Как работают открытая и закрытая системы горячего водоснабжения?

Система горячего водоснабжения состоит из арматуры и трубопроводов, а также устройств, подающих подогретую воду или обеспечивающих ее подогрев.

Открытая и закрытая система горячего водоснабжения — это две системы, противоположные по действию, которые имеют свои положительные и отрицательные стороны.

В открытой схеме теплоснабжения горячая вода нагревается в котельной, ТЭЦ или ГРЭС. К отопительным приборам она отбирается из труб, по которым течет вода – радиаторам, конвекторам и стальным регистрам.

В закрытой сети горячая вода появляется из холодной воды путем нагрева пластинчатых теплообменников на самом объекте теплопотребления (в многоквартирном доме, производственном помещении или бизнес-центре).

Виды систем теплоснабжения

Системы теплоснабжения классифицируются по:

температурному режиму (высокопотенциальные, среднепотенциальные и низкопотенциальные);

типу теплоносителя (паровые и водяные);

числу трубопроводов (однотрубные, многотрубные);

способу подключения (одноступенчатые и многоступенчатые);

способу подачи воды на ГВС (открытые и закрытые).

Открытая и закрытая система – это принцип организации систем теплоснабжения, а не ГВС.

Схемы подачи горячей воды можно разделить на две группы в зависимости от размещения источника тепла:

1. Децентрализованная. Обслуживает один объект.
2. Централизованная (ЦСГВ). Подогрев воды обеспечивает ТЭЦ или котельные. Могут использоваться закрытые или открытые системы водоснабжения.

На промышленных предприятиях зачастую применят вторичный пар. Для населения и организаций используется сильно перегретая одна и та же вода.

Отличие и схожесть двух систем

Многих интересует вопрос, чем отличается открытая система горячего водоснабжения от закрытой?

В открытых или тупиковых системах перед подачей потребителю кипяток разбавляется холодной водой до нужной температуры. Вода для подогрева должна контактировать с теплоносителем. В закрытых системах подогрев производится за счет теплообмена, чем и отличается от открытой схемы.

Проще всего получить горячую воду открытым способом, но вода быстрее остывает и теряет в качестве. Для более длительного сохранения высокой температуры, схему следует закольцевать. Отличительным признаком закрытых систем как раз является кольцевая циркуляция воды.

Достоинства есть у обеих систем, например, у открытой схемы ниже стоимость. Открытая и закрытая сеть дает воду разного качества. Чтобы соответствовать питьевому качеству, должна проводиться деаэрация воды в постоянном режиме.

Схожесть двух систем заключается в максимальной передаче тепла, что сказывается на эффективности этих сетей. Повысить эти показатели можно, установив тепловой насос на любую из систем.

Открытая система

Что такое открытая система горячего водоснабжения? Тупиковая сеть относится к удобным вариантам для малоэтажных домов с короткими стояками. Она проектируется для хозяйственных и бытовых водопроводов, где требуется длительный расход горячей воды. Кроме жилых домов, это могут быть бани, предприятия общепита, оздоровительные организации.

Открытая система более выгодна из-за металлоемкости, но из-за быстрого остывания приходится сливать остывшую воду и какое-то время дожидаться в кране горячей воды.

Поэтому водный ресурс используется нерационально, из-за чего в многоэтажных домах такую систему не применяют.

Структура открытой схемы

Как работает открытая система? Она состоит из подающей и обратной тубы, которые соединяются в тепловом пункте или элеваторном узле, где вода доводится до 60°С. После чего она подается во внутренний трубопровод дома.

Принцип работы тупиковой сети достаточно прост. В схеме присутствует нагревательный прибор, циркуляционный насос, обеспечивающий транспортировку, и трубопровод, ведущий к точкам раздачи.

Открытая система состоит из:

• труб различного сечения (с диметром 20 — 200 мм);
• термометров;
• тепловой изоляцией;
• обратных клапанов;
• манометров;
• шаровых кранов;
• задвижек;
• регуляторов температуры (с контроллером и без).

Варианты монтажа отличаются, они бывают:

1. С верхней разводкой. Реализуется на подкровельных технических этажах в зданиях с возможностью установки водонагревательных баков.
2. С нижней разводкой. Оборудование устанавливается в подвале, что обеспечивает более простое обслуживание. Однако при таком способе давление для всех этажей не бывает одинаковым, поэтому для его поддержания обычно устанавливаются повысительные насосы.

На скорость движения воды оказывает влияние:

• высота, на которую подается вода;
• динамическое давление;
• неизбежные потери.

Поэтому на трубах устанавливаются реле давления, а в резервуарах – поплавковые датчики. Чтобы не приходилось сливать воду из всей системы для осуществления ремонта, ветви трубопровода оснащаются запорной арматурой, чтобы можно было временно отсечь участок от сети.

Плюсы и минусы

Стабильность напора в открытой системе поддерживается гидравлическим способом, то есть горячая вода выдавливает остывающую. Тепловая энергия выдается по максимуму, не требуя высоких затрат на теплоноситель.

Эксплуатацию облегчает минимум оборудования и простота монтажа, что делает ее экономичной. Для обслуживания открытой сети достаточно одного слесаря-сантехника.

Минусы:

по качеству вода не является питьевой;

наличие вредных химических примесей, которые могут вызывать раздражения и сушить кожу;

наличие оранжевого цвета из-за ржавчины;

неприятный запах от горячей воды;

в централизованных условиях вода имеет высокую стоимость;

требуется оплата более дорогой обессоленной воды;

из-за неправильной эксплуатации системы возможно появление воды более 100°С, что приводит к ожогам.

Основным минусом открытой сети является быстрое остывание горячей воды. Многие жильцы по утрам включают кран и долго ждут, пока сольется холодная вода и пойдет горячая. Квартиры, в которых установлены счетчики, страдают больше всего.

К недостатку можно отнести не слишком стабильную температуру в отопительных радиаторах из-за быстро остывающей воды. Выгода также теряется из-за затрат на очистку воды.

Большинство старых застроек получают воду по тупиковой схеме. В новостройках применяется новая закрытая система, где установлено специальное оборудование, которое подогревает воду. В соответствии с ФЗ №190, с 2022 года все объекты строительства в обязательном порядке перейдут на закрытые схемы.

Закрытая система

Что такое закрытая система горячего водоснабжения? В отличие от открытой схемы, в закрытой или кольцевой схеме вода нагревается от воды из тепловой сети, не смешиваясь с теплоносителем, из-за чего возникает теплообмен. То есть, пользователь забирает из водопровода питьевую холодную воду и нагревает ее в дополнительном теплообменнике за счет сетевой воды.

Кроме оборудования, которое используется в тупиковой схеме, здесь установлены:

• контроллеры;
• насосы;
• пластинчатые теплообменники для ГВС;
• щиты управления.

Обслуживание открытой сети проводится в комплексе персоналом различной квалификации. Так, бригада слесарей или слесарь-сантехник проводит обслуживание тепловой изоляции, труб различного сечения, задвижек, термометров, манометров, кранов регуляторов температуры, клапанов.

Электрик необходим для обслуживания электрических узлов, а сотрудники специализированной организации отвечают за тепловую автоматику и контроллеры.

Положительные характеристики закрытой системы:

• хорошее качество горячей воды, приближенной к питьевой;
• отсутствие неприятного запаха;
• постоянная температура, начиная от +60°С, но не выше 100°С, как в открытой схеме;
• более простой контроль системы;
• более низкая стоимость приготовления воды, нет необходимости переплачивать за химически-обессоленную воду.

Недостатки системы

Такие неоспоримые преимущества влекут за собой удорожание сети, что относится к существенным минусам закольцованной системы. Более сложная в техническом плане схема ведет к удорожанию за счет внедрения в них индивидуальных водонагревателей с богатым арсеналом коммуникаций. Поэтому к минусам системы относится использование дорогого оборудования, что ведет к высоким капитальным затратам и более дорогое обслуживание.

При подключении данной сети применяются недешевые латунные трубки, так как полимерные не выдерживают интенсивный подогрев. Но латунь не подвержена коррозии, позволяет обойтись без компенсаторов и упрощает конструкцию.

Также сюда можно отнести сложность регулирования расхода воды. Технически не всегда возможно установить возле каждого котла аккумулирующую емкость. Также возрастают расходы и на электроэнергию, так как оборудование работает от электричества.

Теплосети в закрытой схеме даже при правильной эксплуатации несут 0,5% потери воды, из-за чего их необходимо регулярно подпитывать насосом подкачки. Качество воды обеспечивается вакуумными деаэраторами, установленными в ЦТП.

Итак, между открытой и закрытой системами существуют отличия, имеются свои преимущества и минусы. Открытая схема дешевле и проще, но качество горячей воды ниже, чем в закрытой. Закольцованная сеть хоть и требует к себе большего внимания и дороже, однако, вода в ней лучшего качества.

Специалисты рекомендуют устанавливать кольцованную схему, когда водоснабжение централизованное. Для тех, кто пользуется подземным водозабором, дешевле и проще установить тупиковую сеть, сэкономив немало средств. Не забывайте, что в 2021 году ею еще можно будет пользоваться, но только до 2022 года.

Как происходит подача горячей воды в многоэтажном доме: сверху или снизу?

Жильцы многоквартирных домов нередко сталкиваются с проблемами горячего водоснабжения: недостаточная температура воды в кранах; холодные батареи отопления.

Знание принципов построения системы водоснабжения позволяет понять, как решаются эти проблемы.

Как подается?

Системы подачи горячей воды подразделяются на два вида: открытые и закрытые. При открытой используется теплоноситель, поступающий из централизованной тепломагистрали в дом, далее вода распределяется по внутридомовым сетям.

Эта схема была разработана и реализована при массовой застройке еще в советский период, доказала свою эффективность, надежность. Большая часть многоэтажного жилого фонда снабжается теплоносителем по этой схеме.

При закрытой используется холодная вода магистрального водопровода. Вода поступает в автономный тепловой узел, где нагревается до нужной температуры, и закачивается в водоразборную сеть.

Основные элементы теплового узла:

• газовые или электрические котлы для индивидуального отопления;
• проточные водонагреватели;
• теплообменники, использующие горячую воду центральных магистральных сетей.

1. Горячая вода по качеству соответствует требованиям нормативной документации на питьевую воду.
2. Снижается расход централизованного теплоносителя.

Закрытые системы применяются в современном домостроении. Наибольшая эффективность этих систем проявляется при использовании крышных котельных. В этом случае не требуется подключение к теплотрассам.

Сверху или снизу организовано водоснабжение?

Магистральный водовод входит в контур жилого дома и заканчивается задвижкой. Внутридомовые сети обеспечивают горячей водой всех потребителей.

Через набор вертикальных трубопроводов (стояков) теплоноситель распределяется по этажам. Применяются два типа разводки: однотрубная и двухтрубная.

Выбор схемы зависит от планировочных решений жилого дома:

1. Вариант подачи воды «снизу» применяется при малоэтажной застройке. В высотных домах с этажностью выше девяти подача теплоносителя осуществляется «сверху». В этом случае обеспечивается достаточное давление горячей воды на верхних этажах.
2. В домах с этажностью выше восемнадцати применяется розлив «снизу», но система отопления делится на две автономные зоны. В верхней зоне за счет избыточного давления обеспечивается подача теплоносителя на последние этажи.
3. В старом жилом фонде сохранились дома, в которых нет циркуляционных стояков — «тупиковые системы». За экономию труб расплачиваются неудобствами: при слабом водоразборе вода остывает, приходиться сливать часть воды.

Элементы в системе ГВС

При кажущейся простоте внутридомовые сети — достаточно сложное инженерное сооружение. Диаметры труб внутренней разводки, количество и мощность подкачивающих насосов рассчитываются таким образом, чтобы давление воды было одинаковым на всех этажах.

Универсальная схема открытой системы водоснабжения выглядит следующим образом:

Вода из тепломагистрали проходит через водомерный узел, элеватор и поступает в нагревательные приборы. Дополнительные врезки перед элеваторным узлом обеспечивают подачу горячей воды для гигиенических и бытовых нужд.

К элементам системы также относятся:

• дополнительные насосы;
• задвижки,
• вентили;
• клапаны;
• трубопроводы.

Наиболее сложным является элеваторный узел.

Функции узла:

• регулировка параметров отопительной системы;
• при сильных морозах, когда температура магистрального теплоносителя превышает 100⁰ С, обеспечивает возможность переключения подпитки горячей водой между подачей и обраткой;
• экономит магистральный теплоноситель, поэтому водомер устанавливается на обратном трубопроводе.

Разводка ГВС в квартире

Внутриквартирная разводка служит для доставки горячей воды ко всем точкам разбора. В квартирах, как правило, делается один или два ввода горячей воды от общих стояков.

Вентили на этих вводах служат границей раздела зон ответственности, после вентилей за эксплуатацию водопровода отвечает владелец квартиры.

На практике применяются два способа разводки:

Последовательная или тройниковая схема: по периметру квартиры прокладывается основной трубопровод, к нему последовательно подключаются все потребители воды. Диаметр основной трубы должен превышать диаметры вспомогательных патрубков.

Для подсоединения сантехники и бытовых приборов применяются тройники. Такой монтаж целесообразен в малогабаритных квартирах. При большом количестве потребителей водовод становиться слишком длинным и напора воды может не хватать.
Коллекторная схема. Для квартир большей площади применима коллекторная схема. Главное отличие этого варианта — наличие коллекторной трубы, в нее поступает вода из общего стояка.

К коллектору подсоединяются сантехника и бытовые приборы. Объем коллектора должен обеспечивать одновременную работу всех потребителей.

Преимущества коллекторной схемы:

• обеспечивается одинаковое входное давление воды для всех потребителей;
• возможность демонтажа отдельного потребителя без отключения всего водопровода.

Недостатки:

• дороговизна монтажа;
• размещение коллектора требует отдельного места.

Поломки и неисправности

К характерным неисправностям ГВС относятся:

• выход из строя оборудования;
• шумы в работе системы;
• температура отопительных приборов ниже нормы;
• слабый напор горячей воды;
• температурный разброс теплоносителя по этажам дома;
• утечки в соединениях;
• коррозия трубопроводов и запорной арматуры.

Шумы, как правило, вызваны вибрацией неправильно установленных насосов, износом подшипников электродвигателей, ослаблением креплений трубопроводов, выходом из строя регулирующих вентилей.

К понижению температуры отопительных приборов приводят воздушные пробки в самих приборах, разрегулирование элеваторного узла, засоры и нарушение теплоизоляции в отопительных стояках.

Температурные требования

Параметры горячей воды в жилом доме регламентируются требованиями ГОСТ 2874-82 и нормами санитарной гигиены.

Эти требования обеспечиваются ресурсными организациями. Температура воды должна быть в пределах 60-75⁰ С.

Попытка использовать в водопроводной сети воду из отопления карается законом.

Заключение

Системы горячего водоснабжения в многоквартирных домах постоянно совершенствуются.

На смену громоздким чугунным трубопроводам приходят современные облегченные конструкции, высокопроизводительное оборудование, измерительная техника, но принципиальные схемы обеспечения горячей водой и теплом жилых домов пока неизменны.