Общие сведения о горячем водоснабжении

В жизнедеятельности человекапотребность в горячей воде все больше увеличивается. Горячую воду расходуют на санитарно-гигиенические процедуры, бытовые и производственные нужды. В зависимости от назначения ее потребляют в смеси с холодной водой или самостоятельно.

ГВС (система горячего водоснабжения) – совокупность устройств,

обеспечивающих нагрев холодной воды и распределение ее по

водоразборным приборам.

Воду, как правило, нагревают в теплообменных аппаратах до температуры 60…75 °С и с помощью насосов подают по трубопроводам в жилые, общественные и производственные здания. Вода в системах бытового и производственно-бытового горячего водоснабжения должна быть питьевого качества, она не должна быть жесткой и агрессивной по отношению к материалу труб. Содержание кислорода, растворенного в воде, не должно превышать 5 мг/л, свободной углекислоты 20 мг/л. В точках водоразбора горячая вода должна иметь температуру не ниже 50°С. При пользовании ею потребитель может снижать ее температуру до требуемой, подмешивая к ней холодную воду в смесителях, установленных в местах водоразбора. Нормы расхода горячей воды для бытовых нужд зависят от назначения объекта. Для жилых и общественных зданий нормы расхода приведены в соответствующих строительных нормах и правилах, расход горячей воды на производственные нужды определяется требованиями технологии процесса.

Применяются системы горячего водоснабжения местные и централизованные.

В местных системах ГВС в качестве источника теплоты применяются преобразователи энергии малой мощности, например, водогрейные колонки, электронагреватели, кипятильники, небольшие водогрейные котлы, гелиоустановки и др.

В централизованных системах вода для ГВС нагревается в теплообменниках тепловых пунктов либо забирается непосредственно из теплосети.

Системы ГВС можно классифицировать по нескольку признаков.

По обеспечению давления горячей воды:

– под давлением холодного водопровода;

– под давлением тепловой сети;

– под давлением, создаваемым насосом, установленным на холодном или горячем водопроводе;

– под статическим давлением, создаваемым баком холодной или горячей воды.

По месту прокладки распределительных трубопроводов системы могут

быть:

– с нижней разводкой;

– с верхней разводкой.

По наличию и способу обеспечения циркуляции:

– без циркуляции;

– с естественной циркуляцией;

– с насосной циркуляцией.

По принципу приготовления горячей воды централизованные системы делят на закрытые и открытые.

В закрытых ГВС поступающая из водопровода холодная вода нагревается в теплообменниках индивидуальных или центральных тепловых пунктов. Достоинство закрытых систем горячего водоснабжения – высокое качество горячей воды, недостаток – сложная система ее подачи потребителю.

В открытых ГВС используют теплоноситель, циркулирующий в системе теплоснабжения. Так как температуры воды в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети постоянны и зависят от температуры наружного воздуха, для получения горячей воды с нужной температурой применяют автоматические смесители, регулирующие отбор воды.

Для снижения расходов теплоносителя и соответственно затрат на его транспортировку разработана двухступенчатая схема, позволяющая использовать тепло обратной воды системы отопления для предварительного подогрева исходной холодной воды. В основу положен принцип экономайзера и догревателя, т.е. приготовление воды горячего водоснабжения ведется на двух теплообменниках. Теплообменник первой ступени устанавливается на обратном трубопроводе системы отопления последовательно с ней. Он работает как экономайзер. В нем холодная вода подогревается до 30-40 °С. Затем подогретая вода подается во вторую ступень и догревается до требуемой температуры, обычно 60°С, горячим теплоносителем. Вторая ступень включается параллельно или последовательно системе отопления в зависимости от схемы.

Применение двухступенчатых схем позволяет при одинаковой нагрузке ГВС экономить до 40% теплоносителя относительно его расхода для параллельной схемы. Это плюс, так как помимо экономии теплоносителя в таких схемах температура "обратки" существенно ниже, чем требуется по температурному графику, что ведет к увеличению КПД источника тепла.

Циркуляционные трубопроводы устраивают для естественной или искусственной циркуляции воды в сети через водоподогреватель, чтобы при отсутствии или недостаточном водоразборе вода не остывала. На рис. 6.6 представлена одна из распространенных схем ГВС.

Рис. 6.6. Схема закрытой циркуляционной двухтрубной с нижней

разводкой системы горячего водоснабжения:

1 – полотенцесушитель; 2 – водоразборные приборы; 3 – подающий коллектор;

4 – водосборный коллектор; 5 – магистраль холодной воды; 6 – прибор учета;

7 – теплообменник; 8 – циркуляционный насос

Холодная вода из центральной системы водообеспечения по магистрали 5, проходя через приборы учета 6, поступает в теплообменник 7. Сюда же насосом 8 через обратный клапан подается вода, неиспользованная потребителем. Из теплообменника нагретая вода под давлением по подающему коллектору 3 поступает в полотенцесушители 1, к которым подсоединены водоразборные приборы 2. Охлажденная в полотенцесушителях вода по сборному коллектору 4 направляется на вход к рециркуляционному насосу. Поддержание требуемой температуры воды на выходе из теплообменника осуществляется автоматически приборами РТ.

Более совершенная схема закрытой циркуляционной двухтрубной с нижней разводкой системы с баком аккумулятором изображена на рис. 6.7.

Рис. 6.7. Схема закрытой циркуляционной двухтрубной с нижней

разводкой системы с баком – аккумулятором:

1 – циркуляционный насос; 2 – теплообменник; 3 – бак – аккумулятор; 4 – водоразборные приборы; 5 – полотенцесушитель

Вода из магистрали холодного водоснабжения (ХВС) под давлением поступает в бак 2 и теплообменник 3. Насос 1 создает циркуляцию нагретой воды через полотенцесушители 5 и поддерживает напор у водоразборных приборов 4. При уменьшении водоразбора циркуляционный насос прокачивает часть воды через бак. Вода в баке аккумулирует тепловую энергию, которую при увеличении водоразбора возвращает в магистраль.

При небольшой протяженности магистралей ГВС и ограниченном числе водоразборных приборов практикуется тупиковая система ГВС.

На рис. 6.8 приведена схема закрытой тупиковой системы ГВС

В такой системе нет рецуркуляционного насоса. При отсутствии водоразбора нагреваемая в теплообменнике вода не движется, следовательно,

в магистрали до водоразборных приборов ее температура будет низкой.

Рис. 6.8. Закрытая однотрубная с нижней разводкой тупиковая система ГВС:

Т – термометры; М – манометры; РТ – регулятор температуры; РР – регулятор расхода теплоносителя; 1 – вентиль; 2 – фильтр; 3 – теплообменник; 4 – дроссельная шайба; 5 – водомер

Отсюда, для получения воды с нужной температурой возникает необходимость ее слива не по назначению. При этом полотенцесушитель функционирует (если он подключен к ГВС) только при водопотреблении.

Из открытых схем ГВС предпочтительной является циркуляционная

система с верхним баком – аккумулятором. Схема такой системы представлена на рис. 6.9.

Рис. 6.9. Открытая циркуляционная система ГВС с верхним

баком – аккумулятором:

1 – смеситель; 2 – регулятор температуры; 3 – клапан; 4 – бак; 5 – циркуляционный насос; 6 – элеватор

Из тепловой сети теплоноситель (горячий и охлажденный) подаются через смеситель 1 в бак 4. Температура воды после смесителя устанавливается регулятором температуры 2. Уровень воды в баке поддерживается клапаном 3. Циркуляционный насос 5 обеспечивает непрерывную подачу горячей воды к водоразборным приборам. Разбор горячей воды из центральной тепловой сети компенсируется при помощи элеватора 6.

. Несмотря на простоту такой системы ГВС ее существенным недостатком является то, что к водоразборным приборам подается необработанная вода.

В отсутствие централизованных систем ГВС возможно использование автономных систем горячего водоснабжения. Главной составной частью автономных систем горячего водоснабжения, не зависящих от внешних источников, являются водоподогревательные котлы малой мощности,

газовые водоподогревательные колонки либо проточные унифицированные

водонагреватели. Их конструкции идентичны.

На рис. 6.10 приведена схема широко используемой автономной системы ГВС с газовым водонагревателем.

Рис. 6.10. Газовый водонагреватель системы ГВС:

Здесь А,Б, Г – трубы холодной воды; В – труба газа; Д – труба горячей воды.

1 – вентиль газа; 2 – вентиль холодной воды; 3 – блок-кран горелки; 4 – вентиль холодной воды; 5 – ванна; 6 – водонагреватель; 7 – вентили горячей воды; 8 – смеситель мойки; 9 – смеситель ванны

В водоподогревательный котел 6 через вентиль 2 подается холодная вода, которая нагревается продуктами сгорания газа. Под действием напора горячая вода поступает к смесителям мойки 8 и ванны 9. При снижении давления воды, поступающей в в водоподогреватель, блок-кран горелки перекрывает доступ газа, нагрев воды прекращается.

В настоящее время жилищное строительство развивается в направлении индивидуальных жилых домов. Их отопление и горячее водоснабжение возможно от индивидуальной системы теплоснабжения. Примерная схема такой системы приведена на рис. 6.11.

Рис. 6.11. Автономная система теплоснабжения:

1 – котел; 2 – расширительный бачок; 3 – шаровый кран; 4 –циркуляционный насос; 5 – теплообменник; 6 – предохранительный клапан; 7 – компенсатор давления; 8 - напорный насос; 9 –фильтр; 10 – обратный клапан; 11 –устройство под-

Питки

Из котла 1 нагретая вода естественной конвекцией подается в систему отопления. Часть воды насосом 4 прокачивается через теплообменник 5, предназначенный для нагрева воды системы ГВС. Вода из системы ХВС, проходящая через обратный клапан 10, нагревается в теплообменнике и циркулирует по трубам ГВС под напором насоса 8. Предохранительный клапан 6 и компенсатор давления 7 повышают надежность работы системы. Подпитка холодной водой автономной системы теплоснабжения осуществляется при помощи автоматического устройства 11. В системе использованы шаровые краны 3, фильтр 9 и расширительный бачок системы отопления 2.