Можно ли обойтись без циркуляционных трубопроводов

В. Ф. Гершкович, канд. техн. наук, Предприятие «Энергоминимум», Киев

В статье предложена схема системы горячего водоснабжения без циркуляционных трубопроводов и насоса, позволяющая упростить монтаж системы, сократить расходы тепло- и электроэнергии и, как следствие, снизить затраты на установку и эксплуатацию.

Циркуляцию в системе горячего водоснабжения (ГВС) организовывают для того, чтобы при отсутствии водоразбора вода в трубопроводах не остывала. Для этого параллельно трубопроводам, подающим к водоразборным точкам горячую воду, прокладывают циркуляционный трубопровод, а в тепловом пункте устанавливают циркуляционный насос, обеспечивающий постоянное движение воды в системе ГВС независимо от того, пользуется потребитель горячей водой в данный момент или нет.

Традиционная циркуляционная система ГВС имеет целый ряд серьезных недостатков. Назовем некоторые из них:

• материалоемкость системы, отягощенной циркуляционными трубопроводами, существенно выше материалоемкости трубопроводов, непосредственно подающих горячую воду потребителям;
• расходы тепла на поддержание нужной температуры в циркуляционном контуре достаточно велики, особенно в разветвленных системах ГВС, и если прежде, в эпоху дешевого топлива, этот недостаток мало кого волновал, то теперь, когда потребитель, вооруженный теплосчетчиком, отслеживает все, возможность сократить расходы тепла была бы принята им с благодарностью;
• расходами электрической энергии на циркуляцию в системе ГВС обычно пренебрегают, но с ростом тарифов и этот показатель становится заметным;
• для организации равномерной циркуляции воды во всех стояках современной разветвленной системы ГВС приходится устанавливать автоматические балансировочные вентили на каждом стояке, что дополнительно усложняет монтаж системы и ее эксплуатацию.

Размышление над этими недостатками и возможными путями их устранения привели к построению схемы на рис. 1.

Схема системы ГВС без циркуляционных трубопроводов и насоса
1 – магистраль водопровода горячей воды; 2 – теплоизолированный стояк; 3 – водоразборный кран; 4 – теплоизолированный мембранный бак; 5 – датчики давления; 6 – контроллер; 7 – сужающее устройство; 8, 9 – регулирующие клапана

Регулирующий клапан 9 поддерживает в стояке 2 постоянное давление, которое должно быть на 5 м больше высоты расположения самого высокого водоразборного крана. Это давление контролируется датчиком давления 5, установленным выше сужающего устройства 7. При недостаточной разности давлений, измеряемой датчиками 5, установленными до и после сужающего устройства, свидетельствующей о том, что расход по стояку стал меньше расчетного циркуляционного расхода, контроллер 6 дает команду на открытие регулирующего клапана 8. В результате вода с расходом, соответствующим расчетному циркуляционному для рассматриваемого стояка, начнет поступать в теплоизолированный мембранный бак 4 и постепенно накапливаться там. Таким образом, при всех закрытых водоразборных кранах движение горячей воды по стояку не прекратится и при открытии любого крана из него тотчас же потечет горячая вода.

После того, как разбор горячей воды возобновится в объеме, превышающем расчетный циркуляционный расход, что будет зафиксировано увеличившейся разностью давлений до и после сужающегося устройства, регулирующий клапан 9 должен закрыться, чтобы накопившаяся в мембранном баке горячая вода под давлением мембраны вылилась в стояк. После этого во время водоразбора клапан 8 будет находиться в полностью закрытом положении, а клапан 9 станет выполнять свое основное назначение – поддерживать в стояке постоянное давление.

Схема (в несколько упрощенном виде) однажды уже была опубликована (Гершкович В. Ф. Система горячего водоснабжения. Авт. свид. СССР № 1174679), но в то время ее практическая реализация вряд ли могла бы состояться. Теперь задача запрограммировать контроллер (поз. 6 на рис. 1), работающий по непростому алгоритму, по силам любому грамотному программисту.

Но для начала оценим физические размеры мембранного бака, необходимого для эффективной работы схемы.

Рассмотрим стояк горячего водоснабжения 10-этажного жилого дома. На нем не должно быть полотенцесушителей (рационально использовать электрические), потому что они не должны потреблять энергию круглосуточно, как это было раньше, а включаться потребителем только тогда, когда ему это нужно. При среднем диаметре стояка 20 мм и качественно выполненной тепловой изоляции с КПД около 80 % потери тепловой энергии оцениваются величиной около 725 Вт. Если допустить падение температуры по длине стояка при отсутствии водоразбора на 10 °C, то в этом режиме в мембранный бак должно проходить около 65 л/ч горячей воды. Вероятно, максимальная (в течение суток) продолжительность работы стояка системы ГВС при полном отсутствии водоразбора будет не более 6 ночных часов. За это время в мембранный бак попадет около 400 л горячей воды. Чтобы вместить такое количество, потребуется бак общей емкостью около 600 л. Его нетрудно установить в объеме верхнего технического этажа 10-этажного жилого дома.

Выходит, система ГВС без циркуляционных трубопроводов и насоса могла бы быть установлена в жилом доме, но выгодна ли она?

Рассмотрим условный 10-этажный жилой дом, в котором расположены ИТП с водоподогревателями горячего водоснабжения и четыре стояка, выполненные по схеме рис. 1, и оценим сопоставимые затраты на установку и эксплуатацию систем ГВС такого дома, по предложенной (схема А) и традиционной (схема Б) схемам (табл. 1).

* Курс гривны на 16.11.2011: 1 грн = 3,8 руб.

** При тарифе 205 грн/Гкал, действующем в Киеве для жилых домов в 2011 году.

***При тарифе 0,8 грн/кВт·ч.

Единовременные затраты на установку оборудования, необходимого для работы системы горячего водоснабжения без циркуляционных трубопроводов и насоса, превысят затраты на обычную систему ГВС примерно на 26 тыс. грн (98,8 тыс. руб. по курсу 16.11.2011), но суммарные единовременные и эксплуатационные расходы за пять лет работы систем дают примерно такое же преимущество системе ГВС без циркуляционных трубопроводов и насоса.

Если практическая реализация нового технического решения в прошлом была затруднена из-за технических проблем, связанных, прежде всего, с ограниченными возможностями приборов автоматики, то теперь, когда старые проблемы могут быть решены, возникают проблемы совершенно другого характера. Циркуляционные трубопроводы в системе горячего водоснабжения должны проектироваться в соответствии с действующими нормами, и ни один ГИП не возьмет на себя смелость эти нормы нарушить, а органы экспертизы и архитектурно-строительного контроля, в случае чего, строго накажут нарушителя.

Эта проблема существовала всегда, но прежде был механизм, позволявший применить нестандартное техническое решение. Нужно было внести в план экспериментального проектирования и строительства соответствующую тему, провести исследование и представить отчет, который после утверждения государственным органом мог стать основой для внесения изменений в нормативный документ. Сейчас такого механизма практически нет, государство эксперименты в строительстве не проводит.

Самые хорошие нормы, если их долго не совершенствовать, неизбежно становятся тормозом технического прогресса. Для постоянного совершенствования нормативной базы нужны квалифицированные научные кадры и соответствующее бюджетное финансирование. Поскольку ни того, ни другого у нас в достаточном количестве нет, то превращение действующих норм проектирования в справочный материал, не обязательный для применения, как это уже сделано в России, было бы, возможно, оптимальным решением. Если это когда-нибудь произойдет, то система горячего водоснабжения без циркуляционных трубопроводов и насоса, описанная в этой статье, после ее практической апробации на отдельных домах, возможно, станет применяться повсеместно.

Стояки водоснабжения в многоквартирном доме

Вступление

Водопровод в многоквартирном доме поступает от магистрали до квартирной разводки воды, по так называемым, стоякам водопровода.

Что такое стояки водоснабжения в многоквартирном доме?

Вертикальный водопровод, доставляющий воду от магистрального водопровода дома до квартир (квартирного ввода) называют стояки водопровода.

Монтируются стояки парно и параллельно. Под парной прокладкой понимаем прокладку горячего и холодного водоснабжения (ГВС и ХВС). Параллельный монтаж означает, что ГВС и ХВС прокладываются по параллельным трассам, обычно в санузле. Расстояние между стояками ГВС и ХВС от 250 мм.

Для примера, на фото видим стояки выполненные из оцинкованной стальной трубы с соединением на сварке.

стояки из оцинкованной стальной трубы

Материал для стояков водопровода

Так как стояки водопровода относятся к водопроводу многоквартирного дома, то для труб стояков подойдут любые доступные водопроводные трубы. А именно,

• металлополимерные трубы (СП 40-103-98);
• стальные водо-газопроводные оцинкованные трубы (ГОСТ 3262-62),
• стальные бесшовные холодно/тепло-тянутые, холодно/тепло-катаные трубы (ГОСТ 8733-66) с защитными покрытиями от коррозии;

А также, по СНИП 2.04.01-85:

• пластмассовые трубы из полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида, полибутилена;
• стеклопластиковая труба
• трубы из других пластмасс.

Кроме этого подойдут трубы (по СНИП 2.04.01-85) из:

Как видите, по нормативам, стояки водоснабжения в многоквартирном доме можно монтировать из любых водопроводных труб.

Это же утверждение относится к замене труб стояка (стояков) в отдельно взятой квартире.

Диаметр стояков водопровода

По нормативам, диаметр стояков водопровода в многоквартирном доме должен быть не менее 20 мм.

Особенности монтажа стояков

На практике, и скорее всего по нормативам, есть следующие правила монтажа стояков водопровода:

• Труба ГВС располагаются, справа от стояка ХВС;
• При параллельной прокладке по горизонту, труба ХВС монтируется под трубой ГВС, чтобы избежать образование водяных капель из-за конденсата;
• На всех стояках из металлических труб, перед запорными вентилями, как у магистралей, так и у разборного водопровода квартиры, должны быть поставлены сгоны;
• Стояки ХВС крепятся к стенам крючками. Стояки ГВС крепятся к стенам хомутами;
• В многоквартирном доме стояки крепятся на половине этажа.

Вывод

В статье мы рассмотрели стояки водоснабжения в многоквартирном доме, материалы для их монтажа и ремонта.

Что такое циркуляция горячей воды?

Действующие нормативы ограничивают температуру горячей воды диапазоном 60-75°. На практике обеспечить заданное значение непросто, поскольку вода, оказавшись в тупиковой линии, быстро остынет.

Необходим постоянный подогрев, который будет поддерживать температуру в необходимых пределах. Для решения вопроса используется циркуляция горячей воды.

Это простое и эффективное решение, о котором следует поговорить особо.

Что это такое?

Организовать непрерывный подогрев воды обычными методами невозможно, поэтому используется простой и действенный способ — линию ГВС закольцовывают и запускают процесс циркуляции.

Поток выходит из бойлера, проходит по кругу и возвращается в нагревательную емкость.

Остается лишь настроить скорость перемещения, чтобы обеспечить подачу воды с нормативной температурой для всех абонентов линии.

Когда необходима?

Необходимость циркуляции возникает в протяженных линиях с большим количеством абонентов, например, в многоквартирных домах или общественных зданиях. В тупиковом трубопроводе вода быстро остынет.

Это явление ярко выражено в ночное время, когда водоразбор практически прекращается, и вода теряет тепловую энергию.

Запуск циркуляции позволяет:

1. постоянно обновлять поток в трубах,
2. подогревать остывшую воду для обеспечения нормативных значений.

В небольших системах водоснабжения одноэтажных частных домов циркуляция используется редко. Расстояние от водонагревателя до точек водоразбора сравнительно невелико, поэтому нецелесообразно тратиться на приобретение или установку насоса, собирать петлю, запускать процесс.

Проще пропустить немного воды, успевшей остыть, чтобы получить нормальный горячий поток.

Естественное и принудительное циркулирование — в чем разница?

Естественная построена на физическом процессе подъема нагретой воды вверх. Плотность горячей воды меньше, чем холодной, поэтому теплые слои вытесняются менее нагретыми слоями. Это явление происходит без участия человека, надо лишь создать условия для запуска процесса.

Однако, естественная циркуляция проходит нестабильно, без необходимого напора. Скорость перемещения слоев воды невелика, протолкнуть поток сквозь трубопровод она не может. Кроме того, регулировать естественный процесс практически невозможно, только запустить или остановить его.

Принудительная — это перемещение воды с помощью специального насосного оборудования. Процесс происходит равномерно, его можно регулировать, изменять параметры потока или останавливать по необходимости. Насос создает давление, позволяющее перемещать воду по разветвленной, протяженной системе.

Естественный процесс используется там, где достаточно медленного, малоэффективного перемешивания слоев воды с разной температурой. Как правило, она применяется в небольших системах водоснабжения частного дома, когда нужен лишь небольшой обмен слоев.

Схема

Существуют разные схемы циркуляции, отличающиеся степенью сложности и точкой установки насоса. Наиболее эффективный и надежный вариант — сборка петли с выходом и возвратом в бойлер (прямой и обратной линиями).

Насос ставится на обратной линии, в точке с самой низкой температурой воды. Обычно, это участок перед входным патрубком нагревателя.

Есть другие варианты, где линии ГВС и ХВС соединяются в одну петлю. Остывшая горячая вода становится холодной, обратная линия подключается к кранам ХВС сантехники. Этот вариант нельзя использовать для систем с большим количеством абонентов. Рассмотрим типичные схемы для систем водоснабжения разного типа.

В частном доме

Система ГВС частного дома сравнительно невелика, длина трубопроводов заметно меньше, чем в МКД. Это позволяет использовать естественную тип циркуляции, которой достаточно для поддержания температуры в подающем участке трубы.

Степень нагрева обратной линии особого значения не имеет, только в отношении экономии топлива или электроэнергии, потраченных на подогрев воды в бойлере. Чем короче трубы, тем меньше расход энергоносителей. Использование циркуляционного насоса в данном случае не имеет смысла.

Схема циркуляции горячей воды в частном доме:

В многоквартирном при теплоснабжении

Подача горячей воды в многоквартирные дома производится путем местного нагрева холодного потока в бойлерах, установленных в подвале. Эта схема называется закрытой. Открытая схема подачи ГВС предполагает подключение к магистральному трубопроводу с горячей водой.

В настоящее время открытые схемы законодательно запрещены и используются только в некоторых старых кварталах, где монтаж бойлеров по каким-либо причинам невозможен.

Поскольку вода находится в постоянном движении, она не остывает, всем абонентам обеспечена нормативная подача горячей воды. Однако, часто стояк проходит по квартирам и возвращается в подвал как отдельный трубопровод. Это делается в многоэтажных домах, где обеспечить достаточный напор для нескольких стояков технически невыполнимо.

Открытом

При открытом теплоснабжении подача ГВС зависит от конструкции отопительной и водопроводной сетей. Обычно используется закольцованная схема подачи теплоносителя, из которой отбирают горячую воду.

Такая схема использовалась ранее, но сегодня она считается неэффективной и расточительной.

Отбор воды из системы обогрева не позволяет использовать специальные добавки против накипи, создает неравномерное наполнение системы ЦО.

Закрытом

Закрытая система работает на холодной воде, которую нагревают в бойлере. Этот вариант позволяет создавать петлю из трубопровода ГВС и запускать циркуляцию, поддерживая нормативную температуру и стабильное давление.

Эта схема дает возможность:

• регулировать температурный режим;
• менять давление;
• настраивать параметры подачи воды в широких пределах.

Как организовать самостоятельно?

Схема циркуляции частного дома обычно создается самостоятельно, с учетом конфигурации помещений, количества точек водоразбора, ответвлений, дополнительных линий. Основная задача — постоянная работа полотенцесушителя, который устанавливают в разрыв линии ГВС.

Если вода остынет, прибор перестанет греть помещение и сушить полотенца, в ванной будет сыро и холодно.

Для построек среднего размера используют один розлив, но для коттеджей большой величины часто устанавливают несколько бойлеров с собственными системами. Рассмотрим наиболее распространенные варианты.

Через накопительный бойлер

Накопительный бойлер представляет собой емкость с утепленными стенками, где аккумулируется и выдается по необходимости горячая вода.

Система циркуляции для него не принципиальна, поскольку температура обратной линии будет ниже, чем в основном резервуаре. Это потребует подогрева или замены воды.

Поэтому, для организации перемещения потока, выполняют следующие действия:

• прямая линия ГВС проводится до всех потребителей и возвращается к накопителю;
• перед входом в емкость устанавливается циркуляционный насос;
• трубопровод подпитки от котла подключается либо отдельным входом, либо присоединяется к патрубку обратки через трехходовой кран.

Подпитка емкости производится только при падении давления в системе ГВС или при сильном понижении температуры. Для правильной работы такой системы необходим блок управления с системой датчиков, которые в непрерывном режиме будут давать информацию о состоянии потока.

Такая схема требует использования отдельного котла, не связанного с системой обогрева. Поэтому, она используется только в южных регионах.

Через бойлер косвенного нагрева

Бойлер косвенного нагрева представляет собой нагреватель, где рабочим «органом» служит змеевик с горячим теплоносителем. Как правило, он встроен в систему отопления.

Горячий поток проходит через змеевик с достаточной скоростью, чтобы тепловой энергии оставалось достаточно для обогрева дома. При этом, линия ГВС всегда готова к выдаче воды нужной температуры. Циркуляция нужна только для того, чтобы исключить остывание воды в тупиковых линиях.

1. Бойлер подключают к системе отопления. Для этого у него есть отдельная пара патрубков для подачи и выхода теплоносителя. Обычно, бойлер располагают рядом с котлом, чтобы получать теплоноситель с максимальной температурой.
2. Линию подачи ГВС закольцовывают и подключают через циркуляционный насос к бойлеру. Как правило, обратку присоединяют к дальней точке водоразбора и направляют к емкости по максимально прямому пути, чтобы не терять тепловую энергию.
3. Присоединяют трубопровод подпитки холодной водой. Он подает воду при понижении уровня в емкости. Команду на запуск дает поплавковый клапан.
4. Запускают циркуляцию и настраивают режим нагрева, изменяя скорость или объемы подачи теплоносителя в нагреватель.
5. Проверяют систему на работоспособность, устраняют обнаруженные недостатки.

Эксплуатация и режим работы

Эксплуатация линий ГВС с циркуляцией требует периодической проверки состояния насосного оборудования, удаления воздушных пробок и прочих необходимых действий. Однако, если монтаж линии был выполнен правильно, проблем с воздушными пробками и трубопроводами не будет.

В своем доме

Система подачи ГВС частного дома полностью находится в ведении его владельца. Это позволяет ему производить ремонт без оглядки на УК или ТСЖ, но создает дополнительные заботы.

Основная задача состоит в наблюдении за состоянием циркуляционного насоса, поскольку выход его из строя станет причиной прекращения подачи горячей воды.

Кроме этого, приходится заботиться о работоспособности котельного оборудования и прочих элементов системы подачи воды.

В многоквартирном

От абонента никаких действий не требуется. Все заботы о состоянии систем и работе насосов производят специалисты УК.

Если движение приостановилось — что делать?

Несмотря на высокую эффективность работы, циркуляция в линиях ГВС иногда останавливается. Рассмотрим основные причины и способы решения проблемы.

В частном

Основная причина — выход из строя циркуляционного насоса. Решением проблемы станет ремонт или замена этого узла. Иногда причиной неисправности становится обычное отсутствие электропитания — обрыв провода или ложное срабатывание УЗО.

Вторая распространенная причина — завоздушивание трубопровода. В этом виновата неправильная сборка линии, где имеются вертикальные изгибы трубы.

В них понемногу накапливаются воздушные пузырьки, которые рано или поздно перекрывают все сечение и останавливают поток. Решение проблемы — установка крана Маевского.

В МКД

Прекращение циркуляции в системах ГВС многоквартирного дома практически всегда обусловлено выходом из строя циркуляционного насоса. При обнаружении проблемы, необходимо сразу обратиться в управляющую компанию, чтобы не затягивать ремонт.

Еще одна причина остановки циркуляции — неправильное подключение полотенцесушителя к стояку ГВС в одной из квартир.

Если на байпас установлен отсечной кран, появляется возможность остановки циркуляции и полное прекращение подачи горячей воды для всех абонентов, расположенных дальше по линии.

Заключение

Циркуляция горячей воды является важной и полезной функцией, позволяющей экономить тепловую энергию и удешевить систему ГВС в целом. Она одинаково нужна в частном доме и в МКД, поскольку вода остывает в любой системе, независимо от ее конфигурации и степени сложности.

Для организации процесса необходим монтаж обратной линии и установка циркуляционного насоса. Это несколько усложняет эксплуатацию системы, но дает возможность получать ресурсы, соответствующие нормативным показателям.

Вам также может понравиться

2 трубная только отопление

Схемы двухтрубных систем отопления для частного дома

2 трубная система отопления частного дома своими руками схема

Двухтрубная система отопления: все нюансы, которые

2 трубная система отопления диаметр труб

Необходимый диаметр труб для разных систем отопления

2 питьевой пояс водоснабжения

Постановление Главного государственного санитарного

2 питьевое водоснабжение для предприятия

Водоснабжение промышленных предприятий: виды систем

2 категория водоснабжения для расчета штатного расписания муп

Штатное расписание. Унифицированная форма Т-3 Штатное

1 категория водоснабжения требования

Исполнительная документация Какие бывают категории

354 постановление правительства холодное водоснабжение

Постановление Правительства РФ от 06.05.2011 N 354 (ред.