Водоснабжение предприятий

Промышленные предприятия тратят воду не только на технологические процессы, но и на хозяйственные, питьевые нужды, системы пожаротушения и на полив зеленых насаждений.

Водоснабжение предприятия – это прямоточные, оборотные и комбинированные системы, состоящие из сетей, резервуаров, насосных станций, циркуляционных насосных станций и прочего оборудования.

В прямоточных системах водоснабжения предприятияпроизводится забор воды из источника, доставка до потребителя и сброс отработанной воды. Такие системы используются для хозяйственных и питьевых целей, а также в организацииводоснабжения предприятий общественного питания и водоснабжения фармацевтической промышленности, т. е. там, где повторное использование воды недопустимо.

В оборотных системах водоснабжения предприятия вода, которая использовалась в технологических процессах после доочистки или при ее приемлемом качестве поступает в другие системы (например, системы отопления предприятия) или производственные процессы (например, с целью охлаждения оборудования), тем самым значительно экономя водозабор и уменьшая сбросы сточных вод.

При недостаточном напоре воды для технологических процессов в системе водоснабжения промышленного предприятия строятся станции повышения давления (насосные станции предприятия) и системы хранения воды. При проектировании промышленных систем водоснабжения уточняются все производственные потребители воды, определяется качество воды по каждому потребителю, напор, расход, суточные и сезонные режимы и возможные источники.

Системы водоснабжения промышленных предприятий

Системы производственных водопроводов различают по способам использования воды: прямоточные, оборотные и с повторным использованием воды.

При прямоточных системах водоснабжения вода обычно входит в состав выпускаемого фабриката или претерпевает существенные изменения своего состава, в связи, с чем повторное ее использование нецелесообразно. В этом случае предусматривают сброс использованной воды после смешения с другими сточными водами в местную гидрографическую сеть или передачу ее на водоочистные сооружения.

При оборотных системах водоснабжения, когда вода применяется для охлаждения, в целях экономии воды оказывается целесообразным сбрасываемую предприятием (или отдельным цехом) нагретую воду охлаждать и подавать для повторного использования на том же объекте. В этом случае из источника подается только 3-5% общего количества используемой воды для пополнения потерь при ее обороте. Вода из источника обычно подается в бассейн (резервуар), в котором собирается охлажденная вода. Иногда оборотную воду приходится не только охлаждать, но и подвергать некоторой очистке.

В тех случаях, когда вода, сбрасываемая одним из промышленных потребителей, может быть использована другим, устраивают так называемые системы повторного использования воды, что позволяет уменьшить количество воды, забираемой из источника.

На промышленных предприятиях устраивают водопроводы следующего назначения:

• отдельные производственные и хозяйственно-противопожарный;
• отдельные производственно-противопожарный и хозяйственно-питьевой;
• отдельные производственные, противопожарный и хозяйственно-питьевой;
• объединенный производственно-противопожарно-хозяйственный.

Характерным примером объектов водоснабжения являются так же крупные промышленные предприятия, расположенные за пределами города. При проектировании водопроводов подобного промышленного предприятия и жилого поселка при нем необходимо учитывать расходы воды на производственные нужды предприятия, хозяйственно-питьевые нужды населения жилого поселка и рабочих во время пребывания их на производстве, на поливку заводских проездов и зеленых насаждений и тушения пожара на предприятии и в поселке. На промышленном предприятии в зависимости от качества потребляемой им воды можно устраивать как объединенные, так и раздельные системы подачи воды на нужды производства и хозяйственно-питьевые нужды.

Иногда система производственного водоснабжения значительно усложняется тем, что отдельные производственные потребители, входящие в состав предприятия, предъявляют различные требования к качеству воды. В связи с этим приходится сооружать несколько систем производственных водопроводов, часто устройства раздельных систем производственных водопроводов обусловлено тем, что для отдельных цехов требуются различные напоры в сетях.

Как осуществляется водоснабжение предприятия, правильная организация

Организация водоснабжения – одна из важных задач для владельцев современных частных, загородных домов или предприятий. Использование воды является необходимым как на больших, так и на малых предприятиях. Вода задействована в самых различных отраслях производства: в пищевом, промышленном, химическом и других отраслях. Главной задачей организации водоснабжения является обеспечение стабильной работы предприятия. В случае если водоснабжение предприятия было организовано неправильно, то это повлияет не только на удобство работы, но и на качество выпускаемой данным предприятием продукции.

Главные требования к организации водоснабжения – это качество воды, надежность и объем водопотребления. Именно поэтому к выбору источника воды, насосного оборудования и системы водоснабжения организации подходят со всей ответственностью и серьезностью. Случается, что предприятиям приходится использовать достаточно удаленные источники воды из-за нехватки местных. Водоснабжение имеет высокую стоимость, а перед организациями встает вопрос о расположении своего производства в незначительной удаленности от крупных источников воды или вблизи источника сырья, чтобы как можно больше снизить затраты на оплату водоснабжения.

Сточные воды — это еще один фактор, учитываемый предприятиями при организации водоотведения. Сброс загрязненных и токсичных вод в озера и реки не допустим, так как это может повлиять на окружающую среду и качество местных природных водоемов. Природоохранные мероприятия контролирует государство и закон об охране вод, который устанавливает строгие правила и отступление от них не допустимо. Эти волнующие проблемы привели к тому, что проводят оборотное водоснабжение предприятий, а так же повторное использование воды.

Современные системы водоснабжения предприятий

Сегодняшние системы водоснабжения промышленных предприятий сооружаются согласно определенным схемам.Схемы – это последовательно расположенные сооружения водопровода на местности. Проектирование начинается с определения состава сооружения и вычерчивания схемы водопровода, обычно таких схем чертят несколько. После проводят технический и экономический расчет и сравнивают варианты, чтобы учесть все факторы, влияющие на качество и стоимость сооружения водопровода, а после выбирают наиболее выгодный.

Потом по выбранной схеме проектируют и производят расчет всех устройств СПВ. Есть три основные схемы: прямоточная (подразумевает повторное использование воды), оборотная и комбинированная. Существует несколько условий выбора схемы СПВ:

1. Мощность источника воды и его характеристики (качество воды, подземные или поверхностные и так далее);
2. Расположение источника воды;
3. Требования к качеству воды предприятием;
4. Характер загрязнения воды;
5. Климатические особенности местности.

Водоснабжение промышленных предприятий, осуществляемое по прямоточной системе прямо из источника, забирает абсолютно все необходимое количество воды. Потребность предприятия максимального водопотребления за сутки и является основополагающей в выборе производительности водозаборных устройств, насосов и очистных сооружений, именно приходится учитывать полное покрытие потребностей предприятия в водопотреблении. Это может привести к увеличению мощности и размеров элементов, потребление энергии так же возрастает, следовательно, происходит серьезное удорожание. К тому же, найти источник с лимитом воды, достаточным для потребления достаточно сложно.

Важно! У прямоточной системы есть серьезный недостаток: отработанная вода сбрасывается в водоемы, а если дебит водоемов не сможет поглотить сбросы, в таком случае вред экологическому равновесию неминуем.

Поэтому данная схема уместна для противопожарного и хозяйственно-питьевого водоснабжения, так как повторное использование воды исключено, следовательно, никакого вреда окружающей среде не может быть причинено. Так же данную схему можно реализовать как технологическую в фармацевтической и пищевой промышленности.

Если у потребителя технической воды возникает потребность в большом расходе, то используется схема повторного использования. Работа осуществляется по прямоточному режиму, с условием, что из источника забирается необходимое количество, предприятием с большим расходом, остальные предприятия применяют сбросную воду. Следовательно, количество забранной воды из источников и сбрасываемой воды предприятием сокращается, что позволяет систему водоснабжения сделать более дешевой для всех предприятий.

На промышленных предприятиях грамотное проектирование и организация водоснабжения имеет не менее важное значение, чем в жилых домах, административных зданиях или на других объектах. Для большинства технологических процессов нужна вода определенного качества – не содержащая механических, химических примесей, которые могут приводить к образованию накипи и порче оборудования.

На предприятиях должна быть обеспечена и подача воды для хозяйственно-питьевых нужд работников производства. Вода должна быть дополнительно отфильтрована, обеззаражена и строго отвечать требованиям санитарии и гигиены.

Что касается проектирования системы водоснабжения предприятия промышленности, тут исполнитель действует, исходя из определенных правил и норм, описанных в таких документах, как:

• санитарные нормы (СН) для промышленных предприятий (№ 245-71);
• строительные нормы и правила (СНИП) по проектированию внутреннего водопровода зданий (№ II-Г.1-70);
• СНИП по нормам проектирования внутренней канализации и водостоков зданий (№ II-Г.4-70);
• госстандарт (ГОСТ) по питьевой воде (№ 2874-82).

Схемы, по которым происходит водоснабжение промпредприятий, отличаются от таковых для других объектов капитального строительства.

Схемы водоснабжения промышленных предприятий

Система водоснабжения на предприятии оборудуется по одной из трех схем:

Зависит это от деталей технологических процессов производства, оборудования, расположения самого предприятия и путей дальнейшего использования отработанной воды.

Так, в первом случае необходимым условием является наличие крупного источника воды поблизости (не дальше 5 км) от производства. При этом высота подачи воды (геодезическая высота) не должна быть выше 25 м. После прохождения технологического процесса воду сбрасывают в водоем.

При последовательной схеме водоснабжения предприятия подразумевается повторное использование воды, что позволяет снизить расход ресурса, забираемого из источника. Очистка отработанной воды обычно при таком водоснабжении не предусмотрена, поэтому применяют такую схему, если в процессе производства вода не загрязняется вредными химическими или механическими примесями.

Оборотное водоснабжение промышленных предприятий

Самой сложной схемой водоснабжений промпредприятий является оборотная система. В этом случае водроснабжение организуется замкнутым, повторяющимся циклом, но с обязательно предусмотренным процессом очистки воды.

• во-первых, экологична, поскольку исключает сброс загрязненной воды в городские водоемы или канализацию;
• во-вторых, экономна – позволяет снижать (почти на 100%) водопотребление предприятия и избегать штрафов за превышение ПДК.

Современные очистительные технологии и устройства способны избавлять отработанную воду от механических, биологических, химических примесей. Путем специальных манипуляций на сегодня можно избавить воду от ионов тяжелых металлов и излишка солей, что позволяет возвращать исключительно чистый ресурс в природу.

Техническое водоснабжение промышленных предприятий

Что должна включать любая система технического водоснабжения предприятия – это целый комплекс различных сооружений и устройств для:

• забора;
• очищения;
• хранения;
• подачи;
• перераспределения водного ресурса.

Конкретнее, схема водоснабжения представляет собой систему, состоящую из таких составляющих:

• водозаборные сооружения – функция отбора воды из природного водоема;
• насосные станции – подают воду либо в специальный пруд-отстойник, либо прямо по трубопроводу, могут быть нескольких уровней, что зависит от их назначения;
• пруды-отстойники – предварительная очистка воды;
• резрвуары очищенной воды, где прошедшая первичную очистку вода хранится необходимое время;
• пруды-накопители;
• водонапорная башня, которая нужна для того, чтобы обеспечивать должный напор водной струи;
• установки химводоочистки (ХВО);
• водоотводы.

Дополнительно в систему входят детали запорной, регулирующей аппаратуры, водопроводные сети и т. д.

Проектировщик составляет детальный план их расположения на территории предприятия в зависимости от мощности, назначения, конструктивных характеристик строений и зданий. Главный принцип, на который сегодня ориентированы как заказчики проекта, так и исполнители его – это минимальное потребление водного ресурса в сочетании с максимальным использованием отработанной воды и других отходов производства.

​

«ИНТЕХ» — инжиниринговая компания. На нашем ресурсе air-ventilation.ru Вы можете узнать необходимую информацию и получить коммерческое предложение.

Отзывы о компании ООО «ИНТЕХ»:

Информация, размещенная на сайте, носит ознакомительный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой.

© 2003-2021 ИНТЕХ — Вентиляция и кондиционирование. Контакты

Централизованное ГВС

Опубликовано: 23 апреля 2012 г.

Горячее водоснабжение (ГВС) промышленного объекта, как и любого другого, может быть централизованным или децентрализованным (местным) в зависимости от объемов потребности горячей воды и удаленности от централизованного места выработки тепла (например, ТЭЦ). Соответственно избранному способу производства горячей воды будет применяться и разное оборудование.

При децентрализованном ГВС тепло вырабатывается теплогенераторами (водогрейные двухконтурные котлы, котлы, оснащенные бойлером, проточные и накопительные водонагреватели), которые находятся на месте потребления горячей воды или в непосредственной близости. Также в целях обеспечения децентрализованного ГВС может утилизироваться тепло природных источников энергии (солнце, геотермальная энергия) или cбросовое тепло промышленных предприятий. Для этого обычно применяются тепловые насосы или солнечные коллекторы.
В большинстве случаев децентрализованные схемы теплоснабжения, включающие отопление и ГВС, применяются на индивидуальных жилых объектах (коттеджах, загородных домах) или на удаленных промышленных предприятиях, объектах социального назначения. Отдельно можно говорить о поквартирном теплоснабжении многоквартирных домов, когда в каждой квартире устанавливается бытовой двухконтурный котел или одноконтурный, оснащенный бойлером. В жилом фонде сохранилось также еще централизованное отопление в сочетании с местным ГВС от индивидуальных газовых колонок.
Все же в России, в коммунальном секторе и на промышленных предприятиях исторически наибольшее распространение получило централизованное снабжение горячей водой.

Главные принципы
Существует несколько основных технологий централизованного производства горячей воды:
— в центральных тепловых пунктах (ЦТП), с нагревом в водоводяных подогревателях водой, поступающей из квартальной (районной) котельной или от ТЭЦ;
— аналогично, но в индивидуальных тепловых пунктах (ИТП) здания;
— в домовых или групповых котельных, где вода нагревается непосредственно в водогрейных котлах или в пароводяных подогревателях, присоединенных к паровым котлам;
— на ТЭЦ или в котлах квартальных (районных) котельных с непосредственным разбором воды из присоединенной к ним тепловой сети.
Кроме теплогенератора и водоподогревателя (за исключением случая непосредственного разбора воды из тепловой сети, когда водоподогреватель отсутствует) система централизованного теплоснабжения включает также: трубопроводы теплоносителя, соединяющие генератор тепла с водоподогревателем; трубопроводы, разводящие горячую воду потребителям; сетевые устройства (компенсаторы линейных удлинений, воздухоотводчики); арматуру (водоразборную, предохранительную, запорную); аккумуляторы (баки); циркуляционные насосы, а при необходимости – и насосные установки повышения давления; контрольно-регулирующие устройства (регуляторы расхода, температуры), приборы учета потребления воды и тепла.
Поступающая к потребителям в жилых и общественных зданиях горячая вода должна быть питьевого качества.

Варианты от целесообразности
В коммунальном комплексе наиболее распространены схемы производства горячей воды с водоводяными подогревателями, входящими в состав ЦТП или ИТП. Причем, схема ГВС с ИТП считается более перспективной в отношении энергосбережения.
На ЦТП холодная вода из наружной сети через ввод, водомерный узел и установку повышения давления подается в водонагреватель, где нагревается до нужной температуры, забирая энергию теплоносителя, поступающего из первичного контура сети теплоснабжения. Далее нагретая вода доставляется по распределительной сети ГВС непосредственно к потребителю. Остывшая вода из системы ГВС также возвращается в водонагреватель для подогрева.
Обязательные профилактические работы на ЦТП диктуются необходимостью устранения последствий коррозии и образования накипи в подогревателях и трубопроводах. Профилактика проводится по окончании отопительного сезона, как правило, летом, однако на все это время потребитель лишается горячей воды. Если в закрытой системе теплоснабжения передача тепла с первичного теплоносителя происходит не в ЦТП, а на ИТП, то длительных перебоев в обеспечении ГВС удается избежать.
В отличие от ЦТП, обслуживающих от двух зданий и более, к ИТП присоединяются системы отопления, вентиляции, ГВС и технологических теплоиспользующих установок только одного здания или даже его части. Для передачи тепла с первичной сети ИТП, как правило, комплектуются разборными или паяными пластинчатыми теплообменниками, которые компактнее, эффективнее, а также менее, чем кожухотрубные, подвержены коррозии и формированию отложений. Процесс чистки пластинчатых теплообменников ИТП занимает во много раз меньше времени (несколько часов в год), чем профилактические работы на ЦТП (до 30 суток в год), и, как следствие, не происходит перебоев в обеспечении ГВС потребителя.
Системы с ИТП обходятся дешевле за счет снижения капитальных затрат на строительство ЦТП, требующих отдельного строения. Для современных малогабаритных ИТП не обязательно даже иметь специально оборудованное помещение. Снижаются капитальные затраты и за счет замены четырехтрубной (для ЦТП) на двухтрубную подводку к зданию, так как ГВС готовится на ИТП, размещенном непосредственно в самом здании. По той же причине исключаются теплопотери в наружных сетях ГВС. Появляются дополнительные удобства для потребителя. Организация системы теплоснабжения здания с ИТП, оснащенного современной погодозависимой автоматикой, позволяет отапливаться в более гибком и экономичном режиме. Практически полностью исключаются так называемые «недотопы» и «перетопы». ИТП могут применяться не только при организации систем теплоснабжения вновь возводимых объектов, но и при реконструкции зданий.
Основные положения по проектированию и строительству ЦТП и ИТП собраны в «Своде правил по проектированию и строительству. Проектирование тепловых пунктов» (СП-41-101-95).
Схему с подогревом воды в пароводяных подогревателях используют соответственно там, где для производства тепла применяется паровой котел – часто в промышленности, на предприятиях, требующих производства пара или горячей воды с высокими значениями температуры.

Водоподогреватели в системах ГВС
В системах ГВС применяются водоводяные и пароводяные водоподогреватели.
Ранее в России широкое распространение в составе ЦТП получили водоводяные и пароводяные водоподогреватели в кожухотрубном исполнении.
Традиционный кожухотрубный теплообменник (КТО) не допускает прямого контакта теплоносителя с подогреваемой водой. Теплообмен между средами осуществляется через стенки трубок при встречном движении несмешивающихся сред.
Съем тепла в КТО осуществляется через стенки металлических трубок. Трубки делаются из устойчивых к коррозии металлов, таких как латунь или нержавеющая сталь. Используются как гладкие, так и профилированные трубки. Эффективность профилированных трубок выше, но они несколько сложнее в производстве.
В системах отопления теплоноситель, как правило, движется внутри трубок КТО, в то время как нагреваемая вода – по межтрубному пространству. В системе ГВС нагреваемая вода движется по трубкам, а нагревающий ее теплоноситель (пар или вода) по межтрубному пространству.
Водоводяной подогреватель на основе КТО состоит из секций необходимого размера, наиболее распространены двух- и четырехметровые. Между собой секции соединяются «калачами», по которым между секциями передается вода из трубного пространства, и патрубками, по которым движется вода межтрубного пространства. Диаметр секций может составлять от 57 до 377 мм, что позволяет подобрать оптимальную мощность системы. В среднем, срок службы такого водоводяного подогревателя составляет около 25 лет.
Водоводяные КТО рассчитаны на эксплуатацию при температуре теплоносителя до 150 о C и относительном давлении до 1 МПа для секций с латунными трубками и до 1,6 МПа для секций со стальными трубками. Для того чтобы избежать прогиба трубок, используются блоки опорных перегородок. При этом перегородки смещаются друг относительно друга, благодаря чему достигается поперечно-винтовое омывание трубок водой из межтрубного пространства.
КТО нуждаются в регулярном техническом обслуживании. Чистка трубок от накипи, которая снижает эффективность теплообмена, должна осуществляться не реже одного раза в 2 года. Если КТО эксплуатируется в тяжелых условиях, техническое обслуживание рекомендуется производить чаще.
Пароводяные КТО используются для подогрева воды систем теплоснабжения, отопления и ГВС, могут применяться в системах, работающих по наиболее распространенным графикам температурного регулирования 70–150 ºC, 70–130 ºC, 70–95 ºC, 5–60 ºC. Первичный теплоноситель в пароводяных подогревателях – пар давлением 0,7 МПа для подогрева воды до 130 и 150 ºС и давлением 0,2 МПа для подогрева воды до 95 и 60 ºС. Давление воды не должно быть выше 1,6 МПа. Для температурного режима 70–150 ºC используются четырехходовые подогреватели, для остальных режимов – двухходовые. Во избежание вскипания воды ее давление в подогревателях должно быть не менее чем на 0,1 МПа выше давления пара.
Кожухотрубные теплообменники, получившие широкое распространение в качестве водоводяных и пароводяных подогревателей в XX в., просты в конструкции. Однако простота конструкции не всегда исключает недостатки. В КТО сложно обнаружить внутренние протечки, следствием которых является нежелательное смешивание сред. При простоте конструкции КТО сложны в изготовлении и ремонте. Они требуют много места при установке, что не всегда удобно при монтаже тепловых пунктов. Наконец, КПД КТО относительно невысок.
Сегодня в роли водоподогревателей – все чаще в составе ЦТП и почти исключительно в составе ИТП – применяются пластинчатые теплообменники (ПТО), лишенные ряда недостатков, присущих КТО и обладающие дополнительными преимуществами.
В пластинчатых теплообменных аппаратах потоки теплоносителя движутся между стальными пластинами, которые имеют рельефную поверхность, создающую турбулентность потока для более эффективного теплообмена между несмешивающимися средами. КПД пластинчатых теплообменников может достигать 99 %.
Высокая эффективность теплообмена создает предпосылки для использования на тепловых пунктах современных систем автоматики с погодной компенсацией, что позволяет перейти на качественное регулирование теплоносителя в системе отопления в переходный период (при температуре наружного воздуха от 1 до 8 о С). Кроме того, турбулентность потока снижает вероятность образования отложений на поверхностях теплообмена. Как следствие, пластины ПТО меньше подвергаются коррозии, чем рабочие поверхности КТО, пластинчатые аппараты реже нуждаются в очистке и служат дольше. Сам ремонт ПТО сводится к замене пластины или прокладки.
Герметичность пластинчатого теплообменника обеспечивается резиновыми прокладками, располагающимися между пластинами. Пластины стягиваются в пакет, и число их может меняться в соответствии с нуждами заказчика. Эта же особенность конструкции ПТО позволяет легко наращивать рабочую мощность аппарата за счет добавления новых пластин.
Высокий КПД и большая площадь теплообменных поверхностей, находящихся в контакте с теплоносителем, определяют компактность пластинчатых аппаратов. ПТО с габаритными размерами 3×2×1 м может иметь площадь теплообменных поверхностей от 200 м 2 и более. В сравнении с КТО той же производительности ПТО компактнее в 4–6 раз.
По способу сборки ПТО разделяются на две основные группы: разборные и паяные. В разборных герметизация достигается за счет уплотнений, а в паяных – посредством пайки в вакуумной печи. Различаются эти группы и по способности теплообменника выдерживать ту или иную температуру теплообменных сред. Для разборных ПТО максимальная рабочая температура составляет 150–180 о С, где 150 о С – температурный предел для уплотнений из резины EPDM, а 180 о С – для уплотнений из резины Vitol или эксклюзивных материалов. Для паяных теплообменников рабочая температура достигает 220–250 о С.

Комментарий специалиста
Рекомендации по выбору теплообменного оборудования от специалистов компании «Ридан».

Выбор теплообменного оборудования
ПТО сегодня – наиболее рациональный вариант подключения систем ГВС зданий к тепловым сетям. Однако выбор оптимального теплообменного оборудования для решения конкретной задачи требует профессионального подхода, поэтому разумнее всего предоставить этот выбор производителям, которым доверяет заказчик.
При самостоятельном расчете ПТО (на расчетных программах производителей) следует учитывать следующее.
Теплообменник должен одинаково хорошо справляться со своей функцией на всех режимах работы, поэтому основной (конструкторский) расчет необходимо выполнять на самый напряженный режим. В большинстве случаев таким является переходный режим работы, который рассчитывается на точку излома температурного графика. Целесообразно проверить с помощью функции поверочного расчета работу выбранного оборудования и на других характерных режимах. Следует помнить, что при отсутствии баков аккумуляторов расчет ведется на максимальное потребление расхода горячей воды.
При расчете надо предусмотреть запас теплообменной поверхности (запас по коэффициенту теплопередачи). Он нужен для сохранения необходимых рабочих параметров оборудования при загрязнении поверхности теплообмена в процессе работы. Согласно СП41-101-95 для систем ГВС рекомендуется запас поверхности теплообмена – 15–30 %. Окончательный выбор запаса теплообменной поверхности производится заказчиком с учетом баланса надежности оборудования и его цены. Граница разумной экономии не должна превышать пороговых значений: запас для разборных ПТО не должен быть меньше 7 %, для паяных – не меньше 20 %.
Во избежание преждевременного выхода из строя ПТО, а также повышенного шума во время его работы нельзя допускать высоких скоростей сред в теплообменнике. Максимальные скорости жидкости лучше ограничить 4,5 м/с. ПТО – эффективное оборудование, но чрезмерная эффективность может привести к чрезмерной чувствительности к загрязнению, поэтому коэффициент теплопередачи желательно ограничить значениями 4500–5000 ккал/(м2•ч•˚С).

Рекомендации по выбору материалов для ПТО систем ГВС
Стандартное материальное исполнение теплообменного оборудования большинства производителей предусматривает: пластины – сталь AISI 316, прокладки – EPDM, порты теплообменника – углеродистая сталь. В большинстве случаев этот комплект оптимален по соотношению «цена-качество». Однако в случаях, когда вода холодного водоснабжения (ХВС) подвергается регулярному гиперхлорированию (например, в период снеготаяния), или берется из скважины (или водоема) и не соответствует по качеству нормативам ХВС (прежде всего по концентрации хлорид-ионов, в совокупности с достаточным содержанием солей жесткости), существенно повышается риск возникновения на пластинах местных видов коррозии (питтинг, коррозионное растрескивание). В этом случае необходимо предусмотреть применение пластин из более коррозионностойкого материала (SMO254, Titan). В любом случае для систем ГВС нельзя использовать в качестве материала пластин стали с меньшей коррозионной стойкостью, чем AISI 316 (например, AISI 304 и др.). Порты теплообменника, выполненные из углеродистой стали, могут являться дополнительным источником оксидов железа в системе ГВС. Для предотвращения контакта воды системы ГВС с углеродистой сталью можно предусмотреть выполнение портов теплообменника по нагреваемой стороне из нержавеющей стали, или наличие особых вставок в порты (обычно стальные или резиновые).

Трубопроводы ГВС
Для устройства трубопроводов внутренних систем горячего водоснабжения используется большой набор труб из различных материалов. Доминируют по-прежнему стальные трубы, но все больше применяются трубопроводы из пластиковых материалов (сшитого полиэтилена, полипропилена, полибутена, дополнительно хлорированного поливинилхлорида и др.) и металлопластиковых. Применяются также медные трубы российских производителей, а также поставляемых из-за рубежа. Термостойкость – один из важнейших факторов, влияющих на выбор труб для системы горячего водоснабжения.

Комментарий специалиста
Константин Воскресенский, технический представитель компании Viega в России

Особенности «горячего» трубопровода
При выборе типа трубопроводной системы для горячего водоснабжения на первый план выходит термостойкость труб. У металлических труб эта характеристика лучше, чем у полимерных (при долговременном воздействии высокой температуры они со временем выходят из строя). Альтернативой пластиковым трубам могут служить металлополимерные.
Не менее важно учитывать также коэффициент линейного теплового расширения (КЛТР), характеризующий степень удлинения трубы при нагревании. По этому показателю металлические трубы также предпочтительнее полимерных, так как КЛТР для разного вида металлов составляет от 0,012 до 0,015 мм•м•К. Коэффициент теплового расширения полимерных трубопроводов гораздо выше – от 0,15 до 0,18 мм•м•К. Поэтому полимерные трубы начинают выгибаться и провисать даже при незначительном нагреве, вследствие чего возникает внутреннее напряжение в стенках труб и фитингов, что может привести не только к деформации, но и к разрушению уязвимых участков системы, например, мест соединений.
Несмотря на то, что металлические трубопроводы гораздо меньше подвержены линейному тепловому расширению, полностью игнорировать КЛТР и в их случае нельзя. При проектировании металлических трубопроводов горячего водоснабжения необходимо на их длинных участках ставить компенсаторы линейного удлинения, чтобы в точках подсоединения арматуры и оборудования из-за теплового расширения не возникали сильные механические напряжения. Например, следует формировать специальные участки-компенсаторы, имеющие форму букв Z, T и U. Там, где невозможно создать такой участок, используют сильфонные компенсаторы – конструкции, своим видом напоминающие гармошку. Они примут на себя многоцикличные деформации сжатия, растяжения, изгиба и их комбинаций под воздействием внутреннего или внешнего давления, температуры и механических напряжений и компенсируют напряжения в трубопроводе без нарушения его герметичности.
И, конечно же, при выборе системы для горячего водоснабжения необходимо учитывать химический состав воды, поскольку при высокой температуре химическое воздействие на трубы усиливается. Даже безвредная по своему составу для человека вода может стать разрушительной для труб. Для металлических систем важно значение рН (кислотность), а также наличие растворенного кислорода, хлора и его соединений. Большие концентрации хлора также опасны и для многих видов полимерных труб.
Наилучшим образом ведут себя трубы из нержавеющей стали – они нейтральны по своей природе, не вступают в реакцию с примесями в воде и не изменяют качества воды. На втором месте – трубы из меди. Они также обладают рядом преимуществ (коррозионная стойкость, бактерицидность), но для них важны исходные параметры воды – рН, скорость потока, наличие органических примесей и т.д.
Наконец, последний показатель, с которым нельзя не считаться – газопроницаемость. Стенки некоторых видов полимерных труб, подходящих для применения в системах теплоснабжения, проницаемы для кислорода. Кислород не опасен для самих труб, но вызывает коррозию стальных приборов, а также образует воздушные пробки, вызывающие неполадки в работе системы. Поэтому в системах теплоснабжения должны использоваться полимерные трубы с защитным антидиффузионным слоем.

Циркуляционные насосы в системах ГВС
Сети трубопроводов систем централизованного горячего водоснабжения состоят из подающих и циркуляционных трубопроводов. Циркуляционные трубопроводы устраивают для естественной или искусственной циркуляции воды в сети через водоподогреватель, чтобы при недостаточном водоразборе или его отстутствии вода не остывала и вне зависимости от условий разбора имела одинаковую температуру на выходе. Искусственная циркуляция воды в циркуляционных трубопроводах обеспечивается работой циркуляционных насосов.
В системах ГВС, как правило, находят применение насосы меньшей мощности, чем в системах отопления, поэтому в большинстве случаев даже в промышленных системах устанавливаются насосы с мокрым ротором – более удобные в монтаже и обслуживании, более надежные, но характеризующиеся меньшим КПД, чем циркуляционные насосы с сухим ротором. Лишь там, где протяженность, а как следствие, и гидравлическое сопротивление в контуре ГВС требует применения агрегатов большой мощности, значение которой выходит за мощностной диапазон существующих линеек мокрых циркуляционников, устанавливаются насосы с сухим ротором (так называемые насосы in line).
Отличие насосов с сухим и мокрым ротором заключается в том, что у первых рабочая камера агрегата, через которую прокачивается рабочая среда, герметично изолирована от ротора двигателя, а в агрегатах с мокрым ротором рабочая жидкость вместе с рабочим колесом омывает ротор, выполняя одновременно функции смазывания подшипников и охлаждения электромотора. Части мотора насоса с мокрым ротором, которые находятся под напряжением, герметично защищает от соприкосновения с жидкой рабочей средой разделительный стакан, выполненный из нержавеющей немагнитной стали. Вал ротора часто изготавливают из керамики, а подшипники из графита.
В целом мокрые насосы проще сухих по конструкции, дешевле, но обладают меньшей мощностью и КПД. Если для насосов с сухим ротором КПД колеблется в пределах 40–80 %, то для большинства «мокрых циркуляционников» этот показатель составляет 10–60 %.
К достоинствам именно мокрых циркуляционных насосов необходимо отнести и такие качества, как надежность и простота в эксплуатации – они могут работать годами без технического обслуживания. Монтаж, ремонт и замена этих насосов не требуют трудоемких операций. Для облегчения ремонта и профилактики многие современные мокрые циркуляционики собраны по блочному принципу и легко разбираются на пять блочных модулей: корпус насоса, рабочее колесо, вал с подшипниками и ротором – единым блоком в картуше, корпус мотора со статором, клеммная коробка.
Работают мокрые циркуляционники практически бесшумно.
На российский рынок циркуляционные насосы с мокрым ротором поставляет ряд мировых лидеров производства насосного оборудования: DAB, Grundfos, Nocchi (Pentair Water Italy), Smedegaard, Wilo, Wirbel и др.

Комментарий специалиста
Дмитрий Денисенко, региональный руководитель по Москве и МО, компания ООО «Вило Рус»

Надежность насосов с мокрым ротором в системах ГВС
Отличия циркуляционных насосов для ГВС от их аналогов, применяемых в системах отопления, прежде всего определяются свойствами рабочей среды. Вода в системах ГВС не подвергается той водоподготовке, которая проводится для теплоносителя систем отопления, поэтому, как правило, характеризуется большей концентрацией кислорода и солей жесткости. Контактирующие с водой детали циркуляционных насосов для ГВС изготавливаются из материалов, устойчивых к действию кислородной коррозии. Материалом исполнения корпуса таких насосов обычно служит чугун с нанесенным на него катафорезным покрытием, бронза, латунь или легированная сталь с добавками, определяющими указанные свойства. Из легированной стали изготавливают и вал мокрых циркуляционных насосов для ГВС, а материалом для подшипников служит графит, пропитанный синтетической смолой.
В циркуляционных насосах для ГВС с сухим ротором применяется в основном рабочее колесо, изготовленное из бронзы, а также специальные торцевые уплотнения вала, предназначенные для контакта с питьевой водой.
При этом конструкция моделей насосов с сухим ротором, предназначенных для эксплуатации в системах горячего водоснабжения, не отличается от аналогов для систем отопления, а у мокрых циркуляционников должны быть специфические отличия, как, например, в серии Wilo Top-Z. Это касается устройства рабочей камеры данных насосов, частично изолированной от контура ГВС.
В насосе с мокрым ротором, который не имеет в своей конструкции крыльчатки вентилятора, той, что в составе конструкции насоса с сухим ротором охлаждает потоком воздуха мотор, охлаждение мотора происходит следующим образом: перекачиваемая вода поступает из зоны повышенного давления за рабочим колесом в отсек с ротором, омывая изнутри стенку стакана роторной камеры, с другой стороны которой расположены обмотки статора. Сняв таким образом тепло со стенки стакана роторной камеры, вода поступает в отверстие, расположенное на задней части вала и по каналу внутри вала возвращается в зону пониженного давления, перед рабочим колесом. Рабочая камера насоса и камера ротора при этом не изолированы друг от друга, вода постоянно движется из одной в другую.
Рабочая камера насосов Wilo Top-Z разбита на два изолированных отсека – отсек рабочего колеса и отсек ротора. При первичном заполнении системы ГВС водой отсек с рабочим колесом заполняется теплоносителем – водой, которая далее по каналу внутри вала поступает через обратный клапан, расположенный в этом канале, в отсек с ротором. Там она, как и для всех других моделей мокрых циркуляционников, выполняет функцию охлаждения мотора «изнутри», однако несколько иным способом. Поступившая в моторный отсек вода запирается с помощью торцевого уплотнения вала повышенным давлением за рабочим колесом, выйти же обратно через канал внутри вала ей мешает обратный клапан, расположенный там. Запертая в роторном отсеке вода начинает выполнять роль теплопроводника. Теплообмен между водой роторного отсека и водой в системе ГВС осуществляется через запирающую металлическую пластину – этого, а также теплообмена от кожуха мотора в окружающий воздух оказывается достаточно, чтобы не дать мотору перегреться при работе насоса. Если же вода в камере ротора нагревается сверх предусмотренного значения температуры, возросшим от температуры давлением в отсеке ротора отжимается запирающее уплотнение и часть воды сбрасывается в отсек рабочего колеса и далее в трубопровод ГВС. При последующем охлаждении (когда насос не работает) объем рабочего тела воды в роторном отсеке уменьшается, давление там падает и через обратный клапан внутри канала вала необходимая для уравновешивания давлений порция воды поступает из отсека рабочего колеса.
Таким образом, дополнительные элементы в конструкции насосов WILO, предназначенных для систем ГВС (по отношению к конструкции насоса для системы отопления) – торцевое уплотнение вала, обратный клапан внутри вала. Эти элементы служат для запирания воды внутри камеры ротора. Такой принцип охлаждения мотора циркуляционного насоса с мокрым ротором, сохраняя его преимущества, позволяет избежать интенсивного протока воды через роторный отсек и, как следствие, выпадения солей жесткости в пространстве между ротором и стенкой стакана роторной камеры, а также в щели между валом и подшипником скольжения. Именно там это чаще всего происходит в насосах обычной конструкции (для систем отопления), которые пытаются применить в системах ГВС, и служит главным фактором заклинивания вала, перегрева и сгорания мотора.

А. Кочин
Журнал «Промышленные и отопительные котельные и мини-ТЭЦ» №4 (9), 2011