Можно ли обойтись без циркуляционных трубопроводов

В. Ф. Гершкович, канд. техн. наук, Предприятие «Энергоминимум», Киев

В статье предложена схема системы горячего водоснабжения без циркуляционных трубопроводов и насоса, позволяющая упростить монтаж системы, сократить расходы тепло- и электроэнергии и, как следствие, снизить затраты на установку и эксплуатацию.

Циркуляцию в системе горячего водоснабжения (ГВС) организовывают для того, чтобы при отсутствии водоразбора вода в трубопроводах не остывала. Для этого параллельно трубопроводам, подающим к водоразборным точкам горячую воду, прокладывают циркуляционный трубопровод, а в тепловом пункте устанавливают циркуляционный насос, обеспечивающий постоянное движение воды в системе ГВС независимо от того, пользуется потребитель горячей водой в данный момент или нет.

Традиционная циркуляционная система ГВС имеет целый ряд серьезных недостатков. Назовем некоторые из них:

• материалоемкость системы, отягощенной циркуляционными трубопроводами, существенно выше материалоемкости трубопроводов, непосредственно подающих горячую воду потребителям;
• расходы тепла на поддержание нужной температуры в циркуляционном контуре достаточно велики, особенно в разветвленных системах ГВС, и если прежде, в эпоху дешевого топлива, этот недостаток мало кого волновал, то теперь, когда потребитель, вооруженный теплосчетчиком, отслеживает все, возможность сократить расходы тепла была бы принята им с благодарностью;
• расходами электрической энергии на циркуляцию в системе ГВС обычно пренебрегают, но с ростом тарифов и этот показатель становится заметным;
• для организации равномерной циркуляции воды во всех стояках современной разветвленной системы ГВС приходится устанавливать автоматические балансировочные вентили на каждом стояке, что дополнительно усложняет монтаж системы и ее эксплуатацию.

Размышление над этими недостатками и возможными путями их устранения привели к построению схемы на рис. 1.

Схема системы ГВС без циркуляционных трубопроводов и насоса
1 – магистраль водопровода горячей воды; 2 – теплоизолированный стояк; 3 – водоразборный кран; 4 – теплоизолированный мембранный бак; 5 – датчики давления; 6 – контроллер; 7 – сужающее устройство; 8, 9 – регулирующие клапана

Регулирующий клапан 9 поддерживает в стояке 2 постоянное давление, которое должно быть на 5 м больше высоты расположения самого высокого водоразборного крана. Это давление контролируется датчиком давления 5, установленным выше сужающего устройства 7. При недостаточной разности давлений, измеряемой датчиками 5, установленными до и после сужающего устройства, свидетельствующей о том, что расход по стояку стал меньше расчетного циркуляционного расхода, контроллер 6 дает команду на открытие регулирующего клапана 8. В результате вода с расходом, соответствующим расчетному циркуляционному для рассматриваемого стояка, начнет поступать в теплоизолированный мембранный бак 4 и постепенно накапливаться там. Таким образом, при всех закрытых водоразборных кранах движение горячей воды по стояку не прекратится и при открытии любого крана из него тотчас же потечет горячая вода.

После того, как разбор горячей воды возобновится в объеме, превышающем расчетный циркуляционный расход, что будет зафиксировано увеличившейся разностью давлений до и после сужающегося устройства, регулирующий клапан 9 должен закрыться, чтобы накопившаяся в мембранном баке горячая вода под давлением мембраны вылилась в стояк. После этого во время водоразбора клапан 8 будет находиться в полностью закрытом положении, а клапан 9 станет выполнять свое основное назначение – поддерживать в стояке постоянное давление.

Схема (в несколько упрощенном виде) однажды уже была опубликована (Гершкович В. Ф. Система горячего водоснабжения. Авт. свид. СССР № 1174679), но в то время ее практическая реализация вряд ли могла бы состояться. Теперь задача запрограммировать контроллер (поз. 6 на рис. 1), работающий по непростому алгоритму, по силам любому грамотному программисту.

Но для начала оценим физические размеры мембранного бака, необходимого для эффективной работы схемы.

Рассмотрим стояк горячего водоснабжения 10-этажного жилого дома. На нем не должно быть полотенцесушителей (рационально использовать электрические), потому что они не должны потреблять энергию круглосуточно, как это было раньше, а включаться потребителем только тогда, когда ему это нужно. При среднем диаметре стояка 20 мм и качественно выполненной тепловой изоляции с КПД около 80 % потери тепловой энергии оцениваются величиной около 725 Вт. Если допустить падение температуры по длине стояка при отсутствии водоразбора на 10 °C, то в этом режиме в мембранный бак должно проходить около 65 л/ч горячей воды. Вероятно, максимальная (в течение суток) продолжительность работы стояка системы ГВС при полном отсутствии водоразбора будет не более 6 ночных часов. За это время в мембранный бак попадет около 400 л горячей воды. Чтобы вместить такое количество, потребуется бак общей емкостью около 600 л. Его нетрудно установить в объеме верхнего технического этажа 10-этажного жилого дома.

Выходит, система ГВС без циркуляционных трубопроводов и насоса могла бы быть установлена в жилом доме, но выгодна ли она?

Рассмотрим условный 10-этажный жилой дом, в котором расположены ИТП с водоподогревателями горячего водоснабжения и четыре стояка, выполненные по схеме рис. 1, и оценим сопоставимые затраты на установку и эксплуатацию систем ГВС такого дома, по предложенной (схема А) и традиционной (схема Б) схемам (табл. 1).

* Курс гривны на 16.11.2011: 1 грн = 3,8 руб.

** При тарифе 205 грн/Гкал, действующем в Киеве для жилых домов в 2011 году.

***При тарифе 0,8 грн/кВт·ч.

Единовременные затраты на установку оборудования, необходимого для работы системы горячего водоснабжения без циркуляционных трубопроводов и насоса, превысят затраты на обычную систему ГВС примерно на 26 тыс. грн (98,8 тыс. руб. по курсу 16.11.2011), но суммарные единовременные и эксплуатационные расходы за пять лет работы систем дают примерно такое же преимущество системе ГВС без циркуляционных трубопроводов и насоса.

Если практическая реализация нового технического решения в прошлом была затруднена из-за технических проблем, связанных, прежде всего, с ограниченными возможностями приборов автоматики, то теперь, когда старые проблемы могут быть решены, возникают проблемы совершенно другого характера. Циркуляционные трубопроводы в системе горячего водоснабжения должны проектироваться в соответствии с действующими нормами, и ни один ГИП не возьмет на себя смелость эти нормы нарушить, а органы экспертизы и архитектурно-строительного контроля, в случае чего, строго накажут нарушителя.

Эта проблема существовала всегда, но прежде был механизм, позволявший применить нестандартное техническое решение. Нужно было внести в план экспериментального проектирования и строительства соответствующую тему, провести исследование и представить отчет, который после утверждения государственным органом мог стать основой для внесения изменений в нормативный документ. Сейчас такого механизма практически нет, государство эксперименты в строительстве не проводит.

Самые хорошие нормы, если их долго не совершенствовать, неизбежно становятся тормозом технического прогресса. Для постоянного совершенствования нормативной базы нужны квалифицированные научные кадры и соответствующее бюджетное финансирование. Поскольку ни того, ни другого у нас в достаточном количестве нет, то превращение действующих норм проектирования в справочный материал, не обязательный для применения, как это уже сделано в России, было бы, возможно, оптимальным решением. Если это когда-нибудь произойдет, то система горячего водоснабжения без циркуляционных трубопроводов и насоса, описанная в этой статье, после ее практической апробации на отдельных домах, возможно, станет применяться повсеместно.

Горячее водоснабжение

Горячее водоснабжение – это обеспечение населения, в том числе его бытовых нужд, а также производственных потребностей, водой высокой температуры (до +75 градусов Цельсия). Оно является важным показателем уровня и качества жизни, а также условием соблюдения санитарно-гигиенических норм. Система горячего водоснабжения состоит из специального оборудования, функционирующего в совокупности, которое служит для разогрева воды до нужной температуры, а также для подачи ее к водозаборным точкам.

Чаще всего данная система состоит из следующих элементов:

• водонагревателя;
• насоса;
• труб;
• арматуры для подачи воды.

Требования к горячей воде

Нередкие плановые отключения и низкий температурный режим являются основными недостатками центрального горячего водоснабжения. Такие ситуации происходят часто, но согласно текущим законам их периодичность строго регламентирована. Постановление правительства РФ № 354 определяет следующие нормы:

1. Температура воды не должна быть ниже +40 °С, а ее отклонение не превышает 3-5 °С.
2. Суммарное время отключения ГВС. Что это и какие показатели должны соблюдаться? Общее время — не более 8 часов в месяц.
3. Максимальный период проведения профилактических работ в летний сезон – 14 суток.

Состав воды в обязательном порядке должен соответствовать санитарным нормам СанПиН 2.1.4.2496-09.

Для осуществления контроля расхода теплоносителя устанавливают специальные приборы для ГВС. Счетчики монтируют только представители управляющей организации, с которой заключается договор на поставку горячей воды в квартиру или дом.

Виды устройства

Система горячего водоснабжения может быть двух видов.

• Открытая система имеет теплоноситель. Вода подается из центральной отопительной системы. Она названа так потому, что подача происходит из отопительной системы. Такую систему обычно используют в многоквартирных домах. Что касается частных домов, то открытая система там окажется слишком дорогостоящей.
• Закрытая система функционирует по-другому и имеет свои отличия. Сначала холодная питьевая вода забирается из центрального водопровода или наружной сети, затем она нагревается в теплообменнике и только после этого подается к водозаборным точкам. Такую воду можно использовать для приготовления пищи, так как в ней нет вредных для здоровья элементов.

А также существует независимая система горячего водоснабжения. Вода нагревается в котельной или тепловом пункте, затем подается в дом. Она называется независимой, поскольку функционирует отдельно и не связана с системой теплоснабжения. Она используется в частных домах или коттеджах.

Что касается водонагревателей, то они подразделяются на два вида.

Их выбор зависит только от желания владельца, а также от бытовых условий помещения.

• Проточные. Они не накапливают воду, а нагревают ее по мере необходимости пользования. Такой нагреватель приводится в действие моментально, как только включается вода. Они могут быть электрическими либо газовыми.
• Накопительные. Такие водогрейные котлы собирают воду в специальном баке и нагревают ее. Горячей водой можно пользоваться в любое время. Электрокотлы имеют большие габариты.

Циркуляционный способ

По такому методу горячая вода постоянно циркулирует по системе замкнутого типа: тепловая станция – центральная система – подстанция – водопровод – и возвращается обратно. Это осуществляется в связи с некоторыми причинами:

• большое количество потребителей;
• охлаждение воды при простое системы;
• другие возможные причины.

Практика показывает, что такой метод дает возможность быстро получить горячую воду из кухонного смесителя. Она всегда находится в горячем состоянии и готова к применению. При остановке системы вода будет остывать, что приведет к большим потерям тепла. В многоэтажных домах для этого применяется разветвление стояка на дополнительные насосы или блоки.

При таком способе возможны некоторые затруднения: всем известна проблема, состоящая в том, что в ванной комнате полотенцесушители греют в летнее время, и уменьшить их температуру нет возможности. Горячая вода в них находится постоянно в любое время. Можно сделать корректировку нагревания установкой регулирующего крана и добавлением трубы, по которой вода будет проходить при закрытом кране.

Тупиковый способ

При таком методе система ГВС действует с меньшей эффективностью, так как потребитель снабжен окончательной тупиковой водопроводной системой. В ней имеются только подающие трубы, не оснащенные обратным контуром. Горячая вода поступает при открытии смесителя. Когда он закрыт, вода в трубопроводах останавливается и медленно остывает.

Практически это выглядит так, что при долговременном, например, ночном бездействии крана, сначала будет поступать холодная вода, а через некоторое время горячая. Тупиковый метод подачи чаще вего применяется в собственных домах, которые подсоединены к водопроводу. Сегодня именно тупиковый способ стал наиболее распространенным ввиду популярности индивидуальных бойлерных электронагревателей.

Центральная и автономная ГВС

Каждый из видов имеет свои достоинства и отрицательные факторы. Центральная система для потребителя более удобна, если ее действие постоянно и удовлетворяет нормативам температуры и качества воды. Но такие условия в нашей стране не всегда соблюдаются, и больше похожи на исключение, чем на естественные условия.

Центральная система не всегда обеспечивает надежность комфорта в жилом помещении, а часто является «головной болью» для жильцов. В большей степени это зависит от исполнительности местных начальников, контролирующих и регулирующих органов.

Автономный метод требует больших расходов, так как необходимо устанавливать специальные сооружения, укладку труб водопровода. Но его эксплуатационные качества и степень комфорта значительно больше центральной системы. Потребитель может самостоятельно установить уровень температуры, и контролировать потребление теплоносителя.

Какие элементы включает схема водоснабжения многоквартирного жилого дома?

Водомерный узел, который организует подачу воды в дом, отвечает за работу нескольких функций:

1. Учитывает расход воды холодного водоснабжения, то есть, выполняет функцию счетчика воды;
2. Может перекрыть подачу холодной воды в дом при аварийных ситуациях или при необходимости ремонта узлов и деталей, а также для устранения протечек;
3. Служит фильтром грубой очистки воды: подобный грязевой фильтр должна содержать любая схема горячего водоснабжения многоквартирного дома.

Само устройство состоит из следующих узлов:

1. Набор запорной арматуры (кранов, задвижек и вентилей) на входе и выходе прибора. Стандартно это задвижки, шаровые вентили, клапана;
2. Механический счетчик воды, который устанавливается на одном из стояков;
3. Грязевой фильтр (фильтр грубой очистки воды от крупных твердых частиц). Это может быть металлическая сетка в корпусе, или емкость, в которой твердый мусор оседает на дно;
4. Манометр или переходник для врезки манометра в схему водоснабжения;
5. Байпас (обвод из отрезка трубы), который служит для отключения водомера при ремонте или сверки данных. Байпас снабжается запорной арматурой в виде шарового крана или вентиля.

Тепловой пункт

Он же — элеваторный узел, который выполняет следующие функции:

1. Обеспечивает полноценную и непрерывную работу отопительной системы в многоквартирном доме, а также регулирует ее параметры;
2. Доставляет в дом горячую воду, то есть, обеспечивает ГВС (работу горячего водоснабжения). Сам теплоноситель в системе отопления поступает в систему горячего водоснабжения многоквартирного дома прямиком из централизованной теплотрассы;
3. Тепловой пункт может переключать подачу горячего водоснабжения между обраткой и подачей. Это бывает нужно при больших морозах, так как в это время температура теплоносителя на подающей трубе может подниматься до 130-1500С, и это при том, что нормативный показатель температуры на подаче не должен превышать 750С.

​

Основной элемент теплового пункта — водоструйный элеватор, где горячая вода из схемы трубопровода подачи рабочей жидкости в доме смешивается в камере смешения с теплоносителем обратки путем впрыска через специальное сопло. Такими образом, элеватор позволяет пропускать через схему отопления бо́льший объем теплоносителя с низкой температурой, а, так как впрыск производится через сопло, то объем подачи получается небольшим.

Врезать переходники для подключения ГВС можно между задвижками на входе трассы и теплопунктом – это самая распространенная схема подключения. Количество врезок – две или четыре (по одной или по две на подаче и обратке). Две врезки характерны для старых домов, в новостройках практикуется четыре переходника.

На трассе ХВС обычно применяется тупиковая схема врезки с двумя подключениями: водомерный узел подключается к розливу, а сам розлив — к стоякам, через которые осуществляется разводка труб по квартирам. Вода будет перемещаться в такой схеме ХВС только при разборе, то есть, при открывании каких-либо смесителей, кранов, клапанов или вентилей.

Недостатки этого подключения:

1. При длительном отсутствии водоразбора по конкретному стояку вода при сливе долго будет холодной;
2. Врезанные на подводах ГВС из бойлерных полотенцесушители, которые одновременно обогревают ванную комнату или санузел, будут горячими только при водоразборе ГВС именно с конкретного стояка квартиры. То есть, почти всегда будут холодными, что вызовет появление влаги на стенах, плесени или грибковых заболеваний стройматериалов помещения.

Теплопункт с четырьмя подключениями горячего водоснабжения в доме делает циркуляцию горячей воды непрерывной, и происходит это через два розлива и стояки, соединенные друг с другом перемычками.

Важно: если на врезках ГВС установлены механические счетчики воды, то расход водоснабжения будет учитываться без учета температуры воды, что неправильно, так как придется переплачивать за горячую воду, которой не было в пользовании.

Горячее водоснабжение может функционировать по трем вариантам:

1. Из трубы подачи в трубу обратки в котельную. Такая система ГВС эффективна только в теплое время года при отключенной системе отопления;
2. Из подающей трубы в подающую трубу. Такое подключение будет приносить максимальную отдачу в демисезонье — осенью и весной, когда температура теплоносителя невысока и далека от максимальной;
3. Из трубы обратного хода в трубу обратки. Эта схема ГВС наиболее работоспособна в большие холода, при повышении температуры на трубе подачи ≥ 750С.

Для непрерывного движения воды необходим перепад давления между начальной и конечной точками врезки в один контур, и этот перепад обеспечивается ограничением потока. Таким ограничителем служит специальная подпорная шайба — стальной блин с отверстием посредине. Таким образом, вода, которая транспортируется от входной врезки до элеватора, встречает препятствие в виде тела шайбы, и это препятствие регулируется поворотом, который открывает или закрывает подпорное отверстие.

Но слишком большое ограничение движения воды в трассе трубопровода нарушит работу теплового пункта, поэтому у подпорной шайбы должен быть диаметр на 1 мм больше диаметра сопла теплопункта. Этот размер рассчитывается представителями поставщика тепла так, чтобы температура на обратной трубе отопления элеваторного узла лежала в нормативных пределах температурного графика.

Расчетные нормативы расхода горячей воды

Следует отметить что существует множество нормативов по расчетам расхода ресурсов, в сфере жилищного хозяйства нормативов использования воды на одного человека без применения прибора учета воды не существует. Это вызвано тем, что плотность населения по разным районам нашей страны сильно различается. Другими словами, в каждом регионе действуют свои нормативы. В соответствии с правилами на населенный пункт подается некое количество воды. При этом принимают в расчет размер объема воды, которую используют жильцы тех квартир в которых установлены приборы учета воды.

Из общего объема, поставленной воды вычитывают тот объем, который прошел через приборы учета. Полученную разность разделяют на количество людей зарегистрированы на данной жилой площади. Именно эти люди и несут расходы за использованную воду. Такая ситуация сложилась во многом потому, что существует множество мест несанкционированного потребления воды и далеко не везде установлены приборы учета воды, кстати, в отличие от стран с развитой экономикой. Нормы потребления рассчитывают с использованием повышающего коэффициента.

При проведении расчётов необходимо учитывать состояние сантехнических приборов и наличие установленных водяных нагревателей.

Коэффициент расхода потребления в разных районах воды различается потому, что в каждом районе воду потребляют в различных объёмах. При этом необходимо учитывать климат, цену на топливо, предназначенное для нагрева воды.

Выведена усредненная норма расхода воды на одного человека. В дневное время эта цифра составляет — 200 литров холодной воды и 100 литров горячей. Обыкновенная ванная вмещает в себя 250 литров воды и если жилец не принимает ванну каждый день, то ему имеет смысл задуматься об установке приборов учета воды.

Установленный счетчик позволит существенно сэкономить на оплате счетов за воду. Дело в том, что в счета на воду в той или иной форме вносят несанкционированный отбор воды, течи, расход воды на нужды МЧС и многое другое.

«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

Вам также может понравиться

2 трубная только отопление

Схемы двухтрубных систем отопления для частного дома

2 трубная система отопления частного дома своими руками схема

Двухтрубная система отопления: все нюансы, которые

2 трубная система отопления диаметр труб

Необходимый диаметр труб для разных систем отопления

2 питьевой пояс водоснабжения

Постановление Главного государственного санитарного

2 питьевое водоснабжение для предприятия

Водоснабжение промышленных предприятий: виды систем

2 категория водоснабжения для расчета штатного расписания муп

Штатное расписание. Унифицированная форма Т-3 Штатное

1 категория водоснабжения требования

Исполнительная документация Какие бывают категории

354 постановление правительства холодное водоснабжение

Постановление Правительства РФ от 06.05.2011 N 354 (ред.