Открытая система водоснабжения

Подробно рассмотрена открытая система водоснабжения, ее преимущества и недостатки в сравнении с противоположной — закрытой системой. Перечислены элементы открытой системы и особенности ее эксплуатации.

Горячее водоснабжение обеспечивается комплексом устройств, которые предназначены для удовлетворения потребностей в горячей воде для технико-технологических, бытовых и гигиенических целей. В пользу какого варианта (открытого или закрытого) будет сделан выбор системы теплоснабжения, зависит от нескольких факторов. Во-первых, это некоторые условия водоснабжения, используемый источник тепловой энергии, а также качество воды из водопровода. Открытая система водоснабжения должна иметь экономически и технически обоснованный проект. Однако в санитарном отношении все же более надежны закрытые системы, присоединенные к центральным теплосетям. (См. также: СНиП водоснабжение)

Важно! Если же речь идет о локальной, отдельной сети теплоснабжения и горячего водоснабжения, решение принимается исходя из качества воды и его соответствия санитарно-гигиеническим требованиям, а также экономическим преимуществам, которые дает в конкретном случае выбранная система.

Виды систем и схем горячего водоснабжения

Система горячего водоснабжения может быть централизованной или децентрализованной. В первом случае одной установкой производится обслуживание потребителей в количестве от одного здания до квартала или поселка. Во втором – горячая вода подготавливается на месте потребления небольшими нагревательными устройствами. Для обеспечения потребностей в горячей воде применяются схемы с циркуляционными трубопроводами, а также бесциркуляционные схемы. Простотой конструкции и низкой первоначальной стоимостью отличается бесциркуляционная система горячего водоснабжения.

Особенности бесциркуляционной системы водоснабжения

Потребности в установке циркуляционного насоса нет, но вода в трубопроводе при небольшом перерыве в водоразборе или его малых объемах остывает очень быстро. То есть потребитель, открывая кран, получает не горячую воду, а охлажденную, а для того чтобы воспользоваться горячей водой ему необходимо сначала спустить некоторый объем остывшей воды из трубопровода. Спуск воды в данном случае – это не только неудобство и дополнительные затраты для потребителя, но и перегрузка канализации, потери воды и тепловой энергии. (См. также: Расчёт системы водоснабжения)

Совет: открытая система водоснабжения такого типа целесообразна только в местах непрерывного разбора горячей воды, либо в сетях малой протяженности.

Рисунок 1: Открытая система горячего водоснабжения

Циркуляционная система водоснабжения

Там же, где непрерывное обеспечение горячей водой точек потребления предпочтительнее, а спуск воды нежелателен, применяются циркуляционные системы. Вода в трубопроводе такой системы не останавливается и не остывает, а непрерывно прокачивается через водонагревательную установку, что позволяет поддерживать ее температуру на заданном уровне в каждой отдельно взятой точке водопотребления.

В зданиях высотой до 4 этажей вода циркулирует только в трубах разводки, а более 4 этажей – также в трубах стояков. При этом температура воды в водоразборных местах, где централизованная система отопления присоединяется к местной системе, не ниже 60 градусов (для открытых систем водоснабжения) или 50 градусов (для закрытых систем водоснабжения). В обоих случаях температура воды должна находиться в пределах до 75 градусов. (См. также: Источники водоснабжения)

Рисунок 2: Циркуляционная система горячего водоснабжения

Отличия открытой и закрытой системы подачи воды

В закрытой системе вода из тепловых сетей используется как энергоноситель для подогрева холодной воды, поступающей из водопровода в систему горячего водоснабжения, в теплообменнике. В открытых системах подача горячей воды производится непосредственно из теплосети. Температура такой воды – до 75 градусов, и предназначена она для удовлетворения гигиенических и бытовых потребностей населения (купание, стирка и прочих). Поэтому система водоснабжения открытая и закрытая отличаются и классифицируются в зависимости от способа подачи воды. Вода, отобранная непосредственно из теплосети, носит название бытовой.

Рисунок 3: Закрытая система горячего водоснабжения

Обслуживание открытых систем водоснабжения включает в себя дезинфекцию, причем по согласованию с органами госнадзора она может быть проведена не только с помощью хлорирования, но и простой промывкой горячей водой с температурой около 90 градусов.

Совет! Водонагревательное устройство также нужно периодически очищать, ведь под воздействием высоких температур могут создаваться неблагоприятные для качества воды условия. (См. также: Промышленное водоснабжение предприятий)

Рисунок 4: Открытая система горячего водоснабжения

Открытая система горячего водоснабжения предельно проста: она состоит из установки для нагрева воды, циркуляционного насоса и трубопроводов для ее транспортировки к водоразборным точкам. Расположение разводящей магистрали внутри здания может быть нескольких вариантов:

Система с верхней разводкой – чаще всего применяется в случае установки верхних водонагревателей (баков), что возможно при наличии верхнего технического этажа в сооружении. При этом циркуляционная магистраль прокладывается в подвале.

Система с нижней разводкой – более удобна в плане технического обслуживания, установка водонагрева располагается в подвале.

Требования к качеству воды

Качество воды в открытой системе такое же, как и в радиаторах отопления. Поэтому и требования, которые открытая система горячего водоснабжения предъявляет к качеству теплоносителя, выше, чем для закрытых систем, в которых вода для потребления практически не отличается по качеству от холодной водопроводной.

Рисунок 5: Качественная вода

Обустройство открытой системы водоснабжения

Оборудование для обустройства открытой системы водоснабжения должно быть подобрано с учетом принципа ее действия. Другими словами, подача воды из нижнего резервуара должна сопровождаться одинаковым напором воды в кранах всех этажей, от первого до последнего, а достичь этого только с использованием насоса необходимой производительности не всегда возможно.

Важно! Необходимо учесть силу трения о стенки трубопровода, которая уменьшает скорость движения воды. Это влияние кажется несущественным, но на практике система водоснабжения открытого типа эффективна только тогда, когда учтены все нюансы.

Напор воды в системе определяется следующими факторами:

Геодезическая высота нагнетания;

Потери в трубопроводах.

Для такой системы актуально перекрытие отдельных участков трубопровода специальной арматурой (кранами). Это удобно для проведения эксплуатационного обслуживания и ремонта, ведь достаточно будет перекрыть отдельный участок и слить небольшой объем воды вместо того, чтобы сливать всю воду из системы. Целесообразна также установка дополнительных защитных устройств: поплавковых датчиков в резервуарах, реле давления в трубопроводе.

Рисунок 6: Измерение давления в системе

Эффективность систем горячего водоснабжения

Эффективность системы определяется максимальной передачей тепловой энергии потребителю с минимальным расходом теплоносителя. Система водоснабжения открытая и закрытая, при отсутствии забора воды на горячее водоснабжение, показателями эффективности отличаться не будут, исключение составляет вариант с тепловым насосом (являющийся наиболее эффективным в любых условиях). Закрытые и открытые системы обладают разными преимуществами. В закрытой системе возможно обеспечение гидравлической развязки тепловых сетей, а в открытой стоимость горячего водоснабжения для конечного потребителя значительно ниже. Кроме того, для нее характерны более высокий уровень надежности и повышение эффективности в перспективе (при условии, что теплоноситель – вода питьевого качества).

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.