычажный используется главным образом при соединении водопроводных и других труб. Существует несколько разновидностей трубных ключей: рычажные, раздвижные, цепные и накидные. Рассмотрим конструкцию наиболее распространенного и доступного рычажного ключа. Он используется для выполнения самых разнообразных сантехнических соединений.
Рычажный ключ позволяет вращать округлые предметы типа труб, муфт и т. п., а также детали с гранями, например гайки, болты, головки кранов. Работает ключ по принципу заклинивания трубы между губками. Чтобы труба не выскользнула, губки должны находиться на противоположных концах ее диаметра к месту захвата, т. е. зевом ключа необходимо захватить не менее половины окружности трубы. После того как середины губок ключа заняли это положение, покрутите гайку пальцами до упора в обойму. На подвижном рычаге имеется трапецеидальная резьба. При вращении гайки по часовой стрелке подвижный рычаг будет двигаться до тех пор, пока его губка не соприкоснется плотно с окружностью трубы. Тогда можно сжать рычаги и начинать откручивать (закручивать) трубу.
Учтите, что основное усилие нужно прикладывать к неподвижному рычагу. Обратите внимание на то, как расположены зубцы на губке этого рычага. При вращении они должны как бы вгрызаться в трубу.
Таблица 1. Ключи трубные рычажные
Выпускаются рычажные ключи пяти размеров. В табл. 1 указаны размеры труб, которые может охватить ключ того или иного номера. Но это не значит, что с помощью соответствующего ключа можно сразу справиться с любым соединением. Не поддается, например, разборке узел, принимайте дополнительные меры (очистите узел от краски, подогрейте его и т. п.) и лишь потом вновь пробуйте действовать ключом. Нельзя на рычаги надевать обрезок труб для увеличения усилия. Это приведет к изгибу рычагов ключа и, в конечном счете, к его поломке. Мало того, при соскакивании губок ключа с трубы вы можете получить тяжелую травму. Прочность ключа рассчитана на силу руки без всяких дополнительных приспособлений. Нельзя также использовать для вращения труб ключи номера, не соответствующего диаметру трубы. Не следует действовать ключом с губками, имеющими смятые зубцы. Это опять же приведет к ушибам и ранам.
Можно ли отремонтировать вышедший из строя трубный рычажный ключ? Да, в некоторых случаях можно. Так, смятые зубцы заново нарезают ножовкой. Так же восстанавливают и рифления на гайке. Согнутые рычаги выправляют в холодном или горячем состоянии. Срезанные или разболтавшиеся заклепки и штифты заменяют новыми из мягкой стали, подобной той, из которой изготовляют гвозди. Хуже, если сломан подвижный рычаг вблизи губки на изгибе, варка тут мало поможет, и от этого ключа придется отказаться. При поломке штампованного из стального листа неподвижного рычага, имеющего корытообразное сечение, внутрь рычага вкладывается стальной стержень и приваривается к нему. При поломке сплошного неподвижного рычага на место излома накладывают стальные полосы с обеих сторон и приваривают к рычагу.
В условиях домашнего хозяйства достаточно рычажных ключей № 1 и № 2.
Чтобы при отвинчивании трубным ключом на деталях с декоративным покрытием не оставалось следов от зубцов губок, под последние подкладывают картонные полоски или хотя бы тряпку. Удобнее для этого из отходов листовой меди, латуни или алюминия вырезать своеобразные нагубники.
Ключ гаечный разводной. Для вращения деталей с гранями применяются разводные гаечные ключи, т. е. ключи с изменяющимся расстоянием между губками. Действовать такими ключами следует по определенным правилам, чтобы обеспечить их долговечность. Предположим, нужно открутить гайку. Подведите к ней губки ключа и вращением червяка добивайтесь плотного соприкосновения губок и граней гайки. Нажимайте на рукоятку ключа только ладонью, и то не изо всех сил. Учтите, что разводной ключ выдерживает гораздо меньшие нагрузки, чем трубный или обычный гаечный. В трубном ключе усилие передается на специально для этого предназначенную трапецеидальную резьбу и гайку, которая захватывает несколько ее витков. А в разводном ключе вся нагрузка падает на 1–5 зубцов рейки и на соответствующие контактирующие места червяка.
Достаточно «от души» надавить на ключ, и ломаются части спирали червяка (особенно заходные), деформируется его ось. Червяк начинает вихлять, подвижная губка болтаться. Теперь приступайте к ремонту самого ключа! Погнутую ось, чтобы не повредить резьбы, правьте на доске. С выломанными местами червяка ничего не сделаете. Для уменьшения качки подвижной губки можно немного приблизить стороны направляющего желоба. Для этого неподвижную губку вложите в тиски и попробуйте сдавить стенки желоба. Можно это сделать и молотком, расположив желоб между двумя металлическими пластинами для равномерного распределения ударного усилия.
Таблица 2. Разводные ключи
Сейчас в обиходе применяют несколько видов разводных ключей, которые подразделяют по углу наклона оси червяка (или рейки) к продольной оси рукоятки (табл. 2). Ключи типа I и II окрашиваются черным лаком, ключи типа III — оцинковываются. Наиболее применимые для сантехнических работ разводные ключи с максимальными размерами зева 30 мм. Они нужны для арматуры с декоративным покрытием, при установке корпуса пластмассового горизонтального поплавкового клапана и т. п. Хорошо бы еще иметь ключ № 6, используемый для ремонта смесителя с цельнолитым корпусом.
Гаечные двусторонние ключи с открытыми зевами. Из таких ключей сантехнику нужно иметь ключи 14x17, 17x19, 19x22, 24x27, 32x36. Последний ключ ценен при сборке и разборке фасонных частей для труб с наружным диаметром 21,3 мм под резьбу 1/2" и 26,8 мм под резьбу 3/4". Таким ключом гораздо быстрее действовать, чем трубным. Правда, двусторонним ключом можно заворачивать лишь литые чугунные муфты с выступами, при стальных муфтах придется применить трубные ключи.
Двусторонними ключами также заворачивают и отворачивают угольники, тройники, контргайки и т. п.
Просечки. Приспособления для изготовления прокладок называют просечками. Просечки для получения круглых прокладок выполняют из стальных трубок с подходящим внутренним диаметром (длина трубки не менее 60 мм). Одну из сторон трубки заостряют по наружной поверхности напильником или на точиле. Можно закалить эту сторону. Тогда заточку делают после закалки.
Более качественные просечки вытачиваются на токарном станке. При этом одна из сторон, по которой ударяют молотком, делается глухой, что обеспечивает меньшее расплющивание торца. После токарной обработки на боковой стороне насечки прорезается выемка глубиной не менее половины диаметра трубки. Благодаря этому вырубленные прокладки несложно достать из просечки. Если боковое отверстие не делать, у просечки необходимо предусмотреть сквозное осевое отверстие, через которое стержнем выталкивают прокладки. Не накапливайте их в просечке более 2–3. Большее число прокладок слишком трудно вынимать. Прокладку (пробку) для штока поплавкового клапана сразу отделяйте от просечки, учитывая ее толщину.
Рубить прокладки можно на деревянной доске. Но дерево пружинит и тупит просечку. Лучше в качестве наковальни применить сбитую из кусочков оболочки кабеля свинцовую шайбу, по форме и размеру подобную хоккейной. Многочисленные вмятины на шайбе, оставленные просечкой, легко выравниваются молотком.
Трос. В хозяйственных магазинах продается трос с пластмассовой рукояткой, который используют для прочистки унитазов и канализационных труб между ванной и туалетом. При его отсутствии приспособьте для прочистки негодный тросик-привод от автоспидометра. Из стального канатика диаметром 4—б мм можно тоже сконструировать трос для засоров. На наждаке отрежьте кусок канатика длиной 2–3 м, отожмите концы каната и свейте их (или наложите перевязку). Рукоятку сделайте из латунной или стальной трубки, изогнув ее наподобие заводной ручки для автомашины. В месте стыка со стальным канатом трубку расклепайте или приварите. Трос длиной около 2 м можно изготовить и самому из стальной проволоки диаметром, скажем, в 2 мм. Проволоку навивают плотно виток к витку на выпрямленный кусок проволоки диаметром 3–4 мм.
Один конец спирали троса можно заклинить колпачком, на другой лучше установить рукоятку сапного типа.
Прижим трубный. Это приспособление применяют для закрепления трубы при перерезании ее ножовкой, труборезом, для нарезания резьбы и т. п. С помощью прижима трубе обеспечивается стационарное положение. Она не будет кататься по верстаку, падать с него. Прижим, как и остальной инструмент, не терпит насилия. Не надевайте обрезок трубы на рукоятку, не растягивайте резьбу прижима.
Бывают одно- и двухколонные прижимы. Последние удобнее. Они позволяют, немного отвернув прижимной винт и вынув чеку, отвести трубу в сторону, а не полностью ее вытягивать из приспособления. Прижимы позволяют зажимать трубы диаметром до 60 мм. Сам прижим требует неподвижного закрепления. Чаще всего его устанавливают на металлическом верстаке, можно и на деревянной колоде. Труба в прижиме не будет «ездить», если зажимаемую окружность хорошо протереть. Уступы или шлицы прижимов подправляйте напильником по мере сминания.
Труборез. Наравне с ножовкой труборез позволяет перерезать трубы диаметром до 100 мм. Имеется множество видов труборезов, принципиально не отличающихся друг от друга по конструкции.
Место разрезания на трубе смазывается маслом или периодически обливается водой. Корпус трубореза надевается на трубу. Рукоятку вращаем до соприкосновения со стенкой трубы ролика-резака. Докручиваем рукоятку еще на 1/4 оборота так, чтобы ролик врезался в трубу. Весь труборез за рукоятку двигаем вперед-назад, постепенно проходя окружность. После этого еще вгрызаем ролик и повторяем процесс до окончательного разрезания трубы. Снимаем труборез и зачищаем заусенцы, опиливая торец трубы напильником. Излишне напоминать, что такая работа возможна после установки трубы в прижиме.
При ремонте трубореза учтите, что ролики изготовляются из инструментальной стали У8А, остальные детали из ст. 45. После закалки ролики имеют примерно твердость напильника: HRC 52–56.
Плашки, клуппы. При соединении труб с помощью резьбовых фитингов (муфт) не обойтись без плашек или клуппов, с помощью которых на концах труб нарезают резьбу.
Для примера приведем последовательность операций при нарезании резьбы 1/2" круглой плашкой на полудюймовой трубе (с внешним диаметром 21,5 мм). Закрепляем трубу в прижиме. При его отсутствии можно зажать трубу в тисках, расположив ее между губками или под ними. Чтобы труба при нарезании резьбы не проворачивалась в тисках, на ее противоположный конец наворачивают угольник с отрезком трубы. Этот отрезок, упираясь в верстак, не даст трубе вращаться. Следовательно, для описываемого случая труба должна уже иметь с одной стороны резьбу. С конца зажатой трубы снимаем фаску шириной 2–3 мм. Сама труба в нарезаемой части должна выступать на минимальную длину из зажимного приспособления. Это обеспечит жесткость и облегчит нарезание. Смажьте нарезаемое место жидким маслом. Закрепите нужную круглую плашку в воротке (плашкодержателе) двумя или четырьмя упорными винтами.
Чтобы не ошибиться в виде и размере нарезаемой резьбы, клеймо на плашке должно «смотреть» в сторону, противоположную внутреннему буртику воротка, в который упирается плашка. Стороной с клеймом и накладывайте плашку в воротке на торец трубы с фаской. Плашка должна располагаться в плоскости, перпендикулярной к оси трубы. Самая трудная фаза нарезания — начальная. Правой ладонью изо всех сил нажимайте на вороток в месте установки плашки, левой — вращайте рукоятку по часовой стрелке. Заборная часть плашки должна, врезавшись, «схватиться» за трубу. Дальше — легче. Плашка как бы станет на рельсы, и можно будет обеими ладонями вращать рукоятки. На первоначальную врезку потратим тем меньше усилий, чем большая будет фаска. Если нечем изготовить фаску, то «подкатите» (термин старых опытных сантехников) прямой угол между торцом и образующей трубы ударами молотка, т. е. закруглите угол.
Применение воротка с направляющим фланцем и втулкой значительно облегчает нарезание резьбы. При работе вороток с направляющим фланцем надевается на трубу до упора плашки в ее торец. Затем втулку выворачиваем (втулка и фланец соединены на резьбе) на ту длину резьбы, которая необходима. Эта длина, например, должна быть немного меньше половины протяжения фитинга, которым соединяются трубы. Втулку закрепляем двумя болтами (винтами) на трубе. Когда примемся вращать рукоятки воротка, фланец будет втягиваться, навинчиваясь на втулку. Конечно, резьба на фланце (втулке) должна быть аналогична нарезаемой резьбе.
Применяются воротки подобной конструкции, но без выворачивающейся тянущей втулки. Направляющий фланец у них отлит заодно с корпусом плашкодержателя. Таким воротком сложнее работать, чем воротком с направляющим фланцем и втулкой, но легче, чем одногнездным. Самостоятельно проще всего изготовить одногнездный вороток. Корпус выточите на токарном станке или подберите обрезок толстостенной трубы. Рукоятки и опорный буртик для плашки в трубе можно приварить. Съемные рукоятки на резьбе желательны для сокращения размеров воротка при переноске. В корпусе просверлите отверстия и нарежьте в них резьбу в соответствии с имеющимися в наличии винтами. Расстояния между отверстиями выберите сообразно углублениям на наружном диаметре плашек. В эти углубления и должны войти концы винтов.
Плашку, конечно, самому не изготовить. Но ее в некоторых случаях вполне заменит гайка или контргайка, например, при очистке забитой краской резьбы. Только пообильнее смазывайте при этом резьбу.
Клуппами, благодаря тому, что их призматические плашки состоят из двух частей и расстояние между ними регулируется, можно начинать нарезать резьбу на трубе большего диаметра, чем нужно. В комплект клуппов входят и сухари, которые ставят вместо плашек. Тогда клуппом можно пользоваться, как воротком для метчиков. Наиболее распространенными, так называемыми косыми, клуппами можно нарезать трубные резьбы до 1/2".
Вантузы (прокачки). Подобные приспособления для прочистки ванн, раковин выпускают с диаметром резиновых груш 100, 125, 150 мм. Лучше иметь два вантуза (большой и маленький). У вантуза с грушей диаметром 100 мм обязательно прибейте обойными гвоздиками ту часть груши, в которую вдета рукоятка. Тогда сможете этим вантузом прокачивать и засоры в унитазе. Второй вантуз послужит для прокачки ванн и умывальников.
Конопатки, чеканки. Их применяют для укладки уплотнителя в кольцевых промежутках раструбных стыков канализационных труб. Длина стандартной конопатки — 290 мм, ширина лезвия — 25 мм, толщина 3–5 мм. Ширину лезвия можно довести до 1/4 окружности трубы, что убыстрит работу. Конопатки несложно изготовить самому из полосовой стали.
Назначение чеканки то же, что и у конопатки, но длиной она 190 мм, а шириной 20 мм. Чеканка позволяет проникнуть в труднодоступные места и, кроме того, ею удобнее пользоваться при окончательной стадии процесса уплотнения стыков. Как и конопатку, чеканку можно изготовить самому.
При ремонте смесителей следует учитывать, что все они выполняются с декоративным покрытием, поэтому, чтобы не повредить это покрытие, губки применяемого инструмента не должны иметь зубцов, под губки же с зубцами следует при работе подложить картонные, медные или латунные полоски. В настоящее время наибольшее распространение получили смесители пробкового типа, являющиеся общими для ванн и умывальников. Соединяются такие смесители с подводящими трубами при помощи втулок и накидных гаек. Трудно, да и, пожалуй, невозможно требовать, чтобы расстояние между подводящими трубами точно соответствовало расстоянию между патрубками смесителя.
Поэтому втулки, необходимые для подсоединения смесителей, несколько изогнуты (один конец втулки смещен относительно оси), что позволяет регулировать межцентровое расстояние между втулками, поворачивая последние. Помните, что смесители обычно поступают в продажу в комплекте с двумя втулками и двумя накидными гайками и менять старую втулку на новую можно только тогда, когда они одинаковой длины. Если длины разные — придется менять и вторую втулку. Перед вкручиванием втулки возьмитесь пальцами левой руки за ее буртик и, оставив обнаженными две начальные нитки резьбы, на остальные с избытком намотайте уплотнение (нити льна) по часовой стрелке, если смотреть со стороны торца с резьбой. Вкручивать втулку (делают это, поместив в ее прямоугольное отверстие какую-либо пластинку) следует до тех пор, пока ее торец не дойдет до плоскости, в которой находится торец второй втулки, на 2–3 мм. Теперь примерим смеситель к обеим втулкам. При расстоянии между центрами отверстий втулок большем, чем расстояние между отверстиями боковин смесителя, торцы втулок окажутся в одной плоскости при доворачивании одной из втулок. Накидные гайки должны свободно накручиваться на резьбу боковин. Вообще снятие и установка смесителя без замены накидных гаек и втулок занимает всего 2–3 мин.
После окончательной установки втулок сточите напильником с их торцов заусенцы, которые могут прорезать прокладки. При подсыхании и растрескивании старых прокладок их следует заменить на новые. Для этого лучше взять листовую резину средней твердости толщиной 3–5 мм. Более толстая прокладка лучше скрадывает неточности подгонки торцов втулок и боковин. Максимальная толщина прокладки ограничивается числом ниток резьбы у накидной гайки. Ведь на гайке всегда должно оставаться не менее двух ниток резьбы для первоначального «захвата» резьбы боковины. Новые прокладки для накидных гаек смесителя требуются очень редко, поэтому делать для них специальные стальные просечки нет смысла. Проще по старой прокладке или по размерам накидной гайки методом «деления хлеба на ломтики» нарезать наружную окружность (многоугольник). Отверстие легко пробить отверткой с металлической рукояткой или узкой стамеской на деревянной доске. Сделав прокладку, вложите ее в накидную гайку и подсоединяйте смеситель. Для проверки герметичности соединения открывайте вентиль. При подкапывании перекройте вентиль и подтяните накидную гайку.
Современные смесители обычно делаются составными, что намного облегчает их ремонт. Так, боковины смесителя на краске ввертываются в отверстия корпуса, и их можно менять при порче седел — наиболее часто выходящих из строя деталей смесителя. Ведь при «проедании» седел водой, когда в них возникает радиальная канавка, даже спецы-сантехники единственный выход видят в замене смесителя или его боковины. Поэтому не допускайте длительного подтекания воды из излива смесителя.
Из-за чего возникает канавка в седле? Основная причина — длительная течь из-за неплотно закрытой вентильной головки (головки крана) или из-за повреждения резиновой прокладки клапана.
Конечно, течь из излива — не всегда признак разрушения седла, ведь вода подтекает и при повреждении прокладки клапана. Для выяснения причины течи поступим так, как обычно поступают в подобных случаях. Сначала перекроем вентиль, стоящий перед смесителем (по температуре капающей из излива воды легко определить, какой вентиль закрывать), а затем, немного вывинтив маховик, выкрутим головку из соответствующей боковины. Для проверки седла просунем в освободившееся резьбовое отверстие боковины отвертку, чтобы ее жало расположилось по радиусу отверстия, и проведем жалом по седлу. Имеющаяся канавка сразу даст о себе знать. Если она «молодая» и ее глубина не более 0,3 мм, то есть временный выход. Той же отверткой соскребите острые края канавки. В клапан вставьте прокладку из нетвердой резины толщиной 4–6 мм. Установите головку на место. Теперь, чтобы не было течи, придется более туго заворачивать маховик. Учтите, что чаще всего терпит бедствие седло боковины, пропускающее горячую воду.
Можно ли починить смеситель с поврежденным седлом? Конечно, можно, причем несколькими способами.
Первый способ — замена боковины. Ее снимают со старого переведенного «про запас» смесителя, для чего среднюю часть смесителя зажимают в тисках и выворачивают боковину, аккуратно взявшись зевом ключа за торцы резьбовых отверстий. Ремонтируемый смеситель отсоединяют от труб и таким же образом выкручивают дефектную боковину с поврежденным седлом. При установке боковины ее закручиваемую часть предварительно смазывают суриковой замазкой или отстоем суриковой краски. При отсутствии последних используйте любую масляную краску, взяв ее отстой. Следите, чтобы краска не попала во внутренние сверления боковины и центральной части смесителя. После заворачивания боковину необходимо довернуть (или отвернуть), чтобы ее торец под накидную гайку был в одной плоскости с соответствующим торцом второй боковины. Кроме того, обязательно выдержите межцентровое расстояние между боковинами (150+2 мм). Пока не подсохнет краска, лучше смесителем не пользоваться. При отсутствии такой возможности для гарантии подмотайте немного льна в конце заворачивания.
Второй способ ремонта седла заключается в создании нового седла над старым путем запрессовки в последнее втулки, выточенной на токарном станке из латуни. Толщина стенки удлиненной цилиндрической части втулки должна быть в пределах 1–1,5 мм, ибо отверстие, куда запрессовывается втулка, слишком мало. Что же тогда останется для прохода воды при более толстых стенках? Толщина «шляпы» втулки не менее 1–1,5 мм. Причем при увеличении этой толщины можно будет использовать вентильные головки со штоками, у которых первые нитки резьбы стерлись.
Возможен и третий способ ремонта седла, который заключается в строгании вершины седла до тех пор, пока не будет выведена канавка и на месте округлой вершины седла не останется ровное кольцо. Иногда канавка слишком глубока, и приходится сострагивать седло полностью. В этом случае прокладка клапана при завертывании маховика вместо кольцевого выступа упирается в плоскость с отверстием посередине.
Строгать удобнее всего торцевой фрезой с диаметром цилиндрической части на 2–4 мм меньшим, чем диаметр резьбы для вкручивания головки. Острые кромки на образующей торцевой фрезы замотайте матерчатой изолентой, чтобы они не повредили резьбы боковины. В хвостовике торцевой фрезы имеется резьбовое отверстие. Им следует воспользоваться для оснащения фрезы рукояткой. Простую рукоятку легко изготовить из болта, резьба которого соответствует резьбе в хвостовике фрезы. К головке болта следует приварить поперечину. Правда, такая рукоятка не очень удобна, так как при работе будет слишком давить на ладонь. Гораздо лучше в качестве рукоятки подойдет толстая округлая рифленая шайба. Такую шайбу или найдите, или специально изготовьте на токарном станке. Кстати, при наличии токарного станка вместо болта выточите стержень, на концах которого нарежьте резьбу. Одну — соответствующую резьбе хвостовика фрезы, вторую — резьбе, которую нарежете в центре шайбы. Резьба стержня не должна выступать из шайбы, гайка при этом не нужна, ибо строгание седла производится по часовой стрелке, т. е. шайба все время как бы накручивается на стержень. Чтобы шайба не болталась, можно после ее крепления расклепать конец стержня. А лучше всего найти готовую рукоятку. Пригоден барашек от стиральных машин с ручным отжимом белья, который регулирует расстояние между валиками. Временно его всегда можно вывинтить.
Для ремонта седла перекройте воду вентилем, выкрутите головку. Вложив фрезу в отверстие, нажимаем на нее ладонью и вращаем по часовой стрелке, равномерно соскребая круговой слой с вершины седла. Продолжаем скоблить до тех пор, пока канавка не исчезнет. Если глубина канавки велика, то для облегчения работы можно воспользоваться электродрелью и специальным сверлом (см. рис. выше). Такое сверло не продается в магазинах. Заготовку его сначала вытачивают на токарном станке, затем придают необходимую форму напильником и закаливают. Размеры спецсверла не приводятся, ибо они определяются конкретными условиями.
Особые меры предосторожности необходимы при использовании электродрели для «сверловки» седла без отсоединения смесителя от труб. Дрель должна быть с двойной изоляцией, руки — в резиновых специальных перчатках для электриков, стоять мастер должен на резиновом коврике и т. д. Если не известно, какая изоляция у дрели, лучше ее корпус заземлить.
Последовательность выведения канавки на седле такова: сначала вставляете сверло направляющей частью в отверстие седла, а затем хвостовик сверла закрепляете в патроне дрели.
Заканчивая разговор о ремонте седел, отметим, что в процессе длительной эксплуатации под действием протекающей воды верхняя часть седла из овальной превращается в заостренную. А такая форма седла способствует появлению в нем канавок, да и прокладки в этом случае чаще выходят из строя. Поэтому не забывайте время от времени убирать подобное заострение с помощью отвертки. Опустите жало отвертки на вершину седла и расположите его по радиусу отверстия в седле. Теперь круговыми движениями соскребывайте равномерно с вершины седла заострение. Чем больше затупите вершину, тем дольше будет служить каждая прокладка в клапане.
Переключатель «душ — излив» в смесителях пробкового типа состоит из подвижного и неподвижного конусов. Для таких переключателей характерна ситуация, когда в любом положении рукоятки вода течет одновременно в душ и слив в результате проникновения в зазоры между смерзшимися коническими поверхностями. Подобная ситуация обычно возникает после нескольких тысяч поворотов переключателя. Замена одного движущегося конуса на другой, снятый, предположим, со старого смесителя аналогичной конструкции, только увеличит течь. Ведь на каждом смесителе конусы индивидуально притираются друг к другу при изготовлении. Конечно, с годами из-за неравномерного износа контактирующих поверхностей герметичность переключателя нарушается. Правда, течь чуть-чуть уменьшается при закручивании накидной гайки, для чего предварительно обязательно отпускают стопорный винт. Но для того чтобы полностью устранить одновременную течь, необходимо вновь притереть конусы друг к другу, используя пасту ГОИ. Для этого полностью отворачивают накидную гайку, из смесителя вынимают подвижный конус. На его поверхность наносят тонкий слой пасты и ставят конус на место. Затем, нажимая на рукоятку в осевом направлении, двигают конус «вправо-влево». Периодически конус вынимают, протирают его и неподвижный конус, проверяют результат протирки. Для этого на всю длину подвижного конуса наносят мелом черту, вставляют его в неподвижный конус и несколько раз поворачивают. Если меловая черта окажется растертой, значит, детали достаточно притерлись друг к другу. При отрицательном результате операцию повторяют.
Сама паста ГОИ состоит из окиси хрома, стеарина и др. Выпускается она трех сортов: грубая — черного, средняя — темно-зеленого; тонкая — светло-зеленого цвета. При отсутствии пасты ГОИ приготовьте ее сами. Она должна состоять на 70–80 % (по массе) из твердых частиц (например, из стеклянной пыли), проходящих через сетку с отверстиями диаметром 0,15 мм, и 30–20 % парафина. Вообще для грубой притирки бронзовых и чугунных поверхностей применяют коричнево-серый порошок наждака, которым посыпают смазанную машинным маслом поверхность. Паста ГОИ — для окончательной доводки уплотняющих поверхностей.
Без ограничителя подвижный конус, направляющий воду то к душевой сетке, то к изливу для ванны, начинает путать свои обязанности. Если удастся найти выпавший ограничитель, вставьте его в предназначенное отверстие в конусе и ударьте слегка молотком по выступающей части. Основание ограничителя «раздастся», что устранит возможное выпадение.
Ограничитель делается из латуни, следовательно, при потере его легко заменить, отрезав ножовкой кусочек латунной проволоки такого же диаметра. Проволоку следует именно отрезать. Правда, допустимо и использование кусачек, но тогда напильником заправьте торец так, чтобы он был перпендикулярен к продольной оси ограничителя. Обратите внимание на то, чтобы латунная проволока была мягкой. В противном случае отожгите ее. Закрепите ограничитель в отверстии легкими ударами молотка.
Нередко верхушка ограничителя при многолетнем пользовании срезается об упоры корпуса. Если это случится, попробуйте, предварительно накернив центр в обломке, высверлить ограничитель. Можно засверлить и новое отверстие, но не по окружности, на которой обломок застрял, а выше или ниже. Новое отверстие обязательно должно располагаться в плоскости, в которой лежат ограничитель и ось конуса.
Любые стальные винты, установленные в сантехнике, следует заменить на латунные даже при наличии на них антикоррозийного покрытия. Если латунных винтов нет, выверните стальной винт, смажьте нежидкой смазкой (солидол, технический вазелин, свиное сало и т. п.) и снова заверните. Кажущаяся ничтожная деталь — винт — превращается в важную персону, когда необходимо заменить рукоятку, а винт не выворачивается. Откручивайте тогда накидную гайку и вынимайте подвижный конус. Дальше поступайте, как с застрявшим в штоке головки крана винтом.
Ломаются рукоятки в основном из-за слишком сильной затяжки накидной гайки, хотя такая затяжка не устраняет одновременной течи в излив и душевую сетку. Лучше притрите конус.
Мало того, что сломана рукоятка, нужно еще заставить конус выйти из сцепления, ослабив предварительно или вообще сняв накидную гайку. Если рукоятка развалилась по крепящему отверстию и нет новой, то ударяйте сбоку по квадрату оси, на которую надевается рукоятка. Не забывайте, что квадрат, как и весь смеситель, из латуни, поэтому лучше это делать не стальным молотком, а дощечкой или палкой.
При отсутствии аналогичной рукоятки подойдет алюминиевый или чугунный маховик от вентиля, но это некрасиво. Привлекательнее фаянсовый маховик от головки крана с вращательно-поступательным движением штока. Такие краны выпускаются не один десяток лет. Раньше они были неразборными. Чтобы добыть в целости маховик из такого негодного крана, разрежьте ножовкой шток со стороны корпуса крана у самого маховика и осторожно выбейте из маховика квадрат штока. Есть и другой путь: отвинтите спецгайку, выньте указатель (синий или красный) и высверливайте заливку вместе с головкой винта. Для этого корпус крана закрепите в тисках, шток полностью вверните. После сверления сразу за маховик не беритесь — обожжетесь. (Хорошо, если такой маховик прикреплен винтом.)
Вместо сломанной рукоятки можно поставить и пластмассовый маховик с головки крана. Правда, его квадратное отверстие меньше, и придется расширять его надфилем.
На рисунке показан излив, которым оснащено большинство современных смесителей. При истирании резинового кольца от поворотов трубки в изливе возникает течь. Замените изношенное кольцо новым, продающимся в магазинах. При отсутствии колец подберите резиновую трубку с подходящими внутренним и наружным диаметрами и нарежьте кольца, которые ставьте вместо изношенных. Если нет и резиновой трубки, то намотайте поверх изношенного кольца нити льна, чтобы трубка излива могла зайти в соответствующее отверстие корпуса смесителя. Подмотка быстро разотрется, поэтому лучше трубку излива меньше поворачивать.
Разжимное пластмассовое кольцо, удерживающее излив под накидной гайкой, иногда ломается или теряется, а без него при повышении давления в сети или при резком открытии головки крана излив сразу же выскочит из корпуса смесителя, и вода веером зальет все вокруг. Новое кольцо придется изогнуть из медной проволоки подходящего диаметра. Изливы, выпускавшиеся в прошлом, более надежны, чем современные. К сожалению, старые и современные изливы не взаимозаменяемы: накидные гайки на старых изливах имеют больший диаметр резьбы, и система их закрепления на трубке иная. Такой излив имеет ступенчатое латунное кольцо, присоединенное к трубке. На него кладется резиновая прокладка.
Чтобы затяжка накидной гайки не ослабевала при поворотах излива, в ней устанавливается стопорный винт без головки. Его слабо выступающая часть с прорезью со временем несколько стирается и совсем утопает в гайке. Винт невозможно вывинтить, а следовательно, и открутить накидную гайку, потому что заостренный конический его конец впился в резьбу на смесителе. Остается, накернив место винта, где едва видна прорезь, высверлить его. Можно и гаечным ключом, применив силу, выкрутить накидную гайку вместе с винтом. Как показывает практика, заостренный конец винта незначительно повреждает резьбу на корпусе смесителя. Теперь легче справиться с винтом путем запиловки новой прорези, но следы от ножовки останутся на грани накидной гайки. Можно высверлить винт, зажав накидную гайку в тисках, и нарезать новую резьбу. Иногда рациональнее просверлить отверстие в другом месте и нарезать в нем резьбу под имеющийся в запасе винт, но на старом винте напильником непременно сточите конический конец.
Случается, что из-за сильной затяжки накидной гайки латунное кольцо соскакивает с трубки, и излив выпадает из смесителя.
Временный выход из создавшегося положения — развальцовка трубки. При «капитальном» ремонте следует присоединить кольцо к трубке газовой сваркой. Можно попробовать еще припаять кольцо, применяя кислоту, но тогда придется очень осторожно затягивать накидную гайку, чтобы снова не сорвать кольца. При всем этом от нагрева при пайке хромированная часть излива у кольца, конечно, будет повреждена. Можно также закрепить кольцо на трубе коротким штифтом. Чтобы штифт не выпадал, его концы легко расклепать. Если этот способ крепления штифта вас не устраивает, возьмите штифт большей длины и его среднюю часть изогните внутри трубки. Теперь штифт не сдвинуть.
Резиновые прокладки на изливах, выпускавшихся ранее, разрушаются также часто. Для замены прокладок у излива подберите листовую резину средней твердости толщиной 3–4 мм. По старой прокладке, очертив ее карандашом, вырежьте новую. В данном случае очень желательно, чтобы наружные и внутренние образующие прокладки во избежание утечек имели форму правильных окружностей. Для получения таких прокладок удобны просечки. Диаметр просечки для отверстия прокладки должен быть на 2–3 мм меньше наружного диаметра трубки излива. При установке прокладку следует натянуть на трубку излива, тогда она будет служить годы. Менее строгие требования предъявляются к прокладке для излива, показанного выше (см. рис.). Здесь большую роль играет наружный диаметр прокладки, который делают таким, чтобы прокладка немного застревала в резьбе накидной гайки. Это обеспечит добротное уплотнение при закручивании накидной гайки на соответствующей резьбе корпуса смесителя.