1. Системи і схеми гарячого водопостачання

Гаряче водопостачання в житлових і громадських будівлях влаштовується для того, щоб задовольнити побутові і санітарно-гігієнічні потреби людини. Система гарячого водопостачання забезпечує споживача водою з температурою не менше 50 °С і не більше 75 °С.

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

Системи гарячого водопостачання залежно від місця приготування гарячої води поділяють на місцеві і централізовані.

Місцеві системи влаштовують в невеликих будинках, в яких нагрівання води здійснюється для кожного споживача або групи споживачів. Вода із системи холодного водопостачання подається для нагрівання в місцеву установку - теплогенератор (газовий водонагрівач, малометражний котел), в якому використовуються газ, тверде паливо, електроенергія тощо. Гаряча вода подається споживачеві за допомогою розподільної мережі трубопроводів.

Через велику кількість водонагрівачів, що потребують постійного нагляду, ускладнюється монтаж і експлуатація місцевих систем, а тому їх використовують лише в невеликих будинках із теплоспоживанням не більше 208 МДж/год за відсутності джерел централізованого теплопостачання або значному віддаленні від них, коли спорудження теплових мереж є економічно недоцільним.

Місцеві системи гарячого водопостачання включають місцевий водонагрівач, теплогенератор для одержання теплоносія або безпосередньо гарячої води, трубопроводи для подачі гарячої води до водорозбірних пристроїв, бак гарячої води, розширювальний бачок та арматуру.

В малоквартирних будинках інколи використовують систему гарячого водопостачання, поєднану з опаленням. Сучасна модифікація такої схеми фірми Oventrop "Combi-System" з металопластикових труб показана на рис. 2.1. Джерелом тепла в такій системі можуть бути як місцеві котельні (наприклад, дахова), так і індивідуальні котли на рідкому чи газоподібному паливі. Підведення води з водопроводу здійснюється до котла і бойлера, розташованих в підвалі будинку. Система передбачає окреме живлення водорозбірних пристроїв гарячого водопроводу і окреме - приладів системи опалення з різною температурою гарячої води, яка подається.

Рис. 1. Схема гарячого водопроводу, поєднаного з системою опалення ("Combi-System" фірми Oventrop з металопластикових труб):

1 - ввід холодного водопроводу; 2 - водолічильник; 3 - підключення санітарно-іі пікнічного обладнання; 4 - холодний водопровід будинку; 5 - котел; 6 - трубопровід нврячої води; 7 - водорозбірна арматура; 8 - подаючий теплопровід опалення; 9 -зворотний теплопровід опалення; 10 - опалювальні прилади; 11 - підлогове опалення

Централізовані системи гарячого водопостачання (рис. 2) широко використовуються в житлових і громадських будівлях завдяки їх економічності, простоті експлуатації та обслуговування. їх влаштовують за наявності потужних джерел тепла (ТЕЦ, районних котелень тощо).

В централізованих системах гарячого водопостачання воду нагрівають для групи споживачів в одному місці і транспортують її трубопроводами до місць витрачання. Основні елементи системи наведені на рис. 2.2. Схема системи гарячого водопроводу, кількість елементів у системі, 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.

Рис. 2. Загальна схема централізованого гарячого водопостачання:

1 - теплогенератор; 2 - водонагрівач; З - подаючий трубопровід теплоносія; 4 -циркуляційний насос теплоносія; 5 підживлюючий насос; 6 - зворотний трубопровід теплоносія; 7 - циркуляційний насос гарячого водопостачання; 8 -циркуляційний трубопровід гарячого водопостачання; 9 ~ подаючий трубопровід гарячої води; 10 - водомірний вузол; 11 - підвищувальний насос; 12 - водорозбірна арматура

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 в систему опалення, а розподільною мережею - на гаряче водопостачання окремих будинків. Циркуляційні трубопроводи повертають охолоджену воду в котли для її підігріву.

Така схема є простою і довговічною, адже живиться ретельно очищеною водою, яка 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 за низької карбонатної твердості природної води.

В закритих схемах (рис. 2) 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 розподільну мережу. Недоліком закритої схеми є необхідність використання водонагрівачів, прокладення 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 здобули в наш час широке використання.

Схеми централізованого гарячого водопостачання з циркуляцією використовують в будинках, в яких не допускається зниження температури води нижче потрібної. Щоб компенсувати тепловтрати, передбачається циркуляція води, для чого поруч із подаючим трубопроводом прокладається циркуляційний, за допомогою якого охолоджена вода повертається у водонагрівач. Рух води в циркуляційному контурі здійснюється або за рахунок гравітаційного тиску (різниці густини гарячої і холодної води) - схема з природною циркуляцією, або за допомогою циркуляційного насоса - схема з насосною циркуляцією.

Через невеликий гравітаційний тиск схему з природною циркуляцією використовують в невеликих будинках (висотою до 20 м і довжиною горизонтальних ділянок мережі ЗО...60 м). В інших випадках застосовують схему з насосною циркуляцією.

Схеми без циркуляції використовують на підприємствах з постійним водорозбором (лазнях, пральнях тощо) або регламентованим за часом споживанням гарячої води (на промислових підприємствах, де користуються душами в один і той же час після закінчення зміни, а також в невеликих малоповерхових будинках з короткими підведеннями до водорозбірних приладів).

Схеми з акумуляторами тепла застосовують у випадку нерівномірного споживання води і тепла для зменшення потужності водонагрівачів і вирівнювання графіка споживання тепла. Акумулятори створюють запас гарячої води, усувають різкі коливання температури води. Як правило, їх влаштовують напірними. В невеликих будинках з місцевими тепловими пунктами дозволяється використовувати безнапірні баки-акумулятори, які розташовуються в найвищій точці будівлі. В лазнях, душових, пральнях баки-акумулятори створюють запас води на випадок перерви в постачанні води зовнішньою мережею.

Часто акумулятори поєднуються з нагрівачами. Це дозволяє зменшити втрати тиску у водонагрівачі, які зростають під час експлуатації внаслідок утворення накипу на внутрішніх поверхнях. Доцільність використання акумуляторів тепла визначається техніко-економічними розрахунками.

Схеми з насосними установками застосовують, якщо гарантійний тиск в зовнішній мережі постійно або періодично менший, ніж тиск, потрібний для роботи системи гарячого водопроводу. Насосна підвищувальна установка збільшує тиск до потрібного. Інколи циркуляційні насоси влаштовують на подаючому трубопроводі і використовують як підвищувально-циркуляційні.

Зонні схеми використовують в багатоповерхових будинках (висотою понад 50 м). В кожній зоні влаштовується окремий водонагрівач і насосна установка.

Схема з регулятором температури при експлуатації автоматично забезпечує найбільш економічний розподіл циркуляційних витрат, зберігаючи високі температури в усіх точках схеми. Регулятори температури влаштовуються в нижній частині стояків або на вводі в будинок. Завдяки їм підтримується стала температура циркуляційної води 35...38°С, зменшується циркуляційна витрата на 18...25% і водночас підвищується температура гарячої води у споживача на 10...12 °С [9].