Схеми та конструктивні елементи внутрішнього гарячого водопостачання

Системи гарячого водопостачання в житлових і гро­мадських будинках призначені для подачі гарячої води, температура якої повинна бути не нижче 50°С і не вище 75°С. При користуванні гарячою водою споживач має можливість знижувати температуру до необхідної величини в змішувачах, що встановлюються в місцях водорозбору. Якщо є потреба у гарячій воді більшої температури (в лікувальних закладах, підприємствах громадського харчування тощо), влаштовують місцеві установки для нагріву води або кип’ятильники.

Залежно від призначення системи гарячого водопоста­чання поділяють на господарсько-побутові і виробничі. Ці системи допускається об’єднувати лише тоді, коли на технічні потреби використовується вода питної якості або коли внаслідок контакту з технологічним обладнанням якість води не змі­нюється.

У господарсько-побутових системах гарячого водопоста­чання якість води повинна відповідати вимогам державних стандартів на питну воду. У виробничих системах якість води визначається за технологічними потребами.

Системи гарячого водопостачання залежно від місця отримання гарячої води поділяють на місцеві і централізовані (рис. 25).

Місцеві системи (рис. 25 а) влаштовують у невеликих будинках, де нагрівання води здійснюється для кожного спожи­вача або групи споживачів.

Вода із системи холодного водопостачання подається на місцеву установку (місцевий водонагрівач), в якій викорис­товуються газ, тверде паливо, електроенергія тощо.

За наявності в будинках газопостачання і централі­зованого опалення, нагрівання води може здійснюватись у швидкісних і ємнісних газових водонагрівачах.

Згідно з тепловими розрахунками пікове споживання теп­ла системою гарячого водопостачання, як правило, перевищує навантаження в системі опалення. Якщо встановити в будинку теплогенератор на сумарне теплове навантаження опалення і гарячого водопостачання, то його встановлена потужність виявиться завищеною. Внаслідок цього в періоди, коли відсутній водорозбір, теплогенератор буде працювати недовантаженим. Тому при використанні ємнісного водонагрівача його продук­тивність за теплом потрібно обирати, виходячи із витрати тепла на опалення, а його ємність – на приготування води для однієї ванни.

Вибір котельного обладнання потрібно здійснювати, ґрунтуючись на потрібній потужності, схемі системи (окреме гаряче водопостачання чи поєднане з системою опалення), ефективності котлів, виді палива, довговічності, технічних і економічних характеристиках. Серед них не останнє місце займає зовнішній вигляд агрегатів, компактність. Так, настінні котли дозволяють економити корисну площу помешкання. Зокрема, вироби французької фірми FRISQUET зарекомен­дували себе високою якістю і довготривалим терміном роботи теплообмінників, виготовлених з міді, що запобігає відкладенню продуктів горіння і зберігає високий ККД (до 95,3%) понад 20 років.

Електричні водонагрівачі – пристрої, найбільш гігієнічні і безпечні в пожежному відношен­ні. Широкого розповсюдження набу­ли ємнісні електроводо­нагрі­вачі (рис. 26), які скла­даються: з корпусу, що вміщує бак на 10...200 л води і більше, покритого теплоізо­ляцією, електронагрівного еле­мента – тену, регулятора тем­ператури, який відключає нагрі­вач у разі досягнення заданої температури, змішувача для заповнення нагрівача і відтоку гарячої води. Зокрема, водонагрівач марки TНЕКМЕХ складається з двох сталевих баків: внутрішнього і зовнішнього з теплоізоляційним прошарком з пінополіу­ретану, який надає водонагрівачу влас­тивості термоса (за 12 годин випробовувань зниження темпера­тури становило всього 5° С). Теплоізоляція і тени пониженої потужності забезпе­чують економічну експлуатацію водо­нагрівача.

Потужність тенів становить 1,2...2,4 кВт за напруги 220 В. Внутрішній сталевий бак зсередини покритий склофаянсом, який захищає його від окиснення та корозії. Водонагрівач працює в автоматичному режимі, забезпечуючи заповнення бака водою, контроль за рівнем і температурою води, захист від закипання. Температура води задається в інтервалі від 26 до 78° С. Моделі різних об’ємів забезпечують різну інтенсивність надходження гарячої води: водонагрівачі місткістю 10, 15 і 30 л забезпечують безперебійну подачу гарячої води на кухонні потреби; 80 і 100 л – подачу гарячої води у ванну і на кухню; 150 і 200 л – подачу гарячої води тим споживачам, які використовують гарячу воду тривалий час (понад 3 год).

Електроводонагрівач влаштовують безпосередньо на стіні приміщення над приладом, в який подається гаряча вода, таким чином, щоб змішувач розташовувався на висоті 1...1,1 м від підлоги.

Централізовані системи гарячого водопостачання (рис. 26 б) завдяки їх економічності, простоті експлуатації та обслуговування найчастіше використовуються в житлових і громадських будівлях. Їх влаштовують за наявності потужних джерел тепла (ТЕЦ, районних котелень тощо).

У централізованих системах гарячого водопостачання воду нагрівають для групи споживачів в одному місці і транспортують її трубопроводами до місць витрачання. Схема системи гарячого водопроводу, кількість елементів у системі та їх взаємне розташування залежать від режиму водоспоживання, типу пристроїв для нагрівання води, довжини трубопроводів тощо.

Вода в системах централізованого гарячого водопоста­чання може нагріватися за відкритою чи закритою схемами.

У відкритій схемі гаряча вода забирається безпосе­редньо з теплової мережі. Вода нагрівається в котлах, розташованих у центральних котельнях або теплообмінниках ТЕЦ, і квартальною мережею подається до системи опалення, а розподільчою мережею – на гаряче водопостачання окремих будинків. Циркуляційні трубопроводи повертають охо­лоджену воду в котли для її підігріву.

Така схема є простою і довговічною, адже система живиться ретельно очищеною водою, що необхідна для роботи котлів без утворення накипу.

Недоліком схеми є велика потужність установок для водопідготовки, які повинні очищати всю воду, що подається в систему водопостачання. Через це схему використовують лише за низької карбонатної твердості природної води.

У закритих схемах тепло від котлів передається теплоносію (перегрітій воді, парі тощо), який теплофіка­ційною мережею подається до водонагрівача. Вода з системи холодного водопостачання проходить через водонагрівач, нагрівається і подається в розподільчу мережу. Недоліком закритої схеми є необхідність використання водонагрівачів та прокладання внутрішньоквартальної мережі трубопроводів. Проте в цій схемі установки для водопідготовки мають невелику потужність, адже теплоносій не витрачається, а повністю повертається в котел у той час, як споживач отримує гарячу воду питної якості з міського водопроводу. Крім того, котли перебувають під постійним тиском, який не залежить від тиску в системі гарячого водопостачання. Завдяки цим перевагам закриті системи гарячого водопостачання сьогодні здобули широке використання.

Проточні електроводонагрівачі вимагають значних потужностей, що призводить до перевантаження електричних мереж, тому їх використання обмежене тільки виробничими та громадськими будівлями.

Усі централізовані системи гарячого водопостачання проектують з циркуляційними трубопроводами (рис. 27). Без таких трубопроводів за відсутності водорозбору вода в подаючих трубопроводах остигає і споживачі отримують спочатку охолоджену воду, яку зливають в каналізацію. При цьому виникають втрати води і тепла, які тим більші, чим більші діаметри і довжини подаючих трубопроводів. Циркуляційні трубопроводи в системах гарячого водопостачання можуть функціонувати цілодобово (житлові будинки, готелі, лікарні тощо) або тільки перед початком водорозбору, якщо споживання гарячої води проходить періодично (наприклад, душові промислових підприємств). Слід зазначити, що в житлових будинках з кількістю поверхів до 4-х включно, за відсутності приладів для сушіння рушників циркуляцію води передбачають тільки в магістральних трубах до початку водорозбірних стояків.

Рис. 27. Схема циркуляційного водопроводу гарячого водопостачання (при природній циркуляції):

1 – водопровід; 2 – водонагрівач: 3 – вхід і вихід теплоносія; 4 – головний стояк; 5 – верхня розвідна лінія; 6 – повітряний кран; 7 – водорозбірні крани; 8 – стояки; 9 – підводки;
10 – циркуляційні стояки; 11 – збірна циркуляційна лінія;

У системах гарячого водопостачання може бути природна циркуляція води під дією гравітаційного напору, коли рух гарячої води зумовлений зміною густини при зміні температури, та примусова циркуляція, що здійснюється за рахунок роботи циркуляційних насосів.

Тупикові мережі гарячого водопостачання (без цирку­ляції) дозволяється застосовувати тільки в місцевих системах або в системах з тривалим безперервним розбором води (наприклад, у лазнях). Допускається також не передба­чати циркуляцію в системах з регламентованим в часі спожи­ванням гарячої води, якщо температура її в цей час в місцях водорозбору буде не нижчою, ніж потрібно.

Для мереж гарячого водопостачання використовують оцинковані сталеві труби. Рідше – пластмасові, металоплас­тикові та мідні труби. Всі трубопроводи системи гарячого водопостачання, за винятком квартирних підведень і рушни­косушарок, повинні бути покриті ізоляцією, товщина і якість якої має забезпечувати нормовану величину тепловтрат.

У готелях системи гарячого водопостачання повинні проектуватися з циркуляцією в стояках. Циркуляція повинна проектуватися з урахуванням мінімальної температури в циркуляційному трубопроводі 40 °С. У разі доцільності можуть застосовуватися системи гарячого водопостачання з закритими баками-акумуляторами, які мають водообмін не менше одного разу на добу, включеними до загального циркуляційного контуру з водопідігрівачами. Магістральні трубопроводи і стояки систем водопостачання повинні прокладатися в тепловій ізоляції. Покривний шар теплоізоляційної конструкції трубопроводу холодної води повинен бути паронепроникним. У готелях категорій **** і ***** трубопроводи водопостачання і каналізації повинні прокладатися приховано.