Централизованные системы горячего водоснабжения. Можно ли обойтись без циркуляционных трубопроводов

Трубопровод для горячего централизованного водоснабжения нельзя сделать по схеме холодного водопровода. Эти трубопроводы тупиковые, то есть они заканчиваются на последней точке водоразбора. Если сделать горячий водопровод в многоквартирном доме по той же схеме, то вода ночью, когда ей пользуются мало, остынет в трубопроводе. Кроме того, может быть такая ситуация, например, жители пятиэтажки, расположенные на одном стояке, днем ушли на работу, вода в стояке остывает и вдруг кому-то из жильцов на пятом этаже понадобилась горячая вода. После включения крана придется сначала слить из стояка всю холодную воду, дождаться теплой, а потом горячей воды - это чрезмерно большой расход. Поэтому трубопроводы горячего водоснабжения делают закольцованными: вода нагревается в котельной, тепловом узле или бойлерной и подается по подающему трубопроводу к потребителям и возвращается назад в котельную по другому трубопроводу, который в этом случае называют циркуляционным.

В централизованной системе горячего водоснабжения прокладку трубопроводов в доме выполняют с двухтрубными и однотрубными стояками (рис. 111).

Рис. 111.Схемы разводки горячего водоснабжения в централизованных системах

Двухтрубная система горячего водоснабжения состоит из двух стояков, один из которых подает воду, другой отводит. На отводящем циркуляционном стояке размещают отопительные приборы - полотенцесушители. Воду все равно нагрели и подали потребителям, а будут они ей пользоваться или нет и в какое время, неизвестно, так чего добру пропадать, пусть эта вода греет полотенцесушители и воздух в сырых, по определению, ванных комнатах. Кроме того, полотенцесушители служат П-образным компенсатором для температурного удлинения труб.

Однотрубная система горячего водоснабжения отличается от двухтрубной тем, что в ней все циркуляционные стояки (в пределах одной секции дома) объединили в один и назвали этот стояк «холостым» (нет у него потребителей). Для лучшего водораспределения к отдельным точкам потребления воды, а также в целях сохранения одинаковых диаметров по всей высоте здания в однотрубных системах горячего водоснабжения стояки закольцовывают. При кольцевой схеме для зданий высотой до 5 этажей включительно диаметры стояков принимают 25 мм, а для зданий от 6 этажей и выше - диаметром 32 мм. Полотенцесушители в однотрубной разводке ставят на стояки подачи, а это означает, что при слабом нагреве воды в котельных она может дойти до дальних потребителей остывшей. Горячую воду будут не только разбирать ближние потребители, но она еще и будет остывать в их полотенцесушителях. Для того чтобы вода не остывала и доходила горячей до удаленных потребителей в полотенцесушители врезают байпас.

Для обеспечения воздухоудаления из системы трубы прокладывают с уклоном не менее 0,002 к вводу трубопровода. В системах с нижней разводкой воздух удаляют через верхний водоразборный кран. При верхней разводке воздух удаляется через автоматические воздухоотводчики, устанавливаемые в верхних точках систем.

Регулирующий клапан 9 поддерживает в стояке 2 постоянное давление, которое должно быть на 5 м больше высоты расположения самого высокого водоразборного крана. Это давление контролируется датчиком давления 5, установленным выше сужающего устройства 7. При недостаточной разности давлений, измеряемой датчиками 5, установленными до и после сужающего устройства, свидетельствующей о том, что расход по стояку стал меньше расчетного циркуляционного расхода, контроллер 6 дает команду на открытие регулирующего клапана 8. В результате вода с расходом, соответствующим расчетному циркуляционному для рассматриваемого стояка, начнет поступать в теплоизолированный мембранный бак 4 и постепенно накапливаться там. Таким образом, при всех закрытых водоразборных кранах движение горячей воды по стояку не прекратится и при открытии любого крана из него тотчас же потечет горячая вода.

После того, как разбор горячей воды возобновится в объеме, превышающем расчетный циркуляционный расход, что будет зафиксировано увеличившейся разностью давлений до и после сужающегося устройства, регулирующий клапан 9 должен закрыться, чтобы накопившаяся в мембранном баке горячая вода под давлением мембраны вылилась в стояк. После этого во время водоразбора клапан 8 будет находиться в полностью закрытом положении, а клапан 9 станет выполнять свое основное назначение - поддерживать в стояке постоянное давление.

Схема (в несколько упрощенном виде) однажды уже была опубликована (Гершкович В. Ф. Система горячего водоснабжения. Авт. свид. СССР № 1174679), но в то время ее практическая реализация вряд ли могла бы состояться. Теперь задача запрограммировать контроллер (поз. 6 на рис. 1), работающий по непростому алгоритму, по силам любому грамотному программисту.

Но для начала оценим физические размеры мембранного бака, необходимого для эффективной работы схемы.

Рассмотрим стояк горячего водоснабжения 10-этажного жилого дома. На нем не должно быть полотенцесушителей (рационально использовать электрические), потому что они не должны потреблять энергию круглосуточно, как это было раньше, а включаться потребителем только тогда, когда ему это нужно. При среднем диаметре стояка 20 мм и качественно выполненной тепловой изоляции с КПД около 80 % потери тепловой энергии оцениваются величиной около 725 Вт. Если допустить падение температуры по длине стояка при отсутствии водоразбора на 10 °C, то в этом режиме в мембранный бак должно проходить около 65 л/ч горячей воды. Вероятно, максимальная (в течение суток) продолжительность работы стояка системы ГВС при полном отсутствии водоразбора будет не более 6 ночных часов. За это время в мембранный бак попадет около 400 л горячей воды. Чтобы вместить такое количество, потребуется бак общей емкостью около 600 л. Его нетрудно установить в объеме верхнего технического этажа 10-этажного жилого дома.

Выходит, система ГВС без циркуляционных трубопроводов и насоса могла бы быть установлена в жилом доме, но выгодна ли она?

Рассмотрим условный 10-этажный жилой дом, в котором расположены ИТП с водоподогревателями горячего водоснабжения и четыре стояка, выполненные по схеме рис. 1, и оценим сопоставимые затраты на установку и эксплуатацию систем ГВС такого дома, по предложенной (схема А) и традиционной (схема Б) схемам (табл. 1).

Постоянная подача горячей воды в многоквартирный многоэтажный дом может проводиться двумя методиками, использующими разные принципы работы:

В первом случае горячее водоснабжение многоквартирного дома забирает воду из трубопровода ХВС (холодного водоснабжения), далее вода нагревается автономным теплогенератором: квартирным бойлером, газовой колонкой или котлом, теплообменником, пользующимся теплом местной кочегарки или ТЭЦ;
Во втором случае схема горячего водоснабжения многоквартирного дома забирает горячую воду сразу из теплотрассы, и этот принцип используется в жилом секторе намного чаще – в 90% случаев организации ГВС в жилом фонде.

Важно: достоинство второго варианта системы водоснабжения для жилого дома — лучшее качество воды, что регламентируется ГОСТ Р 51232-98. Также при заборе горячей воды из централизованной теплотрассы температура и давление жидкости достаточно стабильны и не отклоняются от заданных параметров: давление в трубопроводе горячей системы водоснабжения поддерживается на уровне холодного водоснабжения, а температура стабилизируется в общем теплогенераторе.

Рассмотрим водоснабжение многоквартирного дома по второму варианту подробнее, так как именно эта схема применяется чаще всего и в городской черте, и в загородных домах, включая дачные или садовые домики.

Какие элементы включает схема водоснабжения многоквартирного жилого дома?

Водомерный узел, который организует подачу воды в дом, отвечает за работу нескольких функций:

Учитывает расход воды холодного водоснабжения, то есть, выполняет функцию счетчика воды;
Может перекрыть подачу холодной воды в дом при аварийных ситуациях или при необходимости ремонта узлов и деталей, а также для устранения протечек;
Служит фильтром грубой очистки воды: подобный грязевой фильтр должна содержать любая схема горячего водоснабжения многоквартирного дома.

Само устройство состоит из следующих узлов:

Набор запорной арматуры (кранов, задвижек и вентилей) на входе и выходе прибора. Стандартно это задвижки, шаровые вентили, клапана;
Механический счетчик воды, который устанавливается на одном из стояков;
Грязевой фильтр (фильтр грубой очистки воды от крупных твердых частиц). Это может быть металлическая сетка в корпусе, или емкость, в которой твердый мусор оседает на дно;
Манометр или переходник для врезки манометра в схему водоснабжения;
Байпас (обвод из отрезка трубы), который служит для отключения водомера при ремонте или сверки данных. Байпас снабжается запорной арматурой в виде шарового крана или вентиля.

Он же — элеваторный узел, который выполняет следующие функции:

Обеспечивает полноценную и непрерывную работу отопительной системы в многоквартирном доме, а также регулирует ее параметры;
Доставляет в дом горячую воду, то есть, обеспечивает ГВС (работу горячего водоснабжения). Сам теплоноситель в системе отопления поступает в систему горячего водоснабжения многоквартирного дома прямиком из централизованной теплотрассы;
Тепловой пункт может переключать подачу горячего водоснабжения между обраткой и подачей. Это бывает нужно при больших морозах, так как в это время температура теплоносителя на подающей трубе может подниматься до 130-150 0 С, и это при том, что нормативный показатель температуры на подаче не должен превышать 750С.

Основной элемент теплового пункта — водоструйный элеватор, где горячая вода из схемы трубопровода подачи рабочей жидкости в доме смешивается в камере смешения с теплоносителем обратки путем впрыска через специальное сопло. Такими образом, элеватор позволяет пропускать через схему отопления бо́льший объем теплоносителя с низкой температурой, а, так как впрыск производится через сопло, то объем подачи получается небольшим.

Врезать переходники для подключения ГВС можно между задвижками на входе трассы и теплопунктом – это самая распространенная схема подключения. Количество врезок – две или четыре (по одной или по две на подаче и обратке). Две врезки характерны для старых домов, в новостройках практикуется четыре переходника.

На трассе ХВС обычно применяется тупиковая схема врезки с двумя подключениями: водомерный узел подключается к розливу, а сам розлив — к стоякам, через которые осуществляется разводка труб по квартирам. Вода будет перемещаться в такой схеме ХВС только при разборе, то есть, при открывании каких-либо смесителей, кранов, клапанов или вентилей.

Недостатки этого подключения:

При длительном отсутствии водоразбора по конкретному стояку вода при сливе долго будет холодной;
Врезанные на подводах ГВС из бойлерных полотенцесушители, которые одновременно обогревают ванную комнату или санузел, будут горячими только при водоразборе ГВС именно с конкретного стояка квартиры. То есть, почти всегда будут холодными, что вызовет появление влаги на стенах, плесени или грибковых заболеваний стройматериалов помещения.

Теплопункт с четырьмя подключениями горячего водоснабжения в доме делает циркуляцию горячей воды непрерывной, и происходит это через два розлива и стояки, соединенные друг с другом перемычками.

Важно: если на врезках ГВС установлены механические счетчики воды, то расход водоснабжения будет учитываться без учета температуры воды, что неправильно, так как придется переплачивать за горячую воду, которой не было в пользовании.

Горячее водоснабжение может функционировать по трем вариантам:

Из трубы подачи в трубу обратки в котельную. Такая система ГВС эффективна только в теплое время года при отключенной системе отопления;
Из подающей трубы в подающую трубу. Такое подключение будет приносить максимальную отдачу в демисезонье — осенью и весной, когда температура теплоносителя невысока и далека от максимальной;
Из трубы обратного хода в трубу обратки. Эта схема ГВС наиболее работоспособна в большие холода, при повышении температуры на трубе подачи ≥ 75 0 С.

Для непрерывного движения воды необходим перепад давления между начальной и конечной точками врезки в один контур, и этот перепад обеспечивается ограничением потока. Таким ограничителем служит специальная подпорная шайба — стальной блин с отверстием посредине. Таким образом, вода, которая транспортируется от входной врезки до элеватора, встречает препятствие в виде тела шайбы, и это препятствие регулируется поворотом, который открывает или закрывает подпорное отверстие.

Но слишком большое ограничение движения воды в трассе трубопровода нарушит работу теплового пункта, поэтому у подпорной шайбы должен быть диаметр на 1 мм больше диаметра сопла теплопункта. Этот размер рассчитывается представителями поставщика тепла так, чтобы температура на обратной трубе отопления элеваторного узла лежала в нормативных пределах температурного графика.

Что такое трубный розлив и стояк

Это трубы, уложенные горизонтально и проведенные по подвалу жилого дома, которые соединяют стояки с теплопунктом и водомером. Розлив холодного водоснабжения делается единичным, розлив ГВС –в двух экземплярах.

Диаметр труб ГВС или ХВС розлива может быть 32-100 мм, и зависит от количества подключенных потребителей. Для любой схемы водоснабжения ø 100 мм – слишком большой, но этот размер берется с учетом не только фактического состояния трассы, но и с учетом размера солевых отложений и ржавчины на внутренних стенках металлических труб.

Трубный вертикальный стояк осуществляет разводку воды по квартирам, которые расположены над ним. Стандартная схема такой разводки включает в себя несколько стояков – для холодного и горячего водоснабжения, иногда – отдельно для полотенцесушителей. Еще варианты разводки:

Несколько групп стояков, проходящих через одну квартиру и обеспечивающих водой точки водоразбора, находящиеся на большом удалении друг от друга;
Группа стояков в одной квартире, которая обеспечивает водой соседнюю квартиру или несколько квартир;
При организации горячего водоснабжения трубными перемычками можно объединять до семи групп стояков по квартирам. Перемычки оснащаются кранами Маевского. Это называется циркуляционный трубопровод, или цтп.

Стандартный диаметр труб холодного и горячего водоснабжения для стояков — 25-40 мм. Стояки для полотенцесушителей и холостые стояки монтируются из труб ø 20 мм. Такими стояками обеспечивается и однотрубная, и двухтрубная система отопления дома.

Закрытая система горячего водоснабжения

Постоянная циркуляция воды в закрытой системе горячего одоснабжения построена на принципе забора холодной воды из трубопровода и подачи ее в теплообменник. После нагревания вода подается в систему разводки по квартире. Рабочая жидкость в системе отопления и горячая вода для технических нужд потребителей разделены, так как теплоноситель может иметь токсичные включения для повышения своих теплообменных качеств. Кроме того, трубы ГВС быстрее ржавеют. Закрытой такая схема называется из-за того, что потребитель пользуется теплом, а не самим теплоносителем.

Трубная подводка

Главная функция подводок состоит в разводке воды к точкам водоразбора в квартире. Стандартный диаметр труб подводки – 15 мм, марка труб — ДУ15, материал — сталь. Для ПВХ или металлопластиковых труб диаметр должен быть таким же. При ремонте или замене подводки использовать меньший диаметр не рекомендуется, чтобы не изменить параметры расчетного давления, которые должна соблюдать циркуляционная система горячего или холодного водоснабжения.

Для организации правильной подводки чаще всего применяют тройники, при более сложной схеме разводки – коллекторы. Коллекторная подводка требует скрытого монтажа, поэтому коллектор следует устанавливать при обслуживании большого количества помещений в доме. Металлические трубы через 10-15 лет зарастают изнутри солевыми минеральными отложениями и ржавчиной, поэтому профилактические работы по восстановлению работоспособности системы заключаются в прочистке труб стальной проволокой, или заменой старых труб на новые.

При кажущейся функциональности и долговечности ПВХ или металлопластиковых труб рекомендуется использовать стальные изделия для подводки – они хорошо держат гидравлические удары и температурные перепады. Подобные отклонения в рабочем режиме ГВС могут часто наблюдаться при включении или аварийном отключении системы отопления. Закладывать материал труб в план схемы водоснабжения жилого строения следует еще на этапе составления проекта и сметы.

Оцинкованные металлические трубы – их используют уже много десятилетий, и зарекомендовали они себя с самой лучшей стороны. Слой цинка на металле не дает развиваться коррозии, на нем не удерживаются солевые отложения. При приобретении оцинкованных изделий следует помнить, что сварные работы по такой поверхности не производятся, так как сварной шов останется не защищенным цинком – все соединения нужно делать на резьбе;
Трубные подводки на фитингах для пайки соединений из меди служат гораздо дольше стальных и даже оцинкованных труб. Такие подводки с соединением пайкой не нужно обслуживать, а прокладываться они могут как открытым, так и скрытым способом;
Гофрированная трубная подводка холодного или горячего водоснабжения из нержавеющей стали. Такие изделия просто и быстро монтируются на резьбовых соединениях или компрессионных фитингах. Никакого специального оборудования, кроме двух разводных ключей, для этого не потребуется. Гарантированное время эксплуатации нержавеющих не ограничено производителем. Единственное, что со временем придется менять – силиконовые уплотнители.

Особенности ГВС и расчет объема горячей воды

Расчет количества горячей воды в системе зависит от технических и эксплуатационных факторов:

Расчетная температура горячей воды;
Количество жильцов в многоквартирном доме;
Параметры, которые выдерживают сантехнические приборы, и частота их работы в общей схеме водоснабжения;
количество сантехнических приборов, которые подключены к ГВС.

Пример расчета:

Семья из четырех человек пользуется ванной объемом 140 л. Ванна заполняется за 10 минут, в ванной имеется душ с потреблением воды 30 л.
В течение 10 минут устройство для нагрева воды должно нагреть ее до расчетной температуры в количестве 170 л.

Эти теоретические расчеты работают при условии средних показателей потребления воды жильцами.

Поломки в системе разводки водоснабжения горячей или холодной воды

Своими руками можно исправить следующие аварийные ситуации:

Потек вентиль или кран. Это случается чаще всего из-за износа сальника или уплотнителя. Для устранения неисправности необходимо открыть вентиль полностью и с усилием, чтобы приподнявшийся сальник перекрыл течь. Такой прием поможет на некоторое время, в дальнейшем вентиль необходимо перебрать и заменить изношенные детали.

Шум и вибрация вентиля или крана при открывании в системе горячего водоснабжения (реже — холодного). Причиной шума чаще всего бывает износ, деформация или раздавливание прокладки в кранбуксе механизма. Шумы появляются, если кран открывается не до конца. Эта неисправность может вызвать серию гидравлических ударов в трубах, поэтому ее устранение – дело первостепенной важности. Клапан кранбуксы за несколько миллисекунд способен перекрыть седло задвижки в корпусе крана или вентиля, если он не шаровый, а винтовой. Почему риск гидроударов выше в ГВС? Потому что в трубах с горячей водой рабочее давление больше.

Как устраняется неисправность:

Перекрыть воду на входе;
Выкрутить кранбуксу шумящего крана;
Заменить прокладку, но перед установкой снять фаску на новой прокладке, чтобы клапан не вибрировал при открывании при высоком давлении.

Полотенцесушитель не нагревается. Причиной поломки может быть наличие воздуха в системе водоснабжения с постоянной циркуляцией теплоносителя. Обычно воздух скапливается в трубной перемычке, которая монтируется между соседними стояками, после аварийного или планового слива воды. Устраняется проблема стравливанием воздушных пробок. Для этого необходимо:

Стравить воздух в самой высокой точке системы – на последнем этаже;
Перекрыть стояк горячего водоснабжения, который находится в квартире (стояк перекрывается в подвале дома);
Открыть в квартире все краны ГВС;
После стравливания воздуха через краны и смесители нужно их закрыть. А на стояке открыть запорный вентиль.

Скрытые неисправности

По окончании отопительного сезона перепад давления между трубами тепловой магистрали может не соблюдаться, и из-за этого полотенцесушители, подключенные напрямую к ГВС, будут холодными. Это не причина для беспокойства – нужно стравить воздух, который выравнивает давление, и обогрев восстановится.

Наиболее простыми по устройству и дешевыми по первоначальной стоимости являются бесциркуляционные (тупиковые) системы, состоящие только из подающих трубопроводов (рис. 4.1,а). Основной недостаток таких систем состоит в остывании воды в трубопроводах при перерывах в водоразборе или его малой величине. Открывая кран после перерыва в водоразборе, потребитель получает воду с пониженной температурой и начинает сливать эту воду в канализацию до появления воды с нужной ему температурой. Такие сливы при общем ухудшении обеспечения потребителя горячей водой приводят к перегрузке канализации и бесполезным потерям воды и тепла. Из-за указанных недостатков бесциркуляционные системы устраивают только в тех случаях, когда возможные сливы воды в канализацию невелики, а именно: при длительном непрерывном разборе воды (в банях, в технологических установках) и при малом протяжении сети. Во всех остальных случаях, особенно там, где требуется непрерывное обеспечение потребителей горячей водой (жилые здания, больницы, поликлиники и т. п.), устраиваются более сложные циркуляционные системы (рис. 4.1,6). В таких системах при отсут-

Ствии водоразбора находящаяся в трубах*вода не останавливается, а непрерывно перемещается, проходя через подогреватель, чем обеспечивается заданная температура воды вблизи точек водоразбора. В зависимости от назначения систем циркуляция воды в них может осуществляться или непрерывно в течение суток, или периодически перед началом длительного водоразбора (например, в душевых с периодическим разбором воды).

В системах с поверхностными подогревателями циркуляция, как правило, обеспечивается центробежными насосами; смешение рециркуляционной воды с нагреваемой водопроводной водой осуществляется по схемам, рассмотренным в гл. 2. В отдельных случаях циркуляция воды в системах горячего водоснабжения может обеспечиваться действием гравитационных сил, что целесообразно в мелких системах или-в системах многоэтажных и малопротяженных зданий (в зданиях типа «башня») при дополнительной застройке такими зданиями жилых кварталов и невозможности (или нерациональности) присоединения их систем горячего водоснабжения к существующим квартальным системам. Вопросы надлежащей организации циркуляции воды в системах горячего водоснабжения, присоединенных к открытым системам теплоснабжения, рассмотрены в § 9.

По расположению подающей (разводящей) магистрали внутри дома различают системы с верхней (см. рис. 4.1) и нижнрй (рис. 4.2) разводкой. Верхнюю разводку наиболее час то применяют при установке открытых (верхних) баков-аккумуляторов и при наличии в здании верхнего технического этажа или чердака. Циркуляционную магистраль прокладывают в этом случае в подвалах, а при их отсутствии в подпольных каналах. При наличии подвалов предпочтительнее нижняя разводка как более удобная для эксплуатационного обслуживания системы.

В зданиях высотой более 50 м (свыше 16 этажей) систему горячего водоснабжения делят по вертикали на зоны

С самостоятельными разводками и отдельными стояками для каждой зоны. Это связано в основном с ограничением допускаемого давления на водоразборную и водозапорную арматуру, которая в обычном исполнении выдерживает давление до 0,6 МПа.

Согласно СНиП П-34-76, в ванных и душевых комнатах ряда зданий и"помещений (жилые здания, лечебно-профилактические учреждения, дома отдыха, учреждения социального обеспечения, школы и учреждения по воспитанию детей, гостиницы) должны устанавливаться полотен - цесушители, которые помимо своего прямого назначения являются еще и нагревательными приборами, обеспечивающими в этих комнатах повышенную температуру воздуха. Присоединяются полотенцесушители к циркуляционным или подающим стоякам (см. далее о водоразборных узлах). В тех случах, когда системы не имеют циркуляционных трубопроводов, нормами допускается присоединение полотенцесушителей к системе отопления с устройством отдельной ветви и обеспечением круглогодовой циркуляции ВОДЫ ПО ЭТОЙ ВеТВ"И.

Подающий стояк с ответвлениями (подводками) к водоразборным приборам каждой квартиры в тупиковых системах и сочетание подающего и циркуляционного стояков, включая полотенцесушители и подводки в квартиры, в циркуляционных системах образуют водоразборный узел. Устройство водоразборных узлов изменялось и продолжает изменяться в связи с появлением новых конструктивных решений с&мих зданий, объединения в единую систему нескольких внутренних систем (квартальные системы), дальнейшей индустриализации строительства и, в частности, применения сборного домостроения с изготовлением са - нитарно-технических кабин на домостроительных комбинатах.

На рис. 4.3 приведены схемы водоразборных узлов с парными (подающим и циркуляционным) стояками, отличающиеся способом присоединения полотенцесушителей к стоякам. Параллельное присоединение полотенцесушителей к стоякам (рис. 4.3,а) сложно в монтаже и приводит к образованию множества циркуляционных колец, при котором распределить без превышения расчетный циркуляционный расход воды между отдельными приборами не удается даже при наличии перед каждым полотенцесушителем регулировочных кранов. Последовательное присоединение полотенцесушителей по схемам рис. 4.3,6 и в проще для

Монтажа н первоначальной регулировки расхода циркуляционной воды по отдельным узлам. Схема рис. 4.3,в с полотенцесушителями на циркуляционном стояіке экономичнее схемы рис. 4.3,6 с полотенцесушителями на подающем стояке. При одинаковой температуре воды у основания стояков для достижения одинаковой температуры воды у верхнего прибора через узел по схеме рис. 4.3,6 потребуется пропускать больше циркуляционной воды, так как остывание воды при прохождении ее по стояку с полотенцесушителями будет больше, чем остывание воды при прохождении ее по стояку без полотенцесушителей.

Увеличение объема нового строительства и переход к зданиям повышенной этажности вызвали появление новых, менее трудоемких решений по устройству водоразборных узлов. На рис. 4.4 приведен узел из двух закольцованных стояков, один из которых является подающим (присоединен к подающей магистрали), а другой - водоразборно-цнр - куляционным (присоединен к циркуляционной магистрали). Оба стояка унифицированы, т. е. собраны из труб одного диаметра. Протяженность чисто циркуляционной части второго стояка очень мала и равна участку трубы от конечного (нижнего) ответвления к прибору до циркуляционной магистрали. Унификация стояков в узле, облегчая и удешевляя монтаж, увеличивает расчетный циркуляционный расход воды в системе, что является отрицательной стороной такого способа устройства узлов. Теоретически при одинаковых по диаметрам труб узлах расход циркуляционной воды через ближайший к началу системы узел должен быть несколько меньше расхода через дальний узел, так как при одинаковых теплопотерях стояками в ближайший узел поступает менее охлажденная в разводящих трубопроводах вода. Фактически же при унифицированных узлах, т. е. узлах равного гидравлического сопротивления, через ближайший узел проходит больше циркуляционной воды, чем через дальний узел. Происходит это вследствие увеличения к началу системы разности давлений в подающей и циркуляционной магистралях. Уменьшить ненужное увеличение расхода циркуляционной воды через ближайшие к началу системы узлы, а следовательно, уменьшить и общий расчетный расход циркуляционной воды можно увеличением гидравлического сопротивления первых по ходу воды узлов. Но так как диаметры подающих (водоразборцых) стояков уменьшить нельзя, ибо эти диаметры выбираются по максимальному расходу воды на водораз - бор, то увеличить гидравлическое сопротивление водоразборного узла можно только или уменьшением диаметра труб чисто циркуляционного участка водоразборно-цнркуляционного стояка (см. рис. 4.4), или установкой на этом"участке стояка дроссельной шайбы. Как известно, минимальный диаметр выпускаемых труб равен 15 мм, а пропускное отверстие шайб, применяемых в горячем водоснабжении, не делают менее 10 мм во избежание его засорения. При указанных ограничениях оба упомянутых решения не всегда позволяют получить желаемое увеличение гидравлического сопротивления парнозакольцованных стояков в циркуляционном режиме.

В новых конструктивных решениях водоразборных узлов (рис. 4^5) повышение их гидравлического сопротивления в циркуляционном режиме достигается или кольцеванием поверху нескольких подающих стояков и превращением одного стояка из группы закольцованных стояков в циркуляционно-водоразборный стояк,-или устройством для группы закольцованных стояков дополнительного чисто циркуляционного стояка. Последнее решение (рис. 4.5,6) позволяет наиболее просто осуществить увеличение гидравлического сопротивления узла, но при этом несколько осложняется монтаж системы, особенно при наличии стандартных санитарно-технических кабин: появляются дополнительные работы по монтажу самого стояка и пробивки для него отверстий в перекрыти-

Ях этажей. Такого рода работы отсутствуют при наличии в группе закольцованных стояков одного водоразборно-циркуляционного стояка (рис. 4.5,а), что делает такое решение более соответствующим индустриальному способу работ. Потери давления в таком узле в циркуляционном режиме увеличиваются в результате пропуска через один водоразборно-циркуляционный стояк суммарного циркуляционного расхода воды от нескольких подающих стояков и могут быть дополнительно увеличены одним из тех приемов, о которых упоминалось выше: уменьшением диаметра чисто циркуляционной части водоразборно-циркуляционного стояка «ли установкой на этой части стояка дроссельной шайбы.

Применяемое в последние годы кольцевание подающих стояков позволило несколько уменьшить их диаметры. Так ікак одновременный максимальный водоразбор из всех закольцованных стояков очень мало вероятен, то при максимальной загрузке одного из закольцованных стояков поступление в него воды может происходить не только непосредственно из подающей разводящей трубы, но и через соседние, малозагру - женные в этот момент времени, стояки и верхнюю перемычку между стояками.

В закрытых системах теплоснабжения в последние 15-20 лет получили широкое распространение квартальные (мцкрорайонные) системы горячего водоснабжения. Причиной появления таких систем послужила несколько повышенная звукопроводность жилых зданий в первый период развития сборного домостроения, при которой оказалось невозможным размещение подогревательных установок в подвалах зданий из-з-а шума, создаваемого циркуляционным насосом. В результате возникли выносные подогревательные установки, размещаемые в специальных строениях и обслуживающие несколько зданий. Такие групповые подогревательные установки получили название центральных тепловых пунктов - ЦТП, а подоіревательньїе установки, размещаемые в подвалах зданий (там, где это возможно) и обслуживающие только одно здание, стали называть индивидуальными тепловыми пунктами - ИТП. Проведенное позже технико-экономическое сопоставление ЦТП и ИТП показало известное экономическое преимущество центральных тепловых пунктов и позволило установить их оптимальную мощность, определяемую в 50-100 ГДж/ч.

Различают системы горячего водоснабжения еще и по наличию или отсутствию в них баков-аккумуляторов горячей воды. Аккумуляторы позволяют уменьшить расчетный расход тепла на приготовление бытовой воды, снижая его от максимального часового до среднечасового в течение суток. Это удешевляет не только источник тепла, но и тепловые сети между источником тепла и местом присоединения аккумулятора к тепловой сети. В закрытых системах теплоснабжения дополнительно

Рис 4 6 Схемы включения аккумуляторов Я - подогреватель, А - аккумулятор; Я - зарядочно-циркуля-

Ционныи насос, Я, - зарядочный насос Яа - дополнительный циркуляционный насос, п - дополнительный подогреватель циркуляционной воды

Уменьшается еще и поверхность нагрева подогревателей водопроводной воды. Однако аккумуляторы требуют дополнительных затрат на их изготовление и установку, в связи с чем вопрос о целесообразности их применения должен решаться на основе результатов соответствующих технико-экономических расчетов.

В закрытых системах теплоснабжения аккумуляторы устанавливаются в ЦТП или ИТП, в открытых системах теплоснабжения - у источника тепла и у отдельных абонентов (в ИТП). В местных системах горячего водоснабжения аккумуляторы могут располагаться в верхней или нижней точке системы. По принципу аккумуляции тепла аккумуляторы могут быть с постоянной температурой и переменным объемом воды или с переменной температурой и постоянным объемом воды.

Различают аккумуляторы й по давлению находящейся в них воды: открытые - сообщающиеся с атмосферой; закрытые - находящиеся под давлением. На рис. 4.6 приведены различные схемы включения аккумуляторов в системы.

В верхнем открытом баке-аккумуляторе (рис. 4.6,а) при среднем водоразборе уровень воды в баке не изменяется: сколько воды уходит из бака на водоразбор и циркуляцию, столько же поступает в бак от подогревателя. При водоразборе более среднего объем волы в баке уменьшается, при водоразборе менее среднего объем воды в баке увеличивается. При отсутствии водоразбора через подогреватель и бак прохоаит только циркуляционный расход.

Недостаток схемы с открытым нижним баком-аккумулятором (рис. 4.6,6) состоит в потере давления исходной воды и необходимости установки специального насоса для подкачки воды в систему. Схема применяется при малом давлении воды перед подогревателем или при использовании термальных вод с малым давлением воды на выходе из скважины.

При низкорасположенном напорном баке (рис. 4.6,в) насос и диаметры труб на участке 1 - Н - П - 2 подбираются так, чтобы при среднечасовом расходе воды потери давления на этом участке, включая по
тери давления в подогревателе, были равны разности давлений, создаваемой насосом, т. е. чтобы при среднечасовом расходе воды разность давлений в точке 2 ив точке 1 была равна нулю. Следовательно, при среднем водоразборе#движение воды через аккумулятор и по циркуляционным трубопроводам отсутствует.

Допустим, что такое состояние системы наступило после периода большого водоразбора и весь объем бака-аккумулятора оказался заполненным холодной водой. Если теперь водоразбор станет меньше среднечасового, то количество воды, протекающей по участку 1-Н- П-2, также уменьшится и станет меньше среднечасового, но больше водоразбора. При этом потери давления на участке 1-Н - П-2 станут меньше разности давлений, создаваемой насосом, и давление в точке 2 станет больше, чем давление в точке 1 начнется движение воды и по циркуляционным трубам, и через аккумулятор. Холодная вода из нижней части аккумулятора будет уходить и смешиваться с поступающей водо проводной водой, а верхняя часть аккумулятора будет заполняться горячей водой. Так как плотность горячей воды меньше плотности холодной воды, то перемешивания воды в аккумуляторе не произойдет.

Процесс зарядки аккумулятора и циркуляция воды в системе усиливаются с уменьшением! водоразбора и достигают наибольшей интенсивности при отсутствии водоразбора (например, в жилых зданиях ночью), а затем при последующем возрастании водоразбора начинают замедляться. В результате когда водоразбор снова достигает среднечасовой величины, весь аккумулятор оказывается заполненным горячей водой. При дальнейшем увеличении водоразбора расход воды на участке 1-Н - П-2 становится больше среднечасового, но меньше водоразбора, потери давления на участке 1 - II - П - 2 начинают превышать разность давлений, создаваемую насосом, и давление в точке 2 становится меньше давления в точке 1. В нижнюю часть аккумулятора начинает поступать холодная вода, а горячая вода из верхней части аккумулятора уходит в систему. Во избежание проникания холодной воды в циркуляционные трубопроводы (так называемого «опрокидывания» циркуляции) на циркуляционном трубопроводе устанавливается обратный клапан.

Существенным недостатком схемы, показанной на рис. 4.6,в, является периодическая pa6oja циркуляции, которая осуществляется только при водоразборах меньше среднечасового.

Для более надежного обеспечения циркуляции, что является совершенно необходимым в протяженных (например, квартальных) системах, А. В. Хлудовым была предложена несколько иная схема включения нижнего аккумулятора (рис. 4.6,г). По этой схеме, показавшей надежную работу циркуляции на практике, предусматривается дополнительная установка самостоятельного циркуляционного насоса (кроме зарядочного) и небольшого отдельного подогревателя для подогрева циркуляционной воды. Принцип же зарядки и разрядки аккумулятора остается таким же, как и при схеме на рис. 4.6,в.

В небольших тупиковых системах периодического действия, например в системах душевых промышленных предприятий, применяют обычно аккумуляторы продавливания со встроенным (рис. 4.7,а) или выносным (рис. 4 7,6) подогревателем. Встроенные подогреватели имеют более развитую поверхность нагрева (по сравнению с выносными), что обусловливается малыми коэффициентами теплопередачи в них вследствие конвективного характера движения воды около поверхности нагрева. При непрерывном, но неравномерном отборе воды из аккумулятора продавливания температура выходящей из него воды неодинакова во времени, что является следствием температурного расслоения воды в объеме аккумулятора, которое происходит, когда количество отобранно-

Го из аккумулятора тепла превышает теплопроизводительность подогревателя и на место ушедшей из аккумулятора горячей воды в него входит вода с пониженной температурой. При периодическом расходе горячей воды (например, при работе душевых между сменами) более целесообразны аккумуляторы со встроенными подогревателями, в которых вода благодаря конвективным токам перемешивается и приобретает нужную температуру за время отсутствия водоразбора. Для тех же целей при аккумуляторах с выносным подогревателем требуется небольшой зарядочный насос (рис. 4.7,в).

В настоящее время горячее водоснабжение является неотъемлемой частью жизни большинства людей на планете. Без него не обходятся ни в одной квартире и жилом доме. Обустройство ГВС представляет собой непростой процесс, более того существует несколько видов подключения систем. В данной статье мы рассмотрим все системы горячего водоснабжения, расчёт и типы водонагревателей.

Вне зависимости от вида ГВС осуществляется подключение совокупности оборудования, которые предназначены для нагрева воды и распределения её по различным водозаборным точкам. В данном оборудовании нагревается вода до необходимой температуры, после чего с помощью насоса происходит подача в дом и по трубопроводу. Различают открытую и закрытую систему горячего водоснабжения.

Открытая система

Открытая система ГВС отличается наличием теплоносителя, циркулирующего в системе. Горячая вода поступает непосредственно из централизованной отопительной системы. Качество воды из крана и отопительного оборудования ни чем не отличается. В результате получается, что люди используют теплоноситель.

Открытая система названа так, ввиду того что подача горячей воды осуществляется из открытых кранов отопительной системы. Схема ГВС многоэтажного дома предусматривает применение открытого типа. Для частных домов этот тип является слишком затратным.

Следует знать, что экономия средств открытой системы происходит, за счёт не надобности водонагревательных устройств для нагрева жидкости.

Особенности открытой ГВС

При монтаже открытой ГВС необходимо учитывать принцип действия. Открытая ГВС бывает двух видов в зависимости от типа циркуляции и транспортирования теплоносителя к радиаторам. Различают открытые системы с естественной циркуляцией и с использования в данных целях насосного оборудования.

Естественная циркуляция осуществляется таким образом: открытая система исключает наличие избыточного давления, поэтому в самой высокой точке оно соответствует атмосферному, а в самой низкой показатель немного выше за счёт гидростатического действия столба жидкости. Благодаря небольшому напору происходит естественная циркуляция теплоносителя.

Принцип естественной циркуляции достаточно прост, благодаря разной температуре теплоносителя и соответственно разной плотности и массе, остывшая вода с низкой температурой и большей массой вытесняет горячую воду с меньшей массой. Так по-простому объясняется существование самотёчной системы, которую также называют гравитационной. Основной плюс такой системы абсолютная энергонезависимость, если параллельно работающие котлы для отопления не задействуют электричество.

Важно знать! Самотёчные трубопроводы делают с большим уклоном и диаметром.

Если естественная циркуляция невозможна, применяется насосное оборудование, которое повышает скорость протекания теплоносителя по трубопроводу и уменьшает время прогрева помещения. Циркуляционный насос производит движение теплоносителя со скоростью 0,3 — 0, 7 м/с.

Преимущества и недостатки открытой системы

Открытая ГВС всё ещё актуальна, благодаря в первую очередь энергонезависимости и других преимуществ:

Простота заполнения открытой ГВС и спуска воздуха. Нет необходимости в контроле высокого давления и спускать дополнительно воздух, так как спуск осуществляется автоматически при наполнении через открытый расширительный бак.
Простота осуществления подпитки. Поскольку не нужно следить за максимальным давлением. Также есть возможность доливать воду в бак даже ведром.
Система вне зависимости от протечек исправно функционирует, так как рабочее давление не большое и наличие таких неполадок на него не влияет.

Среди недостатков отмечают необходимость контролировать уровень воды в резервуаре и постоянное пополнение его.

Закрытая система ГВС

Закрытая система основана на таком принципе: осуществляется забор холодной питьевой воды из центрального водопровода и нагрев её в дополнительном теплообменнике. После нагрева производится подача её по водозаборным точкам.

Закрытая система подразумевает отдельную работу теплоносителя и горячей воды, также она отличается наличием обратного и подающего трубопровода, которые используются для кольцевой циркуляции воды. Такая система обеспечит нормальный напор даже при одновременном использовании душа и раковины. Среди плюсов системы также отмечают простоту регулирования температуры горячей жидкости.

ГВС может быть циркуляционным и тупиковым. Тупиковая система состоит только из подающих вод труб, способ присоединения которых такой же как и в первом случае.

Преимуществом закрытой ГВС является снижение затрат за счёт обеспечения стабильной температуры. Есть возможность монтажа полотенцесушителя. В закрытой ГВС необходимы водонагреватели, виды которых мы рассмотрим далее.

Виды водоподогревателей

Все водоподогреватели классифицируют так:

Проточные устройства. Такие нагреватели греют воду в постоянном режиме, не оставляя запаса. Поскольку вода отличается большой теплоёмкостью, для постоянного нагрева её требуется увеличенный расход энергии. Помимо этого фактора, проточный нагреватель должен моментально приводиться в рабочее состояние: при включении подавать горячую воду, при выключении — прекращать нагрев. К традиционным проточным нагревателям относят газовую колонку.
Накопительные устройства. Отличаются медленным нагревом определённого объёма воды, при котором зачастую потребляется 1 КВт/час. Горячая жидкость используется по необходимости. Накопительные нагреватели срабатывают моментально после открытия крана, однако мощность намного меньше. Среди недостатков таких устройств также отмечают большие размеры, чем больше объём, тем габаритнее устройство.

Расчёт и рециркуляция ГВС

Расчёт систем горячего водоснабжения зависит от таких факторов: число потребителей, примерная частота пользования душем, число санузлов с ГВС, некоторые технические характеристики сантехнического оборудования, необходимая температура воды. Посчитав все эти показатели можно определить требуемый суточный объём горячей воды.

Рециркуляция воды в системе горячего водоснабжения обеспечивает обратную подачу жидкости с дальней точки водозабора. Она необходима при расстоянии от нагревателя до дальней водозаборной точки более 3 метров. Рециркуляция используется при помощи бойлера, а в случае при невозможности его применения, пускается напрямую через котёл.

Система горячего водоснабжения может двух видов, которые используются в зависимости от заданных параметров. В открытой системе применяется отопительный котёл, а в закрытой — водоподогреватель. В некоторых случаях необходимо дополнительно организовывать рециркуляцию воды. Предварительно перед монтажом и закупкой оборудования важно осуществить расчёт горячего водоснабжения.