IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2017

ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЕ ГОРЯЧЕЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

Горячее водоснабжение (ГВС) – система, предназначенная для удовлетворения гигиенических (умывание, купание) и бытовых (стирка, мойка) нужд населения. Температура воды в данной системе во избежание ожога не должна превышать 75 °С. Такой водой снабжаются здания с проживанием людей (жилые здания, общежития, отели), профилактические (больницы, поликлиники, санэпидстанции), здания санитарно-гигиенического и коммунального обслуживания (бани, прачечные, ателье, мастерские), учебные здания (школы, техникумы, университеты), детские учреждения, здания общественного питания и торговли, здания культурно-просветительные (кинотеатры, цирки, клубы), а также промышленные здания и сооружения.

Системы снабжения горячей водой делятся на два вида: автономная (децентрализованная) и централизованная.

Автономная (децентрализованная) система представляет приготовление горячей воды на месте потребления и выполняется подобная процедура с помощью небольших тепловых генераторов: газовые нагреватели, дровяные печи, газовые и прочие установки.

Централизованная система горячего водоснабжения – это определенный комплекс сооружений, который обеспечивает горячей водой от одного здания до нескольких зданий, микрорайона или города. Рассмотрим такую систему более подробно, ведь она имеет преимущественное применение в современном строительстве, так как наиболее массовыми потребителями горячей воды являются многоэтажные жилые здания, которые получают теплоту от котельных или центральных тепловых пунктов.

Системы централизованного горячего водоснабжения следует проектировать, предусматривая размещение пунктов подогрева воды, как правило, в центре района потребления горячей воды [1]. Централизованная система горячего водоснабжения для нагрева воды использует теплообменник (водонагреватель), циркуляционную сеть и насосы, обеспечивающие циркуляцию горячей воды, которая необходима для восполнения теплопотерь и поддержания требуемой температуры воды у всех потребителей. В зависимости от источников теплоты централизованные системы горячего водоснабжения могут использовать: закрытые или открытые тепловые сети (сети ТЭЦ или районных котельных).

При проектировании систем централизованного горячего водоснабжения следует предусматривать присоединение их к двухтрубным водяным тепловым сетям открытых систем теплоснабжения непосредственно к обратному трубопроводу, а при закрытых системах теплоснабжения – через водонагреватели [1].

В открытых системах теплоснабжения горячая вода поступает в здания из подающего трубопровода тепловой сети, то есть горячая вода одновременно идет на отопление и на горячее водоснабжение.

В закрытой системе теплоснабжения холодная вода из наружной водопроводной сети подается в водонагреватель, в котором нагревается теплоносителем из тепловой сети до необходимой температуры и по распределительной сети транспортируется к потребителям. Остывшая вода возвращается в теплообменник для подогрева. Водонагреватели могут устанавливаться в районных котельных или ТЭЦ, а могут размещаться непосредственно в тепловых пунктах зданий.

Для предотвращения остывания воды в системе горячего водоснабжения в часы отсутствия водоразбора устраивают циркуляцию горячей воды. По циркуляционным трубопроводам вода возвращается в пункт обогрева воды, в котором подогревается. Таким образом, обеспечивается постоянная температура воды в системе ГВС. На циркуляционном стояке могут размещаться полотенцесушители (рис.1).

Рис. 1 Система ГВС с циркуляцией

Различают системы горячего водоснабжения еще и по наличию или отсутствию в них баков-аккумуляторов горячей воды. Баки-аккумуляторы в системах горячего водоснабжения следует предусматривать:

а) для повышения эффективности действия установок по противокоррозионной и противонакипной обработке холодной воды (при необходимости такой обработки);

б) для выравнивания потребления горячей воды при ограниченной мощности источника теплоснабжения и неравномерном потреблении горячей воды в здании, сооружении или в группе зданий и сооружений;

в) для ограничения и выравнивания давления в трубопроводах сетей горячего и холодного водоснабжения, а также повышения устойчивости их работы [1].

Баки-аккумуляторы подлежат периодической очистке от осадков и обрастаний. Периодичность очистки определяется местными условиями эксплуатации, но должна проводиться не реже одного раза в два года [3].

В закрытых системах теплоснабжения баки-аккумуляторы устанавливаются в ЦТП (Центральный тепловой пункт) или в источниках теплоты (котельных или ТЭЦ). Баки-аккумуляторы систем горячего водоснабжения следует проектировать, как правило, из металла.

В заключение следует сказать, что система горячего водоснабжения – это целый комплекс трубопроводов, технических и технологических устройств, который необходим для жизнеобеспечения населения и благоустройства зданий и городов.

Список использованных источников

СП 30.13330.2012 Внутренний водопровод и канализация зданий. Актуализированная редакция СНиП 2.04.01-85* : утв. Приказом Минрегион России от 29.12.2011 г. № 626 : дата введ. 01.01.2013. — 65 с.

СанПиН 2.1.4.1074-01 Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения : утв. Пост. главного государственного санитарного врача РФ, 26.09.2001 №24 : дата введ. 01.01.2002. — 62 с.

Ионин А. А. и др. Теплоснабжение: учеб. для студентов вузов по спец. «Теплогазоснабжение и вентиляция». — М.: ЭКОЛИТ, 2011.

Союз предприятий жилищно-коммунального хозяйства и энергетики Красноярского края

Каким образом определить тип системы горячего водоснабжения многоквартирного дома?

В соответствии с пунктом 27 статьи 2 Федерального закона от 07.12.2011 № 416-фз «О водоснабжении и водоотведении» (далее – Закон № 416-фз) централизованная система горячего водоснабжения – это комплекс технологически связанных между собой инженерных сооружений, предназначенных для горячего водоснабжения путем отбора горячей воды из тепловой сети (далее – открытая система теплоснабжения (горячего водоснабжения) или из сетей горячего водоснабжения либо путем нагрева воды без отбора горячей воды из тепловой сети с использованием центрального теплового пункта (далее – закрытая система горячего водоснабжения).

При этом нецентрализованная система горячего водоснабжения – сооружения и устройства, в том числе индивидуальные тепловые пункты, с использованием которых приготовление горячей воды осуществляется абонентом самостоятельно (пункт 12 статьи 2 Закона № 416-фз).

Например, дома с теплообменниками относятся к нецентрализованной системе горячего водоснабжения, когда в многоквартирный дом поступает тепловая энергия и холодная вода, при этом приготовление горячей воды происходит за счет внутридомового инженерного оборудования (ИТП), входящего в состав общего имущества.

У многих управляющих компаний и ТСЖ возникла проблема определения типа системы (централизованная или нецентрализованная) при предоставлении информации для расчета нормативов расхода тепловой энергии на подогрев холодной воды (питьевой или химически очищенной воды) для предоставления коммунальной услуги по горячему водоснабжению и некорректной трактовке Правил предоставления коммунальных услуг собственникам и пользователям помещений в многоквартирных домах и жилых домов, утвержденных постановлением Правительства Российской Федерации от 06.05.2011 № 354 (далее – Правила).

Согласно действующему тарифному законодательству тарифы на горячую воду устанавливаются как двухкомпонентные в зависимости от типа системы горячего водоснабжения.

Тарифы на горячую воду в открытых системах теплоснабжения (горячего водоснабжения) устанавливаются в виде двухкомпонентных тарифов с использованием компонента на теплоноситель и компонента на тепловую энергию (пункт 5 статьи 9 Федерального закона от 27.07.2010 № 190-фз «О теплоснабжении»).

В соответствии с пунктом 88 Основ ценообразования в сфере водоснабжения и водоотведения, утвержденных постановлением Правительства Российской Федерации от 13.05.2013 № 406, тарифы на горячую воду в закрытых системах горячего водоснабжения устанавливаются в виде двухкомпонентных тарифов на горячую воду, состоящих из компонента на холодную воду и компонента на тепловую энергию.

При этом абзацем 6 пункта 38 Правил определено, что в случае установления двухкомпонентных тарифов на горячую воду размер платы за коммунальную услугу по горячему водоснабжению рассчитывается исходя из суммы стоимости компонента на холодную воду, предназначенную для подогрева в целях предоставления коммунальной услуги по горячему водоснабжению, и стоимости компонента на тепловую энергию, используемую на подогрев холодной воды в целях предоставления коммунальной услуги по горячему водоснабжению (формула 23 приложения 2 Правил № 354).

Указанный порядок определения размера платы за коммунальную услугу по горячему водоснабжению можно отнести только к закрытым системам горячего водоснабжения.

Следует отметить, что Минстроем РФ подготовлен проект постановления Правительства РФ, согласно которому будут внесены изменения в Правила № 354, согласно которым размер платы по горячему водоснабжению будет определяться исходя из компонента холодной воды (теплоносителя) и компонента тепловой энергии. Указанный проект постановления размещен на официальном сайте: www.minstroyrf.ru/docs/

При отсутствии централизованного горячего водоснабжения применяются положения абзацев 5-7 пункта 54 Правил, согласно которым в случае самостоятельного производства исполнителем коммунальной услуги по горячему водоснабжению (при отсутствии централизованных теплоснабжения и (или) горячего водоснабжения) с использованием оборудования, входящего в состав общего имущества собственников помещений в многоквартирном доме, размер платы потребителя за коммунальную услугу по горячему водоснабжению (при отсутствии централизованного горячего водоснабжения) определяется в соответствии с формулой 20 приложения 2 к настоящим Правилам как сумма двух составляющих:

произведение объема потребленной потребителем горячей воды, приготовленной исполнителем, и тарифа на холодную воду;

произведение объема (количества) коммунального ресурса, использованного для подогрева холодной воды в целях предоставления коммунальной услуги по горячему водоснабжению, и тарифа на коммунальный ресурс.

При этом, одной из составляющих формулы 20 Приложения 2 к Правилам № 354 является удельный расход v-го коммунального ресурса на подогрев воды, утвержденный в соответствии с законодательством Российской Федерации уполномоченным органом норматив расхода v-го коммунального ресурса на подогрев воды в целях предоставления коммунальной услуги по горячему водоснабжению.

Требованиями пункта 32(1) Правил установления и определения нормативов потребления коммунальных услуг, утвержденных постановлением Правительства РФ от 23.05.2006 № 306 (далее – Правила № 306) установлено, что уполномоченный орган устанавливает норматив расхода тепловой энергии, используемой на подогрев холодной воды для предоставления коммунальной услуги по горячему водоснабжению, с учетом вида системы горячего водоснабжения (открытая, закрытая).

При этом, требования по установлению норматива расхода v-го коммунального ресурса на подогрев воды в целях предоставления коммунальной услуги по горячему водоснабжению для нецентрализованных систем горячего водоснабжения, о чем указано в пункте 54 Правил № 354 и в формуле 20 приложения № 2 к Правилам № 354, отсутствуют.

В связи с чем, в графе 11 «Вид системы горячего водоснабжения» реестра данных по многоквартирным домам и жилым домам для расчета нормативов расхода тепловой энергии на подогрев холодной воды для предоставления коммунальной услуги по горячему водоснабжению, необходимого для заполнения организациями, осуществляющими деятельность по управлению многоквартирными домами, в случае наличия индивидуального теплового пункта в многоквартирном доме, входящего в состав общего имущества, с помощью которого в доме осуществляется производство горячей воды c использованием коммунального ресурса тепловой энергии (нецентрализованная система горячего водоснабжения), просим указывать вид системы горячего водоснабжения – закрытая.

При этом в указанных открытых системах горячего водоснабжения указывается коммунальный ресурс в виде химически очищенной воды (теплоноситель в воде).

В закрытых системах горячего водоснабжения указывается коммунальный ресурс в виде холодной воды для предоставления коммунальной услуги по горячему водоснабжению (в том числе в домах с индивидуальными тепловыми пунктами).

Децентрализованные системы горячего водоснабжения

Приготовление горячей воды в автономных системах инженерного обеспечения осуществляется преимущественно двумя способами: путем нагрева воды в проточных или накопительных водонагревателях.

Проточный водонагреватель (в быту называется «колонкой») представляет из себя прибор (рис. 112), где по контуру течет нагреваемая вода, за счет наличия большой площади поверхности теплообмена происходит интенсивный процесс передачи тепла от греющей среды (электроэнергии или сгораемого газа) к нагреваемой.

Рис. 112. Проточный водонагреватель (газовая колонка)

Главным и очевидным минусом данного прибора является отсутствие аккумулирующей способности, прямая зависимость производительности от подводимого тепла, а главное, вероятность образования в каналах теплообменника накипи, препятствующей свободному течению воды и значительно ухудшающей процесс теплообмена. Несомненным плюсом является компактность прибора и простая схема монтажа горячего водоснабжения (рис. 113), которая включает ввод в прибор холодной воды и выход горячей непосредственно на краны водоразбора. Проточный водонагреватель нагревает воду только в момент расхода. Проточные водонагреватели имеют еще и то преимущество, что нагрев воды осуществляется сразу в полном объеме и столь долго, сколь это необходимо без снижения производительности.

Рис. 113. Схема разводки трубопроводов при проточном водонагревателе

Накопительный водонагреватель (бойлер) отличается от проточного большим объемом запасаемой внутри себя воды. Нагрев воды до заданной температуры в этом случае происходит заранее и, как правило, с использованием относительно малой мощности. Например, электрический водонагреватель накопительного типа разогревает определенный объем воды до температуры 55–85°С и автоматически поддерживает температуру на установленном уровне. Поскольку нагрев происходит постепенно, такой прибор не требует большой электрической мощности и зачастую может быть подключен к обыкновенной розетке. Даже 150-литровые бойлеры на половинной мощности могут потреблять не более 1,5 кВт. В бойлере постоянно находится горячая вода, а по мере расхода в него поступает холодная и подогревается до нужной температуры. Для предотвращения потерь тепла через корпус бойлера его стенки делают утепленными. Благодаря большому слою теплоизоляции вода в емкости водонагревателя остывает крайне медленно, а потому включения нагревателя происходят редко.

Схема работы накопителя (бойлера) предусматривает подачу холодной воды в нижнюю точку прибора, а отбор горячей воды производится из верхнего уровня. Производительность прибора зависит от количества подводимого тепла или мощности ТЭНа (теплоэлектронагревателя), к тому же в бойлере существует постоянный запас уже нагретой воды, покрывающий пиковые нагрузки в периоды интенсивного разбора воды. Для компенсации теплового расширения воды при нагреве в систему трубопроводов устанавливают расширительный мембранный бак.

Накопительные водонагреватели могут быть выполнены в горизонтальном или вертикальном виде, что позволяет оптимизировать размещение бойлера в помещении котельной. Главными преимуществами прибора являются его аккумулирующая способность и длительный срок службы без проведения мероприятий по обслуживанию и чистке. Обычно накопительный водонагреватель работающий от котла (рис. 114), это «бак в баке», представляющий собой теплообменник с функциями теплоаккумулятора, выполненный из двух концентрических баков: внутренний бак для санитарной горячей воды нагревается от теплоносителя системы отопления, содержащегося в наружном баке и циркулирующего между двойными стенками.

Рис. 114. Бойлер косвенного нагрева для горячего водоснабжения

Внутренний бак является «сердцем» бойлера: он работает с коррозионно активной проточной водой, при высоком давлении и переменной температуре. Бак изготавливают из хромо–никелевой нержавеющей стали, сваренной в защитной среде аргона. Перед сборкой конвективные поверхности бака упрочняются и пассивируются для удлинения срока службы бака и улучшения практического сопротивления коррозии. Наружным стенкам бака придается волнообразный профиль. Такая конструкция обеспечивает сопротивление давлению и ограничивает отложение накипи путем циклов удлинения и сжатия бака. Наружный бак, содержащий теплоноситель системы отопления, изготавливают из углеродистой стали. На него наносится полиуретановая пена высокой плотности толщиной 50 мм. Сверху бойлер покрывают полимерным полипропиленом, пластичным материалом, обеспечивающим высокую сопротивляемость ударам.

По расчету мощности котла с включением в его отопительный контур бойлера косвенного нагрева нет единого мнения. Одни считают, что при подключении в отопительный контур бойлера нет необходимости увеличивать мощность котла, так как котел работает на полную мощность от силы пять дней в году, когда температура на улице достигает своего минимума. Другие, наоборот, рекомендуют увеличивать мощность котла примерно на 20%. Мотивируя это тем, что котел, основное свое время работающий с 50–70% загрузкой, дольше прослужит.

Объем бойлера подбирается из расчета потребности в горячей воде. По нормам требуется горячей воды: для одного умывальника со смесителем — 0,09, для одного ванного смесителя — 0,18, для одной душевой лейки — 0,09, для одного биде — 0,05, для одного кухонного смесителя — 0,09 л/сек.

Рис. 115. Схемы обвязки бойлеров

Схемы подключения бойлеров к контурам отопления практически все однотипны вне зависимости от вида подключения к прибору: верхнего или нижнего (рис. 115). Холодная вода из водопровода или станции подкачки (при скважинном подключении) поступает в нижнюю часть бойлера. При этом поступающая вода должна пройти фильтр-грязевик или фильтры водоподготовки, разрушающие известковые соли и не дающие им потом высесть на стенках бойлера в качестве накипи. Далее на пути воды при давлении в системе водопровода более 6 бар устанавливается редуктор давления «после себя», чтобы давление поступающей воды не превышало допустимых норм. Потом должен стоять обратный клапан, пропускающий воду в бак и закрывающий ей путь обратно. С этими приборами, в общем-то, все ясно. Дальнейшее рассмотрение трубопровода становится интересней.

На трубопровод закачки холодной воды устанавливается предохранительный клапан и расширительный бак. Зачем они здесь? Потребление горячей воды в доме — процесс циклический, ей то пользуются, то нет, например, ночью она нагревается в бойлере и расширяется в объеме. А куда воде расширяться, если все краны водоразбора закрыты? Для этих целей и установим на трубопроводе ввода водопровода расширительный бак. В этот момент подпитка системы холодной водой все равно не производится, так пусть пока часть водопровода поработает на расширительный бак. Для сбрасывания давления установим рядом и предохранительный клапан. Он сработает и в случае превышения давления со стороны бойлера, и в случае превышения давления со стороны ввода водопровода, если там вдруг случится какая-то авария и произойдет резкий скачок давления.

Далее холодная вода нагревается в бойлере и насосом подается на краны водоразбора. Здесь можно установить трехходовой смеситель и соединить его с трубопроводом холодной воды, таким образом смеситель можно будет настроить на определенную температуру горячей воды, чтобы она не была обжигающей. Но при установке насоса возникает другая проблема. Когда краны водоразбора выключены, а это основная часть времени, насос будет работать «на закрытые задвижки» и повышать локальное давление в трубопроводе, но вода при этом будет стоять на месте и остывать. Чтобы насос не работал вхолостую, нужно включать в схему рециркуляционный трубопровод, сбрасывающий неиспользованную горячую воду обратно в бойлер. Теперь при отсутствии водоразбора горячая вода, подгоняемая насосом, будет крутиться по трубопроводному кольцу из бойлера и обратно в бойлер. Насос работает, жжет электроэнергию, а отдачи от него никакой. Включим в схему полотенцесушители и «посадим» их на рециркуляционный трубопровод. Насос все равно работает, горячая вода циркулирует, так пусть от этого будет хоть какая-то польза. Пусть эта вода сушит полотенца и обогревает помещения ванных комнат, а при грамотном расчете на рециркуляционный трубопровод можно присоединить и небольшую систему «теплых полов».

Теперь проследим трубопроводы, поставляющие в бойлер горячую воду от котла. Если просто соединить обратку и подачу котла с бойлером, то теплоноситель будет постоянно циркулировать по контуру бойлера и нагревать в нем санитарную воду вне зависимости, есть в ней потребность или нет. Для того чтобы вода от котла циркулировала в бойлере только когда в ней есть потребность, снабдим трубопровод подачи двухходовым термостатом и соединим его сервопривод с датчиком температуры, установленным в бойлере. Как только температура санитарной воды в бойлере достигнет установленной нами величины, датчик даст команду на термостат и тот закроет поступление теплоносителя от котла. Таким же образом можно вместо двухходового термостатного вентиля установить в этом месте трехходовой кран, который будет то открывать воду на бойлер, то сбрасывать ее через байпас обратно в контур котла. Если на подачу горячей воды в бойлер предусмотрен отдельный насос, то датчик температуры через контролер может отдавать команды насосу, то включая, то выключая его. Жидкость циркулирует вокруг внутреннего бака и нагревает санитарную воду. Когда заданная температура достигнута, термостат останавливает циркуляционный насос.

В настоящее время существуют комбинированные бойлеры, сочетающие в себе функции накопителя горячей воды и проточного теплообменника быстрого нагрева. Когда расход теплой воды слишком большой и накопитель бойлера быстро опорожняется, вступает в нагрев проточный теплообменник. Он обычно устанавливается на бойлере и продается вместе с ним (рис. 116).

Рис. 116. Проточный теплообменник

Приготовление горячей воды также делается с помощью двухконтурного отопительного котла. Обычно он имеет встроенный бойлер объемом от 50 до 200 литров, хотя многие котлы готовят горячую воду и проточным способом, как колонки. Чаще всего используют комбинированные котлы, имеющие две системы нагрева. Зимой работают два контура: нагрев воды осуществляется водой из системы отопления, летом работает один контур, только для горячего водоснабжения.

Источник: «Отопление дома. Расчет и монтаж систем » 2011. Савельев А.А.