Автор: Борис Хромов, руководитель отдела экспертиз НИИсантехники, судебный эксперт нормативной экспертизы в области защиты прав потребителей и производителей при оказании услуг, производстве, обороте и эксплуатации санитарно-технического оборудования.
Надёжность работы систем отопления – важнейший фактор, от которого зависит комфортное проживание в доме. В сфере частных загородных домовладений, где отсутствует звено управляющих компаний ЖКХ, обычно осуществляющих контроль, ремонт и обслуживание собственника жилья в муниципальном секторе, и, в том числе, ответственных за состояние систем жизнеобеспечения зданий , эксплуатация систем отопления почти полностью ложится на плечи самого собственника, который чаще всего является и пользователем. В данном случае информированность о возможных неисправностях отопительных систем может оказать существенную помощь в устранении и предупреждении поломок.
Важно понимать и то, что заключение о неисправности, вынесенное на основании проведённого анализа квалифицированным специалистом, экспертом, поможет не только выявить причину неудовлетворительной работы системы отопления или полной невозможности её эксплуатации, но и может сэкономить финансы при устранении поломок. В том числе и за счёт предъявления обоснованной претензии тем, по вине кого система отопления вышла из строя. Такими виновниками могут быть и производители оборудования, и проектировщики, допустившие ошибки при проектировании, и организация, осуществлявшая монтаж, но также и сами пользователи системы отопления по причине неграмотной эксплуатации. Квалифицированную экспертную оценку состояния системы отопления, на основании которой может быть предъявлена обоснованная претензия и устранены все неполадки, дадут специалисты НИИсантехники. Специалистами являются дипломированные инженеры, обладающие большим опытом технического анализа и судебно-нормативной экспертизы в области эксплуатации санитарно-технического оборудования. Проведённые ими сантехнические экспертизы отопительных систем частных загородных домов наглядно иллюстрируют вышесказанное и демонстрируют характерные причины неисправностей таких систем.
Ошибки монтажа и нарушение проектирования
Некачественно выполненный монтаж систем отопления, допущенные в его процессе ошибки, часто связанные с нарушением запроектированных схем, нередко приводят к невозможности обеспечить комфортный микроклимат в отапливаемых помещениях, даже при значительных энергозатратах и соответственно повышенных расходах на энергоносители. При этом в отапливаемом доме может быть установлено дорогостоящее импортное оборудование высокого качества от признанных производителей.
Приведём один из экспертных случаев, наиболее ярко подтверждающий вышесказанное. Система отопления большого жилого четырёхуровневого загородного дома, в состав которого, кроме центрального корпуса, входили ещё два флигеля (левый и правый), была создана на основе двух газовых напольных котлов, установленных в техническом помещении цокольного этажа. Двухтрубная разводка системы отопления была выполнена из стальных труб (рис. 1). Температура теплоносителя на подающей линии 88 °С, на обратной линии 68°С. На техническом этаже выполнена открытая стояковая разводка из металлополимерных труб (МП) ∅ 16, 20, 26, 32. На первом, втором этажах и мансарде выполнена двухтрубная коллекторная (лучевая) разводка, трубы проложены скрытно в полу и стенах. В большинстве помещений установлены стальные трубчатые радиаторы, оснащённые термоголовками (рис. 2). В помещениях бассейна и в комнатах с выходом на лоджии были размещены внутрипольные конвекторы с термостатами, регулировка которых установлена на 5.
Вся система отопления была смонтирована согласно проекту при строительстве дома за два года до экспертизы и работала в автоматическом режиме. На момент проведения экспертизы дом находился на обслуживании подрядчика. Причиной обращения к услугам эксперта стало неравномерное распределение температур, наблюдавшееся в различных отапливаемых помещениях – с перегревом одних и недогревом других. Так в правом флигеле минимальная температура составляла 15°С, а в левом флигеле около 26°С.
В ходе проведения экспертизы проводилось обследование системы отопления этого объекта. Было выявлено, что в правом флигеле на 2-м этаже отмечается существенный недогрев сразу 5 помещений. Прогрев размещённых в них радиаторов, в ряде случаев, был неравномерен и недостаточен. Регулировка термостатов была установлена в положение 3,5. При этом отмечалась температура воздуха в центре комнат около 18°С, а в зоне окон 12-14 °С.
Одним из самых необычных явлений, выявленных в ходе обследования функционирующей системы отопления, стал тот факт, что в двух коллекторных шкафах 1-го этажа, в трёх коллекторных шкафах 2-го этажа и одном коллекторном шкафу мансардного этажа зарегистрированная температура теплоносителя на подающих трубопроводах оказалась ниже, чем на обратных трубопроводах.
Обследовав смонтированную систему отопления и ознакомившись с предоставленной собственником проектной документацией, эксперты установили причины, приведшие к неудовлетворительным результатам при эксплуатации данной системы.
Анализ исполнительных схем, теплового режима помещений при визуальном осмотре позволил сделать вывод о соблюдении строительных норм и правил на этапе проектирования системы отопления, однако анализ использованных схем подключения отопительных приборов показал в ряде случаев частичное отступление от представленной документации. А именно: в двух коллекторных шкафах 1-го этажа, в трёх коллекторных шкафах 2-го этажа и одном коллекторном шкафу мансардного этажа (тех самых, где наблюдаемая температура теплоносителя на обратной линии оказалась выше, чем на подающей), не соблюдены соответствующие подключения коллекторов к стоякам отопления: коллектор подающих веток подключен к стояку обратной линии и наоборот. Балансировочный клапан, установленный после коллектора обратной подачи, работает в нештатном режиме и находится в положении полностью открытом. Кроме того, в коллекторном шкафу 1-го этажа предусмотрено восемь веток с трубами 16, а выполнено 6 веток, две из которых из труб ∅20.
При таком нештатном подключении веток теплоноситель циркулировал по отопительным приборам в обратном направлении, вызывая снижение теплоотдачи. Допущенная ошибка монтажа приводила к отсутствию возможности регулирования системы отопления, как по стоякам, так и по веткам с помощью балансировочных клапанов и термостатов и к неправильному распределению теплоты в здании. В этой же связи, не предусмотрена функция получевого (порадиаторного) регулирования потоков теплоносителя, что снижает эффективность распределения тепла.
Для исправления недостатков отопительной системы эксперты рекомендовали отсоединить трубы от коллекторов в тех помещениях и шкафах, где было обнаружено неправильное подсоединение и произвести перемонтаж в обратном порядке; а также проверить правильность подключения подводок к радиаторам и провести перемонтаж, где необходимо; затем произвести настройку отопительной системы балансировочными клапанами.
Однако ситуацию усугубляли ещё и ошибки, допущенные при размещении и эксплуатации некоторых отопительных приборов и термостатов в отапливаемых помещениях. Так на кухне радиатор с термостатом был закрыт мебелью, подоконные радиаторы и термостаты в большинстве комнат были прикрыты занавесками. Часть радиаторов, установленных в нишах, имели заниженное расстояние до подоконников. Такие эксплуатационные условия приводят к разрегулированию режима теплоотдачи.
Нахождение термостата в замкнутой зоне теплового потока радиатора приводит к автоматическому перекрытию клапана и сокращению расхода теплоносителя через радиатор, что понижает его теплоотдачу, следовательно, температуру воздуха в помещении. Для получения от терморегулятора ожидаемого эффекта его необходимо правильно установить: не прикрывать шторами, декоративными решётками, не располагать в нишах, располагать горизонтально, т. е. выполнять требования инструкции по установке. Если по какой-либо причине обеспечить эти условия трудно, можно воспользоваться термостатическим элементом с дистанционным датчиком. В этом случае, терморегулятор будет стабилизировать температуру воздуха в месте нахождения датчика, это позволит при желании повысить температуру воздуха в помещении. Поэтому экспертами было рекомендовано заменить термостаты на радиаторах в невентилируемых местах (закрытые шторами, в замкнутой зоне) на дистанционные термостаты, а термоголовку с кухонного радиатора снять.
Поломка оборудования без резервирования и своевременной сигнализации
Обычно разрушение приборов и (или) трубопроводов системы отопления происходит вследствие либо гидроудара, который может возникать по ряду причин в многоэтажных жилых домах, или при заморозке теплоносителя внутри системы отопления. Гидроудары не характерны для загородных частных домов, этажность которых ограничена 1-3 ярусами, поэтому разрушение систем отопления таких домов обычно случается как следствие замерзания в них теплоносителя (воды).Наиболее часто в загородных домах теплоноситель (вода, а не антифриз) замерзает в системах отопления при останове котла и поломке его автоматики безопасности вследствие перепадов или пропадания напряжения в электросети. Однако, в некоторых случаях, установить точную причину замерзания конкретной системы отопления для устранения неполадок и предупреждения повторения аварийной ситуации позволит только экспертиза, проведённая квалифицированными специалистами. Следующий пример хорошо демонстрирует это.
В трёхэтажном индивидуальном жилом доме произошло замерзание теплоносителя системе отопления, повлекшее разрушение части её элементов на 1-3 этажах. Разрушения получили комплектующие от радиаторов: воздухоотводчики, клапаны термостатов, воздухоспускные клапаны и заглушки (рис 3, 4). Были обнаружены следы подтекания в местах соединения металлопластиковых труб. Неподконтрольное состояние труб, проложенных в полу, не позволяло оценить их пригодность к дальнейшей эксплуатации. Однако замерзание придало трубам раздувание отдельных участков и вероятный разрыв в месте контакта с соединениями. Перечисленные дефекты сократят время эксплуатации ранее окончания срока их службы. Таким образом, дальнейшая эксплуатация вышеперечисленных изделий (установленных на 1-3 этажах) была признана неприемлемой.
Однако на момент проведения экспертизы система отопления находилась в частично работоспособном состоянии в пределах подвала, а также система отопления принципиально оставалась работоспособной по части обеспечения циркуляции теплоносителя.
Заморозка теплоносителя произошла вследствие выхода из строя циркуляционного насоса, который был заменён после аварии на новый (рис. 5). В данном случае неполадкам в работе системы отопления предшествовало внезапное обесточивание теплового узла по неизвестной причине, но возможна и иная причина остановки циркуляционного насоса– заклинивание от попадания инородного тела, неподконтрольная неисправность. Однако в любом случае остановка насоса частично останавливает циркуляцию теплоносителя на удалённых участках разводки системы отопления. При этом в прилегающих к тепловому узлу помещениях циркуляция частично сохранилась благодаря работе насоса в индивидуальном тепловом пункте (ИТП).
Был сделан вывод, что останов насоса не имел бы столь катастрофических последствий для всей системы, если бы в её составе заранее были предусмотрены резервные устройства, восстанавливающие работу системы отопления, которые отсутствовали, что противоречит МДС 40-2.2000 «Пособие по проектированию автономных инженерных систем одноквартирных и блокированных жилых домов» (п. 4.21). Также отсутствовали устройства, сигнализирующие при внезапном выходе из строя насоса или отключении электроэнергии.
Российские стандарты и, в частности, МДС 40-2.2000 (пп. 4.11, 4.20, 4.21) предъявляют следующие требования к надёжности системы отопления индивидуального дома:
• при наличии надёжного источника электроснабжения или электрогенератора СО следует предусматривать с насосным побуждением циркуляции;
• насосы с механическим побуждением циркуляции должны быть надёжными, малошумными, простыми в монтаже и эксплуатации;
• в системах отопления с механическим побуждением следует предусматривать установку двух насосов (рабочего и резервного). Допускается установка одного насоса при хранении резервного на складе с возможностью замены вышедшего из строя оборудования в течение не более 3 часов.
Своевременному вмешательству и замене насоса на резервный способствует постоянный контроль теплового узла и параметров котельной (изменение температуры и давления на обратной линии). С высокой вероятностью, такого контроля после описанной аварии не проводилось несколько дней, иначе замерзания теплоносителя в системе отопления не произошло бы, поскольку снижение температуры до минусовых значений в индивидуальном жилом доме происходит в течение более суток. При этом снижение температуры на обратной линии, в случае контроля в котельной, должно было стать сигналом к изменению режима отопления и принятию мер. Вопрос сигнализации изменения параметров отопления технически осуществим, но не является обязательной нормой проектирования.
По результатам экспертизы владельцу дома были даны рекомендации привести систему отопления в соответствие с вышеизложенными нормативными требованиями, а также предусмотреть устройства, сигнализирующие при внезапном выходе из строя насоса или отключении электроэнергии.
Кроме того, выходом из вышеописанной нештатной ситуации стало бы наличие в доме резервной электроподстанции с автоматическим переключением на резервный насос. Однако такая система не является обязательной при проектировании и может быть предусмотрена только по согласованию с заказчиком.
Аварии случаются там, где не ждёшь
При поиске причин неполадок в работе системы отопления не стоит исключать фактор брака, допущенного производителем оборудования, входящего в состав системы. Речь может идти даже о таких её элементах, которые кажутся наиболее надёжными.
Традиционно чугунные радиаторы при использовании их в системах отопления частных домов считаются надёжными, почти «неубиваемыми» в таких условиях эксплуатации отопительными приборами. Многолетняя практика их применения подтверждает, что в системах отопления частных домов чугунные радиаторы могут работать несколько десятилетий.
Однако опыт сантехнических экспертиз, показывает, что поломка, ставшая причиной выхода из строя отопительной системы, может возникать и там, где её можно ожидать с наименьшей вероятностью.
Так причиной запроса экспертизы системы отопления загородного частного дома стало зарегистрированное падение рабочего давления в системе с 0,2 МПа до нештатного 0,1МПа (рис. 6). В ходе проведённого обследования выяснилось, что причиной снижения рабочего давления системы является протечка из отопительного прибора, представляющего собой массивный чугунный напольный семисекционный радиатор (рис. 7). Секция прибора имеет 3 колонки, расположенные по глубине радиатора. Во второй секции (со стороны подводок) – на средней колонке, на расстоянии 17см от нижней кромки колонки наблюдалась горизонтально расположенная трещина, из которой по всему периметру исходили подтёки.
С целью установления причин аварии проводились исследования в лаборатории. Вторая аварийная секция в лабораторных условиях отсоединялась и разрезалась. Визуальное обследование радиатора показало, что в средней колонке одной из секций образовалась сквозная трещина по всему периметру колонки практически в горизонтальной плоскости (рис. 8, 9). Излом резко отличается по цвету от разрезанных передней и задней колонок.
В ходе исследований выявлено, что трещина образовалась ещё до установки радиатора и в процессе эксплуатации постепенно расширялась под воздействием колебаний давления и температуры, пока не превратилась в сквозную. Толщина стенок средней колонки изменяется от 4 до 6 мм. Толщина стенок внешних колонок - около 5 мм. Передняя и задняя колонки имеют более или менее традиционную форму поперечного сечения. Также выяснилось, что поперечное сечение средней колонки имеет крестообразную форму с весьма малыми радиусами – около 2,5 мм, что приводит к значительным концентрациям напряжений. Конструкция средней колонки с точки зрения технологии её изготовления методом литья считается несовершенной, поскольку малые радиусы стенок помимо значительных концентраций напряжений приводят к снижению прочности изделия в целом.
С целью проверки прочностных характеристик проводились испытания данного радиатора (после отсоединения аварийной секции), которые убедительно показали, что его «слабым местом» является именно средняя колонка. Характер её разрушения при испытании давлением 1,5 МПа - продольное растрескивание, отличается от имевшего место при аварии. Следовательно, причина аварии не связана с повышенным до недопустимой величины давлением теплоносителя. Также можно исключить внешнее воздействие, т.к. средняя колонка практически для него недоступна.
В результате проведённого лабораторного исследования был сделан вывод, что причиной разрушения радиатора являлось нарушение технологического процесса при изготовлении (заводской брак), скорее всего из-за неравномерного охлаждения отливки, что возможно, учитывая сложную для литья форму средней колонки. Для выявления достоверной причины разрушения радиатора необходимо проведение фрактографического анализа, как метода установления характера протекания разрушения, обнаружения структурных дефектов, приведших к зарождению и развитию трещин, в специализированной лаборатории.