Открытая схема горячего водоснабжения

Циркуляционная система водоснабжения

Там же, где непрерывное обеспечение горячей водой точек потребления предпочтительнее, а спуск воды нежелателен, применяются циркуляционные системы. Вода в трубопроводе такой системы не останавливается и не остывает, а непрерывно прокачивается через водонагревательную установку, что позволяет поддерживать ее температуру на заданном уровне в каждой отдельно взятой точке водопотребления.

В зданиях высотой до 4 этажей вода циркулирует только в трубах разводки, а более 4 этажей - также в трубах стояков. При этом температура воды в водоразборных местах, где централизованная система отопления присоединяется к местной системе, не ниже 60 градусов (для открытых систем водоснабжения) или 50 градусов (для закрытых систем водоснабжения). В обоих случаях температура воды должна находиться в пределах до 75 градусов.

Рисунок 2. Циркуляционная система горячего водоснабжения

Отличия открытой и закрытой системы подачи воды

Существуют два абсолютно противоположных способа подключения. Это открытая (незамкнутая, тупиковая) и закрытая (замкнутая, кольцевая) схема разводки трубопроводов и оборудования. Принципиальное отличие этих двух систем в том, что при открытой схеме ГВС водоразбор горячей воды ведется непосредственно из тепловой сети, то есть горячая вода из крана смесителя бежит та же самая, что и в радиаторах отопления.

Выбор схемы ГВС зависит от некоторых факторов - это условия при которых производится водоснабжение, источник энергии для нагревания воды, и качество, как воды, так и водопровода. Использование открытой системы водообеспечения должно быть обоснованно со стороны экономии и технологии.

Рассматривая выбор со стороны санитарных норм, то надежнее выглядит закрытая система, которая присоединена к центральной городской теплосети.

Но если говорить о локальной сети, то все решает качество воды и экономическая выгода каждой системы в конкретно каждом случае.

В закрытой системе вода из тепловых сетей используется как энергоноситель для подогрева холодной воды, поступающей из водопровода в систему горячего водоснабжения, в теплообменнике. В открытых системах подача горячей воды производится непосредственно из теплосети. Температура такой воды - до 75 градусов, и предназначена она для удовлетворения гигиенических и бытовых потребностей населения (купание, стирка и прочих). Поэтому система водоснабжения открытая и закрытая отличаются и классифицируются в зависимости от способа подачи воды. Вода, отобранная непосредственно из теплосети, носит название бытовой.

Рисунок 3. Закрытая система горячего водоснабжения

Закрытая ГВС характеризуется тем, что контур горячей воды отделен от контура отопления. То есть вода через подачу поступает в отопительный контур, проходит через внутреннюю систему отопления здания (трубы, радиаторы) и возвращается в обратку, попутно через теплообменник, нагревая в тепловом пункте здания контур горячего водоснабжения. Горячая вода (питьевая) циркулирует отдельно по своему контуру, а водоразбор в здании компенсируется подпиткой из линии холодного водоснабжения.

Для открытой схемы ГВС существуют вариации: циркуляционная и тупиковая. В первом случае горячая вода циркулирует во внутренней системе горячего водоснабжения и когда открывается кран с горячей водой, горячая вода должна бежать практически сразу нужной температуры, но это в идеале. При тупиковой схеме горячая вода не циркулирует в системе, и чтобы получить воду нужной температуры, ее нужно сбросить через кран, т.е. слить остывшую в трубах.

Обслуживание открытых систем водоснабжения включает в себя дезинфекцию, причем по согласованию с органами госнадзора она может быть проведена не только с помощью хлорирования, но и простой промывкой горячей водой с температурой около 90 градусов.

Водонагревательное устройство также нужно периодически очищать, ведь под воздействием высоких температур могут создаваться неблагоприятные для качества воды условия.

Рисунок 4. Открытая система горячего водоснабжения

Эффективность системы определяется максимальной передачей тепловой энергии потребителю с минимальным расходом теплоносителя. Система водоснабжения открытая и закрытая, при отсутствии забора воды на горячее водоснабжение, показателями эффективности отличаться не будут, исключение составляет вариант с тепловым насосом (являющийся наиболее эффективным в любых условиях).

Закрытые и открытые системы обладают разными преимуществами. В закрытой системе возможно обеспечение гидравлической развязки тепловых сетей, а в открытой стоимость горячего водоснабжения для конечного потребителя значительно ниже. Кроме того, для нее характерны более высокий уровень надежности и повышение эффективности в перспективе (при условии, что теплоноситель - вода питьевого качества).

Еще 20 лет назад горячее водоснабжение в частном доме было всего лишь в мечтах его владельца.

Сегодня же оно является реальностью, доступной каждому. Вопрос заключается только в одном – какая из систем достаточно экономит расход воды?

Правильный выбор системы горячего водоснабжения поможет не только эффективно обогреть загородный дом, но и значительно сэкономить на расходах. Источники горячего водоснабжения различаются по мощности работы, энергорасходам и конструктивным решениям.

Водонагреватели, работающие от газа, могут использовать как накопленную воду, так и проточную, и считаются наиболее практичными. Однако, существует альтернатива в виде электрических нагревателей. Только рассмотрев преимущества и недостатки той или иной обогревательной системы, можно сделать правильный выбор.

Все водонагреватели подразделяются на проточные и накопительные.

Проточные и накопительные нагреватели

Принцип их работы заключается в следующем. Подогреваемая проточная вода отдает помещению тепло.

Простой пример – стандартная газовая колонка, установленная в частном секторе города.

В прежних ее вариантах существует значительный недостаток — немало воды утечет, прежде чем она нагреется.

Однако ныне существующие системы газового отопления позволяют минимизировать расход. (Как известно, она является наиболее оптимальным теплопередатчиком.) Затратив средства на газовое отопление, вам остается подсчитывать только затраты электроэнергии.

Накопительные нагреватели работают, накапливая воду. Нагревается уже находящийся в баке объем жидкости. Расход электроэнергии при этом составляет 1 кВт в час. Преимущества данного нагревателя – при включении из крана идет уже горячая вода.

Недостаток – большой размер бака для ее накопления. Здесь владельцы малогабаритного жилья навряд ли будут в восторге.

Обеспечить горячей водой жилье можно и нагревательным котлом. Существующие виды котлов позволяют не только иметь горячую воду, но и использовать ее для отопления дома. Одноконтурные котлы используются только для подогрева, двухконтурные – для отопления.

В каждую систему включаются приборы, равномерно распределяющие нагретую воду по заданным координатам. Это и температурные датчики, и прибор подачи воды. Насос подает отмеренное ее количество по трубопроводам, которые могут и обогревать здание.

Системы водоснабжения делятся на открытые и закрытые.

Открытая и закрытая системы — схемы

В открытом обеспечении горячей водой дома теплоноситель находится непосредственно в самой системе.

Здесь вода из крана и в радиаторе одинакова по температурным показателям.

А «открытой» называется потому, что поступление воды идет сразу через открытые краны теплосети.

Многоквартирный жилой дом как раз и снабжается горячей водой через открытую систему водоснабжения. Здесь она является оптимальным вариантом, поскольку отпадает необходимость в установке и эксплуатации водонагревательного оборудования.

Однако, для частного сектора она практически не подходит, поскольку большие затраты по ее монтажу окупаются не скоро.

Закрытая система подачи является средством получения чистой горячей воды. Проще говоря, в бойлере нагревается питьевая холодная вода, которая и поступает в дом.

Вы можете даже использовать ее в приготовлении еды, поскольку явные недостатки открытой подачи (мусор из радиаторов, химические присадки и пр.) здесь отсутствуют. Закрытой хороша потому, что в ней нет вредных для здоровья человека элементов.

Расчет потребления горячей воды на примере

Расчет потребления

Рассчитывая расходование горячей воды, нужно учитывать количество жильцов в доме и их образ жизни.

Ведь главным требованием к горячей воде является ее минимальный срок появления из крана.

Кроме того, согласно существующим нормам подачи (в течение 10 минут) использование ее предполагается не только в нескольких точках, но и в неограниченном количестве.

Предположим, что одновременно в квартире на кухне моют посуду и в ванной пользуются душем. Поэтому, рассчитывая подачу горячей воды, нужно учитывать следующие моменты:

• Количество потребителей воды;
• Как часто жильцы пользуются ванной или душем;
• Количество ванных и туалетных комнат;
• Объемные затраты сантехническими устройствами (к примеру, объем ванны);
• Какая температура горячей воды необходима.

Наиболее оптимальный вариант расчета – это использование специальных приборов для измерения.

Однако, пока это возможно не для всех. Для примерного расчета без датчиков расхода возьмем семью из четырех человек.

В создавшейся ситуации, когда отец наполняет ванну объемом 140 л наполняется в течение 10 минут, в другой ванной комнате сын принимает душ, расходуя 30 л воды. В это же время мама моет посуду на кухне – плюс 30 л.

Сложив все данные, можно понять, что за 10 минут ушло 200 л горячей воды.

Конечно же, ситуация утрирована и может быть только в идеале. В реальности потребление гораздо меньше.

Только оценивая потребности всех членов семьи, можно выбрать наиболее оптимальную систему снабжения дома горячей водой.

Еще 20 лет назад в частных домах, особенно в сельской местности, установка автономного горячего водоснабжения являлась очень дорогостоящей.

Но в настоящее время все стало более доступным, уже существует большой выбор сравнительно недорогих приборов и оборудования для создания такого водоснабжения.

Существует несколько видов систем горячего водоснабжения. К примеру, всем известна открытая и закрытая система горячего водоснабжения. Ключевым моментом при этом, является правильный выбор оборудования, которое будет использоваться для нагрева воды.

Существуют различные водонагреватели, которые отличаются своими конструктивными особенностями, мощностью, источником питания. Однако все модели водонагревателей условно делятся на проточные и накопительные.

В названиях этих аппаратов заключена их главная особенности. Наиболее практичными принято считать водонагреватели на газу, которые имеют проточный и емкостный тип.

Также часто используются устройства косвенного нагрева, которые работают от тепла, которое получается благодаря отопительному котлу в электрических водонагревателях.

Проточные водонагреватели

Они постоянно осуществляют нагрев воды, в режиме реального времени, поэтому требуется постоянный тепловой расход энергии. Также проточные водонагреватели могут позволять получить горячую воду практически сразу после начала работы, и прекращать нагрев после отключения.

Накопительные нагреватели

Особенностью их является медлительность нагрева заданного объема, однако, имеют достаточно низкое потребление энергии. Нагретую воду можно использовать по мере необходимости.

Они также быстро работают при открытии крана, и при этом их показатель мощности будет минимальным. Основным недостатком таких приборов является их размер, который зависит от объема воды, необходимой для подогрева.

Использование отопительных котлов

Этот способ получения горячего водоснабжения является достаточно распространенным.

Могут использоваться одноконтурные (осуществляют нагрев водопроводной воды) и двухконтурные (могут использоваться для нагрева вод и для отопления).

Системы горячего водоснабжения

Использование системы горячего водоснабжения представляет собой использование специальных приборов для нагрева холодной воды, которая буде распределяться по водозаборным элементам в доме.

Специальнаяводонагревательная аппаратура нагревает до нужной температуры водопроводную воду, а в здание она подается с использованием насоса через систему трубопроводов.

Существуют несколько признаком, по которым производится разделение систем горячего водоснабжения.

Исходя из сферы использования, они могут делиться на местные и централизованные. Местные системы, как правило, используются для одной или нескольких групп зданий, где воду нагревают потребители. Здесь, обычно, используются газовые водонагреватели емкостного и проточного типов.

Местные системы устанавливаются, если нет централизованного снабжения. Основным преимуществом такой системы является автономность работы, независимость проведения ремонтных работ (при такой необходимости)

Централизованные системы используют в себе мощные источники теплоты. Получать воду при помощи такой системы достаточно просто и гигиенично. Однако их использование является более сложным, при транспортировке теплоносителя на большие расстояния существует большая вероятность теплопотерь.

Исходя из источников теплоты, в централизованных системах могут использоваться открытые и закрытые тепловые сети (в качестве теплоносителя используется подогретая вода) и паропроводы (в основном применяются на промышленных предприятиях).

Открытая система водоснабжения

В своей конструкции данная система горячего водоснабжения имеет теплоноситель, который будет циркулировать в системе.

В основном используется горячая вода, которая получается из централизованной системы теплоснабжения. Качество воды в радиаторе и в кране будет одинаковым. Открытая система получила название из-за поступления горячей воды сразу из кранов, в который она попадает из теплосети.

В городских многоквартирных домах обычно устанавливают открытую систему. Применять такую систему в частных домах является нецелесообразным, так как при монтаже будет затрачено много времени и средств.

Это также связано с тем, что нет необходимости использовать водонагревательные устройства.

Закрытая система

Закрытая система горячего водоснабжения устраивается так, что вода, которая забирается из водопровода, является холодной, после чего она поступает на теплообменник, где нагревается, и после чего поступает на кран.

Между собой теплоноситель и горячая вода разделены. Трубопровод, по которому течет горячая вода, подвержен возникновению коррозии чаще, чем холодная. Такую систему называют закрытой, так как потребителю подается не теплоноситель, а тепло.

Теплообменники располагают в специальных пунктах. Вода, которая используется в этой системе, является только теплоносителем.

После того как она проходит через нагревательные приборы она после отдачи своего тепла возвращается обратно для повторного нагрева.

Исходя из способа циркуляции, можно назвать системы:

• с принудительной циркуляцией (используются насосы);
• с естественной циркуляцией (работа осуществляется за счет разной плотности горячей и холодной воды);
• со смешанной циркуляцией.

Расчеты водоснабжения

Правильность расчетов должны зависеть от различных факторов. На количество потребляемой воды оказывает влияние стиль жизни и количество жильцов, определенные нормы на горячее водоснабжение, посредством которых проводится загрузка водоснабжения в течение определенного времени.

Это означает, что в течение указанного времени должно поступать необходимое количество воды, при этом в разные места одновременно. Поэтому эти нюансы при подсчете потребляемого горячего водоснабжения должны также учитываться.

Системы горячего водоснабжения можно присоединять непо-средственно (в открытых системах теплоснабжения) или незави-симо через водонагреватели (в закрытых системах теплоснабже-ния). Вид системы теплоснабжения (открытая или закрытая) опре-деляется при проектировании, а выбор той или иной системы определяют технико-экономическими показателями.

Непосредственное присоединение к подающему и обратному тру-бопроводам (а). Горячая вода требуемой температуры под-готавливается смешением ее с помощью терморегулятора из подающего и обратного трубопроводов. В терморегуляторе давление воды, поступающей из подающего трубопровода, дросселируется до давления обратного трубопровода (а ее количество зависит от температуры воды в обратном трубопроводе). В соответствии со СНиП 41-02-2003 "Тепловые сети"температуру нагреваемой воды на выходе водоподогревателя в систему горячего водоснабжения следует принимать равной 60 о С. Поэтому при температуре в обрат-ном трубопроводе выше 60 о С вода полностью поступает из обрат-ного трубопровода, а при температуре воды в нем ниже 60 °С — из обратного и подающего; при температуре воды в подающем тру-бопроводе, равной 60 °С, — полностью из него.

При независимом присоединении системы отопления (6) утечки восполняются из системы горячего водоснабжения после узла смещения. При давлении в обратном трубопроводе тепловой сети, недостаточном для подачи воды в систему горячего водо-снабжения, устанавливают регулятор давления (подпора) при достаточном общем напоре или повысительный насос, который одновременно может являться циркуляционным. Циркуляция мо-жет осуществляться с помощью дроссельных шайб, устанавливаемых на обратном трубопроводе отопительной системы (зимний режим) и на циркуляционном трубопроводе (летний режим). При наличии регулятора давления (подпора) дроссельную шайбу для зимнего режима не устанавливают.

Непосредственное присоединение системы горячего водоснабжения (открытая схема)

а — к подающему и обратному; б — к подающему и обратному трубопроводам при независимом присоединении системы отопления;
в — к обратному трубопроводу; г — к подающему трубопроводу;
1 — грязевик; 2 — регулятор температуры смешан¬ной воды; 3 — датчик температуры регулятора; 4 — водоразборный стояк;
5 — циркуляционный трубопровод; 6 — элеватор системы отопления; 7 — повысительно- циркуляционный насос;
8 — трубопровод подпиточной воды; 9 — водонагреватель отопления; 10 — циркуляционный насос системы отопления;
11 — дроссельная шайба; 12 — водонагреватель горячего водоснабжения; РР — регулятор расхода; РД — регулятор давления

Непосредственное присоединение к обратному трубопроводу по-казано на рис в. При значительном расходе воды на горячее водоснабжение, р > 0,3 , систему горячего водоснабжения присоединяют только к обратному трубопроводу, а догрев воды до нормативной темпера-туры производят в водонагревателе. Такое присоединение позво-ляет снизить разрегулировку системы отопления, так как величи-на водоразбора не будет влиять на расход воды в отопительной системе.

Непосредственное присоединение к подающему трубопроводу показано на рис. г. При таком присоединении часть воды забирается из городского водопровода, подогревается в водона-гревателе, затем смешивается с помощью регулятора с водой, за-бираемой из подающего трубопровода сети. Назначение схемы — снизить расход воды на горячее водоснабжение на ТЭЦ. Однако при этом теряется основное преимущество системы с непосредст-венным водоразбором — защита системы от внутренней коррозии. Добавка водопроводной воды вызовет коррозию системы горяче-го водоснабжения зданий. По этой причине систему горячего водоснабжения нельзя для обеспечения циркуляции в ней при-соединить к обратному трубопроводу, так как это приведет к кор-розии трубопроводов тепловой сети.

Независимое присоединение с включением водонагревателя горя-чего водоснабжения по параллельной схеме. Греющий теп-лоноситель (сетевая вода) разветвляется на два параллельных потока: один поступает в водонагреватель, другой — в систему отоп-ления. Поэтому такое включение называют параллельным. Параллельная схема применяется при очень малых тепловых на-грузках горячего водоснабжения по отношению к отоплению (р м < 0,2) или очень больших (р > 1,0).

Включение водонагревателя горячего водоснабжения по параллельной схеме

1 — грязевик; 2 — водонагреватель; 3 — регулятор температуры нагреваемой воды;
4 — циркуляционный насос; 5 — разводящий трубопровод; 6 — водоразборный стояк;
7 — циркуляционный стояк; 8 — циркуляционный трубопровод; 9 — система отопления;
10 — регулятор постоянства расхода; 11 — элеватор

При отсутствии баков-аккумуляторов вследствие неравномер-ности потребления горячей воды наблюдаются значительные ко-лебания расхода сетевой воды, что сказывается на параллельно присоединенной системе отопления. Поэтому для стабилизации расхода воды в системе отопления перед ней устанавливают регу-лятор постоянства расхода.

Независимое присоединение с включением водонагревателя горя-чего водоснабжения по смешанной схеме. Греющий теп-лоноситель (сетевая вода) разветвляется на два параллельных по-тока: один поступает в водонагреватель II ступени, другой — в сис-тему отопления. Из системы отопления сетевая вода поступает в водонагреватель I ступени. Нагреваемая водопроводная вода вна-чале поступает в I ступень, где она нагревается теплоносителем, поступившим из системы отопления и из водонагревателя II сту-пени, а затем во II ступень до нагрева до требуемой температуры.

Включение водонагревателя горячего водоснабжения по смешанной схеме

1 — грязевик; 2 — регулятор температуры; 3 — водонагреватель II ступени;
4 — регулятор расхода; 5 — разводящий трубопровод системы горячего водоснабжения;
6— циркуляционный трубопровод; 7 — циркуляционные насосы; 8 — система отоп¬ления;
9 — элеватор; 10 — водонагреватель I ступени

Поскольку один водонагреватель присоединен параллельно с системой отопления (II ступень), а другой последовательно, то такая схема называется смешанной. Смешанная схема применяется если р м =>0,2—1, если отпуск теплоты производится по отопительному графику или если системы отопления оборудованы элевато-рами с регулируемым соплом. Смешанную схему также применя-ют при присоединении общественных зданий с вентиляционной нагрузкой, составляющей более 15% расхода теплоты на отопле-ние. Здесь, как и в параллельной схеме, наблюдаются колебания в расходе сетевой воды в связи с неравномерностью потребления горячей воды. Поэтому для стабилизации расхода воды в системе отопления (при отсутствии на ней регуляторов отпуска теплоты) устанавливают регуляторы расхода.

Независимое присоединение с включением водонагревателей горя-чего водоснабжения по последовательной схеме.

Греющий теплоноситель (сетевая вода) проходит последовательно водонагреватель горячего водоснабжения II ступени, затем через систему отопления и далее водонагре ватель горячего водоснабжения I сту-пени. Нагреваемая водопроводная вода сначала поступает в I ступень, где она нагревается теплоносителем, поступающим по системе отоп-ления, а затем во II ступень для догрева до требуемой температуры. Таким образом, оба водонагревателя горячего водоснабжения и сис-тема отопления соединены последовательно.

Последовательная схема применяется при значении р м = 0,2 - 1 и отпуске теплоты по суммарной нагрузке отопления и горячего водоснабжения (повышенный график). Отличительной особен-ностью последовательной схемы является постоянный расход се-тевой воды в тепловом пункте, что дает возможность поддерживать стабильный гидравлический режим в тепловой сети. Заданный постоянный расход поддерживается регулятором расхода, который меняет расход сетевой воды на перемычке в зависимости от рас-хода на период горячего водоснабжения.

Включение водонагревателя горячего водоснабжение по последовательной схеме

1 — грязевик;,6 — регулятор температуры; 3 — водонагреватель II ступени; 4 — регулятор расхода;
5 — разводящий трубопровод системы горячего водоснабжения; 6 — циркуляционный трубопровод;
7 — система отопления; 8 — циркуляционные насосы; 9— элеватор; 10 — перемычки для летнего периода;
11 — водонагреватель I ступени