Главные схемы подогрева воды для систем ГВС зданий

Классификация схем

У водоразборных приборов общественных, разных промышленных и жилых зданий предусматривается такая температура воды (горячей):

• Не больше 70°С - слишком горячая вода приведет к ожогам.
• Не меньше 50°С для систем ГВС, которые присоединены к закрытым системам теплоснабжения. При низкой температуре в воде не растворяются животные и растительные жиры.

Сетевая вода, которая циркулирует в трубопроводах, в закрытых системах теплоснабжения применяется только в качестве теплоносителя (не отбирается для потребителей из тепловой сети).

Сетевой водой осуществляется в теплообменных аппаратах (в закрытых системах) нагрев водопроводной холодной воды. В итоге по внутреннему водопроводу нагретую воду подают к водоразборным приборам промышленных, разных жилых и общественных зданий.

Сетевая вода, которая циркулирует в трубопроводах, в открытых системах применяется не только в качестве теплоносителя. Вода полностью или частично из тепловой сети отбирается потребителем.

Рассматривают только системы ГВС разных зданий, которые присоединены к закрытым системам теплоснабжения. Главные схемы таких систем указаны ниже.

Принципиальная схема системы ГВС с параллельным одноступенчатым присоединением подогревателей горячего водоснабжения.

Сейчас наиболее распространенной и простой считается схема с параллельным одноступенчатым присоединением подогревателей горячего водоснабжения. В количестве не меньше двух подогреватели параллельно присоединяются к той же тепловой сети, что и существующие системы отопления здания. Из водопроводной наружной сети воду подают в подогреватели горячего водоснабжения. В результате в них она будет нагреваться сетевой водой, которая поступает из подающего трубопровода.

Сетевую охлажденную воду подают в обратный трубопровод. После подогревателей нагретую до определенной температуры водопроводную воду направляют к водоразборным приборам различных зданий.

В случае, если водоразборные приборы будут закрыты, то по циркуляционному трубопроводу определенная часть горячей воды снова будет подана в подогреватели горячего водоснабжения.

Главным недостатком такой схемы считается большой расход воды (сетевой) для системы ГВС и, следовательно, во всей действующей системе теплоснабжения.

Такую схему с параллельным одноступенчатым присоединением подогревателей ГВС специалисты рекомендуют использовать в случае, если отношение максимального расхода теплоты на ГВС разных зданий к максимальному расходу теплоты, необходимому для отопления, составляет меньше 0,2 или больше 1. В итоге схема применяется при нормальном температурном графике воды (сетевой) в тепловых сетях.

Принципиальная схема системы горячего водоснабжения с последовательным двухступенчатым присоединением подогревателей ГВС

В данной схеме подогреватели ГВС разделяют на две ступени. Первые устанавливают на обратный трубопровод тепловой сети после систем отопления. К ним относят подогреватели ГВС нижней (первой) ступени.

Остальные устанавливают на подающем трубопроводе перед системами вентиляции и отопления зданий. К ним относят подогреватели ГВС верхней (второй) ступени.

Из водопроводной наружной сети вода с т t-1 будет подана в подогреватели ГВС нижней ступени. В них она будет нагреваться водой (сетевой) после систем вентиляции и отопления зданий. Сетевая охлажденная вода поступит в обратный трубопровод сети и направится на источник теплоснабжения.

Последующий нагрев воды проводится в подогревателях ГВС верхней ступени. Сетевая вода выступает в качестве греющего теплоносителя - ее подают из подающего трубопровода. Сетевая охлажденная вода будет направлена в системы вентиляции и отопления зданий. По внутреннему водопроводу горячая вода поступает к установленным водоразборным приборам. В такой схеме при водозаборных закрытых приборах часть нагретой воды подводится к подогревателям ГВС верхней ступени по циркуляционному трубопроводу.

Преимуществом такой схемы считается отсутствие необходимости для системы ГВС специального расхода воды (сетевой), потому что подогрев водопроводной воды проводится благодаря сетевой воде из систем вентиляции и отопления. К недостатку схемы с последовательным двухступенчатым присоединением подогревателей ГВС относят обязательную установку системы автоматизации и местное дополнительное регулирование всех видов тепловых нагрузок (отопления, вентиляции, горячего водоснабжения).

Схему рекомендуют использовать, если отношение максимального расхода теплоты на ГВС к максимальному расходу теплоты, необходимой для отопления зданий, будет находиться в пределах от 0,2 до 1. Схема требует определенного увеличения в тепловых сетях температурного графика воды (сетевой).

Принципиальная схема системы ГВС со смешанным двухступенчатым присоединением подогревателей ГВС

Более универсальной считают схему со смешанным двухступенчатым присоединением подогревателей ГВС. Данная схема в тепловых сетях применяется при повышенном и нормальном температурном графике воды (сетевой). Используется при любых отношениях максимального расхода теплоты на ГВС к максимальному расходу теплоты, необходимой для качественного отопления зданий.

Отличительной особенностью схемы от предыдущей является то, что подогреватели ГВС верхней ступени присоединяют к подающему трубопроводу сети параллельно (не последовательно) отопительной системе.

Водопроводная вода нагревается с помощью сетевой воды из подающего трубопровода. Сетевую охлажденную воду подают в обратный трубопровод сети. В итоге она там смешивается с водой (сетевой) из систем вентиляции и отопления и поступает в подогреватели ГВС нижней ступени.

По сравнению с предыдущей схемой недостатком считается необходимость в дополнительном расходе воды (сетевой) для подогревателей ГВС верхней ступени. В результате увеличивается расход воды во всей системе теплоснабжения.

Обеспечить горячей водой многоэтажный дом непросто, потому что в системе ГВС должна находиться вода под определенным давлением и с определенной температурой. Это первое. Второе: горячее водоснабжение многоквартирного дома – это длинный путь самой воды от котельной до потребителей, в котором встречается огромное количество различного оборудования, устройств и приборов. При этом подключение может производиться по двум схема: с верхней или нижней разводкой.

Схемы сетей

Итак, начнем с вопроса, как вода поступает в наши дома, имеется в виду горячая. Она движется от котельной к дому, и перегоняется насосами, установленными, как котельного оборудования. Двигается нагретая вода по трубам, которые называются теплотрассами. Они могут быть проложены над или под землей. И их обязательно теплоизолируют, чтобы снизить тепловые потери самого теплоносителя.

Кольцевая схема подключения

Труба доводится до многоквартирных домов, откуда производится разветвление трассы на меньшие участки, которые подают теплоноситель на каждое здание. Труба меньшего диаметра заходит в подвал дома, где разбивается на участки, которые доставляют воду до каждого этажа, а уже на этаже до каждой квартиры. Понятно, что такое количество воды не может потребляться. То есть, вся закачиваемая вода в ГВС не может потребляться, особенно это касается ночного времени. Поэтому прокладывается еще одна трасса, которая называется обраткой. По ней вода перемещается от квартир в подвал, а оттуда в котельную по отдельно проложенному трубопроводу. Правда, необходимо отметить, что все трубы (и обратки, и подачи) прокладываются по одной трассе.

То есть, получается так, что сама горячая вода внутри дома двигается по кольцу. И она постоянна находится в движении. При этом циркуляция горячей воды в многоквартирном доме производится именно снизу вверх и обратно. Но чтобы температура самой жидкости была постоянной на всех этажах (с небольшим отклонением), необходимо создать условия, при которых ее скорость была оптимальной, и она не влияла на снижение самой температуры.

Необходимо отметить, что сегодня к многоквартирным домам могут подходить раздельно трассы для ГВС и для отопления. Или будет подводиться одна труба с определенной температурой (до +95С), которая в подвале дома разделится на отопление и горячее водоснабжение.

Схема разводки ГВС

Кстати, обратите внимание на фото выше. В подвале дома по этой схеме установлен теплообменник. То есть, вода из трассы в системе горячего водоснабжения не используется. Она всего лишь нагревает холодную воду, поступающую из водопроводной сети. А сама система ГВС дома является отдельной трассой, несвязанной с трассой от котельной.

Домовая сеть является циркуляционной. И подачу воды в квартиры производит установленный в нее насос. Это на сегодняшний день самая современная схема. Ее положительная особенность – возможность контролировать температурный режим жидкости. Кстати, существуют строгие нормы температуры горячей воды в многоквартирном доме. То есть, она не должна быть ниже +65С, но и не выше +75С. При этом разрешаются небольшие отклонения в ту или другую сторону, но не больше 3С. В ночное время отклонения могут быть и 5С.

Почему именно эта температура

Здесь две причины.

• Чем выше температура воды, тем быстрее в ней погибают болезнетворные бактерии.
• Но приходится учитывать и тот факт, что высокая температура в системе ГВС – это ожоги при соприкосновении с водой или металлическими частями труб или смесителей. К примеру, при температуре +65С ожог можно получить за 2 секунды.

Температура воды

Кстати, надо отметить, что температура воды в системе отопления многоквартирного дома может быть разной, все зависит от различных факторов. Но она не должна превышать +95С для двухтрубных систем, а для однотрубных +105С.

Внимание! По законодательству определяется, что если температура воды в системе ГВС будет ниже нормы на 10 градусов, то оплата также снижается на 10%. Если она будет с температурой +40 или +45С, то оплата снижается до 30%.

То есть, получается так, что система водоснабжения многоквартирного дома, имеется в виду ГВС, это индивидуальный подход к оплате, зависящий от температуры самого теплоносителя. Правда, как показывает практика, об этом мало кто знает, поэтому споров обычно по данному вопросу никогда не возникает.

Тупиковые схемы

Существуют в системе ГВС и так называемые тупиковые схемы. То есть, вода поступает до потребителей, где она и остывает, если ею не пользоваться. Поэтому в таких системах очень большой перерасход теплоносителя. Такие разводки используются или в служебных помещениях, или в небольших по размерам домах – не более 4 этажей. Хотя все это уже в прошлом.

Оптимальным же вариантом является циркуляция. И самое простое – это ввод трубы в подвал, а оттуда по квартирам через стояк, который проходит по всем этажам. В каждом подъезде свой стояк. Доходя до верхнего этажа, стояк делает разворот и уже мимо всех квартир спускается в подвальное помещение, через которое выводится и подключается к обратному трубопроводу.

Тупиковая схема

Разводка в квартире

Итак, рассмотрим схему водоснабжения (ГВ) в квартире. В принципе, она ничем не отличается от холодного водопровода. И чаще всего трубы ГВС прокладываются рядом с элементами ХВС. Правда, есть некоторые потребители, которым горячая вода не нужна. К примеру, унитаз, стиральная или посудомоечная машины. Последние две сами нагревают воду до необходимой температуры.

Схема разводки труб ГВС и ХВС

Самое важное, что разводка водоснабжения в квартире (и ГВС, и ХВС) – это определенные нормы укладки самих труб. К примеру, если трубы двух систем прокладываются одна над другой, то верхняя должна быть от горячего водоснабжения. Если они прокладываются в горизонтальной плоскости, то правая должна быть от системы ГВС. В этом случае на одной стене она может оказаться в глубине штробы, а на другой, наоборот, ближе к поверхности. При этом прокладка трубопровода может быть скрытой (в штробах) или открытой, проложенной по поверхности стен или пола.

Заключение по теме

Кажущая простота горячего водоснабжения в многоквартирных домах определяется обывателями по разводки труб внутри квартир. На самом деле это достаточно большое разнообразие различных схем, в которых трубы протягиваются на несколько километров, начиная от котельной и заканчивая смесителем в квартире. И, как показывает практика, даже в старых домах сегодня производится реконструкция ГВС под новые усовершенствованные технологии, которые обеспечивают горячей водой и снижают потери самого тепла.

Не забудьте оценить статью.

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

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

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

Непосредственное присоединение системы горячего водоснабжения (открытая схема)

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

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

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

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

Включение водонагревателя горячего водоснабжения по параллельной схеме

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

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

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

Включение водонагревателя горячего водоснабжения по смешанной схеме

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

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

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

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

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

Включение водонагревателя горячего водоснабжение по последовательной схеме

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

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.

Лекция 8. Системы и схемы горячего водоснабжения зданий

Системы и схемы горячего водоснабжения. В жилых зданиях расходуется горячей воды в количестве более 30 % от хозяйственно-питьевого расхода: мытье посуды, стирка белья, для душей, ванн и т.д. Система горячего водоснабжения используется также для обогрева ванных комнат с помощью нагревательных приборов (полотенцесушителей). В промышленности в основном расход горячей воды идет на различные технологические цели. В зависимости от назначения системы горячего водоснабжения разделяют на хозяйственно-бытовые и производственные. Их объединение допускается, если для технических нужд требуется вода питьевого качества, или при контакте с технологическим оборудованием качество воды не меняется.

Системы горячего водоснабжения в зависимости от способа получения воды бывают местными или централизованными (рис.1).

Местные системы (децентрализованные) малой производительности обычно устраивают в небольших зданиях, обслуживают одну квартиру или небольшую группу потребителей (рис.1а).

Для получения горячей воды используют местные установки: водогрейные колонки, газо-, электронагреватели, кипятильники и т.п. Вода из системы холодного водопровода подается в местный водонагреватель, где происходит подогрев воды.

Рис. 1. Системы горячего водоснабжения

а) местная; б) централизованная (открытая); Т1 – подающая сеть; Т2 –обратная сеть (отопления); Т3 – распределительная сеть; Т4 –циркуляционная сеть (горячего водоснабжения); В1 – холодный водопровод; 1 – местный водонагреватель; 2 – распределительная сеть; 3 – водоразборная арматура; 4 – сеть холодного водоснабжения; 5 – циркуляционная сеть; 6 –регулятор температуры; 7 – подающий трубопровод тепловой сети; 8 –обратный трубопровод тепловой сети; 9 – колодец наружной водопроводной сети; 10 – водогрейный котёл.

Горячая вода по распределительной сети поступает к потребителю. В схему местной системы входят: генератор тепла, где сгорает топливо, нагревается теплоноситель; водонагреватель, в котором непосредственно готовится горячая вода; трубопроводы теплоносителя, соединяющие генератор тепла с водонагревателем; распределительные трубопроводы, подающие горячую воду к водозаборным устройствам; дополнительные устройства, аккумулирующий бак-резервуарЦентрализованная система (рис.1б) горячего водоснабжения (ЦГВ) применяется при наличии источников тепла большой производительности (районные котельные, ТЭЦ). Такая система холодного водопровода отличается тем, что дополнительно в систему включают устройства нагрева воды, циркуляционную сеть, обратный трубопровод тепловой сети, необходимый для циркуляции воды с целью поддержания одинаковой температуры воды во всей системе. Выбор схемы сетей трубопроводов централизованной системы зависит от характера объекта и требований, предъявляемых к системе.

Рис. 2. Схемы систем горячего водоснабжения

1 – водонагреватель; 2 – распределительная сеть; 3 – циркуляцион­ная сеть; 4 – циркуляционный насос; 5 – напорный аккумулятор тепла (5а – безнапорный); 6 – регуляторы температуры; 7 – насосная установка для повышения давления

Схемы системы централизованного горячего водоснабжения классифицируют: открытая схема системы, при которой происходит непосредственный разбор воды из тепловой сети. Вода нагревается в котлах централизованных котельных, теплообменниках ТЭЦ и по квартальной тепловой сети подается в систему горячего водоснабжения по распределительной сети. По циркуляционной сети охлажденная вода возвращается для нагрева. Такая схема проста и долговечна в работе, т.к. использует очищенную воду для водогрейных котлов. Недостатком является большая мощность установок для подготовки воды, т.к. подогрев идет всего количества воды для всех потребителей, поэтому используется при низкой карбонатной жесткости воды.

Закрытая схема системы ЦГВ. По этой схеме тепло (вода) от генератора тепла (водогрейных котлов) передается теплоносителю для нагрева воды в подогревателе, в который вода поступает из сети холодного водоснабжения. Проходя через подогреватель, вода нагревается и через распределительную сеть поступает к потребителям. Недостаток такой схемы – обязательное применение подогревателей. С другой стороны, по данной схеме теплоноситель полностью возвращается в котел, а потребитель получает горячую воду питьевого качества. Котлы постоянно находятся под давлением, которое не зависит от давления в системе ЦГВ, что дает возможность широкого применения закрытой системы.

Схема системы ЦГВ с циркуляций (рис. 2 а). Такую схему применяют в тех зданиях, где не допускается снижение температуры горячей воды. Для этих целей наряду с подающим стояком прокладывают циркуляционный стояк, по которому остывшая вода подается в подогреватель. Движение воды в такой системе может быть с естественной циркуляцией под гравитационным давлением, т.е. движение воды обусловлено изменением ее плотности при изменении температуры, или с искусственной циркуляцией – с помощью циркуляционного насоса. Схему с естественной циркуляцией применяют в малоэтажных зданиях (высотой до 20 м), т.к. величина гравитационного давления незначительна.

Схемы системы ЦГВ без циркуляции применяют при постоянном водоразборе (прачечные, бани и т.п.) или при использовании воды в определенное время (души в бытовых помещениях промышленных зданий, небольшие малоэтажные здания до 3-4 этажей).

Схема системы ЦГВ с баками-аккумуляторами и без них (рис. 2 б) применяют для создания запасов воды (бани, душевые, прачечные) или при неравномерности водопотребления, когда потребление горячей воды идет через баки, высота положения которых создает необходимый напор в системе. В схеме без баков-аккумуляторов подача воды идет под давлением наружного водопровода.

Схема системы ЦГВ с насосами (рис. 2в). Такую схему принимают, когда гарантийный напор в наружной сети постоянно меньше требуемого для эксплуатации системы ЦГВ. Насосы, применяемые в такой схеме, повышают давление (напор) до необходимой величины. Иногда циркуляционный насос может быть использован как повысительный, если установлен на подающем трубопроводе.

Требования, предъявляемые к качеству горячей воды. Горячая вода, используемая для хозяйственно-бытовых нужд, должна отвечать требованиям ГОСТ-2874 «Вода питьевая». Для производственных нужд качество воды определяется технологическим процессом.

Для производственных нужд качество воды определяется технологическим процессом.

Горячая вода в хозяйственно-бытовых системах имеет температуру: 25 0 -40 0 С – для купания, умывания; 40 0 -60 0 С – для стирки, мытья посуды, приготовления пищи. В связи с этим считают, что минимальная температура воды должна быть 50 0 -60 0 С в зависимости от принятой системы горячего водоснабжения. Максимальная температура воды должна быть не более 75 0 С, т.к. при высоких температурах происходит образование накипи в теплообменниках. Для хозяйственно-бытовых нужд населения горячую воду смешивают с холодной водой в специальной арматуре - смесителе. Для получения воды более высокой температуры применяют местные установки для нагрева воды или кипятильники (100 0 С). В дошкольных учреждениях температура воды не должна превышать 37 0 С.

При нагревании воды более 40 0 С наблюдается выпадение углекислых солей кальция, магния, присутствующих в воде и придающих определенную жесткость. Выпавшие в осадок соли кальция и магния создают на стенках труб накипь, уменьшая тем самым ее проходное сечение. Накипь создается и на стенках водонагревателей, тепловых котлов, увеличивая расход теплоносителяя и уменьшая их коэффициент полного действия. Для предотвращения сильного накипеобразования карбонатная жесткость воды допускается не более 7 мг.экв/л в закрытых системах теплоснабжения.

Повышенная температура воды усиливает действие свободного кислорода и углекислого газа, находящихся в воде. Под их воздействием происходит усиленная коррозия стальных труб и оборудования. Допускаемое содержание кислорода в воде не более 5 мг/л, а свободной углекислоты не более 20 мг/л. Для снижения коррозионной активности воду подвергают стабилизации путем деаэрация (удаления растворенных кислорода и углекислого газа в специальных аппаратах) и введением ингибиторов веществ, замедляющих коррозию, например, симинат натрия магномасса.

Способы обработки воды против накипеобразования и коррозии регламентируются СНиП .

Устройства для нагрева воды. В местных системах горячего водоснабжения установки для нагрева воды имеют незначительные габаритные размеры и тепловую мощность до 100 МДж/ч (25 Мкал/ч).

Конструкции местных установок очень различны в зависимости от применяемого топлива, теплопроизводительности, места установки и т.д.

Рис.3. Местные установки для нагрева воды

1 – кухонная плита; 2 – топочная камера; 3 – змеевик; 4 – корпус водонагревателя; 5 – циркуляционная труба; 6 – дымогарная труба; 7 – калорифер; 8 – змеевик; 9 – огневая камера; 10 – горелка; 11 – блок-кран; 12 – электронагреватель; 13 – электромагнитный клапан безопасности; 14 – регулятор температуры; 15 – бак-аккумулятор; 16 – солнечный коллектор

Водогрейная колонка для ванн (рис. 3а) работает на твердом топливе (дрова, уголь, торф). Вода, находящаяся в корпусе емкостью 90 – 100 л, нагревается топочными газами, проходящими через дымогарную трубу. Для ускорения нагрева в дымогарной трубе имеется циркуляционная труба.

Холодная вода поступает через специальный смеситель (см. рис. 2.22, е). Корпус водонагревателя изготавливается из листовой стали и эмалируется (или оцинковывается) внутри и снаружи. Топочная камера чугунная.

Водогрейные колонки применяют для подачи воды к душам, умывальникам, мойкам и для отопления помещения. Для непрерывной подачи воды к потребителям устанавливают бачок с поплавковым клапаном.

Водогрейные колонки размещают в ванных комнатах или на кухне. Колонку устанавливают на расстоянии 0,3 м от стены из полусгораемого материала, причем деревянная стенка должна быть защищена у топочной камеры асбестом, обитым сверху листовой сталью.

Малометражные котлы для отопления используют для нагрева воды. Для этого устанавливают отдельный резервуар. Во избежание накипи в котле вода в резервуаре нагревается змеевиком, который трубопроводами соединен с котлом.

Газовый проточный водонагреватель (рис. 3б) позволяет быстро получить горячую воду. Тепло, образующееся при сгорании газа в горелке, передается воде через стенки огневой камеры, змеевики и калорифер. Большая поверхность нагрева и высокий коэффициент теплопередачи обеспечивают интенсивный нагрев воды.

Блок-кран обеспечивает подачу газа в горелку только при движении воды через колонку. Это исключает прогорание огневой камеры. Специальное устройство в блок-кране не допускает утечку несгоревшего газа в помещение.

Газовый емкостный водонагреватель (рис.3в) по конструкции аналогичен водогрейной колонке. Нагрев воды осуществляется горячими газами, образующимися при сгорании газа в горелке. Нагреватель оборудуется регулятором температуры и электромагнитным клапаном безопасности, который прекращает подачу газа в горелку, если пламя в ней погаснет. Это предупреждает утечку газа из горелки в помещение. Бак нагревателя изготовляют из стали толщиной 3 мм с антикоррозионным покрытием.

Электрический водонагреватель (электроводонагреватель) – наиболее гигиеничный и безопасный в пожарном отношении прибор. Широкое распространение получили емкостные электронагреватели (рис.3г), включаемые в ночные часы, когда нагрузка в системе электроснабжения уменьшается, и снижаются тарифы на электроэнергию. Проточные электроводонагреватели требуют значительных мощностей, что приводит к перегрузке электрических сетей, поэтому область их применения ограничивается только производственными и общественными зданиями.

Солнечные водонагреватели (гелиоустановки) в последнее время находят все более широкое применение, особенно в южных районах. В простейшем виде их выполняют в виде плоского металлического бака, окрашенного в черный цвет. В солнечный день вода в баке нагреватся до 30 – 40 0 С и подается в душ или на хозяйственные цели. Теплопроизводительность гелиоустановки зависит от географического положения. Летом в средней полосе 1 м 2 гелиоустановки можно нагреть 120 – 130 л воды до температуры 30 – 35 0 С.

В более совершенных установках (рис.3е) вода нагревается в коллекторе и поступает в бак-аккумулятор, покрытый теплоизоляцией. Количество тепла, запасенного в течение дня, бывает достаточно для хозяйственных нужд семьи 3 – 5 человек.

В централизованных системах горячего водоснабжения вода нагревается в районных котельных или на ТЭЦ и используется для горячего водоснабжения и отопления.

В закрытых системах горячего водоснабжения (см. рис.4) вода из наружной водопроводной сети нагревается в водонагревателях. Водонагреватели могут быть скоростными и емкостными.

Рис.4. Элементы централизованной (закрытой) системы горячего водоснабжения

1 – ввод; 2 – водомерный узел; 3 – установка для повышения давления; 4 – водонагреватель; 5 – циркуляционные насосы; 6 – аккумулятор тепла; 7 – подающая квартальная сеть (магистраль); 9 – распределительная сеть; 10 – циркуляционная сеть; 11 – арматура; 12 – полотенцесушитель; 13 – сеть теплоносителя

В скоростных водонагревателях нагреваемая вода движется с большой скоростью (0,5 – 2,5 м/с) и подогревается до заданной температуры теплоносителем (водой, паром). Коэффициенты теплопередачи в водонагревателях высокие (4190 – 11 000 МДж/(м 2 ∙ч∙гард)), благодаря чему их размеры незначительны и они занимают небольшую площадь.

Нагреваемая вода и теплоноситель в скоростных водонагревателях могут двигаться параллельно друг другу (рис. 5а) (параллельная схема) или на встречу друг другу (противоточная схема) (см. рис. 5б, в). Противоточная схема нашла наибольшее применение, так как обеспечивает большую интенсивность теплопередачи.

Рис.5. Водонагреватели

а – скоростной водонагреватель; б – схема установки водонагревателя; в – емкостной водонагреватель; 1 – входной патрубок; 2 – трубные решетки; 3 – теплообменные трубки; 4 – линзовый компенсатор; 5 – корпус секции водонагревателя; 6 – генератор тепла; 7 – тепловая сеть (контур теплоносителя); 8 – водонагреватель (водоводяной); 9 – предохранительный клапан; 10 – термометр; 11 – манометр; 12 – корпус; 13 – крышка

Скоростные водонагреватели очень чувствительны к загрязнению поверхности, которые снижают теплопередачу, поэтому их необходимо периодически очищать от осадков и накипи, образующихся на теплообменных поверхностях.

Скоростной водоводяной нагреватель (рис.5) состоит из корпуса, в котором размещены теплообменные трубки. Водонагреватель изготавливают в виде отдельных секций длиной до 4 м и наружным диаметром 50 – 530 мм. Теплообменные трубки d=14÷16 мм (7–140 шт.) находятся в трубных решетках, соединенных фланцами с корпусом. Для исключения разрыва водонагревателя из-за теплового расширения его деталей в корпусе монтируют компенсатор. При качественной развальцовке теплообменных трубок в трубной решетке и температуре теплоносителя до 150 0 С компенсаторы можно не устанавливать. Отдельные секции нагревателя соединяются отводами.

Нагреваемая вода из водопровода через входной патрубок поступает в теплообменные трубки, в которых нагревается до заданной температуры. Теплоноситель (греющая вода) движется в межтрубном пространстве (между корпусом и теплообменными трубками). При таком распределении воды облегчается чистка нагревателя от осадков, выпадающих из нагреваемой воды, и выравнивается тепловое расширение деталей.

Рис. 6. Пароводяной водонагреватель

В промышленных зданиях, где имеется паросиловое хозяйство, или небольших котельных с паровыми котлами для нагрева воды используют пароводяные скоростные водонагреватели (рис. 6). Пар, подаваемый в корпус 2, проходит между трубками 3, конденсируется на их поверхности и за счет скрытой теплоты парообразования нагревает воду. Нагреваемая вода поступает в переднюю камеру 1 по теплообменным трубкам, проходит в заднюю камеру 4 и выходит из подогревателя. Задняя камера 4 не закреплена на корпусе 2, что позволяет теплообменным трубкам свободно удлиняться при нагреве.Пар проходит дважды через водонагреватель, поэтому данная конструкция называется двухходовой. Применяются также четырехходовые водонагреватели.

Давление нагреваемой воды в камерах и теплообменных трубках должно подержаться на 0,1– 0,2 МПа (1 – 2 кгс/см 2) выше давления пара. Это исключает прорыв пара в систему водоснабжения. Пароводяные подогреватели выпускаются по ОСТ 34-531 – 68 (двухходовые) и ОСТ 34-532 – 68 (четырехходовые). Поверхность нагрева может быть 6,3 – 22,4 м 2 , максимальная температура – до 300 0 С.

Емкостные водонагреватели совмещают функции аккумулятора тепла и водонагревателя. Они имеют низкий коэффициент теплопередачи вследствие малой скорости движения воды. При равной площади нагрева их теплопроизводительность значительно ниже, а размеры больше, чем скоростных водонагревателей. Их выполняют в виде напорных или безнапорных (открытых) баков, в которых размещаются нагреватели. Наружные поверхности баков покрываются слоем теплоизоляции. На системе устанавливают не менее двух баков (по 50 % расчетного объема каждый). При отсутствии нагревателя они превращаются в аккумуляторы тепла .

Последние так же, как и емкостные подогреватели, могут работать в режиме аккумуляции тепла при постоянном объеме и переменной температуре или при переменном объеме и постоянной температуре.