Горячее водоснабжение в доме (ГВС)

Существует два основных способа приготовления горячей воды. Первый, — вода нагревается во время движения по нагревателю и подается на водоразбор. Такой нагреватель называется проточным.

Второй способ — нагревается большой объем воды в теплоизолированной емкости, затем постепенно расходуется. Такой нагреватель называется накопительным. Источником энергии обычно являются газ, электричество или разогретый теплоноситель из системы отопления.

Проточный – большой пиковой мощности

Проточный нагреватель должен быть сравнительно мощным, чтобы обеспечивать нужный расход горячей воды в кране. Для лейки душа необходима мощность не менее 10 кВт, для наполнения ванной — от 15 кВт, для двух кранов горячего водоснабжения — от 20 кВт.

Нагревать воду электрическим проточным нагревателем не дешево. К тому же нужно трехфазное подключение (свыше 6 кВт) и специальное разрешение на большую мощность.

Оптимально для обеспечения несколько кранов, установить на каждый из них компактный электрический проточный нагреватель. При этом ставится защита от их одновременной работы, чтобы не перегрузить сеть.

Более дешевый вариант — нагревание воды с помощью газа. Используются газовая колонка, или второй контур котла отопления. Мощности подобных аппаратов может хватить на два крана, а горячая вода получается дешевле.

Недостатки проточного

При проточной схеме нагреватель должен располагаться как можно ближе к крану, чтобы меньше сливать воды, пока не пойдет горячая. Рекомендуемое расстояние — не больше 5 метров. Но в любом случае будет перерасход воды и энергии. Подобный недостаток характерный и для накопительного нагревателя.

Еще один недостаток проточной схемы ГВС (горячего водоснабжения) — невозможность забрать немного горячей воды. У каждого аппарата своя минимальная мощность. Поэтому при малом расходе воды он просто не включается.
В результате также происходи перерасход воды и энергии.

Скачки давления в системе вносят дискомфорт, так как меняют температуру воды на выходе.

В торговых точках чтобы продать малоподходящий проточный электрический нагреватель, просто указывают, что он выдает столько-то литров воды при такой температуре, например, +50 градусов, что на первый взгляд приемлемо. Но не указывается, с какой температуры нагревается вода. Ключевой характеристикой такого аппарата является разность нагрева температур. Ведь холодная вода обычно +6 — +10 градусов, а не +15 или +20.

Накопительная система нагрева воды

Главное достоинство электрического накопительного бака мощностью 1,5- 2,0 кВт в том, что его можно установить везде, в любом доме и квартире, где есть электропитание 220 В. Его объем обычно 25 — 150 литров (ходовой объем 50 — 100 литров). Вода в нем нагревается постепенно до заданной температуры, а при заборе возможен большой расход, снижение температуры происходит постепенно.

Дешевле нагревать воду газовым накопительным нагревателем с маломощной горелкой (до 3 кВт). Дело в том, что на такой нагреватель не нужен специальный дымоход. Но устанавливаться может только по согласованию с горгазом, вероятно по отдельному проекту. Обеспечивается воздухом из помещения (с системой вытяжки).

Недостатки накопительных

• Ограниченный объем воды, что может создавать трудности. Например, если для купания израсходована одна порция в объеме бака, то для приготовления следующего объема нужно много времени.
• Нагреватель необходимо устанавливать рядом с водоразбором, если ванная и кухня разнесены, то на каждый кран необходимо устанавливать по отдельному накопительному баку.
• Происходит перерасход энергии от остывания неизрасходованной горячей воды в нагревателе.
• Перерасход воды при спуске воды из крана, которая остыла в трубопроводе.

Бойлер косвенного нагрева – стабильная система ГВС

Преимущество бойлера косвенного нагрева в том, что для нагрева используется энергия системы отопления, которой много, и она обычно не дорогая. Поэтому горячей воды может быть много, температура ее стабильна, вода дешевле.

Бойлер косвенного нагрева представляет из себя накопительную емкость на 100 — 300 литров. Нагрев осуществляется спиральным трубопроводом, по которому движется разогретый до 80 — 90 градусов теплоноситель.

Системы отопления создаются таким образом, что при остывании воды горячего водоснабжения ниже порогового значения, к примеру +50 градусов, котел переключается на нагрев бойлера. При этом выдает повышенную температуру работает на полную мощность, нагревая ГВС до верхнего порогового значения, к примеру, +60 градусов. После чего опять переключается на отопление.

С буферной емкостью – наибольший запас энергии

В буферной емкости все наоборот, — применяется емкость большого объема, около 1 тонны или больше заполнена теплоносителем, а нагреваемая вода движется по спирали, т.е. происходит прямоточный нагрев. Но при открытии дополнительных кранов ее температура меняется незначительно, так как конструкция имеет большой резерв по количеству передаваемой энергии.

Температура горячей воды будет такой же, как у теплоносителя системы отопления. Иногда это не подходит, поэтому в схему водоснабжения включается и смесительный узел для уменьшения температуры…

Буферной емкостью снабжаются в основном системы отопления с твердотопливными котлами. Как и почему используется буферная емкость

Другие особенности нагрева воды отоплением

Бойлером часто снабжаются одноконтурные газовые или жидкостные котлы. Какой котел выбрать — одноконтурный или двухконтурный

Другой особенностью системы является возможность создания постоянной циркуляции воды по кольцевому трубопроводу водоснабжения. Тогда, при открытии крана сразу же получаем горячую воду. Остывание воды не считается потерей энергии, ведь она расходуется на отопление дома.

Еще имеется возможность экономить — дополнительная спираль нагрева размещается в бойлере и подключается к солнечному коллектору. Энергия солнца называется даровой, расход на солнечные коллектора в данном случае окупается. Это дает возможность подогревать воду летом, если энергии не хватает — подключается котел.

Бойлер послойного нагрева

Основные недостатки обычной прямоточной системы отопления с газовым нагревателем (вторым контуром котла) или электрическим решают с помощью установки бойлера послойного нагрева. Одного или нескольких на каждый кран. Он представляет собой теплоизолированную емкость, в которую подача горячей воды осуществляется сверху. С этого же уровня осуществляется и ее забор.

Такой бойлер дает возможность одномоментно получать много горячей воды стабильной температуры. С ним можно забрать и «чуть воды», а также обеспечить наименьший спуск холодной. В качестве такого промежуточного накопителя можно использовать и обычный нагревательный бойлер.

Ошибка – неправильное подключение бойлера ГВС

Одна из распространенных ошибок при создании системы горячего водоснабжения в доме, — подключение бойлера косвенного нагрева к второму контуру двухконтурного котла. Этот контур сам по себе предназначен для приготовления горячей воды, поэтому имеет ограничение максимальной температуры в +60 градусов, чтобы не происходило термических ожогов.

Соответственно разогреть воду в бойлере косвенного нагрева до нужной температуры он не в состоянии, так как требуемая температура теплоносителя должна быть+80 град. В результате котел работает в аварийном режиме, а вода не нагревается. Подключать такой бойлер можно только к отопительному контуру… Кстати подключить бойлер косвенного нагрева можно и к твердотопливному котлу.
Подробней, схема включения бойлера косвенного нагрева с твердотопливным котлом

Сейчас наиболее комфортным и экономичным решением по созданию системы горячего водоснабжения является установка бойлера косвенного нагрева, там, где это возможно сделать. Остальные схемы ГВС можно считать вынужденными решениями, которые диктуются обстоятельствами, например, экономией при создании…

Откуда берется горячая вода?

Пожалуй, всем известно, что огромные котлы-градирни и испускающие дым полосатые трубы, что видны с любой точки города, принадлежат ТЭЦ. Более того, многие знают, что эти махины обеспечивают наши дома светом, отоплением и горячим водоснабжением. Но что именно представляет собой процесс образования тепла и как в нем задействованы колонны градирен – вопрос довольно запутанный.

Расходные материалы

Весь процесс работы ТЭЦ начинается с подготовки воды. Поскольку она используется здесь в качестве основного теплоносителя, то перед попаданием в паровой котел, где с ней будут происходить основные метаморфозы, требует предварительной очистки. Чтобы предупредить накипь на стенках котлов, воду сначала смягчают – ее жесткость порой необходимо уменьшить в 4000 раз, также ее нужно избавить от различных примесей и взвесей.

В качестве топлива для подогрева котлов с водой на различных электростанциях используют, как правило, газ, уголь или торф. Сгорание этих материалов выделяет тепловую энергию, которую на станции и используют для работы всего энергоблока. Уголь перед использованием перемалывают, а поступающий газ очищают от механических примесей, сероводорода и углекислого газа.

Производство пара

Огромный паровой котел в машинном зале – высота с 9-этажный дом не предел – можно назвать сердцем ТЭЦ. Его питает подготовленное топливо, выделяя при этом огромное количество энергии. Под ее силой вода в котле превращается в пар с температурой на выходе почти в 600 градусов. Под давлением этого пара вращаются лопасти генератора, в результате чего создается электричество.

ТЭЦ вырабатывает также тепловую энергию, предназначенную для отопления и горячего водоснабжения района и города. Для этого на турбине существуют отборы, которые выводят часть нагретого пара, пока тот еще не дошел до конденсатора. Выведенный пар передается в сетевой подогреватель, выступающий в качестве теплообменника.

Тепловые сети

Попав в трубки сетевых подогревателей, вода нагревается и передается по подземным трубопроводам дальше в тепловую сеть за счет насосов, гоняющих воду по трубам. Теплосети, как правило, несут воду 70-150 градусов – все зависит от температуры снаружи: чем ниже градус на улице, тем горячее теплоноситель.

Перевалочным пунктом для теплоносителя становится центральный тепловой пункт ( ЦТП). Он обслуживает сразу целую систему зданий, предприятие или микрорайон. Это своеобразный посредник между объектом, создающим тепло и непосредственным потребителем. Если в котельной вода нагревается благодаря сгоранию топлива, то ЦТП работает с уже нагретым теплоносителем.

Рецепт горячей воды

Поставка теплоносителя заканчивается на входе в ЦТП или ИТП ( индивидуальный ТП) – так, теплоноситель передается для дальнейших действий в руки ТСЖ или другой управляющей компании. Именно в тепловом пункте создается та горячая вода, с которой мы привыкли иметь дело – поступающая сюда с ТЭЦ вода греет в теплообменнике чистую холодную воду из водозаборников и превращает ее в ту самую горячую, что течет в наших кранах.

Обогрев здания и комнаты, эта вода постепенно остывает, ее температура падает до 40-70 градусов. Часть такой воды идет на смешение с теплоносителем и подается в наши краны с горячей водой. Дорога же другой части – снова на станцию, здесь остывшую воду согреют сетевые теплообменники.

Для чего же нужны градирни?

Величественные и массивные башни, называемые градирнями, не являются реакторами и центрами событий на ТЭЦ и на самом деле играют вспомогательную роль. Как это ни удивительно, но они применяются на теплостанции для охлаждения воды. Но зачем давать остывать той воде, которую постоянно нагревают?

В градирнях используется вторая часть « обратки», прошедшей цикл нагревания-охлаждения. Но ее температура еще довольно велика: 50 градусов для дальнейшего применения – слишком высокий показатель. Используют же побывавшую в градирнях воду для охлаждения конденсаторов паровых турбин. Это необходимо для того, чтобы пар, прошедший через паровую турбину, смог попасть в конденсатор и на холодных трубах внутри него сконденсироваться. Эти трубы как раз и охлаждаются водой, прошедшей градирни, температура которой теперь около 20 градусов. Если их не остудить, то не будет и потока пара через турбину, тогда и работать она не сможет. Конденсатор же снова превратит пар в воду, которая будет вновь пущена по циклу.

Так, круг за кругом вода будет нагреваться и остывать, превращаться в пар и снова в воду. За счет того, что трубы, котёл и радиаторы образуют замкнутую систему, вода будет двигаться по кругу цикл за циклом, постоянно и непрерывно.

Возможно, Вас заинтересуют:

тепло в доме, теория тепла, полезно знать

Вода или антифриз: какой теплоноситель лучше для автономной системы отопления?

Для стабильной работы автономной системы отопления качество теплоносителя имеет определяющее значение. Жалко дорогое оборудование, которое ломается из-за известковых отложений, некомфортно жить в доме с вечно непрогретыми радиаторами. Грамотно подобранный теплоноситель позволит избежать этих проблем; но, парадокс – иногда вода из-под крана справляется с доставкой тепла от котла к радиаторам лучше, чем дорогой антифриз. А иногда экономия на антифризе оборачивается лопнувшими трубами. Что выбрать и когда, разбираемся в девяти карточках.

1 . Какие теплоносители используют в системах отопления частного дома?

Самый распространенный теплоноситель – это дистиллированная, подготовленная или обычная вода теплоемкостью 4,18 Дж/Кг. ¾ домовладельцев используют в системах отопления обычную воду. Главный недостаток воды, как теплоносителя – она расширяется при замерзании, разрывая радиаторы, трубы и теплообменники котлов. Во избежание этого в систему отопления заливают не воду, а один из видов антифризов. Если дом зимой постоянно отапливается, вода вполне справится с задачей теплоносителя – доставлять тепло из котла к радиаторам.

2 . Какими качествами должна обладать вода, рекомендованная к использованию в автономных системах отопления?

Вода должна соответствовать следующим требованиям: содержать растворенного кислорода не более 0,05 мг/куб.м; уровень кислотности должен быть в диапазоне 8-9,5, показатель жесткости рекомендован 7-9 мг экв/л, концентрация железа не более 0,5-1 мг/л.
Самый важный здесь показатель жесткости: если он превышен, это приведет к известковым отложениям в элементах СО. Можно использовать специальные умягчители воды для системы отопления. Также воду кипятят, это тоже работает на умягчение и снижение концентрации солей до безопасных величин, и перегоняют через реагентные, ионообменные или электромагнитные фильтры-смягчители. Часто в воду добавляют кальцированную соду или ортофосфат натрия или заливают в систему отопления дистиллированную воду.

3 . А готовят ли в реальности домовладельцы воду к заливке в систему отопления?

Многие владельцы вообще никак не готовят воду, берут просто водопроводную – обычно этого достаточно для использования в закрытых системах отопления частного коттеджа.
Doobik, модератор FORUMHOUSE: «Практически на всех настенных котлах, а именно они особенно чувствительны к качеству воды, штатно стоят подпиточные и заливочные краны, которые позволяют пополнять систему отопления из водопровода. Если бы это мешало жизни котла, то этих кранов не существовало бы, а в инструкции был бы рассказ, как и чем заливать. Но, разумеется, можно заполнять систему и росой с орхидей».

4 . Какие антифризы в системе отопления частного дома используют чаще всего?

Самая распространенная основа для теплоносителей – этиленгликоль и пропиленгликоль, в которые добавляют стабилизирующие присадки, позволяющие теплоносителям выдерживать до 10 отопительных сезонов. Присадки могут защищать от грибков, плесени, водорослей, от образования пены и очагов коррозии, они позволяют антифризам работать при температуре выше +100 градусов. Антифриз с органическими присадками, не содержащими амины, нитриты и буру, предпочтительнее для СО частного дома.

5 . Для каких систем отопления антифризы не подходят?

Многие специалисты рекомендуют не использовать антифризы в системах отопления со стальными радиаторами и другими элементами. Сталь не совместима с активными компонентами антифризов. Также антифризы не используют в системах отопления открытого типа, контурах с естественной циркуляцией. Недопустимы при использовании антифриза и уплотнители из пакли с масляной краской.

6 . Зависит ли выбор антифриза от особенностей системы автономного отопления?

Да. Этиленгликоль не рекомендуют использовать в открытых системах отопления и двухконтурных котлах, которые работают и на отопление дома, и на подогрев водопроводной воды – он не является экологически безопасным и применяется только в СО с одноконтурным котлом. Зато этиленгликоль не такой вязкий, как пропиленгликоль, быстрее циркулирует по системе, быстрее разносит тепло, у него высокая теплоемкость и он хорошо работает в небольших радиаторах. И он дешевле, чем пропиленгликоль.

Пропиленгликоль не токсичен, безопасен даже для людей с аллергиями – если в результате протечки он выльется на пол, ничего страшного не произойдет. Поэтому его применяют в двухконтурных котлах. Вязкость пропиленгликоля здесь даже скорее преимущество, потому что благодаря ей теплоноситель убирает отложения с элементов системы отопления.

7 . Что такое температура начала кристаллизации теплоносителя?

Это температура, при которой в теплоносителе образуются первые кристаллики льда. Ее указывают на упаковке, и если там значится -30, это значит, что именно до такой температуры антифриз будет справляться с заявленными производителем задачами. Для регионов с морозными зимами рекомендуют антифризы на -65 градусов, для юга и регионов с мягким климатом -20- -30; для северо-запада — -30.

8 . По каким еще критериям надо выбирать теплоноситель?

У теплоносителя должна быть максимально высокая теплоемкость, чтобы эффективно собирать и быстро переносить по дому тепловую энергию (по этому показателю незамерзайки уступают воде примерно на 15%); у него должен быть широкий диапазон от замерзания до закипания; в нем не должны содержаться соли, которые будут откладываться в теплообменнике или трубах; он должен быть безопасным.

9 . Нужны ли для системы отопления, в которой используют антифризы, более мощные циркуляционные насосы, чем для СО, в которой используют воду, и можно ли использовать в ней открытый расширительный бачок?

Да. Все антифризы обладают гораздо большей вязкостью, чем вода, поэтому, чтобы обеспечить их движение по контуру, нужны более мощные насосы. Также при использовании антифризов в системе отопления лучше предусмотреть мембранный бак большего объема, потому что температурное расширение антифриза выше, чем у воды. Открытый расширительный бачок в СО с антифризом применять нельзя, потому что незамерзайки быстро испаряются.