О горячем водоснабжении и тепловых вводах в здание

Началось применение горячего водоснабжения с использования дровяных ванных колонок в жилье еще в XVIII веке. Позже, с 1860-1880 гг., по мере развития газоснабжения зданий, стали применять ванные колонки, в которых вода подогревалась сжигаемым в них газом. Подогрев воды для ванн с помощью емких электроводоподогревателей применяется и в настоящее время. Применяются также многообразные электроводоподогреватели, не имеющие рассчитываемой емкости (проточные), для различных бытовых, а иногда и служебных нужд (в лабораториях, туалетных комнатах и т.п.). Системы горячего водоснабжения зданий с котлами, размещаемыми в тех же зданиях, стали устраивать, начиная примерно с конца XIX- начала ХХ века. Горячая вода подогревалась в этих системах непосредственно в трубах или емкостях, без газоходов, характерных для современных котлов, при этом чистились емкости от накипи, в основном вручную, а иногда с применением химических реагентов. Наиболее распространенной конструкцией таких котлов, очищаемых от накипи вручную, были корнвалийский и ланкаширский. Применялись также для подогрева воды установки, состоящие из парового котла, как правило, низкого давления, чтобы его можно было размещать в подвале здания, и емкого пароводяного теплообменника (бойлера), см. рис. 34. Очистка от накипи змеевика в этом случае была более удобной, т.к. он вынимается. Такая установка позволяла также одновременно использовать пар от котла для отопления и приточной вентиляции зданий.

Для уменьшения накипеобразования в водоподогревателях применяются магнитный, электромагнитный и ультразвуковой методы обработки воды. Впервые магнитная обработка была применена около 50 лет назад (Бельгия). Несколько позже она нашла большое применение р России. По данным Информационного бюллетеня (№1 за 2002 г.) правительства Москвы (МГВЭ) в доперестроечный период Московским заводом им. Войкова выпущено более 500 000 аппаратов для магнитной обработки воды.

Для того чтобы в разводящих трубах системы меньше охлаждалась вода, их изолируют, а иногда снабжают циркуляционным трубопроводом, по которому циркулирует вода в основном при отсутствии ее водоразбора.

Следующим этапом развития горячего водоснабжения явилось его централизованное обеспечение, при котором подогрев воды обеспечивался в котельной для нескольких Зданий; оно начало применяться в нашей стране с 1903 г. И, наконец, последний этап развития состоял в том, что тепло в каждый дом подавалось не только для горячего водоснабжения, но также для отопления и вентиляции. Причем получалось это тепло от теплофикации (комбинированная выработка тепла и электроэнергии - ТЭЦ) или от центральных котельных. Началом развития теплофикации считается 1924 г. Наиболее распространенной системой теплоснабжения в этих случаях является двухтрубная с перегретой (более 100°С при расчетных температурах в горячей линии) водой, циркулирующей под действием насоса.

При присоединении зданий к централизованному теплоснабжению они оборудуются тепловым вводом (см. рис. 35). К этому вводу при устройстве в здании горячего водоснабжения и необходимости подогрева воздуха для приточной вентиляции дополнительно присоединяются (не указанные на рис. 35) соответствующие теплообменники. В ряде случаев горячую воду для горячего водоснабжения можно получать непосредственно из обратной линии трубопроводов централизованного теплоснабжения после охлаждения ее в системе отопления и вентиляции (так называемую обратную воду), подмешивая к ней по мере необходимости горячую воду. Такая система («открытая») применяется в основном в нашей стране, причем имеются возражения против ее распространения, в основном из-за того, что после прохождения воды через отопительные и вентиляционные теплообменные установки она загрязняется. Имеются и другие причины: нарушался гидравлический режим работы, а также восполнение водоразбора подпиточной водой, обработка (водоподготовка) которой требует дополнительных затрат.

К 2000 г. такая система работает примерно в 30-40% городов России, в том числе в Петербурге. В остальных подогрев воды происходит в присоединяемых к централизованному теплоснабжению скоростных водонагревателях типа изображенных на рис. 36 или применяемых в самые последние годы пластинчатых теплообменниках (рис. 37).

Последние отличаются от предыдущих существенным сокращением расхода металла и габаритов, но выполняются из нержавеющей стали. Коэффициент теплопередачи через стенку, разделяющую греющий теплоноситель с нагреваемой водой, в скоростных теплообменниках выше, чем в емкостных в 7-10 раз. В основном за счет турбулизации потоков воды". Для уменьшения поверхности нагрева скоростных водонагревателей системы горячего водоснабжения оборудовались дополнительно баками-аккумуляторами горячей воды, в которых в ряде случаев можно также и осуществлять подогрев воды.

В течение последних десяти лет в Москве, где, как правило, в строительстве более интенсивно, чем в других городах раньше всего решаются и внедряются прогрессивные мероприятия, существуют для присоединения зданий к тепловым сетям центральные (на несколько зданий) и индивидуальные (на одно здание) тепловые пункты (ЦТП и ИТП). Вторые (ИТП) но единовременным затратам в связи с оборудованием их теплообменниками, насосами, арматурой, регулировочными и измерительными приборами оказываются (с учетом необходимости их устройства в каждом здании) более дорогими, однако они, располагаясь в обслуживаемых зданиях, не требуют строительства отдельного здания для ЦТП. Вместе с тем ИТП позволяют производить более тонкое регулирование (с учетом работы отопления отдельно по сторонам света) и получать сокращение по расходу тепла. Кроме того, при ЦТП приходилось прокладывать больше наружных теплопроводов - отдельно для отопления и горячего водоснабжения. Ранее распространение ИТП сдерживалось появлением шума от работающих там насосов. В последние годы, с появлением бесшумно работающих насосов, это препятствие устранено.

На рис. 35 показала схема ИТП с установкой тепломеров, которые в связи с острой необходимостью экономии энергии в последние годы начали устанавливать на тепловых вводах, в частности, в Москве. Они состоят из двух элементов: одного, записывающего количество проходящей воды, и другого, записывающего разность температур. Перемножение этих величин друг на друга определяет расход тепла применяемые в теплосчетчиках расходомеры подразделяются по принципу действия в основном на механические, электромагнитные и ультразвуковые. Действие механических расходомеров (крыльчатых, турбинных, винтовых) основано на преобразовании поступательного движения жидкости во вращательное движение измерительной части. Работа электромагнитных расходомеров основана на способности измеряемой жидкости возбуждать электрический ток при ее движении в магнитном поле. Работа ультразвуковых расходомеров основана на измерении времени прохождения ультразвукового сигнала от источника до приемника, которое зависит от скорости потока жидкости.

Сейчас несколько десятков расходомеров имеют сертификат Госэнергонадзора. Столь большое разнообразие конструкций подтверждает интерес к теплосчетчикам и необходимость их применения. Вместе с тем оно свидетельствует о том, что существующие конструкции не лишены различных недостатков. Разрабатываемый ГОСТ на теплосчетчики должен способствовать расширению их применения и использованию наиболее совершенных конструкций. Представляет также интерес количество организаций, осуществляющих изготовление, поставку и монтаж приборов учета энергоресурсов. Их, по данным журнала «Энергосбережение» (№5 за 2001 г.) - 35, а в последние годы стало еще больше.

В крупных современных многоэтажных зданиях, таких как гостиничные комплексы, вместе с тепловыми вводами устанавливают в специально отведенных больших помещениях (залах) циркуляционные насосы горячего водоснабжения, систем отопления (иногда нескольких, обслуживающих его части), подкачивающие водопроводные насосы, теплообменники горячего водоснабжения, а иногда и систем отопления и другие виды оборудования санитарно-технических и электротехнических систем, а иногда и холодильных устройств, обслуживающих здания. В этих же помещениях (залах) устанавливают приборы, учитывающие расходы энергии и воды, потребляемы в здании, а также автоматического регулирования и контроля различного инженерного оборудования зданий.