Параллельная одноступенчатая схема. Системы и схемы водоснабжения зданий

Привет всем! Система горячего водоснабжения при централизованном теплоснабжении бывает двух видов: открытая и закрытая. В этой статье рассмотрим подробнее именно открытую схему ГВС. Прежде всего в чем принципиальное отличие этих двух схем. При открытой схеме ГВС водоразбор горячей воды ведется непосредственно из тепловой сети, то есть говоря проще, горячая вода из крана смесителя бежит та же самая, что и в радиаторах отопления.

Присоединение системы горячего водоснабжения производится непосредственно в тепловом пункте здания. На фото ниже видно, как это происходит. Одно ответвление врезано с подающего трубопровода,

а второе ответвление с обратного трубопровода.

Две эти ветки смешиваются в регуляторе температуры горячего водоснабжения, функция которого выдавать потребителю горячую воду с необходимыми параметрами, а именно не ниже 60 °С для открытой схемы ГВС, и не выше 75 °С и для для закрытой и для открытой схемы согласно СНиП 2.04.01-85 «Внутренний водопровод и канализация зданий».

И уже после регулятора температуры горячая вода поступает во внутреннюю систему ГВС здания.

Закрытая схема ГВС характеризуется тем, что контур горячей воды отделен от контура отопления. То есть вода через подачу поступает в отопительный контур, проходит через внутреннюю систему отопления здания (трубы, радиаторы) и возвращается в обратку, попутно через теплообменник нагревая в тепловом пункте здания контур горячего водоснабжения. Горячее водоснабжение циркулирует отдельно по своему контуру, а водоразбор в здании компенсируется подпиткой из линии холодного водоснабжения. Такова суть и разница этих двух систем ГВС.

Для закрытой системы ГВС существуют несколько типов схем — одноступенчатые, двухступенчатые, параллельные, последовательные. Открытая же система ГВС подключается именно по такой схеме, как на фото в статье ниже.

Для открытой схемы ГВС существуют вариации — циркуляционная и тупиковая разводка. Как становится понятно из наименований этих схем, при циркуляционной схеме горячая вода циркулирует по внутренней системе ГВС, и в идеале, когда вы открываете кран с горячей водой, горячая вода должна бежать оттуда практически сразу. Но это в идеале, и далеко не всегда так бывает.

Тупиковая схема — при этой схеме горячая вода не циркулирует в системе, и чтобы получить воду нужной температуры, ее нужно сбросить через кран. То есть открываете кран, ждете когда сольется остывшая вода, затем льется уже горячая вода.

Открытая система ГВС в процентном соотношении более распространена, так как стоимость монтажа относительно невелика (меньше расход труб и отсутствие теплообменников). Лично я в подавляющем количестве обслуживаемых зданий сталкивался и сталкиваюсь именно с открытой системой ГВС. Но кроме достоинств (относительно небольшие капиталовложения при монтаже, простота конструкции) есть у такой схемы и недостатки.

Прежде всего, качество воды при такой схеме должно соответствовать питьевой воде, то есть в воду не должны попадать нефтепродукты, например от сальниковой набивки на задвижках большого диаметра, не должна попадать ржавчина, окалина, в воде не должно быть излишнего количества солей жесткости. К сожалению, не всегда это соблюдается. Вот например, в городе где я живу, практически не сталкивался с проблемой низкого качества воды в системе горячего водоснабжения. Вода в системе ГВС соответствует нормативам. Но знаю, что не везде, не во всех городах ситуация одинаковая.

И вторая беда открытой схемы ГВС — частый выход из строя регулятора температуры ГВС, его некорректная работа в общей схеме. Об этом я писал в .

Буду рад комментариям к статье.

Рис.1. Типовая схема подключения бойлера.

Рис.2. Типовая схема проточного теплообменника с регулированием по первичной стороне теплообменника.

Рис.3. Типовая схема приготовления ГВС с регулированием температуры по вторичной стороне теплообменника.

Рис.4. Типовая схема приготовления ГВС с получение различной температуры с одного теплообменника по вторичной стороне теплообменника.

Рис.5. Типовая схема приготовления ГВС комбинированного типа при использовании постоянного пикового разбора ГВС.

Рис.6. Типовая схема приготовления ГВС комбинированного типа при использовании периодического пикового разбора ГВС.

Схема ГВС накопительного типа

Как правило, такая схема применяется для ГВС коттеджей. Разбор горячей воды в доме имеет периодический пиковый характер, т.е. он интенсивней во время завтрака, обеда и ужина. В качестве накопительной емкости используется бойлер.

Бойлер — это емкость, предназначенная для приготовления, аккумулирования и хранения ГВС. Наружная теплоизоляция бойлера выполнена из пенополиуретана, внутренняя поверхность бойлера покрыта стеклоэмалью, которая предотвращает образование известковой накипи, упрощает чистку и обеспечивает повышенную гигиеничность производимого ГВС. Внутри бойлера также установлен магниевый анод, он защищает его от блуждающих токов.

В тело бойлера вварена гильза для установки терморегулятора. Терморегулятором устанавливают температуру нагрева воды, по нормам температура воды не должна превышать 55-60°С, при более высокой температуре возможно получения ожога кожи. Объем бойлера зависит от количества проживающих людей и точек разбора горячей воды.

Нагревательный элемент бойлера может быть электрическим, водяным, а также возможно присутствие обоих типов нагревателей. Это так называемые бойлеры с комбинированными нагревом. Бойлеры с электрическим нагревом применяют там, где нет горячего теплоносителя, нагрев воды осуществляется встроенным электрическим нагревателем, а бойлеры с водяным нагревом применяют там, где есть горячий теплоноситель и нагрев воды осуществляется через встроенный теплообменник в виде змеевика. Комбинированные бойлеры имеют возможность в зимний период времени нагревать воду горячим теплоносителем от котельной, а в летний — электричеством. Такую комбинацию нагрева бойлера используют на Западе, поскольку стоимость энергоносителей там одинакова. В качестве горячего теплоносителя используется котловая вода котельной.

Типовая схема подключения бойлера к теплоносителю и холодному водоснабжению (далее ХВС) показана на рис. 1. Работа схемы для приготовления горячей воды, показанной на рис. 1, осуществляется следующим образом.

Как было описано выше, в тело бойлера вварена гильза, в которую установлен датчик регулируемого термостата. Этот термостат измеряет температуру воды в бойлере. Если измеренная температура в бойлере ниже установленной уставки термостата, то его контакты переходят в состояние «запроса» на приготовление ГВС. По этому сигналу происходит включение котла и насоса К2 в работу. При достижении температуры воды в бойлере установленной уставки термостата его контакты переходят в состояние «отбой запроса» на приготовление горячей воды, при этом котел и насос К2 переходят в отключенное состояние.

Ввод ХВС в бойлер осуществляется через обратный клапан, он предотвращает «уход» ГВС во время исчезновения ХВС. На входе в бойлер до его запорной арматуры установлен аварийный сбросной клапан К4, который защищает бойлер от высокого давления, и установлена расширительная емкость закрытого типа К5, для компенсации температурных расширений воды. Рециркуляция ГВС осуществляется от последнего водоразборного крана.

Для нормальной работы линии рециркуляции на ней установлен насос К3. Во время разбора горячей воды проток воды V1 идет от ХВС, когда нет разбора горячей воды, проток воды V2 идет с линии рециркуляции. Если самая дальняя точка разбора ГВС находится на расстоянии не более 7-8 м, то линией рециркуляции ГВС можно пренебречь.

При использовании линии рециркуляции ГВС особое внимание надо уделить монтажу труб горячей воды и трубы рециркуляции. Монтаж этих труб должен быть выполнен по правилам монтажа систем отопления, т.е. должен соблюдаться технологический уклон этих труб в сторону последнего водоразборного крана. Если труба горячей воды и рециркуляции проходит через «ворота», т.е. обходит дверной проем, то в верхней части этих «ворот» надо установить автоматические воздухоотводчики, т.е. следует предусмотреть удаление воздуха из труб во всех возможных местах его скопления. В противном случае линия рециркуляции работать не будет или будет работать не должным образом.

Схема ГВС проточного типа

Схему ГВС проточного типа как правило применяют на производствах для технологических линий, которые используют постоянный разбор ГВС.

В качестве нагревательного элемента ГВС используются теплообменники разных типов (пластинчатые, трубчатые и др.), однако большую популярность завоевали теплообменники пластинчатого типа.

Пластинчатые теплообменники малогабаритные по сравнению с бойлером и более эффективные, они используются практически во всех областях промышленности, где требуется провести теплообменный процесс. Конструкция пластинчатого теплообменника содержит набор гофрированных пластин, изготовленных из коррозионно-стойкого материала, с каналами для двух жидкостей, участвующих в процессе теплообмена. Пакет пластин размещен между опорной и прижимной плитой и закреплен стяжными болтами. Каждая пластина пластинчатого теплообменника снабжена прокладкой из термостойкой резины, уплотняющей соединение и направляющей различные потоки жидкостей в соответствующие каналы.

Необходимое число пластин определяется в соответствии с температурой, расходом воды и допустимой потерей напора. Пластинчатые теплообменники бывают разборные и паяные, они изготавливаются из нержавеющей стали, что позволяет их использовать в течение многих лет.

Типовая схема подключения пластинчатого теплообменника к теплоносителю и ХВС показана на рис. 2. Работа схемы для приготовления горячей воды осуществляется следующим образом. По первичной стороне теплообменника установлен насос со своим смесителем и сервоприводом. Температуру ГВС измеряют ПИД-регулятором К8, при пониженной температуре ГВС ПИД-регулятор подает сигнал на открытие смесителя, а при повышенной — на закрытие.

Принцип ПИД-регулирования состоит в следующем. Измеряемая температура ГВС сравнивается с уставкой (например, уставка равна 55-60°С), и чем выше разница между измеренной температурой и заданной уставки, тем больше по времени прибор К8 выдает сигнал на закрытие смесителя. По истечении установленного времени на измерение прибор К8 снова измеряет температуру ГВС и сравнивает ее с уставкой, разница температуры уменьшилась и прибор выдает более короткий по времени сигнал на закрытие смесителя.

Методом динамического приближения измеренная температура ГВС и уставки совпадут, ПИД-регулятор перестанет выдавать управляющие сигналы на смеситель. То же самое регулирование происходит и при пониженной измеренной температуре ГВС относительно уставки, в этом случае ПИД-регулятор будет выдавать сигнал на сервопривод для открытия смесителя.

При любом возмущении температуры ГВС ПИД-регулятор возобновит свою работу для получения требуемой температуры ГВС. При таком регулировании происходит смешивание горячей воды, поступающей от котла, и обратной воды, поступающей от теплообменника, таким образом поддерживается постоянная температура ГВС. Ввод ХВС на теплообменник осуществляется через обратный клапан, он предотвращает «уход» ГВС во время исчезновения ХВС. На входе в теплообменник до его запорной арматуры установлен аварийный сбросной клапан К4, который защищает теплообменник от высокого давления, и установлена расширительная емкость закрытого типа К5, для компенсации температурных расширений воды.

Рециркуляция ГВС осуществляется от последнего водоразборного крана. Схемы приготовления ГВС на теплообменниках должны работать только с линией рециркуляции, в редких случаях линия рециркуляции не используется. Для работы линии рециркуляции на ней установлен насос К3. Во время разбора горячей воды проток воды V1 идет от ХВС, когда нет разбора горячей воды, проток воды V2 идет с линии рециркуляции. Мы рассмотрели схему для приготовления ГВС на теплообменнике с регулированием температуры по первичной стороне теплообменника. На базе этой схемы существуют и ее разновидности, т.е. с регулированием температуры по вторичной стороне теплообменника. Эта схема показана на рис. 3.

Преимуществом этой схемы является то, что диаметр труб по вторичной стороне теплообменника как правило меньше диаметра труб, используемых на первичной стороне теплообменника. Это снижает стоимость сервопривода и незначительно упрощает монтаж. Кроме того, схема с регулированием температуры ГВС по вторичной стороне теплообменника позволяет получить несколько разных температур с одного теплообменника (рис. 4).

Монтаж труб ГВС должен быть выполнен по правилам монтажа систем отопления, т.е. должен соблюдаться технологический уклон этих труб в сторону последнего водоразборного крана. Если труба горячей воды и рециркуляции проходит через «ворота», т.е. обходит дверной проем, то в верхней части этих «ворот» надо установить автоматические воздухоотводчики, т.е. следует предусмотреть удаление воздуха из труб во всех возможных местах его скопления. В противном случае линия рециркуляции работать не будет или будет работать не должным образом.

Схема ГВС комбинированного типа

Схему ГВС комбинированного типа (т.е. проточный + накопительный водонагреватели) как правило применяют на производствах для технологических линий, которые используют постоянный и периодический пиковый разбор ГВС (рис. 5 и 6).

В качестве нагревательного элемента ГВС используется проточный теплообменник. Бойлер используется как накопитель тепловой энергии для пикового разбора ГВС. Теплообменник в бойлере не используется, поскольку он более инертный, чем теплообменник проточного типа. Схема, показанная на рис. 5, соответствует работе проточного теплообменника с регулированием по первичной стороне теплообменника (см. рис. 2), а схема, показанная на рис. 6, соответствует работе проточного теплообменника с регулированием по вторичной стороне теплообменника (рис. 3).

При регулировании по вторичной стороне теплообменника также возможно получить разные температуры ГВС, для этого достаточно усовершенствовать схему, как показано на рис. 4. Если схемы (рис. 5, 6) снабдить байпасными кранами, то появится возможность (с ухудшением качества ГВС) для «горячей» ревизии проточного и накопительного теплообменника. Требования к монтажу труб ГВС остаются прежними.

Для того чтобы любое жилое строение нормально функционировало, обязательно нужен монтаж системы водоснабжения. Ее грамотное устройство обеспечит своевременную подачу и достаточный напор воды. В данной статье будет подробно рассмотрена схема горячего водоснабжения, типы подключения и ее особенности в многоквартирном доме.

В чем особенность водоснабжения многоквартирного дома?

Обеспечить водой строение с большой этажностью очень сложно. Ведь дом состоит из множества квартир с отдельными санузлами и сантехническими приборами. Иными словами схемы водоснабжения в многоквартирных домах - это некий комплекс с отдельными разводками труб, регуляторов давления, фильтрами и учетным оборудованием.

Чаще всего жители многоэтажек пользуются водой центрального водоснабжения. С помощью водопровода она подается в отдельные сантехнические приборы под определенным давлением. Зачастую вода проходит очистку с помощью хлорирования.

Состав системы центрального водоснабжения

Централизованные схемы водоснабжения в многоэтажных домах состоят из распределительной сети, водозаборных сооружений и очистительных станций. Прежде чем попасть в квартиру, вода проходит долгий путь от насосной станции к водоему. Только после очистки и обеззараживания вода направляется в распределительную сеть. С помощью последней вода подается к приборам и оборудованию. Трубы центральной схемы горячего водоснабжения многоэтажного дома могут быть выполнены из меди, металлопластика и стали.

Последний вид материала практически не используется в современных постройках.

Типы схем водоснабжения

Система водоснабжения бывает трех типов:

• коллекторная;
• последовательная;
• комбинированная (смешанная).

В последнее время, когда в квартирах все чаще встречается большое количество сантехнического оборудования, используют коллекторную схему разводки . Она является оптимальным вариантом нормального функционирования всех приборов. Схема горячего водоснабжения коллекторного типа исключает перепады давления в разных точках подключения. Это является главным преимуществом данной системы.

Если рассматривать схему более подробно, то можно сделать вывод, что никаких проблем с использованием сантехнического оборудования по назначению в одно и то же время не будет. Суть подключения такова, что каждый отдельный потребитель воды соединяется с коллекторами стояка холодного и горячего водоснабжения изолированно. Трубы не имеют множества разветвлений, поэтому вероятность протечки очень мала. Такие схемы водоснабжения в многоэтажных домах просты в обслуживании, однако стоимость оборудования достаточно высокая.

По мнению специалистов, коллекторная схема горячего водоснабжения требует установки более сложной установки сантехнических приборов. Однако эти отрицательные стороны не столь критичны, особенно если учесть тот факт, что у коллекторной схемы есть множество достоинств, к примеру - скрытый монтаж труб и учет индивидуальных особенностей оборудования.

Последовательная схема горячего водоснабжения многоэтажного дома - это самый простой способ разводки. Такая система проверена временем, она вводилась в эксплуатацию еще во времена СССР. Суть ее устройства в том, что трубопровод холодного и горячего водоснабжения проводят параллельно друг другу. Инженеры советуют использовать данную систему в квартирах с одни санузлом и небольшим количеством сантехнического оборудования.

В народе такую схему горячего водоснабжения многоэтажного дома называют тройниковой. То есть от главных магистралей идут разветвления, которые соединяются друг с другом тройниками. Несмотря на простоту монтажа и экономию расходного материала, данная схема имеет несколько основных недостатков:

1. В случае протечке трудно искать поврежденные участки.
2. Невозможность подачи воды к отдельному сантехническому прибору.
3. Трудность доступа к трубам в случае поломки.

Горячее водоснабжение многоквартирного дома. Схема

Разводки труб делятся на два типа: к стояку горячего и холодного водоснабжения. Кратко их называют ХВС и ГВС. Особого внимания заслуживает система горячего водоснабжения многоквартирного дома. Схема сетей ГВС состоит из двух типов проводок - нижней и верхней. Чтобы сохранить высокую температуру в трубопроводе часто используют закольцованные проводки. Гравитационный напор заставляетводу циркулировать в кольце, несмотря на отсутствие водоразбора. В стояке она охлаждается и попадает в нагреватель. Вода с большей температурой подается в трубы. Так и происходит непрерывная циркуляция теплоносителя.

Тупиковые магистрали также не редкость, но чаще всего их можно встретить в хозяйственных помещениях промышленных объектов и в небольших жилых зданиях с малой этажностью. Если отбор воды планируется непостоянно, то применяют циркуляционный трубопровод. Инженеры советуют использовать горячее водоснабжение в многоквартирных домах (схема была рассмотрена выше) с этажностью не более 4.Трубопровод с тупиковым стоякомтакже встречается в общежитиях, санаториях и гостиницах. Трубы тупиковой сети обладают меньшей металлоемкостью, поэтому остывают быстрее.

Сети ГВС в своем составе имеют горизонтальный магистральный трубопровод и распределительные стояки. Последние обеспечивают разводки труб по отдельным объекта - квартирам. ГВС монтируют в максимальной близости к сантехническому оборудованию.

Для построек с большой протяженностью магистральных труб используют схемы с циркуляционным и закольцованным по дающим трубопроводами. Обязательным условием является установка насоса для поддержания циркуляции и постоянного водообмена.

Двухтрубная схема ГВС — Фото 07

Современные строители и инженеры все чаще прибегают к использованию двухтрубных систем ГВС. Принцип работы заключается в том, что насос забирает воду из обратной магистрали и подает ее в нагреватель.Такой трубопровод обладает большей металлоемкостью и считается наиболее надежным для потребителей.

Подписаться на статьи можно на

Типы и достоинства проточных схем ГВС
ГВС с использованием проточной схемы и пластинчатыми теплообменниками - наиболее эффективный и гигиенический способ приготовления горячей воды. По сравнению с аккумуляторными схемами он имеет существенные преимущества.

Для проточного ГВС применяются параллельная одноступенчатая схема, последовательная и смешанная двухступенчатые схемы.

Параллельная одноступенчатая схема с одним теплообменником, подключённым к подающему трубопроводу тепловой сети параллельно системе отопления (рис. 1 ), отличается простотой и дешевизной.

Двухступенчатая схема ГВС применяется с целью уменьшения температуры воды в обратном трубопроводе и суммарного расхода воды из тепловой сети. Для этого теплообменная поверхность теплообменника ГВС разделяется на два участка, называемых ступенями. В первой ступени холодная водопроводная вода нагревается водой, выходящей из системы отопления. Затем подогретая в первой ступени теплообменника вода догревается вместе с водой рециркуляции до требуемой температуры (55-60 °C) сетевой водой из подающего трубопровода теплосети.

При последовательной схеме ГВС вторая ступень подключена перед системой отопления к подающему трубопроводу (рис. 2 ). Сначала горячая сетевая вода проходит вторую ступень ГВС, затем поступает в систему отопления. Таким образом, может оказаться, что температура теплоносителя будет недостаточной для покрытия тепловых потерь здания. Тогда во время отбора большого количества горячей воды в часы пик подключённое к ИТП здание может недостаточно нагреваться. Из-за аккумулирующей способности строительной конструкции это не отражается на комфортности в помещениях, если период недостаточной подачи тепла не превышает примерно 20 мин. Для летнего неотопительного периода имеется отключаемый байпас, по которому сетевая вода после второй ступени поступает в первую ступень ГВС, минуя систему отопления.

Смешанная двухступенчатая схема ГВС отличается тем, что её вторая ступень подключена к подающему трубопроводу тепловой сети параллельно к системе отопления, а первая ступень - последовательно (рис. 3 ). Сетевая вода, выходящая из второй ступени ГВС, подмешивается к обратной воде из системы отопления и также проходит первую ступень.

Таким образом, комфортность в помещениях здания со смешанной двухступенчатой схемой ГВС не снижается, однако расходуется больше сетевой воды, чем при последовательной схеме ГВС (рис. 4 ).

* По книге Н.М. Зингера и др. «Повышение эффективности работы тепловых пунктов». М., 1990.

Двухступенчатая схема находит наибольшее распространение в жилых зданиях со значительными по отношению к отоплению нагрузками на ГВС. В зданиях с очень низкими или высокими тепловыми нагрузками ГВС, по сравнению с отоплением (1 < Q ГВС /Q О < 5), по действующим нормам, применяется параллельная одноступенчатая схема ГВС.

В западных странах в последнее время всё чаще задумываются о применении проточного способа ГВС, особенно после признания серьезной опасности заражения легионеллами - бактериями, размножающимися в непроточной тёплой воде. Строгие нормы, уже принятые в европейских странах, предусматривают регулярную термическую дезинфекцию аккумулирующих баков и подключённых к ним трубопроводов горячей воды, включая трубопроводы рециркуляции. Обеззараживание осуществляется подъемом температуры во всей системе на определённое время до 70 °C и выше. Необходимое для этого усложнение аккумуляторных схем особенно выявляет достоинства проточных систем ГВС с пластинчатыми теплообменниками. Они отличаются простотой и компактностью, требуют меньших инвестиций, обеспечивая при этом более низкие температуры обратной и меньшие расходы сетевой воды.

Более низкая температура воды в обратном трубопроводе тепловых сетей снижает тепловые потери и увеличивает КПД выработки электроэнергии на теплоэлектроцентрали. Меньшие расходы сетевой воды требуют меньших диаметров трубопроводов тепловых сетей и меньших расходов электроэнергии на её перекачку.

Варианты регулирования
В настоящее время многие фирмы усиленно работают над автоматическими регуляторами, которые обеспечивали бы комфортную температуру горячей воды с точностью до 1-2 °C и менее того. В аккумуляторных баках равномерность нагрева достигается естественным или искусственным перемешиванием поступающей воды с находящейся в баке.

Для этой цели в проточных системах ГВС, особенно с низким и резко изменяющимся расходом, при регулировании температуры горячей воды требуется учесть, кроме температуры, как вторую величину, расход. Ведущими фирмами-производителями разработаны регуляторы для небольшого - под одного потребителя - расхода, работающие без вспомогательной энергии. Эти регуляторы учитывают и расход, и температуру горячей воды. В отличие от обычных термостатических регуляторов, при отсутствии расхода горячей воды данные устройства вообще могут прекращать подачу греющего теплоносителя, что предохраняет теплообменник ГВС от образования известковых отложений.

В системах проточного ГВС с большим потреблением горячей воды колебания расхода, по сравнению с его общим значением, меньше, и удовлетворяющую точность регулирования температуры можно достичь применением как термостатических, так и электронных регуляторов. Однако в электронных регуляторах необходимо сглаживать кривую регулирования правильным выбором закона регулирования и характеристик самого регулирующего клапана - скорости хода привода регулятора, диаметра клапана Ду, его гидравлического сопротивления k VS - чтобы исключить явления колебания во всем диапазоне его работы. Постоянное открытие и закрытие регулятора с высокой частотой подвергает пластинчатый теплообменник ГВС большим термическим и гидравлическим нагрузкам, что приведёт к его преждевременному выходу из строя из-за возникновения наружных или внутренних неплотностей.

Для предупреждения колебаний при больших разностях расхода горячей воды или при значительных колебаниях температуры греющей воды, например 150-70 °C, целесообразно устанавливать два параллельных регулятора разных диаметров, которые - сами по себе - оптимально обеспечивают определенный диапазон расхода сетевой воды (рис. 5 ).

Как отмечалось выше, при отсутствии разбора горячей воды, например в системах без рециркуляции или при регулярных отключениях подачи воды, необходимо защитить теплообменник от карбонатных отложений за счет прекращения подачи сетевой воды. При больших расходах этого можно достигать использованием комбинированных регуляторов с двумя датчиками температуры - нагреваемой и греющей воды - на выходах теплообменника (рис. 6 ). Второй датчик, настроенный, например, на 55 °C, прекращает подачу теплоносителя на теплообменник и в случае, когда датчик температуры горячей воды установлен далеко от теплообменника, и на него не оказывает влияние греющая среда в связи с отсутствием водоразбора. При температуре в теплообменнике 55 °C процесс отложения солей жесткости существенно замедляется.

Чем ближе датчики установлены к среде, параметры которой подвергаются регулированию, тем более качественного регулирования можно достичь. Поэтому датчики температуры желательно устанавливать, по возможности, глубже в соответствующие штуцеры теплообменника. Для этого можно использовать пластинчатые теплообменники со штуцерами с обеих сторон пакета пластин, где в один из штуцеров вставляется датчик температуры, а другой служит для отбора теплоносителя. Тогда датчик омывается теплоносителем еще перед его выходом из теплообменника, и при отсутствии циркуляции теплоносителя датчиком фиксируется температура среды под воздействием теплопроводности и естественной конвекции, что не имело бы места при его установке вне теплообменника.

Двухступенчатые схемы ГВС отличаются тем, что в первой ступени нагрева тепло отбирается от обратной воды системы отопления. В связи с несоответствием тепловых нагрузок отопления и ГВС в зимнем или ночном режиме может оказаться, что горячая вода нагревается выше требуемых 55-60 °C. Например, теплоносителем с температурой 70 °C (расчетная точка) вода ГВС ещё в первой ступени может нагреваться до 67-69 °C. Чтобы исключить при этих температурах перегрев и интенсивные отложения карбонатов, имеется возможность установки регулирующего трёхходового клапана на входе или выходе теплообменника (рис. 7 ). Его задача, в зависимости от температуры теплоносителя на выходе теплообменника, пропускать греющую воду через теплообменник или мимо него - по байпасу. Датчик трёхходового клапана установлен в обратном трубопроводе. Он одновременно с регулированием температуры греющего теплоносителя косвенно ограничивает температуру горячей воды. При этом отбор тепла из обратного трубопровода не ограничивается, а оптимизируется, повышая надёжность и комфортность ГВС.

В пользу паяного теплообменника
В западных странах в подавляющем большинстве (свыше 90 %) случаев для целей ГВС используют паяные пластинчатые теплообменники. Это связано с относительной дешевизной и удобством обслуживания данных аппаратов.

Как правило, российские и украинские заказчики, имеющие опыт эксплуатации скоростных кожухотрубных теплообменников, часто требующих чисток, предпочитают разборные пластинчатые теплообменники. Однако надо учесть, что эти аппараты оснащаются прокладками из полимерных (резиновых) материалов, которые подвержены старению - растрескиваются, становятся хрупкими. После пяти лет эксплуатации при ремонте разборного пластинчатого теплообменника часто уже невозможно обеспечить его удовлетворительную плотность. А приобретение нового комплекта уплотнений обходится по цене, иногда почти сравнимой с ценой нового теплообменника.

Если уплотнения крепятся к пластинам клеем, то их замена связана с такими работами, как разрушение имеющихся уплотнений в жидком азоте и приклеивание новых. Для их проведения необходимы специальные приспособления и высококвалифицированный персонал. Производители теплообменников предоставляют заказчикам соответствующие услуги, но теплообменник зачастую требуется отправить на специализированное предприятие. Всё это привело к широкому применению в западных странах паяных пластинчатых теплообменников и для целей ГВС.

Отметим: сомнения относительно возможности применения паяных теплообменников в странах постсоветского пространства, связанные с плохим качеством теплоносителя, не обоснованны - жесткая вода встречается во всем мире. Следует лишь правильно отрегулировать ГВС и ограничивать температуру стенок теплообменника, как это описано в предыдущем разделе.

Паяные пластинчатые теплообменники подвергаются химической промывке. Если замечается недостаточные нагрев горячей воды или охлаждение обратной, а химический состав воды отличается повышенным содержанием солей жесткости, необходимо регулярно промывать теплообменник специальными растворами, которые не разрушают ни стенки теплообменника, ни медный припой. Заказчик может провести промывку своими силами: работа эта несложная, промывочные установки и реагенты доступны по цене и быстро окупаются.

При сверхвысоких температурах греющей воды (например, если соблюдается температурный график 150/70 °C), когда не исключено превышение температуры стенки теплообменника выше температуры, при которой происходит интенсивное образование накипи, требуется предварительное снижение температуры теплоносителя перед теплообменником. Для этого имеются два способа - насосная схема впрыскивания или элеваторная схема. В первом случае требуется отдельный датчик для включения насоса, расходуется существенное количество электроэнергии; применяемое оборудование подвержено износу. Элеваторная схема предельно проста, при термостатическом приводе не зависит от электрической сети и более экономична при реализации и эксплуатации (рис. 8 ). Подключение всасывающего патрубка элеватора к обратному трубопроводу системы отопления дает дополнительный эффект снижения температуры в обратном трубопроводе тепловых сетей.

Точечное решение
Двухступенчатая схема ГВС требует наличия двух теплообменников - для первой и второй ступеней. Выбор теплообменников по мощности, то есть разбиение общей мощности по ступеням, - непростая задача, требующая нескольких итераций при расчетах (их проведение - обязанность поставщика). Отсутствием серийно выпускаемых блоков ГВС с двухступенчатой схемой обусловлены определенные сроки поставки.

Два паяных теплообменника требуется обвязать между собой трубопроводами. Обвязка занимает место и обусловливает существенную часть стоимости двухступенчатого модуля ГВС. Поэтому производители начали выпускать паяные теплообменники с промежуточной разделительной стенкой и шестью штуцерами.

Обвязка тепловых пунктов на их основе упрощается, но проблемы с расчетом и отсутствием серийного производства остаются.

Кроме того, при эксплуатации бывают периоды, когда первая или вторая ступени системы оказываются не загруженными вообще. Так, в летний период достаточно было бы второй ступени, а в расчетной точке отопления - первой.

Автором данной статьи разработано и запатентовано решение для смешанной двухступенчатой схемы ГВС, включающей один серийно выпускаемый паяный пластинчатый теплообменник (рис. 9 ). Его суть состоит в применении специального штуцера, вставляемого в один из серийных штуцеров. Через этот штуцер подается и обратная вода из системы отопления, и горячая сетевая вода из тепловой сети. Теплообменная поверхность в любом режиме задействована полностью.

На сегодняшний день организация процессов по обеспечению водой - это одно из главных условий для создания уютной жизни граждан. Есть несколько различных способов того, как обеспечить водоснабжение, включая создание систем ГВС-сети, но одним из результативных способов сегодня является нагрев воды через отопительную сеть.

Теплообменники необходимо подбирать, исходя из условий монтажа и размещения, а также согласно запросам пользователей и общих возможностей, для монтажа и работы оборудования для отопления. В большинстве случаев только правильный монтаж и грамотный расчет позволяют гражданам забыть о том, что такое перебои или полное отсутствие горячего водоснабжения.

Использование теплообменников пластинчатого типа для обеспечения ГВС

Нагрев воды через теплосети полезен в экономическом плане, так как теплообменники, при сравнении их с классическими котлами на электрической или газовой энергии, работают лишь на систему отопления, и ни на что больше. В итоге себестоимость горячей воды за литр будет намного ниже.

Теплообменники пластинчатого типа применяют энергию тепла в теплосетях для того, чтобы нагревать обыкновенную воду из водопровода. Нагреваясь за счет пластин теплообмена, горячая вода проникает во все точки для разбора воды, включая смесители, краны, душ.

При этом важно учесть и то, что нагреваема вода и вода, которая является носителем тепла, никак не взаимодействуют друг с другом в рамках обменника тепла. Среды для течения вод разделены между собой пластинками, размещенными в теплообменном аппарате, поэтому через них и проходит теплообмен.

Использовать воду, находящуюся в отопительных системах, нельзя для обеспечения бытовых нужд, это вредно и нерационально. Объясняется следующими причинами:

• 1. Процессы подготовки воды для оборудования и котлов - это дорогая и, чаще всего, сложная процедура, которая требует специальных знаний, опыта и навыков.
• 2. Для того чтобы смягчить воду и сделать ее менее жесткой для отопительной системы, применяются реагенты и химикаты, которые отрицательно сказываются на человеческом здоровье.
• 3. В отопительных трубах за много лет скапливается большое количество отложений, также представляющих вред для человека и его здоровья.

Тем не менее, никто не запрещает использовать такую воду не по прямому назначению, а косвенно, ведь теплообменник для горячей воды отличается высокими показателями КПД.

Разновидности теплообменников для ГВС-систем

Сегодня их множество, однако среди всех самыми популярными для использования в быту являются два: это системы кожухотрубного и пластинчатого типа. Следует отметить, что кожухотрубные системы почти исчезли с рынков из-за низких показателей КПД и больших размеров.

Теплообменник пластинчатого типа для ГВС - это несколько гофрированных пластинок, расположенных на жесткой станине. Они идентичны друг другу по конструкциям и габаритам, однако следуют друг за другом, но по принципу зеркального отражения, и делятся между собой специализированными прокладками. Прокладки могут быть как стальными, так и резиновыми.

Из-за чередования пластин по парам появляются такие полости, которые при работе заполняются или жидкостью для нагрева, или носителем тепла. Именно за счет такой конструкции и принципа действия смещение сред между собой исключается полностью.

Посредством направляющих каналов жидкости в теплообменнике двигаются друг к другу, заполняя четные полости, после чего выходят из конструкции, получив или отдав некоторую часть энергии тепла.

Схема и принцип работы пластинчатого теплообменника ГВС

Чем больше пластин по количеству и размеру будет в одном теплообменнике, тем большую площадь он сможет охватить, и тем больше будет его производительность и полезное действие при работе.

Для ряда моделей на балке направления между запорной плитой и станиной есть пространство. Его достаточно для того, чтобы установить пару-тройку плит такого же типа и размера. В таком случае плитки, устанавливаемые дополнительно, будут монтироваться парами.

Все теплообменники пластинчатого типа можно поделить на несколько категорий:

• 1. Паяные, то есть неразборные и имеющие герметичный основной корпус.
• 2. Разборные, то есть состоящие из нескольких отдельных плиток.

Главное преимущество и плюс работы с разборными конструкциями заключается в том, что их можно дорабатывать, модернизировать и улучшать, от есть удалять лишние или же добавлять новые пластинки. Что же касается конструкций паяных, то у них такой функции нет.

Однако более популярными сегодня являются пластинчатые паяные системы обеспечения теплом, и популярность их основана на отсутствии зажимных элементов. Благодаря этому они отличаются компактными размерами, которые никак не влияют на полезность и работоспособность.

Схемы подключения

У теплообменника, работающего по принципу вода-вода, есть несколько различных схем подключения, однако контуры первичного типа монтируются к трубкам распределения тепловой сети (она может быть частной или реализуемой городскими службами), а контуры вторичного типа - к трубопроводу водоснабжения.

Чаще всего только от решений по проекту зависит то, какой тип подключения разрешено применять. Также схема монтажа и ее выбор основаны на нормах "Проектирования теплопунктов" и в стандарте СП под номером 41-101-95. Если соотношение и разница максимально возможного водного теплопотока на ГВС к теплопотоку на отопление определено в рамках от ≤0,2 до ≥1, то основой является схема подключения в одну ступень, а если от 0,2≤ до ≤1, то из двух степеней.

Стандартная

Самая простая для реализации и экономически выгодная схема - это параллельная. При такой схеме теплообменники монтируются последовательно по отношении к регулирующей арматуре, то есть запорному клапану, а также параллельно всей тепловой сети. Для того чтобы достичь максимального обмена тепла внутри системы, необходимы высокие показатели расхода носителей тепла.

Двухступенчатая схема

Двухступенчатая смешанная система

Если использовать двухступенчатую схему, то при ней нагрев воды происходит или в паре независимых аппаратов, или в установке моноблока. При этом важно помнить о том, что схема монтажа и ее сложность будут зависеть от общей конфигурации сети. С другой стороны, при схеме из двух ступеней повышается уровень КПД всей системы, а также снижается расход носителей тепла (примерно до 40 процентов).

При такой схеме подготовка воды происходит за два шага. В ходе первого шага применяется тепловая энергия, нагревающая воду до 40 градусов, а в ходе второго шага вода греется до 60 градусов.

Подключение последовательного типа

Двухступенчатая последовательная схема

Такая схема реализуется в рамках одного из аппаратов для теплообмена ГВС, причем данный тип обменника тепла намного сложнее по устройству, если сравнивать его со стандартными схемами. Также он будет стоить намного дороже.

Расчет теплообменников

При определении теплообменника необходимо учитывать такие параметры, как:

• 1. количество пользователей или жильцов;
• 2. расход и норма расхода теплой воды за сутки на каждого потребителя;
• 3. максимально возможная температура носителей тепла на определенный временной период;
• 4. температура и другие показатели водопроводных вод на определенный временной период;
• 5. допустимые показатели потери тепла (согласно нормативам, этот показатель не должен превышать 5 процентов);
• 6. суммарное количество мест для забора воды (это могут быть краны, смесители или души);
• 7. режим и работа оборудования (постоянная или периодическая).

Производительность и эффективность работы теплообменной системы для квартир в городе (в частности, при подключении к тепловой сети) рассчитывается по показателям работы в зимний период. Зимой температура носителей тепла может достигать 120/80 градусов.

При этом показатели во время весны или осени могут опуститься до уровня 70/40 градусов, а температура будет оставаться очень низкой вплоть до критичной отметки. Именно поэтому расчеты и показатели теплообменника важно проводить одновременно как для весеннего и осеннего, так и для работы во время зимы.

Важно и то, что никто не способен дать гарантии того, что эти расчет будут на 100 процентов верными. Все дело в том, что в сфере ЖКХ очень часто предпочитают игнорировать или пренебрегать стандартами для обслуживания конечного потребителя.

В частных секторах эти показатели намного точнее, ведь пользователь всегда уверен в эффективности и работоспособности котла и всей отопительной системы.