Схема гвс с циркуляционным насосом. Рециркуляция системы горячего водоснабжения ГВС. Монтаж системы горячего водоснабжения с использованием двухконтурного газового котла

Трубопроводы центральной системы горячего водоснабжения, служащие для отвода остывшей воды из подающих трубопроводов при миним. водоразборе или при полном его отсутствии. Ц.л. состоят из стояков и сборных горизонт, магистралей. Стояки прокладывают в кухнях, ванных комнатах, на лестничных клетках, горизонт. магистрали - в технич. подпольях зданий, в непроходных и проходных каналах. В шахтах санитарно-технических кабин прокладка циркуляц. стояков не предусмотрена, т.к. в системах горячего водоснабжения один циркуляц. стояк присоединяется к группе подающих.

Циркуляция воды в системе горячего водоснабжения позволяет поддерживать пост. темп-ру воды в водоразборных точках в любое время суток и избежать слива воды в канализационную сеть.

Остывание горячей воды при малом водоразборе происходит в основном в неизолир. части подающих стояков (в полотенцесушителях). Однако тепловые потери подающих стояков служат для отопления ванных комнат, поэтому снижение темп-ры горячей воды принимается существенным, равным 5-15°С.

Принципы, залож. в гидравлич. расчет циркуляц. трубопроводов, определяются конструктивным решениями системы горячего водоснабжения. Существуют два варианта таких решений. Первый - система горячего водоснабжения смонтирована из стандартных сан.-техн. кабин.

Специфика ее конструктивного решения в том, что диаметры всех циркуляц. стояков многосекц. жилого дома одинаковы. Все секц. узлы, состоящие из группы стандартных подающих стояков и одного циркуляц., имеют одинаковое гидравлич. сопротивление. Два секц. узла образуют замкнутый гидравлич. контур, для к-рого спа-ведлив 2-й закон Кирхгофа. При равенстве гидравлич. сопротивлений узлов расходы воды, проходящие через них в режиме циркуляции, неодинаковы.

Если через узел I проходит циркуляц. расход Gu, то через узел II - больший расход, т.к. разность давлений в точках присоединения узла II больше разности давлений для узла I на величину потери давления на участках, соединяющих узлы. Это явление перетекания большего циркуляц. расхода воды через узлы, располож. ближе к насосу, наз. разрегулировкой циркуляции, к-рая нежелательна, т.к. вызывает увеличение циркуляц. расхода воды в системе горячего водоснабжения и, следовательно, перерасход электроэнергии на привод циркуляц. насоса. Для сведения к миним. разрегулировки практика проектирования систем горячего" водоснабжения рекомендует принимать след. соотношение потерь давления в узлах и в циркуляц. магистрали: потери давления в последней не должны превышать потери его в секц. узле, но и не быть меньше половины ее. Потери давления в секц. узле принимаются значит., равными 0,04-0,06 МПа. По участкам циркуляц. магистрали проходит расход воды, складывающийся из расходов через отд. секц. узлы. Но т.к. они увеличиваются по мере приближения к циркуляц. насосу, фактич. циркуляц. расход воды превышает теоретически необходимый для данной системы. Если это превышение более 30%, следует увеличить гидравлич. сопротивление системы, увеличив гидравлич. сопротивление узлов (но не циркуляц. магистрали). Увеличение сопротивления узлов (т.е. уменьшение диаметров циркуляц. стояков) приведет к уменьшению подачи циркуляционного наcoca и более равномерному распределе-, нию циркуляц. расходов между ними. При этом неск. увеличится необходимая разность давлений, создаваемая циркуляц. насосом. Возможен и второй вариант, когда система горячего водоснабжения смонтирована из стояков разл. диаметров. Такие системы сооружаются в городах и нас. пунктах, где отсутствует база индустр. домостроения. В этом случае подающие и циркуляц. стояки монтируют из труб тех диаметров, к-рые определяются гидравлич. расчетом каждого из них. Для каждого циркуляц. стояка вычисляют требуемый циркуляц. расход воды. Диаметр наиболее удаленного из них определяют по расходу воды Сц и макс, скорости, равной 3 м/с (сучетом зарастания труб накипью). Руководствуясь значением допустимой скорости, определяют и диаметры участков циркуляц. магистрали. Диаметры всех близко располож. к насосу стояков устанавливают по требуемому циркуляц. расходу Gu, и фактич. разности давлений. При одинаковых значениях (Уц для циркуляц. стояков диаметр будет тем меньше, чем ближе расположен стояк к насосу, что препятствует перетеканию через ближние стояки излишних циркуляц. расходов воды, т.е. разрегулировке циркуляции. Как и в первом варианте, в замкнутых гидравлич. контурах, образуемых секц. узлами и соединяющими их магистралями, должен быть соблюден 2-й закон Кирхгофа. Но если в первом варианте увязка потерь давления достигается путем распределения потоков воды через узлы, то во втором - подбором сопротивлений (диаметров) циркуляц. стояков, В обоих случаях решается одна и та же задача потокораспреде-ления в замкнутых гидравлич. сетях. Отсутствие разрегулировки циркуляции позволяет избежать перерасхода электроэнергии на привод циркуляц, насоса, что является несомненным достоинством системы. Однако монтаж такой системы горячего водоснабжения сложен, что увеличивает сроки стр-ва.

В закрытых квартальных системах горячего водоснабжения с приготовлением горячей воды в центральных тешювых пунктах, где располагаются циркуляц. насосы, возможны две схемы включения их в систему: понижающая и повышающая. Первая предполагает установку насоса на циркуляц. трубопроводе перед водонагревателем. В этом случае давление в системе горячего водоснабжения ниже давления в холодном водопроводе, отсюда и назв/схемы. Объем подачи циркуляц. насосом равен фактич. расходу воды, циркулирующей в системе. При повышающей схеме циркуляц. насос устанавливают на подающем трубопроводе между I и И ступенями подогрева. В этом случае насос выполняет функцию циркуляц. и повышающего для увеличения давления в системе горячего водоснабжения по сравнению с холодным водопроводом. При этом подача циркуляционно-повышающего насоса складывается из фактич. циркуляц. расхода воды в системе и части макс. водозабора.

При понижающей схеме подача насоса в течение суток меняется в зависимости от водоразбора от макс, при его отсутствии до миним. при его увеличении. В результате часть времени насос работает не в номин. режиме, что приводит к перерасходу электроэиергаи. При повысит. схеме подача насоса меняется в меньшей степени, следовательно, расход электроэиергаи меньше. Выбор разности давлений, создаваемой циркуляц. насосом, задача технически неоднозначная. При чистой циркуляции (т.е. при полном отсутствии водоразбора) даже небольшой водоразбор в неск. квартирах повлечет уменьшение циркуляции во всех секц. узлах и, следовательно, большее, чем допустимо, остывание горячей воды. Если установить насос, создающий большую разность давлений, то при значит, водоразборе в системе горячего водоснабжения будет сохраняться остаточная циркуляция, потери давления на головных от центр, теплового пункта участках подающего трубопровода будут значит., что приведет к заметному снижению давления в конце подающей трубы и может вызвать перерывы в подаче горячей воды в водоразборные приборы верхних этажей зданий, удал, от центр, теплового пункта. Практика проектирования квартальных систем горячего водоснабжения рекомендует принимать долю от макс, водоразбора, при к-рой должен сохраняться требуемый циркуляц. расход в удаленных узлах х - 0,15 при их горизонт, протяженности до 60 м, х - 0,2-0,3 при протяженности 100- 150 м, х « 0,5-0,7 при большей протяженности.

В открытых квартальных системах горячего водоснабжения параметры циркуляц. насоса определяются так же, как для закрытых квартальных систем. В открытых системах одного здания циркуляция происходит за счет разности давлений между подающим и обратным трубопроводами тепловой сети {при водоразборе из подающего трубопровода). Если разность давлений превышает значение, необходимое для циркуляции, то на обводной линии циркуляц. трубы устанавливают диафрагму Дг (летнюю). При водоразборе из обратного трубопровода циркуляция происходит за счет диафрагмы Дг (зимняя), устанавл. на обратном трубопроводе между точками присоединения подающего и циркуляц. трубопроводов.

Сети горячего водоснабжения (ГВ) имеют много общего с сетями холодного водоснабжения. Сеть горячего водоснабжения бывает с нижней и верхней разводкой. Сеть горячего водоснабжения бывает тупиковой и закольцованной, но, в отличие от сетей холодного водопровода, кольцевание сети необходимо для сохранения высокой температуры воды.

Простые (тупиковые) сети ГВ применяют в небольших малоэтажных зданиях, в бытовых помещениях промышленных зданий и в зданиях со стабильным потреблением горячей воды (бани, прачечные).

Схемы сетей горячего водоснабжения с циркуляционным трубопроводом следует применять в жилых зданиях, гостиницах, общежитиях, лечебных учреждениях, санаториях и домах отдыха, в детских дошкольных учреждениях, а также во всех случаях, когда возможен неравномерный и кратковременный отбор воды.

Обычно сеть горячего водоснабжения состоит из горизонтальных подающих магистралей и вертикальных распределительных трубопроводов-стояков, от которых устраивают поквартирные разводки. Стояки горячего водоснабжения прокладывают как можно ближе к приборам.

Рисунок 1. Схема с верхней разводкой подающей магистрали: 1 - водонагреватель; 2 - подающий стояк; 3 - распределительные стояки; 4 - циркуляционная сеть

Кроме того, сети горячего водоснабжения подразделяются на двухтрубные (с закольцованными стояками) и однотрубные (с тупиковыми стояками).

Рассмотрим некоторые из большого числа возможных схем сетей горячего водоснабжения.

При верхней разводке магистралей сборный циркуляционный трубопровод замыкается в виде кольца. Циркуляция воды в трубопроводном кольце при отсутствии водоразбора осуществляется под действием гравитационного напора, возникающего в системе из-за разницы плотности охлажденной и горячей воды. Охлажденная в стояках вода опускается вниз в водонагреватель и вытесняет из него воду с более высокой температурой. Таким образом происходит непрерывный водообмен в системе.

Тупиковая схема сети (рис.2) имеет наименьшую металлоемкость, но из-за значительного остывания и нерационального сброса остывшей воды применяется в жилых зданиях высотой до 4-х этажей, если на стояках не предусмотрены полотенцесушитель и протяженность магистральных труб мала.

Рисунок 2. Тупиковая схема горячего водоснабжения: 1 - водонагреватель; 2 – распределительные стояки

Если же протяженность магистральных труб велика, а высота стояков ограничена, применяют схему с закольцованными подающей и циркуляционными магистралями с установкой на них циркуляционного насоса (рис. 3).

Рисунок 3. Схема с закольцованными магистральными трубопроводами: 1 - водонагреватель; 2 - распределительные стояки; 3 - диафрагма (дополнительное гидравлическое сопротивление); 4 - циркуляционный насос; 5 - обратный клапан

Наибольшее распространение получила двухтрубная схема (рис. 4), в которой циркуляция по стоякам и магистралям осуществляется с помощью насоса, забирающего воду из обратной магистрали и подающего ее в водонагреватель. Система с односторонним присоединением водоразборных точек к подающему стояку и с установкой полотенцесушителей на обратном стояке представляет собой наиболее распространенный вариант подобной схемы. Двухтрубная схема оказалась надежной в эксплуатации и удобной для потребителей, но для нее характерна высокая металлоемкость.

Рисунок 4. Двухтрубная схема горячего водоснабжения: 1 - водонагреватель; 2 - подающая магистраль; 3 - циркуляционная магистраль; 4 - циркуляционный насос; 5 - подающий стояк; 6 - циркуляционный стояк; 7 - водоразбор; 8 - полотенцесушители

Для снижения металлоемкости в последние годы стали использовать схему, в которой несколько подающих стояков объединяются перемычкой с одним циркуляционным стояком (рис. 5).

Рисунок 5. Схема с одним объединяющим циркуляционным стояком: 1 - водонагреватель; 2 - подающая магистраль; 3 - циркуляционная магистраль; 4 - циркуляционный насос; 5 - водоразборные стояки; 6 - циркуляционный стояк; 7 - обратный клапан

Недавно появились схемы однотрубной системы горячего водоснабжения с одним холостым подающим стояком на группу водоразборных стояков (рис.6). Холостой стояк изолирован и устанавливается в паре с одним водоразборным или в секционном узле, состоящим из 2-3 закольцованных водоразборных стояков. Основное назначение холостого стояка - транспортирование горячей воды из магистрали в верхнюю перемычку и далее в водоразборные стояки. В каждом стояке происходит самостоятельная дополнительная циркуляция за счет гравитационного напора, возникающего в контуре секционного узла из-за остывания воды в водоразборных стояках. Холостой стояк помогает правильному распределению потоков в пределах секционного узла.

Рисунок 6. Секционная однотрубная схема горячего водоснабжения: 1 - подающая магистраль; 2 - циркуляционная магистраль; 3 - холостой подающий стояк; 4 - водоразборный стояк; 5 - кольцующая перемычка; 6 - запорная арматура; 7 - полотенцесушитель.

Циркуляционное водоснабжение начало появляться в многоквартирных домах с конца 70-х годов прошлого века. Сегодня мы разберемся, какая от него польза, как оно реализуется в старых и современных инженерных системах и как обеспечить циркуляцию в частном доме.

Предыстория

Для зданий сталинской постройки и хрущевок типичны тупиковые системы холодного и горячего водоснабжения. В тупиковой системе розлив переходит в стояки, а каждый стояк заканчивается подводкой водоснабжения на верхнем этаже с подключенными к ней сливным бачком и смесителями. Вода в такой системе приходит в движение лишь в тот момент, когда кто-то из жильцов открывает краны.

Для ХВС это вполне приемлемо, а вот на горячей воде имеет пару неприятных последствий:

Если в вашей части дома (по стояку или в группе стояков) никто продолжительное время не пользовался горячей водой, она остывает в трубах. Да-да, несмотря на теплоизоляцию розливов: изоляция замедляет охлаждение, но не прекращает его полностью.

В результате для того, чтобы из крана пошла горячая вода, вы вынуждены несколько минут сливать холодную: ее объем при диаметре розлива ГВС 80-100 мм может исчисляться десятками литров;

Заметьте: такая ситуация особенно не с руки владельцам установленных в квартире водосчетчиков. Сливают-то они холодную воду, а платят за горячую: термодатчиков на механических приборах учета не предусмотрено.

В ванных комнатах хрущевок повсеместно устанавливались полотенцесушители. Они подключены в разрыв подводки ГВС, между стояком и кранами, и нагреваются только при расходе воды в этой конкретной квартире.

Поскольку горячая вода редко расходуется больше часа в сутки, большую часть дня и ночи эти приборы стоят холодными. Отсюда - затхлый запах у полотенец, холод и сырость в ванной, а зачастую и грибок на стенах.

Революция в проектировании систем ГВС свершилась 1 января 1977 года, когда вышел СНиП II-34-76. В пункте 2.8 прямо указывалось, что горячее водоснабжение отныне нужно проектировать с непрерывной циркуляцией воды через кольцующие перемычки и стояки.

Что дает циркуляция воды в системе водоснабжения - довольно очевидно: отныне вода в розливе ГВС и в стояках стала горячей круглосуточно. Для нагрева текущей из крана воды достаточно слить те несколько ее литров, которые стоят в подводке.

Полотенцесушители перекочевали с подводки на стояк и стали греть постоянно - до тех пор, пока в стояках поддерживается циркуляция. Как мы выясним позже, возможна ситуация, когда эта циркуляция может остановиться.

Реализация

Как реализуется циркуляция в системе горячего водоснабжения многоквартирного дома?

Здесь стоит сделать небольшое лирическое отступление.

Вода в системе ГВС должна иметь температуру не ниже 60 градусов по шкале Цельсия. При наличии центрального отопления вода может подаваться напрямую из тепловой сети. Такая схема теплоснабжения называется открытой (с отбором теплоносителя).

Обратите внимание: вода из теплосети обычно имеет более низкое качество по сравнению с питьевой, хотя формально и ХВС, и ГВС должны соответствовать требованиям санитарных требований и нормативов за номером 2.1.4.2496-09. Дело в том, что в теплоноситель вводятся добавки, препятствующие коррозии стальных трубопроводов.

Новейший СП 30.13330.2016 прямо указывает, что отбор горячей воды из теплосети нежелателен, поэтому современные дома следует по возможности проектировать с закрытым теплоснабжением (без отбора теплоносителя). Вода для нужд ГВС отбирается из системы хозяйственно-питьевого водоснабжения и нагревается в водо-водяных, паро-водяных теплообменниках (они утилизируют тепловую энергию теплоносителя) или в локальных водонагревателях (бойлерах, колонках, котлах с дополнительным теплообменником и т.д.).

Открытое теплоснабжение

Горячая вода в системе с открытым теплоснабжением отбирается через врезки в прямую и обратную нитки элеваторного узла.

Справка: элеваторный узел - тепловой пункт, использующий частичную рециркуляцию теплоносителя за счет вовлечения воды с обратки в создаваемый соплом элеватора быстрый поток. К соплу поступает более горячая и находящаяся под более высоким давлением вода из подающего трубопровода. В данном случае рециркуляция обеспечивает минимальную разницу температур отопительных приборов на всем протяжении контура при минимальном расходе теплоносителя с подачи.

Врезки ГВС находятся между входной запорной арматурой элеваторного узла и собственно водоструйным элеватором. Как правило, система горячего водоснабжения с циркуляцией в доме с открытым теплоснабжением врезана в элеваторный узел в четырех точках - по две на каждой нитке.

Врезки на одной нитке разделены между собой дросселирующими («подпорными») шайбами с отверстием, диаметр которого должен быть приблизительно на один миллиметр больше, чем у сопла элеватора.

Подсказка: при таком размере отверстия шайба создает небольшой перепад, не препятствуя штатной работе водоструйного элеватора.

Температура подачи и обратки в течение года заметно меняется: она минимальна летом и максимальна в пик зимних холодов.

В зависимости от времени года и текущей температуры теплоносителя циркуляция горячей воды в системе водоснабжения может быть организована тремя способами:

Из прямой нитки в обратную. Эта схема образует в элеваторном узле байпас, который гасит перепад на элеваторе, поэтому она используется только вне отопительного сезона;
Из подачи в подачу. Перепад давления между врезками (порядка 0,2 кгс/см2) создает дросселирующая шайба. Схема собирается в элеваторном узле в межсезонье, при достаточно низкой температуре подачи;
Из обратки в обратку. В этом режиме ГВС функционирует в холодное время года, когда температура теплоносителя на подающей нитке превышает 70-75 градусов.

Закрытое теплоснабжение

Гидростатическое давление в контуре ГВС дома с закрытым теплоснабжением всегда равно давлению внутри водопровода ХВС. Перепаду, приводящему воду в движение, взяться просто-напросто неоткуда. Именно поэтому такая система циркуляционного горячего водоснабжения использует циркуляционные насосы.

Разводка в многоквартирном доме

Как должно разводиться горячее водоснабжение с циркуляцией в многоквартирном жилом доме? Ответ найдется в уже знакомом нам СП 30.13330.2016.

В доме в пять этажей и выше стояки ГВС должны объединяться в секции из 3-7 единиц . При этом в качестве рециркуляционного используется один стояк, подключенный к обратному розливу ГВС;

Кольцующие эти стояки горизонтальные перемычки рекомендуется прокладывать на верхнем этаже дома (под потолком, чтобы не создавать препятствий для свободного перемещения по квартирам и нежилым объемам здания), по теплому или холодному чердаку (в последнем случае - с обязательной теплоизоляцией в регионах с расчетной температурой в -40°С и ниже) или по подвалу (при подаче воды в стояки с чердака);

Примечание автора: при монтаже циркуляционного ГВС своими руками прокладывать перемычки по холодному чердаку, право же, не стоит. При остановке циркуляции (на время ремонтных работ или при аварии) заморозить такую перемычку легче легкого. При оттаивании трубы нередко рвутся и заливают жилые помещения под чердаком.

Перемычки снабжаются воздушниками . Это могут быть как автоматические воздухоотводчики, так и гораздо более дешевые краны Маевского;

Каждый из закольцованных стояков ГВС должен снабжаться запорной арматурой у основания и на верхнем этаже;
Система циркуляции горячего водоснабжения допускает присоединение полотенцесушителей к подающему стояку (при условии монтажа кранов перед прибором и байпаса до кранов) или, при должном техническом обосновании, к циркуляционному стояку.

Кроме того: СП рекомендует использование электрических полотенцесушителей. Инструкция, прямо скажем, сомнительная: при тепловой мощности 30-120 ватт такой прибор будет выполнять свои прямые функции (сушку полотенец), но обогрев ванной комнаты, даже совсем небольшой, никоим образом не обеспечит.

Расчет

Как выполнить расчет горячего водоснабжения с циркуляцией?

Обратимся все к тому же СП 30.13330.2016. Согласно приложению «Б» к своду правил, циркуляционный расход горячего водоснабжения вычисляется по формуле Qц=Qht/(p*c*Dt).

В этой формуле:

Qц - расход через циркуляционный трубопровод в литрах в секунду;
Qht - теплопотери контура в ваттах;

p - плотность воды в кг/м3;

Подсказка: при упрощенном расчете можно принять ее равной плотности при 0°С - 1000 кг/м3.

с - удельная теплоемкость воды в кДж/(кг*С);

Справка: теплоемкость воды меняется по мере изменения ее температуры, однако если не требуется высокая точность расчетов, ее можно принять равной 4,2 кДж/(кг*С).

Dt - целевая разность температур на входе и выходе циркуляционного контура.

Давайте в качестве примера выполним расчет для следующих упрощенных условий:

Циркуляционный контур - гладкая труба размером 3/4 дюйма и длиной 50 метров;
Она нагрета до 75 градусов по Цельсию при температуре окружающего ее воздуха +20°С;
При прохождении контура горячая вода может охладиться не более чем на 15 градусов.

Нюанс: такой диапазон температур воды в системе ГВС (60-75 градусов) допускался СП 30.13330.2012. В последнем издании документа, изданном в 2016 году, требования ужесточились: теперь горячая вода не может быть нагрета выше 65 °С при той же минимально допустимой температуре.

Итак:

При температуре воды 65°С и воздуха 20°С перепад на поверхности трубы составит 55 градусов;
По данным приведенной выше таблицы, теплопотери метра трубы в этих условиях равны 60 Вт/м, что при длине контура в 50 метров и отсутствии теплоизоляции даст общее количество теплопотерь в 3 кВт (3000 Вт);
Подставляем данные в формулу: Qц=3000/(1000*4,2*15)=0,047 л/с (0,17 м3/час).

Проблемы

Циркуляция в системе водоснабжения - это процесс, который достаточно легко нарушить. В следующем разделе статьи мы разберем типовые проблемы, которые могут привести к остановке циркуляции и связанному с ней охлаждению стояков ГВС и полотенцесушителей в многоквартирном доме.

Воздушная пробка

Симптомы: после отключения горячей воды остыл один стояк или группа стояков. У соседей трубы по-прежнему нагреты.
Причина: воздушная пробка в кольцующей перемычке. Перепада давления в 0,2 атмосферы недостаточно для того, чтобы вытеснить ее в розлив.
Решение: выгнать воздух через воздушник в верхней точке перемычки. Если это невозможно (к примеру, из-за отсутствия жильцов верхнего этажа), можно перепустить стояк через подвал или водоразборную арматуру в квартирах.

Для этого нужно:

Перекрыть один из проблемных стояков ГВС краном или вентилем в подвале;
При наличии сбросника на этом стояке - открыть его и дождаться выхода воздуха;

Если на стояке стоит не сбросник, а заглушка, можно до отказа открыть горячую воду на одном-двух смесителях в любой квартире, расположенной по этому же стояку;

После стравливания воздуха открыть вентиль или кран у основания стояка.

Перекрытый вентиль

Симптомы: при водоразборе стояк нагревается сверху от врезки в него подводки ГВС. Очевидно, что вода поступает к подводке через кольцующую перемычку.
Причины: после отключения стояка кран или вентиль остался полностью или частично закрытым.
Решение: спуститься в подвал и до отказа открыть запорную арматуру на вашем и объединенных с ним соседних стояках ГВС.

Отрыв клапана вентиля

Симптомы: вода поступает к подводке через кольцующую перемычку сверху. У основания стояка подачи ГВС в подвале установлен винтовой вентиль. Стрелка на корпусе вентиля направлена в сторону розлива ГВС.

Причины: отрыв клапана вентиля от штока. Это происходит, если попытаться открыть неправильно установленную запорную арматуру этого типа, преодолевая давление воды на клапан.
Решение: замена вентиля на шаровый кран (на стальном стояке в этом случае приходится менять сгон на более длинный), установка нового винтового вентиля в правильном положении (со стрелкой по направлению потока).

Отсутствие перепада в теплотрассе

В домах с открытым теплоснабжением циркуляционная система горячего водоснабжения нередко останавливается сразу после завершения отопительного сезона. Симптомы - холодные полотенцесушители во всем доме. Причина - в том, что местные «Теплосети» полностью убирают перепад между нитками теплотрассы.

Зачем это делается?

Дело в том, что отопительный сезон закачивается, когда не менее пяти дней подряд на улице держится температура +8 °С и выше. Даже если после остановки отопления грянет новый заморозок - отопление не включат, поскольку в масштабах города повторный запуск связан с колоссальными расходами.

Однако жильцы отдельного дома вполне могут, имея доступ к тепловому пункту, снова включить отопление. Для этого нужно лишь открыть пару так называемых домовых (после водоструйного элеватора) задвижек или кранов. Но в отсутствие перепада это не приведет к возобновлению циркуляции в отопительной системе, а, значит, и к никем не оплачиваемому расходу тепла.

Увы, для этого сценария разумное решение отсутствует. Все, что вы можете сделать - подождать пару недель. Как только на улице установится по-настоящему весенняя погода, обеспечивающий циркуляцию перепад вернется.

Частный сектор

Какие схемы горячего водоснабжения с циркуляцией применяются в коттеджах?

Собственно, принципиальных схемы всего две: с циркуляцией через водонагреватель (для этого он должен быть оснащен дополнительным патрубком для подключения обратки ГВС) и с термосмесителем. Воду приводит в движение малогабаритный насос с мокрым ротором.

Трехходовой термостатический клапан позволяет реализовать рециркуляцию даже в том случае, если в вашем доме за нагрев воды отвечает электрический бойлер или косвенник с двумя патрубками (ГВС и подпитки).

Заключение

Надеемся, что нам удалось удовлетворить любознательность уважаемого читателя. Видео в этой статье поможет вам узнать больше о том, как может быть реализована схема водоснабжения с циркуляцией. Успехов!

Сооружение автономной сети отопления гравитационного типа выбирают, если нецелесообразно, а иногда и невозможно установить циркуляционный насос или подключиться к централизованному электроснабжению.

Такая система обходится дешевле в обустройстве и полностью независима от электричества. Однако ее работоспособность во многом зависит от точности проектирования.

Чтобы система отопления с естественной циркуляцией функционировала бесперебойно, необходимо рассчитать ее параметры, правильно установить компоненты и обоснованно выбрать схему водяного контура. Мы поможем в решении этих вопросов.

Мы описали главные принципы работы гравитационной системы, привели советы по выбору трубопровода, обозначили правила сборки контура и размещения рабочих узлов. Отдельное внимание мы уделили особенностям проектирования и функционирования одно- и двухтрубной схемам отопления.

Процесс движения воды в контуре отопления без применения циркуляционного насоса происходит в силу естественных физических законов.

Понимание природы этих процессов позволит грамотно для типовых и нестандартных случаев.

Галерея изображений

Максимальная разность гидростатического давления

Основное физическое свойство любого теплоносителя (воды или антифриза), которое способствует его движению по контуру при естественной циркуляции – уменьшение плотности при увеличении температуры.

Плотность горячей воды меньше, чем холодной и поэтому возникает разница в гидростатическом давлении теплого и холодного столба жидкости. Холодная вода, стекая к теплообменнику, вытесняет горячую вверх по трубе.

Движущей силой воды в контуре при естественной циркуляции является перепад гидростатического давления между холодным и горячим столбами жидкости

Отопительный контур дома можно условно разделить на несколько фрагментов. По «горячим» фрагментам вода направляется вверх, а по «холодным» – вниз. Границами фрагментов являются верхняя и нижняя точка системы отопления.

Главной задачей при моделировании воды является достижение максимально возможной разницы между давлением столба жидкости в «горячем» и «холодном» фрагментах.

Классическим для естественной циркуляции элементом водяного контура является коллектор разгона (главный стояк) – вертикальная труба, направленная вверх от теплообменника.

Коллектор разгона должен иметь максимальную температуру, поэтому его утепляют на всей протяженности. Хотя, если высота коллектора не велика (как для одноэтажных домов), то можно не проводить утепление, так как вода в нем не успеет остыть.

Обычно систему проектируют таким образом, чтобы верхняя точка коллектора разгона совпадала с верхней точкой всего контура. Там устанавливают выход на или клапан для отвода воздуха, если используют мембранный бак.

Тогда длина «горячего» фрагмента контура является минимально возможной, что приводит к уменьшению теплопотерь на этом участке.

Также желательно, чтобы «горячий» фрагмент контура не сочетался с длительным участком, транспортирующим остывший теплоноситель. В идеале нижняя точка водяного контура совпадает с нижней точкой теплообменника, помещенного в устройство нагрева.

Чем ниже в системе отопления расположен котел, тем меньше гидростатическое давление столба жидкости в горячем фрагменте контура

Для «холодного» сегмента водяного контура тоже есть свои правила, увеличивающие давление жидкости:

чем больше теплопотери на «холодном» участке отопительной сети , тем ниже температура воды и больше ее плотность, поэтому функционирование систем с естественной циркуляцией возможно только при значительной теплоотдаче;
чем больше расстояние от нижней точки контура к подключению радиаторов , тем больше участок столба воды с минимальной температурой и максимальной плотностью.

Чтобы обеспечить выполнение последнего правила, часто печь или котел устанавливают в самой нижней точке дома, например, в подвале. Таким размещением котла обеспечивают максимально возможное расстояние между нижним уровнем радиаторов и точкой входа воды в теплообменник.

Однако высота между нижней и верхней точками водяного контура при естественной циркуляции не должна быть слишком большой (на практике не более 10 метров). Печь или котел, нагревают только теплообменник и нижнюю часть коллектора разгона.

Если этот фрагмент незначителен относительно всей высоты водяного контура, то падение давления в «горячем» фрагменте контура будет несущественным и процесс циркуляции не будет запущен.

Использование систем с естественной циркуляции для двухэтажных строений вполне оправдано, а для большей этажности будет необходим циркуляционный насос

Минимизация сопротивления движению воды

При проектировании системы с естественной циркуляцией необходимо учитывать скорость движения теплоносителя по контуру.

Во-первых , чем быстрее скорость, тем быстрее будет происходить передача тепла по системе «котел – теплообменник – водяной контур – радиаторы отопления – помещение».

Во-вторых , чем быстрее скорость жидкости через теплообменник, тем меньше вероятность ее закипания, что особенно важно при печном отоплении.

Закипание воды в системе может обойтись очень дорого – стоимость демонтажа, ремонта и обратной установки теплообменника требует много времени и средств

При водяном отоплении с естественной циркуляцией скорость зависит от следующих факторов:

разницы давления между фрагментами контура в нижней его точке;
гидродинамического сопротивления отопительной системы.

Способы обеспечения максимальной разницы давления были рассмотрены выше. Гидродинамическое сопротивление реальной системы не поддается точному расчету по причине сложной математической модели и большого числа входящих данных, точность которых трудно гарантировать.

Тем не менее, существуют общие правила, соблюдение которых позволит уменьшить сопротивление отопительного контура.

Основным причинами снижения скорости движения воды являются сопротивление стенок труб и присутствие сужений из-за наличия фитингов или запорной арматуры. При небольшой скорости потока сопротивление стенок практически отсутствует.

Исключение составляют длинные и тонкие трубы, характерные для отопления с помощью . Как правило, для него выделяют отдельные контуры с принудительной циркуляцией.

При выборе типов труб для контура с естественной циркуляцией придется учитывать наличие технических сужений при монтаже системы. Поэтому использовать при естественной циркуляции воды нежелательно по причине соединения их фитингами, со значительно меньшим внутренним диаметром.

Фитинги металлопластиковых труб несколько сужают внутренний диаметр и являются серьезной преградой на пути воды при слабом напоре (+)

Правила выбора и монтажа труб

Уклон магистрали обратки делают, как правило, по ходу движения охлажденной воды. Тогда нижняя точка контура будет совпадать с входом обратной трубы в теплогенератор.

Самая распространенная комбинация направления уклона подающей и обратной труб для удаления воздушных пробок из водяного контура с естественной циркуляцией

При небольшой площади в контуре с естественной циркуляцией необходимо не допустить попадания воздуха в узкие и горизонтально расположенные трубы этой обогревательной системы. Необходимо поставить устройство удаления воздуха перед теплым полом.

Однотрубные и двухтрубные схемы отопления

При разработке схемы отопления дома с естественной циркуляцией воды возможно проектирование как одного, так и нескольких отдельных контуров. Они могут существенно отличаться друг от друга. Вне зависимости от длины, количества радиаторов и других параметров, их выполняют по однотрубной или двухтрубной схеме.

Контур с использованием одной магистрали

Систему отопления с использованием одной и той же трубы для последовательного подвода воды к радиаторам называют однотрубной. Самым простым однотрубным вариантом является отопление металлическими трубами без использования радиаторов.

Это наиболее дешевый и наименее проблемный способ решения обогрева дома при выборе в пользу естественной циркуляции теплоносителя. Единственный значимый минус – внешний вид громоздких труб.

При самом экономном с радиаторами отопления, горячая вода последовательно протекает через каждое устройство. Здесь необходимо минимальное количество труб и запорной арматуры.

По мере прохождения остывает, поэтому последующие радиаторы получают воду более холодную, что необходимо учитывать при расчете количества секций.

Простая однотрубная схема (вверху) требует минимального количества монтажных работ и вложенных средств. Более сложный и затратный вариант внизу позволяет отключать радиаторы без остановки всей системы

Самым эффективным способом подключения приборов отопления к однотрубной сети считается диагональный вариант.

Согласно этой схеме контуров отопления с естественным типом циркуляции горячая вода поступает в радиатор сверху, после охлаждения отводится через расположенный внизу патрубок. При прохождении подобным образом нагретая вода отдает максимальное количество тепла.

При нижнем подключении к батарее как входного патрубка, так и выходного, теплоотдача существенно уменьшается, потому что нагретому теплоносителю надо пройти максимально длинный путь. Из-за значительного остывания в подобных схемах не используются батареи с большим количеством секций.

«Ленинградка» характеризуется внушительными теплопотерями, которые необходимо учитывать при расчете системы. Плюс ее в том, что при использовании запорных вентилей на входном и выходном патрубке приборы выборочно можно отключать для ремонта без остановки отопительного цикла (+)

Отопительные контуры с подобным подключением радиаторов получили название « «. Несмотря на отмеченные потери тепла, им отдают предпочтение в обустройстве систем квартирного отопления, что обусловлено более эстетичным видом прокладки трубопровода.

Существенным недостатком однотрубных сетей является невозможность отключить одну из секций отопления без прекращения циркуляции воды по всему контуру.

Поэтому обычно применяют модернизацию классической схемы с установкой « » для обхода радиатора с помощью ответвления с двумя шаровыми кранами или трехходовым краном. Это позволяет регулировать подачу воды к радиатору, вплоть до полного его отключения.

Для двух и более этажных строений применяют варианты однотрубной схемы с вертикальными стояками. В этом случае распределение горячей воды более равномерное, чем при горизонтальных стояках. К тому же вертикальные стояки менее протяженные и лучше вписываются в интерьер дома.

Однотрубную схему с вертикальной разводкой успешно применяют при обогреве двухэтажных помещений с использованием естественной циркуляции. Представлен вариант с возможностью отключения верхних радиаторов

Вариант с применением обратной трубы

Когда одну трубу используют для подачи горячей воды к радиаторам, а вторую – для отвода охлажденной к котлу или печи, такую схему отопления называют двухтрубной. Подобную систему при наличии радиаторов отопления используют чаще, чем однотрубную.

Она более дорогая, так как требует монтажа дополнительной трубы, но имеет ряд значимых преимуществ:

более равномерное распределение температуры подаваемого к радиаторам теплоносителя;
проще выполнить расчет зависимости параметров радиаторов от площади отапливаемого помещения и необходимых значениях температуры;
эффективней регулировка подачи тепла к каждому радиатору.

В зависимости от направления движения охлажденной воды относительно горячей, подразделяют на попутные и тупиковые. В попутных схемах движение охлажденной воды происходит в том же направлении, что и горячей, поэтому длина цикла для всего контура совпадает.

В тупиковых схемах, охлажденная вода движется навстречу горячей, поэтому для разных радиаторов длины циклов оборота теплоносителя отличаются. Так как скорость в системе небольшая, то и время нагрева может существенно отличаться. Те радиаторы, у которых длина цикла круговорота воды меньше, будут нагреты быстрее.

При выборе тупиковой и попутной схем отопления исходят в первую очередь из удобства проведения обратной трубы

Существует два типа расположения подводки относительно радиаторов отопления: верхняя и нижняя. При верхней подводке труба, подающая горячую воду, располагается выше радиаторов отопления, а при нижней подводке – ниже.

При нижней подводке возможно удаление воздуха через радиаторы и отсутствует необходимость проведения труб поверху, что хорошо с позиции дизайна помещения.

Однако без коллектора разгона перепад давления будет гораздо меньше, чем при использовании верхней подводки. Поэтому нижнюю подводку при отоплении помещений по принципу естественной циркуляции практически не применяют.

Выводы и полезное видео по теме

Организация однотрубной схема на основе электрокотла для небольшого дома:

Работа двухтрубной системы для одноэтажного деревянного дома на основе твердотопливного котла длительного горения:

Использование естественной циркуляции при движении воды в отопительном контуре требует точных расчетов и технически грамотного выполнения монтажных работ. При выполнении этих условий система отопления будет качественно нагревать помещения частного дома и избавит хозяев от шума насоса и зависимости от электроэнергии.

Две схемы ГВС загородного частного дома — какую выбрать?

Что нужно сделать, чтобы горячая вода текла сразу же после открывания крана?

В зависимости от способа нагрева воды системы горячего водоснабжения (ГВС) для частного загородного дома подразделяют на:

ГВС с проточным водонагревателем.
ГВС с накопительным водонагревателем (бойлером).

Схема горячего водоснабжения с проточным водонагревателем

В качестве проточного водонагревателя можно использовать:

газовую колонку ГВС;
греющий контур ГВС двухконтурного отопительного котла;
электрический проточный подогреватель воды.
пластинчатый теплообменник, подключенный к контуру отопления.

Проточный подогреватель воды начинает греть воду в момент начала разбора воды , когда открывают кран горячей воды.

Вся энергия, расходуемая на нагрев, переходит от нагревателя к воде практически мгновенно , за очень короткое время движения воды через нагреватель. Чтобы получить воду необходимой температуры за малый промежуток времени конструкция проточного водонагревателя предусматривает ограничение скорости потока воды. Температура воды на выходе из проточного нагревателя очень сильно зависит от расхода воды — величины струи горячей воды, текущей из крана.

Для нормального снабжения горячей водой только одного рожка в душе мощность проточного водонагревателя должна быть не менее 10 кВт . Наполнить ванную за разумное время можно от нагревателя мощностью более 18 кВт . А если при наполнении ванны или работе душа открыть еще и кран горячей воды на кухне, то для комфортного пользования горячей водой потребуется мощность проточного нагревателя не менее 28 кВт.

Для отопления дома эконом класса обычно достаточно котла меньшей мощности. Поэтому, мощность двухконтурного котла выбирают исходя из потребности в горячей воде.

Схема ГВС с проточным водонагревателем не может обеспечить комфортное и экономное пользование горячей водой в доме по следующим причинам:

Температура и напор воды в трубах очень сильно зависят от величины расхода воды. По этой причине при открывании еще одного крана очень сильно меняется температура воды и напор в системе ГВС. Одновременно пользоваться водой даже в двух местах очень не комфортно.

При малом расходе горячей воды проточный водонагреватель вообще не включается и не греет воду. Для получения воды необходимой температуры часто приходится расходовать больше воды, чем это необходимо.
При каждом открытии водоразборного крана проточный водонагреватель запускается вновь. Постоянно то включается, то выключается, что сокращает ресурс его работы . Каждый раз горячая вода появляется с задержкой, только после того, как режим нагрева стабилизируется. Частый перезапуск нагревателя снижает КПД и увеличивает расход энергии. Часть воды бесполезно уходит в канализацию.
Невозможно сделать рециркуляцию воды в трубах разводки по дому. Горячая вода из крана появляется с некоторой задержкой. Время ожидания растет по мере увеличения длины труб от водонагревателя до места разбора воды. Часть воды в самом начале приходится бесполезно сливать в канализацию. Причем это вода, которая уже была нагрета, но успела остыть в трубах.
Быстро накапливаются отложения накипи на небольшой поверхности внутри камеры нагрева проточного водонагревателя. При жесткой воде потребуется частая чистка от накипи.

В конечном итоге, использование проточного водонагревателя в системе ГВС приводит к не обоснованному росту потребление воды и объема стоков канализации , к увеличению расхода энергии на нагрев, а также к недостаточно комфортному пользованию горячей водой в доме.

Систему ГВС с проточным водонагревателем используют, не смотря на её недостатки, по причине сравнительно низкой стоимости и малых размеров оборудования .

Система работает лучше, если отдельный индивидуальный проточный водонагреватель установить возле каждого места разбора воды.

В этом случае удобно устанавливать электрические проточные нагреватели. Однако, такие нагреватели во время разбора воды одновременно в нескольких местах могут потреблять из электросети значительную мощность (до 20 – 30 кВт ). Обычно электросеть частного дома на это не рассчитана, да и стоимость электроэнергии высока.

Как выбрать проточный водонагреватель

Основным параметром для выбора проточного водонагревателя является величина потока воды, который он сможет нагреть.

из крана мойки или умывальника 4,2 л/мин (0,07 л/сек );
из крана ванны или душа 9 л/мин (0,15 л/сек ).

Например.

К одному проточному водонагревателю присоединены три точки разбора -мойка на кухне, умывальник и ванна (душ). Для наполнения только ванны необходимо выбрать нагреватель, который способен выдать не менее 9 л/мин . воды с температурой 55 о С . Такой водонагреватель также обеспечит пользование горячей водой одновременно из двух кранов — в мойке и умывальнике.

Пользоваться горячей водой одновременно в душе и умывальнике будет комфортно, если производительность нагревателя будет уже не менее 9 л/мин +4,2 л/мин =13,2 л/мин.

Производители в технических характеристиках обычно указывают максимальную производительность проточного водонагревателя, из расчета нагрева воды на определенную разность температур, d T, например, 25 о С , 35 о С или 45 о С . Это значит, что если температура воды в водопроводе +10 о С , то при максимальной производительности из крана будет течь вода с температурой +35 о С , 45 о С или +55 о С .

Будьте внимательны. Некоторые продавцы в рекламе указывают максимальную производительность аппарата, но «забывают» написать, для какой разности температур она определена . Можно купить газовую колонку производительностью 10 л/мин ., но окажется, что при таком расходе она будет нагревать воду голько на 25 о С ., т.е. до 35 о С . Пользоваться горячей водой с такой колонкой может оказаться не очень комфортно.

Для нашего примера подойдет газовая колонка или двухконтурный котел с максимальной производительностью не менее 13,2 л/мин при d T=45 о С . Мощность газового аппарата при этих параметрах горячей воды будет около 32 кВт .

При выборе проточного водонагревателя обратите внимание на еще один параметр — минимальную производительность, расход л/мин , при которой включается нагрев.

Если расход воды в трубе будет меньше величины, указанной в технических характеристиках аппарата, то водонагреватель не включится. По этой причине, часто приходится расходовать больше воды, чем это необходимо. Постарайтесь выбрать аппарат с как можно меньшей величиной минимальной производительности, например, не более 1,1 л/мин .

Электрические проточные водонагреватели, предназначенные для применения в быту, имеют максимальную мощность нагревателя около 5,5 — 6,5 кВт . При максимальной производительности 3,1 — 3,7 л/мин нагревают воду на d T=25 о С . Один такой водонагреватель устанавливают для обслуживания одной водоразборной точки — душа, умывальника или мойки.

Схема ГВС с накопительным подогревателем (бойлером) и циркуляцией воды

Накопительный водонагреватель (бойлер) представляет собой теплоизолированный металлический бак довольно большого объема .

В нижнюю часть бака водонагревателя чаще всего встраивают сразу два нагревателя – электрический ТЭН и трубчатый теплообменник, подключенный к отопительному котлу (). Вода в баке большую часть времени подогревается котлом.

Электрический нагреватель включается по мере необходимости, в период остановки котла. Такой бойлер часто называют бойлером косвенного нагрева.

Горячая вода в бойлере косвенного нагрева расходуется из верхней части бака. На её место в нижнюю часть бака тут же поступает холодная вода из водопровода, нагревается теплообменником и поднимается вверх.

В странах Евросоюза системы ГВС в новых домах в обязательном порядке оснащают солнечным нагревателем — коллектором. Для подключения солнечного коллектора в нижнюю часть бойлера косвенного нагрева устанавливают еще один теплообменник .

Схема ГВС с бойлером послойного нагрева

В последнее время набирает популярность система ГВС с бойлером послойного нагрева, вода в котором нагревается проточным водонагревателем. В таком бойлере отсутствует теплообменник, что снижает его стоимость.

Горячая вода расходуется из верхней части бака. На её место в нижнюю часть бака тут же поступает холодная вода из водопровода. Насосом вода из бака прогоняется через проточный нагреватель, и подается сразу в верхнюю часть бака. За счет этого, горячая вода у потребителя появляется очень быстро — не нужно ждать пока прогреется почти весь объем воды, как это происходит в бойлере косвенного нагрева.

Быстрый нагрев верхнего слоя воды, позволяет устанавливать в доме бойлер меньших размеров, а также снизить мощность проточного нагревателя, без ущерба для комфорта.

Бойлер послойного нагрева Galmet SG (S) Fusion 100 L подключают к контуру ГВС двухконтурного котла или к газовой колонке. Бойлер имеет встроенный трехскоростной циркуляционный насос. Высота бойлера 90 см., диаметр 60 см.

Производители выпускают двухконтурные котлы со встроенным или выносным бойлером послойного нагрева. В результате, стоимость и габариты оборудования системы ГВС получаются несколько меньше, чем с бойлером косвенного нагрева.

Вода в бойлере подогревается заранее, независимо от того, расходуется она или нет. Запас горячей воды в баке позволяет пользоваться горячей водой в доме в течении нескольких часов.

Благодаря этому, нагрев воды в баке можно производить довольно длительное время, постепенно накапливая тепловую энергию в горячей воде. Отсюда и еще одно название бойлера — накопительный водоподогреватель.

Большая продолжительность нагрева воды позволяет использовать нагреватель сравнительно небольшой мощности.

Накопительный газовый водонагреватель — бойлер

Накопительные бойлеры, вода в которых нагревается газовой горелкой, менее популярны в системах ГВС частного дома. Устройство в доме систем отопления и ГВС с двумя газовыми аппаратами — газовым котлом и газовым бойлером, получается заметно дороже.

Накопительный газовый водонагреватель — бойлер

Газовые бойлеры бывает выгодно ставить в квартирах с центральным отоплением или в частных домах с отоплением твердотопливным котлом и нагревом воды в системе ГВС сжиженным газом.

Газовые водонагреватели также, как и котлы, выпускаются с открытой камерой сгорания и с закрытой, с принудительным удалением дымовых газов и с естественной тягой в дымоходе.

В продаже имеются накопительные газовые бойлеры, которые не требуют подключения к дымоходу . (Бытовые газовые плиты тоже ведь работают без дымохода.) Мощность газовых горелок таких аппаратов небольшая.

Газовые бойлеры объемом до 100 литров предназначены для крепления на стену. Водонагреватели большого объема устанавливаются на пол.

В водонагревателях применяются разные способы зажигания газа — с дежурным фитилем, электронный на батарейках или гидродинамический поджиг.

В аппаратах с дежурным фитилем постоянно горит маленькое пламя, которое вначале зажигается вручную. Какое-то количество газа бесполезно сгорает в этом факеле.

Электронный поджиг работает от электросети или батарейки, аккумулятора.

Гидродинамический поджиг запускается от вращения турбинки, которая приводится в действие потоком воды при открытии крана.

Как выбрать объем накопительного водонагревателя — бойлера

Чем больше объем накопительного водонагревателя — тем выше комфорт пользования горячей водой в доме. Но с другой стороны, чем больше размеры бойлера, тем он дороже, тем выше затраты на его ремонт и техническое обслуживание, тем больше места он занимает.

Размер бойлера выбирают исходя из следующих соображений.

Повышенный комфорт обеспечит бойлер, объем которого выбран из расчета 30 — 60 литров на одного пользователя водой.

Высокий уровень комфорта обеспечит водонагреватель объемом из расчета 60-100 литров на одного проживающего в доме.

Для заполнения ванны необходимо израсходовать почти всю воду из бойлера объемом 80 — 100 литров.

Как выбрать мощность котла для бойлера ГВС

При выборе бойлера необходимо обратить внимание и на мощность нагревательного элемента, который в нем установлен. Например, чтобы нагреть 100 литров воды до температуры 55 о С за 15 минут в бойлере должен быть установлен нагреватель (теплообменник для котла, встроенная газовая горелка или ТЭН) мощностью около 20 кВт .

В реальных условиях эксплуатации температура воды в бойлере равна температуре воды в водопроводе только при первом включении нагрева. В дальнейшем, в бойлере почти всегда находится уже подогретая до некоторой температуры вода. Для догрева воды до необходимой температуры за приемлемое время используют нагревательные устройства меньшей мощности.

Но все-таки лучше проверить, сколько времени займет нагревание воды в бойлере. Это можно сделать, пользуясь формулой:

t = m cw (t2 – t1)/Q , в которой:
t – время нагревания воды, секунды (с );
m – масса воды в бойлере, кг (масса воды в килограммах равняется объему бойлера в литрах);
cw – удельная теплоемкость воды, равная 4,2 кДж/(кг K) ;
t2 – температура, до которой должна быть нагрета вода;
t1 – начальная температура воды в бойлере;
Q – мощность котла, кВт .

Пример:
Время нагревания воды котлом мощностью 15 кВт в 200-литровом бойлере от температуры 10°C (принимаем, что вода, поступающая в бойлер, имеет такую температуру) до 50°C составит:
200 x 4,2 x (50 – 10)/15 = 2240 с , то есть около 37 мин.

Схема ГВС с рециркуляцией воды в системе

Использование накопительного водоподогревателя в системе ГВС позволяет организовать рециркуляцию горячей воды в трубопроводах. Все места отбора горячей воды подключены к кольцевому трубопроводу, по которому постоянно циркулирует горячая вода.

Длина участка трубы от каждого места расхода горячей воды до кольцевого трубопровода не должна быть более 2 метров.

Циркуляционный насос системы рециркуляции горячей воды ГВС имеет маленькие размеры и небольшую мощность

Рециркуляцию воды в системе ГВС обеспечивает циркуляционный насос. Мощность насоса невелика, несколько десятков ватт.

Насосы для ГВС, в отличие от насосов отопления, должны иметь максимальное рабочее давление не менее 10 бар . Отопительные насосы часто рассчитаны на максимальное давление не более 6 бар. Другое отличие состоит в том, что насос для ГВС должен иметь гигиенический сертификат, разрешающий применение в системах питьевого водоснабжения.

Вода в системах ГВС постоянно обновляется и содержание кислорода в ней остается достаточно большим. Коррозионная активность горячей воды высокая. К тому же, горячая вода должна соответствовать санитарным требованиям к питьевой воде. Поэтому, для изготовления насосов ГВС применяют стойкие к коррозии цветные металлы или нержавеющую сталь. По этим причинам циркуляционные насосы для ГВС заметно дороже аналогичных для систем отопления.

В некоторых конструкциях трубопроводов ГВС удается создать естественную рециркуляцию воды, без насоса.

В результате циркуляции воды в системе ГВС горячая вода к местам отбора подается постоянно.

В системе ГВС с накопительным подогревателем и рециркуляцией воды режим водоснабжения более стабилен:

В местах отбора горячая вода присутствует постоянно.
Отбор воды возможен одновременно в нескольких местах. Температура и напор воды при изменении расхода меняются незначительно.
Из крана можно забрать любое, сколь угодно малое, количество горячей воды.

Рециркуляционный контур позволяет не только повысить комфортность водоснабжения в удаленных точках дома, но дает возможность подключить к нему контуры теплых полов в отдельных помещениях. Например, в ванной водяной теплый пол будет комфортным круглый год.

В системе ГВС с рециркуляцией воды постоянно расходуется энергия для работы циркуляционного насоса, а также на компенсацию потерь тепла в самом бойлере и в трубах с циркулирующей водой. Для снижения расхода энергии рекомендуется устанавливать циркуляционный насос со встроенным программируемым таймером, который отключает циркуляцию воды в часы, когда она не нужна. Бойлер и трубы с горячей водой утепляют.

Недостатки системы ГВС с двухконтурным газовым котлом или водогрейной колонкой

Тактование двухконтурного котла в режиме отопления

Как известно, двухконтурный газовый котел может обеспечить дом горячей водой и быть источником тепла в системе отопления. Приготовление горячей воды осуществляется в проточном теплообменнике котла. Об общих недостатках системы ГВС с проточным нагревателем читайте в начале этой статьи. Но у газовых аппаратов с проточным нагревателем есть еще одна проблема — это сложность выбора максимальной мощности двухконтурного котла или водогрейной газовой колонки.

Чаще всего оказывается, что необходимая мощность котла для приготовления горячей воды, значительно больше мощности, необходимой для отопления всех помещений в доме.

Как уже упоминалось в статье выше, для получения горячей воды необходимой температуры и максимальном её расходе, двухконтурные газовые котлы и водогрейные газовые колонки имеют достаточно большую максимальную мощность, около 24 кВт . или более. Котлы и колонки оснащены автоматикой, которая может за счет модуляции пламени горелки уменьшать их мощность до минимальной, равной примерно 30% от максимальной. Минимальная мощность двухконтурного газового котла или колонки обычно равна около 8 кВт . или более. Это минимальная мощность котла, как в режиме ГВС, так и отопления.

Газовая горелка двухконтурного котла или колонки из-за конструктивных особенностей не может стабильно работать с мощностью, меньше минимальной (менее 8 кВт .). В то же время, для работы с системой отопления частного дома или автономного отопления квартиры, котел в режиме отопления очень часто должен выдавать мощностью менее 8 кВт.

Например, мощности 8 кВт. достаточно для обеспечения теплом помещений дома или квартиры площадью 80 — 110 м 2 , причем в самую холодную пятидневку отопительного сезона. В более теплые периоды, производительность, мощность котла должна быть значительно меньше.

Из-за того, что котел не может работать с мощностью ниже минимальной, возникают проблемы с адаптацией (согласованием) двухконтурного котла и системы отопления.

На небольших объектах, с малым потреблением тепла на отопление, котел выдает больше тепла, чем может принять система отопления. В результате несогласованности параметров котла и системы, двухконтурный котел начинает работать в импульсном режиме, «тактовать» — как говорят в народе.

Работа в режиме «тактования» значительно уменьшает ресурс работы деталей котла, заметно снижает КПД.

Тактование газового котла или колонки в режиме ГВС

Диаграмма нагрева водопроводной воды двухконтурным газовым котлом или водогрейной колонкой в зависимости от температуры (Т о С ) и расхода (Q л/мин ) горячей воды. Жирной линией показаны границы Рабочей зоны. Серая зона, поз.1 - зона тактования котла или колонки (переключение между ВКЛ./ВЫКЛ.).

Для нормального подогрева воды котлом или колонкой, на диаграмме точка пересечения линий температуры и расхода горячей воды (рабочая точка) должна всегда находиться внутри рабочей зоны, границы которой показаны на диаграмме жирной линией. Если режим потребления горячей воды выбран так, что рабочая точка будет находиться в серой зоне, поз. 1 на диаграмме, то котел, колонка будет тактовать. В этой зоне, при маленьком протоке воды, мощность котла, колонки оказывается избыточной, котел, колонка отключается от перегрева, а затем снова включается. Из крана идет то горячая, то холодная вода.

Низкий КПД двухконтурных газовых котлов и колонок

Двухконтурные газовые котлы при работе с максимальной мощностью имеют КПД более 93%, и менее 80% при работе с минимальной мощностью. Представьте, как еще уменьшится КПД, если такому котлу придется работать в импульсном режиме, с постоянным перезажиганием газовой горелки.

Учтите, что двухконтурный котел в течении года большую часть времени работает с минимальной мощностью. Минимум 1/4 часть израсходованного газа будет буквально вылетать бесполезно в трубу. Прибавьте к этому расходы на замену преждевременно изношенных деталей котла. Это будет расплата за установку в доме дешевого оборудования для отопления и ГВС.

Чего хочешь — выбирай

Если мощность двухконтурного газового котла более 20 кВт. , выбрана из расчета нагрева максимально необходимого расхода горячей воды, то котел не может обеспечить экономную и комфортную работу в режиме малой мощности отопления и при нагреве воды с маленьким расходом. То же самое можно сказать и о работе водогрейной колонки.

Чаще всего, в доме отсутствует необходимость приготовления больших потоков горячей воды. Для многих людей, намного важнее обеспечить комфортное и экономное пользование горячей водой при малом её расходе.

Для таких экономных хозяев многие производители выпускают двухконтурные газовые котлы и колонки максимальной мощности около 12 кВт. и минимальной меньше 4 кВт. Такие котлы, колонки обеспечат более экономное и комфортное отопление и пользование горячей водой в количестве, достаточном для принятия душа или мытья посуды.

Перед покупкой двухконтурного котла или колонки хозяевам необходимо решить , какой режим потребления горячей воды более выгоден и комфортен — с большим расходом воды или с маленьким. На основании этого решения выбрать мощность котла или колонки. Если хочется и то и другое, то придется выбрать систему ГВС с бойлером.

Любителям душа, для приготовления горячей воды и отопления домов и квартир с отапливаемой площадью до 140 м 2 , с одной ванной мощностью 12 кВт . Они наилучшим образом соответствуют потребностям систем отопления и ГВС небольших частных домов и квартир.

Тем, кто любит принимать ванну, а также для домов и квартир больших размеров, площадью более 140 м 2 , очень советую использовать и одноконтурным котлом.

Многие производители отопительного оборудования выпускают специальные комплекты, котел плюс встроенный или выносной бойлер, именно для таких случаев. Такой комплект оборудования обойдется дороже, но позволит обеспечить увеличенный ресурс работы оборудования, экономию газа и более комфортное пользование горячей водой.

Схема ГВС с рекуператором тепла стоков канализации

В Западной Европе и в мире популярны различные способы экономии энергии при эксплуатации частного дома.

Из дома горячая вода после использования стекает в канализацию и уносит с собой значительную часть тепловой энергии, которую затратили на её подогрев.

Схема рекуперации тепловой энергии стоков канализации в систему ГВС

Для сокращения потерь энергии в доме применяют схему рекуперации (возврата) тепла из канализационных стоков в систему ГВС частного дома.

Холодная вода, прежде чем попасть в бойлер ГВС, проходит через теплообменник. В теплообменник же направляются стоки от санитарно технических приборов.

В теплообменнике два потока, холодная вода из водопровода и горячая вода стоков, встречаются, но не смешиваются. Часть тепла от горячей воды передается холодной. В бойлер ГВС поступает уже подогретая вода.

На схеме, показанной на рисунке, к теплообменнику направляют стоки только тех санитарно-технических приборов, которые работают с протоком горячей воды. Такую схему рекуперации выгодно применять при любом способе нагрева воды — как с бойлером, так и с проточным нагревателем.

Чтобы возвращать тепло из стоков санитарно-технических приборов, которые сначала накапливают горячую воду, а затем спускают её в канализацию (ванна, бассейн, стиральная и посудомоечная машины), применяют более сложную схему с циркуляцией воды между бойлером и теплообменником на время опорожнения этих устройств.

Для домов и квартир с постоянным проживанием очень советую использовать систему ГВС с бойлером послойного нагрева и двухконтурным котлом, или с бойлером косвенного нагрева и одноконтурным котлом. Объем бойлера не менее 100 литров. Система обеспечит хороший комфорт пользования горячей водой, экономное расходование газа и воды, а также меньший объем стоков в канализацию. Единственный минус такой системы — это более высокая стоимость оборудования.

При ограниченном бюджете строительства в небольших загородных дачных домах для сезонного проживания можно установить систему ГВС с проточным нагревателем.

Схему ГВС с проточным нагревателем целесообразно использовать в домах с кухней и одной ванной, где источник нагрева и места отбора горячей воды расположены компактно , на небольшом расстоянии друг от друга. К одному проточному подогревателю воды рекомендуется подключать не более трех кранов для разбора воды.

Стоимость такой системы сравнительно невелика, а недостатки эксплуатации в этом случае менее выражены. Двухконтурный газовый котел или газовая колонка занимает мало места. Практически все необходимое оборудование смонтировано в корпусе аппарата. Для установки котла мощностью до 30 кВт или газовой колонки не требуется отдельное помещение.

Для приготовления горячей воды и отопления домов и квартир с отапливаемой площадью до 140 м 2 , с одним душем в ванной комнате , рекомендую устанавливать двухконтурные газовые котлы максимальной мощностью 12 кВт .

В системе ГВС с газовой колонкой или двухконтурным котлом стабильность режима подачи воды значительно возрастет, если в схему между нагревателем и точками разбора воды установить буферную емкость — обычный накопительный электроводонагреватель. Особенно рекомендуется устанавливать такой буферный накопительный электроводонагреватель вблизи точек разбора, удаленных от газового аппарата.

Подробнее читать:

В схеме с буферным баком горячая вода от газовой колонки или двухконтурного котла сначала поступает в бак электрического бойлера — водонагревателя . Таким образом, в баке всегда содержится запас горячей воды. Электрический нагреватель в баке лишь компенсирует теплопотери и поддерживает необходимую температуру горячей воды в период, когда отсутствует разбор воды. Достаточно электроводонагревателя с баком небольшой емкости — даже литров 30, и пользование горячей водой станет намного комфортнее.

Система ГВС с проточным водонагревателем и встроенным в котел или выносным бойлером послойного нагрева будет несколько дороже. Зато здесь не потребуется расходовать дорогую электроэнергию на поддержание температуры воды, а комфорт пользования водой будет таким же, как и с бойлером косвенного нагрева.

В домах с разветвленной сетью ГВС реализуйте схему с накопительным водоподогревателем (бойлером) и рециркуляцией воды. Только такая схема обеспечит необходимый комфорт и экономную эксплуатацию системы ГВС. Правда, первоначальные затраты на её создание самые большие.

Рекомендуется покупать котлы, которые продаются в комплекте с бойлером. В этом случае параметры котла и бойлера уже правильно подобраны производителем, а большая часть дополнительного оборудования встроена в корпус котла.

Если отопление в доме осуществляется твердотопливным котлом , то выгодно установить , к которому и подключить систему ГВС с циркуляцией воды.

В ином случае, для подогрева воды в доме, к твердотопливному котлу присоединяют бойлер косвенного нагрева, дополнительно оснащенный электронагревателем.

Электрический бойлер ГВС выгодно использовать в доме с твердотопливным котлом

Часто для нагрева воды в доме с твердотопливным котлом, используется только электроэнергия. Для ГВС в доме, вблизи точек разбора воды, устанавливают накопительный электрический бойлер — водоподогреватель. Систему циркуляции горячей воды в этом варианте не делают. Возле удаленных точек разбора воды выгоднее установить свой отдельный накопительный подогреватель. В этом случае электроэнергия на подогрев воды расходуется более экономно.

При нагревании воды выше 54 о С из воды выделяются соли жесткости. Для уменьшения образования накипи по возможности нагревайте воду до температуры ниже указанной.

Особенно чувствительны к образованию накипи проточные водонагреватели. Если вода жесткая, содержит более 140 мг CaCO 3 в 1 литре, то применение для нагрева воды проточных водонагревателей, в том числе и с бойлерами послойного нагрева, не рекомендуется. Даже небольшие отложения накипи забивают каналы в проточном нагревателе, что ведет к прекращению протока воды через него.

Подачу воды в проточный водонагреватедль рекомендуется производить через антинакипный фильтр, который снижает жесткость воды. Фильтр имеет сменный картридж, который придется регулярно менять.

Для подогрева жесткой воды лучше выбрать накопительную систему ГВС с бойлером косвенного нагрева. Отложения солей на нагревательном элементе бойлера не препятствуют протоку воды, а только снижают производительность бойлера. Бойлер проще чистить от накипи.

Следует помнить, что длительный нагрев воды до температуры менее 60 о С может привести к появлению в накопительном баке (бойлере) с горячей водой вредных для здоровья человека бактерий вида Legionella. Рекомендуется периодически выполнять термическую дезинфекцию системы ГВС , повышая на какое-то время температуру воды до 70 о С.