Системы водяного отопления и горячего водоснабжения: их назначение и устройство

Для отопления помещений используются местные и центральные системы отопления.

Местной называется такая система отопления, в которой тепло используется непосредственно в отапливаемом помещении — печное отопление, газовые или электрические водонагреватели.

Центральной называется система отопления, в которой генератор тепла (котел или теплообменник) находится за пределами отапливаемого помещения.

В зависимости от количества отапливаемых домов системы центрального отопления — домовые, групповые, квартальные и районные, а от используемого теплоносителя (вода, пар или воздух) — водяные, паровые или воздушные.

Системы водяного отопления наиболее распространены, гигиеничны и легко регулируются в соответствии с температурой окружающего воздуха.

Системы парового отопления не гигиеничны из-за пригорания пыли, которая находится в воздухе, на поверхности нагревательных приборов, плохо поддаются регулированию и из-за этого используются, как исключение, для производственных, коммунальных и общественных помещений.

Воздушные системы отопления из-за плохого регулирования можно использовать только для отопления больших промышленных помещений и магазинов.

Центральные системы водяного отопления подразделяются: по способу циркуляции — с естественной и искусственной; по размещению распределительных трубопроводов — с верхней и нижней разводкой;
по схеме присоединения нагревательных приборов к стоякам — однотрубные и двухтрубные.

Системы отопления с естественной циркуляцией. Работа системы отопления с естественной циркуляцией основана на свойстве воды увеличиваться в объеме при нагревании и уменьшаться — при охлаждении. С увеличением температуры плотность воды уменьшается, т. е. вода в обратном стояке — тяжелее, чем в подающем и благодаря этому охлажденная вода опускается вниз, своей массой вытесняет нагретую воду из котла в трубопровод горячей воды и поступает в котел, где нагревается.

Системы отопления с естественной циркуляцией допускаются только в малоэтажных зданиях с индивидуальной котельной при радиусе действия не более 30 м.

Системы отопления с искусственной циркуляцией. Для многоэтажных домов с радиусом действия более 30 м используются системы отопления с искусственной (насосной) циркуляцией, которая наиболее полно обеспечивает преодоление сопротивления движению воды по трубам.

При эксплуатации система отопления всегда заполнена водой. Установленные в котельной циркуляционные насосы должны создавать напор, необходимый для преодоления сопротивления сети и подключенных систем отопления.
Высокое давление в трубопроводах дает возможность одной котельной обогревать большое количество домов.
Двухтрубные системы отопления. Двухтрубными системы называются потому, что в них используются для питания нагревзгельных приборов и для отвода охлажденной воды используются две самостоятельные трубы. Такие системы водяного отопления с естественной и искусственной циркуляцией могут быть с верхней или нижней разводкой.

В системе с верхней разводкой нагретая в котле вода по главному стояку подается вверх в разводящую магистраль, которая проходит по чердаку или техническому этажу помещения и по распределительным стоякам движется сверху вниз, поступая в нагревательные приборы.

Воздух из котла, трубопроводов и нагревательных приборов удаляется через клапаны, которые установлены в верхних точках ото¬пительной системы.
В системах отопления с нижней разводкой вода из котла поступает в подающий трубопровод, который проложен в подвалах или в каналах под полом первого этажа и по распределительным стоякам движется снизу вверх, поступая в нагревательные приборы.
Воздух выпускается через краны в верхних пробках нагреватель¬ных приборов на верхнем этаже помещения.
Однотрубные системы отопления. В этих системах нагревательные приборы обеими подводками подключены к одному и тому же стояку.

Системы горячего водоснабжения, их назначение и устройство
Горячее водоснабжение используется для жилых и общественных помещений. Вода при этом должна иметь температуру не менее 60 °С и отвечать требованиям ГОСТа к питьевой воде. Системы горячего водоснабжения могут быть местные и централизованные.

В местных системах, рассчитанных на одну-две квартиры, вода нагревается вблизи места потребления в газовых водонагревателях, колонках, змеевиках. В централизованных системах вода нагревается в определенном месте (ЦТП, котельная) и затем транспортируется по трубам к многочисленным точкам водорозбора.

При этом вода нагревается:

• в водоподогревателях котельных с паровыми или водогрейными котлами;
• в водоводяных подогревателях ЦТП, с использованием теплоносителя от квартальных (районных) котельных или ТЭЦ (закрытые системы теплоснабжения);
• от тепловой сети квартальных (районных) котельных или ТЭЦ (закрытые системы теплоснабжения).

В котельных с паровыми или водогрейными котлами вода для горячего водоснабжения нагревается в емкостных или скоростных водонагревателях. Такие системы горячего водоснабжения могут быть с верхней и нижней разводкой (рис. 96).

Вода нагревается по следующей схеме: пар из котла поступает в змеевик емкостного водоподогревателя, нагревает воду, которая находится в межтрубном пространстве и конденсируется. Вода подогретая до 60-70 °С под давлением городского водопровода подается в водоразборные краны, а конденсат по конденсатопроводу поступает в котел. Если водоподогреватель находится выше паросборника, конденсат двигается в котел самотеком, а если на уровне или ниже — с помощью насоса.

Схема принципиально не изменится, если в водоподогреватель будет подаваться не пар, а горячая вода от водогрейного котла. В этом случае охлажденная вода через обратный трубопровод поступает в котел для повторного нагревания.

Системы горячего водоснабжения разделяются на тупиковую и с циркуляционными стояками.
На рис. 96, а показана тупиковая схема горячего водоснабжения с нижней разводкой, в которой не предусмотрена возможность цир¬куляции воды при отсутствии водоразбора, в результате чего вода в трубах охлаждается.
Поэтому такие схемы предусматриваются в основном в малоэтажных жилых домах, а также в столовых, банях, прачечных, где горячая вода используется беспрерывно.

Если к системам горячего водоснабжения домов любой этажности подключены полотенцесушители, то в таких схемах предусматривается циркуляция воды через специальные циркуляционные стояки (рис. 96, б). При этом даже при длительном отсутствии водоразбора в кранах всегда будет горячая вода, так же — в помещениях высотой более четырех этажей, если в них не установлены полотен- цесушители.

Рис. 96. Система горячего водоснабжения с нижней и верхней разводной: а — тупиковая с нижней разводкой; б-с циркулярными стояками и верхней разводкой

Открытая и закрытая система горячего водоснабжения – это два совершенно разных способа подачи воды

Разводка труб на горячее водоснабжение

В схему горячего водоснабжения входит система трубопроводов, арматуры и устройств, которые либо подают уже подогретую воду, либо сами обеспечивают её подогрев перед подачей потребителю. В зависимости от источника тепла существует открытая и закрытая схемы горячего водоснабжения. Они представляют собой две противоположных по действию системы, каждая из которых имеет свои положительные и отрицательные стороны.

В чём они состоят, и чем вообще отличаются? Об этом мы и расскажем в своём материале, подкрепив теорию видео в этой статье.

Зависимость системы от источника тепла

Если рассматривать схемы подачи горячей воды масштабно, то их можно разделить на две группы:

1. Централизованные, когда подогрев воды обеспечивают котельные или ТЭЦ.
2. Местные, которые обслуживают всего один объект.

В централизованных системах, кратко именуемых ЦСГВ, могут применяться и закрытые, и открытые системы горячего водоснабжения. Для обеспечения тёплой водой гражданского населения и организаций, в качестве теплоносителя используют всё ту же воду, только сильно перегретую.

Районная котельная осуществляет подогрев воды

На промышленных предприятиях в качестве теплоносителя нередко используют сбросный (вторичный) пар. Но в эти дебри мы углубляться не будем – поговорим о наиболее распространённом варианте.

Отличие двух схем и их применяемость

Итак, давайте разбираться, что такое открытая и закрытая система водоснабжения.

1. В открытых, или как их ещё называют, тупиковых схемах, в процессе водоподготовки кипяток разбавляется до нужной температуры холодной водой, и подаётся потребителю. То есть, та вода, которую необходимо подогреть, непосредственно контактирует с теплоносителем.
2. В закрытых схемах этого не происходит – в них подогрев происходит за счёт теплообмена. В этом и состоит основное отличие открытой и закрытой системы горячего водоснабжения.

Обратите внимание: Открытым способом получить горячую воду проще, но при этом она теряет в качестве и быстрее остывает. Чтобы дольше сохранить высокую температуру, систему необходимо закольцевать. Именно кольцевая циркуляция воды и является отличительным признаком закрытых схем.

Открытая (тупиковая)

Тупиковая сеть – это очень удобный вариант для зданий с небольшим количеством этажей и короткими стояками. Они часто проектируются для хозяйственно-бытовых (не производственных) водопроводов промпредприятий и для любых зданий со стабильным или длительным расходом горячей воды (жилые дома, предприятия общепита, бани и оздоровительные учреждения).

На фото — тупиковая (открытая) сеть

• В плане металлоёмкости, открытая схема более выгодна. Однако из-за быстрого остывания, чтобы дождаться в кране горячей воды, приходится сливать остывшую — а это уже нерациональное использование водного ресурса. Поэтому в высотных зданиях такую схему не применяют совсем.
• В плане максимальной передачи тепла, коей и определяется эффективность системы в целом, открытая и закрытая система горячего водоснабжения примерно одинаковы. Их показатели будут отличаться только в том случае, если в одной из этих систем присутствует тепловой насос, который значительно повышает показатели эффективности.

Открытая и закрытая схемы водоснабжения дают воду разного качества

На заметку: Преимущества имеются у обеих схем, но они разные. В частности, у открытой ниже цена. Немаловажен и тот факт, что в этих системах вода чаще всего соответствует питьевому качеству — но для этого должна постоянно проводиться её деаэрация.

Структура открытой схемы

Примерно так действует тупиковая схема

Эта система устроена наиболее просто.

• Если говорить в масштабе частного дома, то в ней присутствует прибор, нагревающий воду, трубопровод по которому она движется к точкам раздачи, и циркуляционный насос, который, собственно, и обеспечивает транспортировку.
• Если же говорить о вариантах монтажа, то бывают схемы с верхней и нижней разводкой. Первый может быть реализован только в таких зданиях, где есть возможность установки водонагревательных баков на подкровельных технических этажах.
• При нижней разводке всё оборудование устанавливается в подвале, где гораздо проще его обслуживать. Однако давление в такой системе практически не бывает одинаковым для всех этажей, поэтому для его поддержания в домах с нижней разводкой устанавливают повысительные насосы.

Есть три фактора, которые оказывают влияние на скорость движения воды.

1. Динамическое давление;
2. Высота, на которую нагнетается вода;
3. Неизбежные потери.

Поэтому в резервуарах, из которых вода поступает в трубопровод, ставят поплавковые датчики, а на самих трубах – реле давления. А чтобы для осуществления ремонта не приходилось сливать воду из всей системы, все ветви трубопровода снабжаются запорной арматурой, позволяющей временно отсечь участок от системы.

Принцип работы, плюсы и минусы

В целом система выглядит так: две тубы – подающая и обратная соединяются в элеваторном узле или тепловом пункте, где вода доводится до требуемых 60 градусов Цельсия. Затем уже горячая вода подаётся во внутренний трубопровод здания, на разборные точки.

Ввод в здание подающей и обратной трубы

• Стабильность напора в такой сети поддерживается гидравлическим способом, когда остывающая вода выдавливается более горячей. При этом тепловая энергия передаётся по-максимуму, не требуя при этом высоких расходов на теплоноситель.
• Минимум оборудования в системе облегчает её эксплуатацию, и соответственно, делает схему наиболее экономичной. Но вся выгода от конструктива «съедается» затратами на очистку воды.
• Основным недостатком тупиковой схемы является тот факт, что когда нет стабильного разбора горячей воды, она быстро остывает. Многие не понаслышке знают, как долго, включив кран рано утром, приходится ждать, пока из него пойдёт горячая вода. Получается, что жильцы, у которых стоят водосчётчики, просто сливают свои деньги в канализацию.

Прежде чем пойдёт горячая вода, приходится долго ждать

• Из-за быстро остывающей воды не слишком стабильна и температура в отопительных радиаторах – тоже минус. Ещё одним существенным недостатком является невозможность отапливать санузлы, так как полотенцесушители нагреваются только при открытых гранах горячего водоснабжения.
• Однако большинство жилых домов старой постройки получают воду именно по этой схеме. Это означает, что фактически вода отбирается из системы отопления — именно поэтому она, собственно, и называется открытой.

На заметку: В новостройках давно уже стали применять более новую, закрытую схему, в которой присутствует специальное оборудование, подогревающее воду. А согласно ФЗ 190, с января 2022 года, отбор теплоносителя из отопительных систем будет запрещён, и на закрытые схемы перейдут все объекты капитального строительства.

Как работает закрытая система

Закрытая (кольцевая) сеть

С одной схемой теплоснабжения мы разобрались, теперь рассмотрим второй вариант – ведь закрытая и открытая система водоснабжения функционируют совершенно по-разному. В закрытой сети, в отличие от тупиковой схемы, вода для водопровода не смешивается с теплоносителем, а нагревается от воды из тепловой сети. То есть, происходит теплообмен.

Теплообменник – неотъемлемая часть закольцованной сети

В открытых схемах есть существенные недостатки, о чем и рассказала инструкция в предыдущей главе. Но раз тупиковые системы хотят упразднить аж на законодательном уровне в пользу кольцевых (закрытых), значит у последних имеются перед первыми неоспоримые преимущества. В чём они заключаются?

1. Стабильное качество подогретой воды;
2. Постоянная температура, для которой минимум составляет +70 градусов;
3. Более просто осуществляется санитарный и прочий контроль систем.

Недостатки закольцованной сети

Как водится, положительные характеристики влекут за собой удорожание системы, что и является существенным недостатком закрытых схем. Они становятся более сложными технически, а цена возрастает благодаря внедрению в них индивидуальных водоподогревателей с соответствующим арсеналом коммуникаций.

На заметку: При подключении такой системы к тепловой сети приходится использовать ещё и латунные трубки, которые тоже стоят недёшево. Всё дело в том, что полимерные трубки не выдерживают интенсивного нагрева. Чёрный же металл из-за усиленного кислородовыделения сильно подвержен коррозии. Латунь в этом плане более устойчива, и позволяя обойтись без компенсаторов на корпусе, упрощает конструкцию трубных решёток.

К недостаткам закольцованной сети можно отнести и сложность регулирования расхода воды. Аккумулирующая ёмкость должна быть установлена возле каждого котла, что технически не всегда возможно.

Рядом с бойлером, смонтированный своими руками гидроаккумулятор

Даже при правильной эксплуатации, теплосети, работающие по закрытой схеме, несут потери воды, и их приходится регулярно подпитывать с помощью насоса подкачки. В норме эти потери оставляют 0,5% от общего объёма воды в сети. Её качество обеспечивают устанавливаемые в ЦТП вакуумные деаэраторы.

Все это оборудование работает от электросети, а это значит — возрастают расходы и на электроэнергию, что тоже нельзя отнести к достоинствам.

Заключение

В статье мы кратко рассказали, что такое закрытое и открытое горячее водоснабжение — отличие этих схем существенно, у каждой из них свои достоинства и недостатки. Решать, какому варианту отдать предпочтение для монтажа в частном доме, конечно, вам.

Но позволим себе дать совет: когда водоснабжение центральное, за воду надо платить – и в целях экономии лучше сделать закольцованную сеть, даже если её монтаж и обходится дороже. Ну а тем, кто снабжается из подземного водозабора, проще сделать тупиковую систему, которая обходится не в пример экономичнее.