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.

IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2017

ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЕ ГОРЯЧЕЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

Горячее водоснабжение (ГВС) – система, предназначенная для удовлетворения гигиенических (умывание, купание) и бытовых (стирка, мойка) нужд населения. Температура воды в данной системе во избежание ожога не должна превышать 75 °С. Такой водой снабжаются здания с проживанием людей (жилые здания, общежития, отели), профилактические (больницы, поликлиники, санэпидстанции), здания санитарно-гигиенического и коммунального обслуживания (бани, прачечные, ателье, мастерские), учебные здания (школы, техникумы, университеты), детские учреждения, здания общественного питания и торговли, здания культурно-просветительные (кинотеатры, цирки, клубы), а также промышленные здания и сооружения.

Системы снабжения горячей водой делятся на два вида: автономная (децентрализованная) и централизованная.

Автономная (децентрализованная) система представляет приготовление горячей воды на месте потребления и выполняется подобная процедура с помощью небольших тепловых генераторов: газовые нагреватели, дровяные печи, газовые и прочие установки.

Централизованная система горячего водоснабжения – это определенный комплекс сооружений, который обеспечивает горячей водой от одного здания до нескольких зданий, микрорайона или города. Рассмотрим такую систему более подробно, ведь она имеет преимущественное применение в современном строительстве, так как наиболее массовыми потребителями горячей воды являются многоэтажные жилые здания, которые получают теплоту от котельных или центральных тепловых пунктов.

Системы централизованного горячего водоснабжения следует проектировать, предусматривая размещение пунктов подогрева воды, как правило, в центре района потребления горячей воды [1]. Централизованная система горячего водоснабжения для нагрева воды использует теплообменник (водонагреватель), циркуляционную сеть и насосы, обеспечивающие циркуляцию горячей воды, которая необходима для восполнения теплопотерь и поддержания требуемой температуры воды у всех потребителей. В зависимости от источников теплоты централизованные системы горячего водоснабжения могут использовать: закрытые или открытые тепловые сети (сети ТЭЦ или районных котельных).

При проектировании систем централизованного горячего водоснабжения следует предусматривать присоединение их к двухтрубным водяным тепловым сетям открытых систем теплоснабжения непосредственно к обратному трубопроводу, а при закрытых системах теплоснабжения – через водонагреватели [1].

В открытых системах теплоснабжения горячая вода поступает в здания из подающего трубопровода тепловой сети, то есть горячая вода одновременно идет на отопление и на горячее водоснабжение.

В закрытой системе теплоснабжения холодная вода из наружной водопроводной сети подается в водонагреватель, в котором нагревается теплоносителем из тепловой сети до необходимой температуры и по распределительной сети транспортируется к потребителям. Остывшая вода возвращается в теплообменник для подогрева. Водонагреватели могут устанавливаться в районных котельных или ТЭЦ, а могут размещаться непосредственно в тепловых пунктах зданий.

Для предотвращения остывания воды в системе горячего водоснабжения в часы отсутствия водоразбора устраивают циркуляцию горячей воды. По циркуляционным трубопроводам вода возвращается в пункт обогрева воды, в котором подогревается. Таким образом, обеспечивается постоянная температура воды в системе ГВС. На циркуляционном стояке могут размещаться полотенцесушители (рис.1).

Рис. 1 Система ГВС с циркуляцией

Различают системы горячего водоснабжения еще и по наличию или отсутствию в них баков-аккумуляторов горячей воды. Баки-аккумуляторы в системах горячего водоснабжения следует предусматривать:

а) для повышения эффективности действия установок по противокоррозионной и противонакипной обработке холодной воды (при необходимости такой обработки);

б) для выравнивания потребления горячей воды при ограниченной мощности источника теплоснабжения и неравномерном потреблении горячей воды в здании, сооружении или в группе зданий и сооружений;

в) для ограничения и выравнивания давления в трубопроводах сетей горячего и холодного водоснабжения, а также повышения устойчивости их работы [1].

Баки-аккумуляторы подлежат периодической очистке от осадков и обрастаний. Периодичность очистки определяется местными условиями эксплуатации, но должна проводиться не реже одного раза в два года [3].

В закрытых системах теплоснабжения баки-аккумуляторы устанавливаются в ЦТП (Центральный тепловой пункт) или в источниках теплоты (котельных или ТЭЦ). Баки-аккумуляторы систем горячего водоснабжения следует проектировать, как правило, из металла.

В заключение следует сказать, что система горячего водоснабжения – это целый комплекс трубопроводов, технических и технологических устройств, который необходим для жизнеобеспечения населения и благоустройства зданий и городов.

Список использованных источников

СП 30.13330.2012 Внутренний водопровод и канализация зданий. Актуализированная редакция СНиП 2.04.01-85* : утв. Приказом Минрегион России от 29.12.2011 г. № 626 : дата введ. 01.01.2013. — 65 с.

СанПиН 2.1.4.1074-01 Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения : утв. Пост. главного государственного санитарного врача РФ, 26.09.2001 №24 : дата введ. 01.01.2002. — 62 с.

Ионин А. А. и др. Теплоснабжение: учеб. для студентов вузов по спец. «Теплогазоснабжение и вентиляция». — М.: ЭКОЛИТ, 2011.