Одноступенчатая схема горячего водоснабжения

Мы постарались представить в этом разделе общую информацию, предназначенную преимущественно для проектировщиков. О том какие бывают схемы подключения теплообменников ГВС, их преимущества и недостатки, как совместить две ступени в моноблок, расположение патрубков, и некоторые другие вопросы освещены в этом разделе. Свои пожелания и предложения по улучшению статьи направляйте This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it .

Итак, рассмотрим основные схемы подключения теплообменников ГВС к тепловым сетям. Также некоторую информацию Вы можете почерпнуть из статьи, расположенной в разделе Скачать.

Существуют 3 основные схемы присоединения:

Рассмотрим каждую схему по отдельности:

1. Параллельная. Обязательна установка регулятора температуры.

Подключение теплообменника ГВС по параллельной схеме (с циркуляцией)

+ самая простая и наиболее дешевая схема;

+ занимает мало места;

— не экономичная схема (нет подогрева холодной воды);

Расположение патрубков на теплообменнике см. раздел Схемы сборки

1 – пластинчатый теплообменник;

2 – регулятор температуры прямого действия:

2.2 – термостатический элемент;

3 – циркуляционный насос ГВС;

4 – счетчик горячей воды;

5 – электро-контактный манометр (защита от «сухого хода»)

2. Двухступенчатая смешаная. Обязательна установка регулятора температуры.

Подключение теплообменника ГВС по двухступенчатой смешаной схеме

+ экономичная схема, т.к. используется тепло обратной воды после системы отопления в теплообменнике 1 ступени;

— почти в 2 раза дороже параллельной;

— специфика при подборе теплообменников;

Расположение патрубков на теплообменнике см. раздел Схемы сборки

1 – пластинчатый теплообменник;

2 – регулятор температуры прямого действия:

2.2 – термостатический элемент;

3 – циркуляционный насос ГВС;

4 – счетчик горячей воды;

5 – электро-контактный манометр (защита от «сухого хода»)

С целью удешевления этой схемы возможно применение теплообменника — моноблока, который объединяет в себе 1 и 2 ступени:

Подключение теплообменника ГВС по двухступенчатой смешаной схеме (моноблок)

+ экономичная схема, т.к. используется тепло обратной воды после системы отопления в теплообменнике 1 ступени;

+ занимает мало места;

— Несколько дороже параллельной, но существенно дешевле (1ст + 2ст);

— специфика при подборе теплообменников;

Расположение патрубков на теплообменнике см. раздел Схемы сборки

1 – пластинчатый теплообменник;

2 – регулятор температуры прямого действия:

2.2 – термостатический элемент;

3 – циркуляционный насос ГВС;

4 – счетчик горячей воды;

5 – электро-контактный манометр (защита от «сухого хода»)

3. Двухступенчатая последовательная. Обязательна установка регулятора температуры.

Подключение теплообменника ГВС по двухступенчатой последовательной схеме

+ экономичная схема, т.к. используется тепло обратной воды после системы отопления в теплообменнике 1 ступени;

— почти в 2 раза дороже параллельной;

— специфика при подборе теплообменников;

Расположение патрубков на теплообменнике см. раздел Схемы сборки

1 – пластинчатый теплообменник;

2 – регулятор температуры прямого действия:

2.2 – термостатический элемент;

3 – циркуляционный насос ГВС;

4 – счетчик горячей воды;

5 – электро-контактный манометр (защита от «сухого хода»)

С целью удешевления этой схемы также возможно применение теплообменника — моноблока:

Подключение теплообменника ГВС по двухступенчатой последовательной схеме (моноблок)

+ экономичная схема, т.к. используется тепло обратной воды после системы отопления в теплообменнике 1 ступени;

+ занимает мало места;

— несколько дороже параллельной, но существенно дешевле (1ст + 2ст);

— специфика при подборе теплообменников;

Расположение патрубков на теплообменнике см. раздел Схемы сборки

1 – пластинчатый теплообменник;

2 – регулятор температуры прямого действия:

2.2 – термостатический элемент;

3 – циркуляционный насос ГВС;

4 – счетчик горячей воды;

5 – электро-контактный манометр (защита от «сухого хода»)

Одноступенчатая схема ГВС с использованием обратной теплосетевой воды

Ю.Н. Алешкин, главный инженер сектора теплоснабжения,
ГУП «Моспроект-2» им. М.В. Посохина;
К.Ю. Бойко, начальник отдела продаж теплообменного оборудования,
ООО «ТехноИнжПромСтрой», г. Москва

(Публикуется в порядке обсуждения)

При разработке проектов инженерного обеспечения зданий проектировщикам в ряде случаев приходится сталкиваться с нехваткой площадей для размещения оборудования встроенных индивидуальных тепловых пунктов (ИТП). Эта проблема особенно актуальна, когда стоимость 1 м2 здания достаточно высока. Существенно сократить площади помещений, занимаемых стандартным оборудованием ИТП при традиционных схемах подключения системы ГВС (рис. 1а), и при этом выполнить необходимые нормы не всегда представляется возможным, поэтому решение данной проблемы заключается в применении нетиповых схем. Это не противоречит существующим нормам, т.к. в пп. 3.20 СП 41-101-95 «Проектирование тепловых пунктов» указано, что могут применяться любые схемы присоединения потребителей теплоты к тепловым сетям, обеспечивающие минимальный расход воды в тепловых сетях и экономию тепловой энергии.

Ниже представлен один из таких вариантов (не указанный в СП 41-101-95) — одноступенчатая схема подключения водоподогревателя ГВС с частичным использованием обратной теплосетевой воды (рис. 1б). Особенность предложенной схемы — использование тепловой энергии обратной воды из системы отопления здания в смеси с водой из подающего трубопровода тепловой сети для нагрева холодной воды и компенсации теплопотерь в системе циркуляции ГВС. Смешение воды для получения необходимой температуры теплоносителя на входе в теплообменник обеспечивается трехходовым клапаном. Не использующийся в теплообменнике объем воды из системы отопления через регулятор перепуска поступает в обратный трубопровод тепловой сети.

Сравнение режимов работы типовой двухступенчатой и предлагаемой одноступенчатой схемы подключения ГВС показывает, что:

■ в летний период их работа существенно не отличается (подогрев холодной воды из наружной водопроводной сети и компенсация теплопотерь в системе циркуляции ГВС осуществляется водой из подающего трубопровода теплосети);

■ в зимний и переходный периоды в предлагаемой схеме смесь холодной воды и воды из системы циркуляции подогревается смесью обратной воды из системы отопления и воды из подающего трубопровода.

Для качественного сравнения схем на рис. 2 представлен график изменения расхода теплоносителя (из подающего трубопровода тепловой сети) на нужды ГВС в зависимости от температуры наружного воздуха, построенный на примере проекта офисного здания в г. Москве.

■ экономия площадей в ИТП (несмотря на использование теплообменника с увеличенными габаритами, существенное уменьшение занимаемой площади достигается за счет отсутствия второго теплообменника и его зоны обслуживания, включая уменьшение количества соединительных трубопроводов и арматуры);

■ экономия затрат на оборудование (теплообменники, запорная арматура, контрольно-измерительные приборы, трубы, изоляция);

■ экономия при эксплуатации и обслуживании (промывка, замена прокладок только для одного теплообменника);

■ теплообменник при расчетном температурном графике по греющему контуру 70-25 О С, по нагреваемому — 5-60 О С работает более сбалансированно (в отношении расходов теплоносителей и потерь напора), в отличие от теплообменника первой ступени ГВС двухступенчатой схемы, где расход греющего теплоносителя зачастую в несколько раз превосходит расход нагреваемого теплоносителя, что ведет к «раздуванию» размеров теплообменника первой ступени;

■ автоматический перевод режима работы системы ГВС зима/лето благодаря использованию трехходового клапана смешения с электроприводом;

■ на рис. 2 видно, что в зимний период при температуре наружного воздуха -18^-28 О С и при отсутствии водоразбора компенсация теплопотерь в системе циркуляции ГВС в предлагаемой схеме обеспечивается только за счет тепловой энергии обратной воды из системы отопления, что уменьшает общий расход сетевой воды (в отличие от двухступенчатой схемы, где во всех случаях компенсация теплопотерь осуществляется во второй ступени за счет теплоты сетевой воды из подающего трубопровода).

Необходимо учитывать, что в переходный период предлагаемая схема работает с незначительным превышением (в пределах 10%) таких параметров, как температура обратной сетевой воды и расход сетевой воды (рис. 2) по сравнению с работой двухступенчатой смешанной схемы.

Таким образом, одноступенчатая схема ГВС с использованием обратной воды системы отопления включает в себя достоинства как одноступенчатой схемы (простота, дешевизна), так и двухступенчатой смешанной схемы ГВС (использование тепла обратной воды системы отопления).

Данная схема не ограничивается применением только для подключения систем ГВС, а также может использоваться для подключения систем «теплых полов», подогрева воды в бассейне, вентиляции.

В процессе реализации проекта административного здания в г. Москве был запроектирован более простой вариант предлагаемой одноступенчатой схемы с использованием обратной теплосетевой воды — с двухходовым клапаном (рис. 1в).

Схемы присоединения систем горячего водоснабжения к тепловым сетям

Системы горячего водоснабжения можно присоединять непо­средственно (в открытых системах теплоснабжения) или незави­симо через водонагреватели (в закрытых системах теплоснабже­ния). Вид системы теплоснабжения (открытая или закрытая) опре­деляется при проектировании, а выбор той или иной системы определяют технико-экономическими показателями.

Непосредственное присоединение к подающему и обратному тру­бопроводам (а). Горячая вода требуемой температуры под­готавливается смешением ее с помощью терморегулятора из подающего и обратного трубопроводов. В терморегуляторе давление воды, поступающей из подающего трубопровода, дросселируется до давления обратного трубопровода (а ее количество зависит от температуры воды в обратном трубопроводе). В соответствии со СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети»температуру нагреваемой воды на выходе водоподогревателя в систему горячего водоснабжения следует принимать равной 60 о С. Поэтому при температуре в обрат­ном трубопроводе выше 60 о С вода полностью поступает из обрат­ного трубопровода, а при температуре воды в нем ниже 60 °С — из обратного и подающего; при температуре воды в подающем тру­бопроводе, равной 60 °С, — полностью из него.

При независимом присоединении системы отопления (6) утечки восполняются из системы горячего водоснабжения после узла смещения. При давлении в обратном трубопроводе тепловой сети, недостаточном для подачи воды в систему горячего водо­снабжения, устанавливают регулятор давления (подпора) при достаточном общем напоре или повысительный насос, который одновременно может являться циркуляционным. Циркуляция мо­жет осуществляться с помощью дроссельных шайб, устанавливаемых на обратном трубопроводе отопительной системы (зимний режим) и на циркуляционном трубопроводе (летний режим). При наличии регулятора давления (подпора) дроссельную шайбу для зимнего режима не устанавливают.

Непосредственное присоединение системы горячего водоснабжения (открытая схема)

а — к подающему и обратному; б — к подающему и обратному трубопроводам при независимом присоединении системы отопления;
в — к обратному трубопроводу; г — к подающему трубопроводу;
1 — грязевик; 2 — регулятор температуры смешан¬ной воды; 3 — датчик температуры регулятора; 4 — водоразборный стояк;
5 — циркуляционный трубопровод; 6 — элеватор системы отопления; 7 — повысительно- циркуляционный насос;
8 — трубопровод подпиточной воды; 9 — водонагреватель отопления; 10 — циркуляционный насос системы отопления;
11 — дроссельная шайба; 12 — водонагреватель горячего водоснабжения; РР — регулятор расхода; РД — регулятор давления

Непосредственное присоединение к обратному трубопроводу по­казано на рис в. При значительном расходе воды на горячее водоснабжение, р > 0,3 , систему горячего водоснабжения присоединяют только к обратному трубопроводу, а догрев воды до нормативной темпера­туры производят в водонагревателе. Такое присоединение позво­ляет снизить разрегулировку системы отопления, так как величи­на водоразбора не будет влиять на расход воды в отопительной системе.

Непосредственное присоединение к подающему трубопроводу показано на рис. г. При таком присоединении часть воды забирается из городского водопровода, подогревается в водона­гревателе, затем смешивается с помощью регулятора с водой, за­бираемой из подающего трубопровода сети. Назначение схемы — снизить расход воды на горячее водоснабжение на ТЭЦ. Однако при этом теряется основное преимущество системы с непосредст­венным водоразбором — защита системы от внутренней коррозии. Добавка водопроводной воды вызовет коррозию системы горяче­го водоснабжения зданий. По этой причине систему горячего водоснабжения нельзя для обеспечения циркуляции в ней при­соединить к обратному трубопроводу, так как это приведет к кор­розии трубопроводов тепловой сети.

Независимое присоединение с включением водонагревателя горя­чего водоснабжения по параллельной схеме. Греющий теп­лоноситель (сетевая вода) разветвляется на два параллельных потока: один поступает в водонагреватель, другой — в систему отоп­ления. Поэтому такое включение называют параллельным. Параллельная схема применяется при очень малых тепловых на­грузках горячего водоснабжения по отношению к отоплению (р_м 1,0).

Включение водонагревателя горячего водоснабжения по параллельной схеме

1 — грязевик; 2 — водонагреватель; 3 — регулятор температуры нагреваемой воды;
4 — циркуляционный насос; 5 — разводящий трубопровод; 6 — водоразборный стояк;
7 — циркуляционный стояк; 8 — циркуляционный трубопровод; 9 — система отопления;
10 — регулятор постоянства расхода; 11 — элеватор

При отсутствии баков-аккумуляторов вследствие неравномер­ности потребления горячей воды наблюдаются значительные ко­лебания расхода сетевой воды, что сказывается на параллельно присоединенной системе отопления. Поэтому для стабилизации расхода воды в системе отопления перед ней устанавливают регу­лятор постоянства расхода.

Независимое присоединение с включением водонагревателя горя­чего водоснабжения по смешанной схеме. Греющий теп­лоноситель (сетевая вода) разветвляется на два параллельных по­тока: один поступает в водонагреватель II ступени, другой — в сис­тему отопления. Из системы отопления сетевая вода поступает в водонагреватель I ступени. Нагреваемая водопроводная вода вна­чале поступает в I ступень, где она нагревается теплоносителем, поступившим из системы отопления и из водонагревателя II сту­пени, а затем во II ступень до нагрева до требуемой температуры.

Включение водонагревателя горячего водоснабжения по смешанной схеме

1 — грязевик; 2 — регулятор температуры; 3 — водонагреватель II ступени;
4 — регулятор расхода; 5 — разводящий трубопровод системы горячего водоснабжения;
6— циркуляционный трубопровод; 7 — циркуляционные насосы; 8 — система отоп¬ления;
9 — элеватор; 10 — водонагреватель I ступени

Поскольку один водонагреватель присоединен параллельно с системой отопления (II ступень), а другой последовательно, то такая схема называется смешанной. Смешанная схема применяется если р_м =>0,2—1, если отпуск теплоты производится по отопительному графику или если системы отопления оборудованы элевато­рами с регулируемым соплом. Смешанную схему также применя­ют при присоединении общественных зданий с вентиляционной нагрузкой, составляющей более 15% расхода теплоты на отопле­ние. Здесь, как и в параллельной схеме, наблюдаются колебания в расходе сетевой воды в связи с неравномерностью потребления горячей воды. Поэтому для стабилизации расхода воды в системе отопления (при отсутствии на ней регуляторов отпуска теплоты) устанавливают регуляторы расхода.

Независимое присоединение с включением водонагревателей горя­чего водоснабжения по последовательной схеме.

Последовательная схема применяется при значении р_м = 0,2 — 1 и отпуске теплоты по суммарной нагрузке отопления и горячего водоснабжения (повышенный график). Отличительной особен­ностью последовательной схемы является постоянный расход се­тевой воды в тепловом пункте, что дает возможность поддерживать стабильный гидравлический режим в тепловой сети. Заданный постоянный расход поддерживается регулятором расхода, который меняет расход сетевой воды на перемычке в зависимости от рас­хода на период горячего водоснабжения.

Включение водонагревателя горячего водоснабжение по последовательной схеме

1 — грязевик;,6 — регулятор температуры; 3 — водонагреватель II ступени; 4 — регулятор расхода;
5 — разводящий трубопровод системы горячего водоснабжения; 6 — циркуляционный трубопровод;
7 — система отопления; 8 — циркуляционные насосы; 9— элеватор; 10 — перемычки для летнего периода;
11 — водонагреватель I ступени