Циркуляционная система водоснабжения

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

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

Рисунок 2. Циркуляционная система горячего водоснабжения

Отличия открытой и закрытой системы подачи воды

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

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

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

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

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

Рисунок 3. Закрытая система горячего водоснабжения

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

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

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

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

Рисунок 4. Открытая система горячего водоснабжения

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

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

Система горячего водоснабжения (ГВС) - совокупность устройств, обеспечивающих нагрев холодной воды и распределение ее по водоразборным приборам. Системы ГВС подразделяют на централизованные и местные (децентрализованные).

В централизованных системах одна нагревательная установка в котельной или ЦТП обслуживает горячей водой одно или несколько крупных зданий в пределах жилого микрорайона, квартала или поселка. Все централизованные системы ГВС проектируют с циркуляционными трубопроводами для обеспечения потребителей горячей водой, так как без них в отсутствии водоразбора вода в подающих линиях быстро остывает и потребитель вынужден сливать ее, теряя при этом воду и теплоту. Кроме того, в системах ГВС устанавливают полотенцесушители, которые необходимы для сушки белья и обогрева ванных комнат и не могут работать при отсутствии циркуляции.

Циркуляционные трубопроводы и циркуляционные насосы создают непрерывное движение воды (циркуляцию) по замкнутому контуру теплообменник - подающий трубопровод - водоразборный кран - циркуляционный трубопровод - теплообменник, поддерживая температуру горячей воды у водоразборного крана 50-60 гр.С. При такой температуре большинство болезнетворных бактерий, содержащихся в воде, погибает (эффект пастеризации), пищевые жиры, масла и бытовые загрязнения хорошо эмульгируют - растворяются в воде и смываются потоком ее при мытье посуды и стирке белья. Для усиления этих процессов промышленность выпускает разнообразные мыла, синтетические моющие средства, чистящие порошки и эмульгаторы.

Для мытья тела люди обычно используют в процедурах купания горячую воду температурой 35-40 гр.С в ванных и до 45 гр.С - при шаечном мытье в банях, разбавляя горячую первичную воду холодной с помощью смесительных кранов и устройств.
В последние годы в зданиях высотой пять этажей и более часть подающих стояков (например, от3 до 7 стояков одной секции жилого дома) объединяют в один водоразборный узел, называемый секционным узлом, с единым циркуляционным трубопроводом. В зданиях высотой более 50 м (свыше 16 этажей) систему ГВС делят по вертикали на отдельные зоны с самостоятельными разводками и отдельными стояками для каждой зоны, иногда даже с устройством специальных технических этажей. Это связано с ограничением допускаемого давления перед водоразборной и водозапорной арматурой до 0,6 МПа.
Местные (тупиковые) системы ГВС устраивают в индивидуальных домах (дачных, коттеджных, сблокированных) или квартирах. Радиус действия их невелик, приготовления горячей воды производят в небольших генераторах теплоты (электрические, газовые водонагреватели, малометражные котлы и т.п.). Часто такой генератор теплоты является общим и для системы отопления, и для системы ГВС; их называют двухконтурными. Двухконтурного котла бывает достаточно, чтобы приготовить горячую воду на семью из 3-4 человек. Для больших семей иногда к водогрейному котлу пристраивают емкостный бойлер.
На промышленных и коммунальных предприятиях (бани, прачерные, химчистки, бассейны) наряду со скоростными водопроводящими установками нашли свое применение пароводяные подогреватели горячей воды.
Для внутренних трубопроводов холодной и горячей воды СНиП 2.04.01-85* рекомендует применять пластмассовые трубы и фасонные части из полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида, полибутилена, металлополимерные, из стеклопластика и других пластмассовых материалов для всех сетей водоснабжения, кроме самостоятельной сети противопожарного водоснабжения.
Прокладка пластмассовых труб выполняется преимущественно скрытой - в плинтусах, штробах, шахтах и каналах в заливке пола. Допускается открытая прокладка подводок к санитарно-техническим приборам, а также в местах, где исключается механическое повреждение пластмассовых трубопроводов. Для всех сетей внутреннего водопровода допускается применять медные, бронзовые и латунные трубы, фасонные части, а также с внутренним и наружным защитным покрытием от коррозии.
Во избежание быстрого разрушения от внутренней коррозии системы ГВС выполняют из оцинкованных труб с уклоном разводящих труб к стоякам не менее 0,002. При диаметрах труб более 150 мм в открытых системах теплоснабжения допускается применение неоцинкованных черных труб.
Для сельскохозяйственных предприятий допускается применять асбестоцементные трубы. В системах ГВС и ХВС применяется арматура обычного общепромышленного назначения, рассчитанная на рабочее давление до 0,6 МПа. Трубы соединяют резьбой или сваркой в среде газообразного диоксида углерода. Для компенсации тепловых удлинений используют или естественные повороты труб, или специальные компенсаторы.
Запорную арматуру устанавливают на ответвлениях к отдельным зданиям и сооружениям, на ответвлениях к секционным узлам и на ответвлениях от стояков в каждую квартиру. Для ремонта отдельных стояков в их верхних и нижних точках устанавливается запорная арматура с пробками для спуска из стояков воды и впуска в них воздуха.
Все трубопроводы системы ГВС, за исключением квартирных подводок и полотенцесушителей, должны иметь тепловую изоляцию. Толщина теплоизоляционного слоя конструкции должна быть не менее 10 мм , а теплопроводность его - не менее 0,05 Вт(м х гр.С).
Норма расхода воды (в литрах на одного жителя), например, в жилом доме квартирного типа с централизованным горячим водоснабжением (с ванными длиной 1500- 1700 мм , оборудованными душами) и в жилом доме с повышенными требованиями к благоустройству (при высоте здания 12 этажей и выше) составляет от 250 до 400 л в сутки.
Физиологическая (питьевая) потребность человека составляет от 5 л/сутки (в спокойном состоянии) до 10 л/сутки (при тяжелой физической работе).
Определение тепловых потоков на ГВС производится по СНиП 2.04.02-84.

Основные нагревательные приборы . В централизованных системах горячего водоснабжения воду нагревают в водогрейных котлах, открытых баках или закрытых водоподогревателях, снабженных змеевиками.
Наиболее часто применяют систему горячего водоснабжения от парового котла и от теплосети.
Система горячего водоснабжения жилого дома с паровым котлом и горизонтальным водоподогревателем функционирует следующим образом. От паросборника пар по паропроводу поступает в змеевик горизонтального емкостного водоподогревателя, где конденсируется, подогревая воду в водоподогревателе. Конденсат из змеевика через конденсационный трубопровод поступает обратно в котел. Вода в водоподогревателе находится под давлением городского водопровода и нагревается до 70 гр.С. По подающему трубопроводу она поступает в верхний розлив, откуда по стоякам горячего водоснабжения подается через подводки горячей воды к санитарным приборам. Часть воды возвращается по обратному трубопроводу в водоподогреватель через нижний штуцер, что предотвращает остывание воды в подающей магистрали. По мере разбора горячей воды в водоподогреватель поступает холодная вода из водопроводной линии. На водоподогревателе устанавливают предохранительный рычажной клапан со сливной трубой и термометр, а на котле - предохранительное выкидное приспособление, манометр, термометр и водомерное стекло.
Отечественная промышленность выпускает пароводяные скоростные водонагреватели МВН - 1436 и МВН - 1437 и водоводяные секционные МВН - 2052-62, предназначенные для подогрева воды в системах отопления и горячего водоснабжения.

Водоподогреватели МВН- 1436 и МВН-1437 состоят из корпуса, трубной системы, передней и задней водяных камер и колпака. Корпус, камеры и колпак - стальные. Трубная система состоит из стальных опорных решеток и пучка латунных трубок диаметром 16х1 мм или 16х0,75 мм. Подогреватели изготавливают короткие - 2040 мм и длинные - 4080 мм . Водоподогреватели диаметром 273 и 325 мм - двухходовые, диаметром 377 мм и более - четырехходовые.
Водоподогреватели работают следующим образом. Нагреваемая вода поступает через нижний патрубок передней входной камеры, проходит по латунным трубкам, подогревается и через верхний патрубок поступает в сеть с наружной температурой. Пар, подогревающий воду, подается в межтрубное пространство.
Водоводяные водонагреватели МВН-2052-62 изготовляют разборные одно- и многосекционные, длинные и короткие. Секции соединяют между собой калачами на болтах. Секция состоит из корпуса (труба бесшовная) с приваренными к ней стальными трубными решетками и пучка латунных трубок диаметром 16х0,75 мм. К корпусу приварены патрубки с фланцами для соединения секций по междутрубному пространству. Водонагреватели расчитаны на максимальную температуру воды 150 гр.С и рабочее давление греющей и нагреваемой воды до 1 МПа.
Схему с паровым скоростным водоподогревателем применяют для систем горячего водоснабжения больших жилых домов, бань, прачечных и других крупных потребителей горячей воды. В водонагревателе вода, поступающая в домовую сеть через ввод, нагревается до требуемой температуры. Скоростной водонагреватель является проточным, расходуемая вода протекает со значительной скоростью через нагревательные трубки - трубчатые нагревательные элементы, которые в свою очередь подогреваются водой из теплосети, проходящей внутри корпуса водонагревателя и омывающей их. От водонагревателя горячая вода подается в систему горячего водоснабжения по трубопроводу. На подающем трубопроводе теплосети установлен регулятор, автоматически поддерживающий постоянный расход воды из тепловой сети, и воздухотоводчик. Холодная вода в водонагреватель поступает из водопровода. На узле управления у ввода имеются задвижки для отключения трубопровода системы отопления и отдельных частей узла. Расход воды в сети учитывается при помощи водомера.
Чтобы вода из системы отопления не поступала в трубопровод теплосети, стоят обратные клапаны. Для измерения давления и температуры воды в отдельных точках узла управления установлены манометры и термометры. Под манометрами устанавливают контрольные трехходовые краны, которые ввернуты в штуцеры трубы. Высокотемпературную воду из теплосети от ввода смешивают с частью охладившейся воды из обратной линии системы отопления элеватором, у которого установлены задвижки, регулирующие температуру смешанной воды. Смешанная вода поступает к главному стояку системы отопления и возвращается в обратный трубопровод теплосети по обратному трубопроводу из системы отопления. Грязевик служит для улавливания грязи из обратного трубопровода системы отопления. Для учета расходуемой теплоты служит тепломер. На этой линии установлен регулятор подпора.

Системы горячего водоснабжения бывают:

• с тупиковым трубопроводом, где при малом разборе горячей воды или отсутствии водоразбора вода быстро остывает. Поэтому такую схему применяют в малоэтажных жилых зданиях с сетью небольшой протяженности, или в системах, где воду разбирают постоянно(бани, прачечные и т.д.)
• с циркуляционными стояками; такие схемы применяют там, где не допускается остывание воды в трубах, например, в многоэтажных жилых зданиях, гостиницах.

Однотрубные системы централизованного горячего водоснабжения в настоящее время широко применяют в жилых зданиях. В этих системах для зданий 5-9 этажей стояки в пределах секции вверху соединяются между собой, причем все стояки, кроме одного, присоединяются к подающей магистрали, а один отпускной стояк - к циркуляционной магистрали. К отпускному стояку также, как и к подающему, присоединяют приборы для водоразбора горячей воды. Для обеспечения равномерной циркуляции воды в системах горячего водоснабжения зданий, присоединяемых к одному центральному тепловому пункту, на отпускном стояке предусматривается установка диафрагмы.
Для жилых зданий более 9 этажей все стояки горячего водоснабжения присоединяют к подающей магистрали и прокладывают самостоятельный циркуляционный стояк, который наверху присоединяется к перемычке между всеми подающими стояками, а внизу - к циркуляционной магистрали. В подающих системах циркуляционная магистраль рассчитывается из условия подачи расчетного количества горячей воды. Воздухоудаление из систем горячего водоснабжения осуществляется через воздухосборник или за счет подсоединения ответвления к приборам последнего этаже в верхней отметке стояка. У основания каждого стояка и на перемычках между стояками устанавливают отключающую арматуру.
При кольцевой схеме стояки принимаются одного диаметра по всей высоте здания и обычно для зданий высотой до 5 этажей включительно равны 25 мм , а для зданий большей этажности - 32 мм .

Водонагревательные аппараты , нагревающие воду для бытовых нужд, бывают: электрические, газовые, твердотопливные, косвенного нагрева горячей воды от теплоносителя системы отопления. Водонагреватели подразделяют на:

• проточные, где нагрев воды осуществляется по мере ее продвижения мимо теплопередающих элементов (электрические ТЭНы, медные трубы, пластинчатые теплообменники)
• накопительные, где нагрев воды происходит в накопительных частях прибора при помощи теплопередающих элементов.

Все водонагреватели можно подразделить на следующие виды: газовые проточные (газовые колонки), газовые накопительные, электрические проточные, электрические накопительные (со встроенным змеевиком и без него), электрические накопительные с топкой для твердого топлива, косвенного нагрева.

Системы отопления и горячего водоснабжения включают в себя совокупность приборов, которые обеспечивают нагревание холодной воды и распределяют ее по требуемым водоразборным элементам. Вода нагревается в водонагревательной аппаратуре до требуемой температуры, после чего с помощью насоса подается по трубопроводам в здание.

Закрытая и открытая система ГВС

Системы отопления и горячего водоснабжения делятся на открытые и закрытые, в зависимости от способа нагрева воды. Открытая система горячего водоснабжения содержит теплоноситель, циркулирующий в системе. Открытая система водоснабжения применяется также для отопления зданий. Закрытая система горячего водоснабжения имеет следующий принцип работы: вода из водопровода поступает в водонагревательные приборы или тепловые пункты, где и нагревается.

Открытая схема водоснабжения исключает в своем составе водонагреватели, вследствие чего она стоит гораздо меньше, чем закрытая система горячего водоснабжения. Открытая и закрытая система водоснабжения может быть применена как в многоквартирных, так и в частных зданиях. Для коттеджей и дач открытая система горячего водоснабжения неоптимальная, в связи с большими затратами на ее устройство. Для многоквартирных зданий или домов большой площади наилучшим вариантом является открытая схема водоснабжения.

Отличия закрытой и открытой систем водоснабжения

Открытая и закрытая система водоснабжения может быть централизованной либо автономной, в зависимости от места нахождения водонагревательной аппаратуры и ее тепловой мощности. Давление в трубах водоснабжения централизованного типа значительно превышает уровень водяного давления в трубах водоснабжения автономной системы. В автономных системах зачастую применяют реле давления для водоснабжения, которое позволяет отследить и выровнять при необходимости уровень давления воды. Реле давления для водоснабжения централизованного типа устанавливается в тепловом пункте, оно регулирует давление в трубах водоснабжения или в отдельных ее участках.

Системы холодного водоснабжения классифицируются по территориальному охвату ее потребителей, способу подачи воды, типу источника водоснабжения и видам потребителей или назначению.
Существуют системы оборотного и прямоточного холодного водоснабжения. Второй вид более прост в использовании и устройстве. Оборотная система позволяет облегчить задачу охраны водоемов, а также снизить стоимость трубопроводов и очисных сооружений.