7.Классификация, устройство и основные элементы систем горячего водоснабжения зданий.

Система горячего водоснабжения предназначена для подачи потребителям воды с темпе­ратурой 50 – 75 ⁰С на хозяйственные и гигиенические нужды. Верхний предел температуры обу­словлен опасностью ожога.

Потребитель может снижать температуру горячей воды, смешивая её с холодной водой в смесителях. Ночью допускается снижение температуры воды до 40 ⁰С, так как она используется в основном для гигиенических целей.

Температура воды у приборов установленных в детских дошкольных учреждениях не должна превышать 37 ⁰С.

Если потребителю требуется вода с температурой более 75 ⁰С, то для её догрева исполь­зуют местные догреватели воды, например электрические.

Для поддерживания у водоразборных кранов расчётной температуры осуществляется по­стоянная циркуляция горячей воды в системе. Наличие циркуляции позволяет использовать сис­тему горячего водоснабжения для отопления ванных комнат, где температура воздуха должна быть на несколько градусов выше, чем в других помещениях. Для этого в контур системы вклю­чают полотенцесушители в виде участка изогнутой трубы.

Система горячего водоснабжения (Рис. 24. 1) состоит из следующих элементов:

1. Устройство для нагрева воды, которым может служить котёл (в системах с собствен­ным источником тепла) или теплообменник (в системах подсоединяемых к ЦТП);

2. Подающий трубопровод, который состоит из магистрального подающего трубопровода 2 а и подающих стояков 2 б;

3. Циркуляционный трубопровод, который состоит из циркуляционных стояков 3 б и маги­стрального циркуляционного трубопровода 2 а;

4. Водоразборной арматуры. В квартирах это смесители мойки, ванны и умывальника, а также стиральные и посудомоечные машины;

5. Запорная арматура;

6. Поливочный кран в мусорокамере;

7. Полотенцесушитель;

8. Циркуляционный насос.

Вода из холодного водопровода нагревается в устройстве 1 и поступает далее потребите­лям. Следовательно, она имеет качество питьевой воды.

Для систем горячего водопровода применяют стальные оцинкованные трубы. Все эле­менты, за исключением полотенцесушителей, должны быть покрыты тепловой изоляцией. Это позволяет сократить потери тепла и уменьшить циркуляционные расходы воды, что существенно улучшает технико-экономические показатели системы.

При монтаже систем горячего водоснабжения применяется открытая и скрытая прокладка трубопроводов. Условия прокладки трубопроводов и их крепление их к строительным конструкциям аналогичны применяемым для систем холодного водопровода.

Запорная арматура на внутренней сети устанавливается:

• на вводе в здания; на трубопроводах подключения секционных узлов;

• у основания и в верхней части подающих и циркуляционных стояков;

на вводе в каждую квартиру.

8.Получение горячей воды. Скоросные и емкие водонагреватели.

Многообразие систем горячего водоснабжения можно классифицировать по следующим признакам:

1. По способу приготовления (нагрева) воды:

• системы централизованного горячего водоснабжения с непосредственным нагревом воды в котле;

• системы централизованного горячего водоснабжения с нагревом воды в теплооб­менных аппаратах (водонагревателях, бойлерах и т.п.);

• системы централизованного горячего водоснабжения с нагревом воды при непо­средственном смешивании с теплоносителем (паром) с помощью эжекторов и пер­форированных труб;

• системы централизованного горячего водоснабжения с непосредственным отбором воды из тепловых сетей ТЭЦ;

2. По радиусу действия:

• местные – обеспечивающие горячей водой одну квартиру;

• с тепловым узлом – обеспечивают отдельное здание;

• квартальные или микрорайонные централизованные системы – обеспечивают группу зданий;

• районные централизованные системы– обеспечивают крупные районы; обычно это ТЭЦ, которые вырабатывают электроэнергию, пар и горячую воду.

С истемы централизованного горячего водоснабжения требуют для своей работы больших затрат энергии. Они сложны конструктивно и их трудно эксплуатировать. Это обусловливает раз­работку и создание всё новых конструкций технически и экономически эффективных систем. Рас­смотрим и проанализируем основные схемы систем горячего водоснабжения.

Н аиболее простой является система с общим циркуляционным контуром. (Рис. 25. 1), имеющая одно магистральное кольцо, кото­рое последовательно проходит по техниче­ским подпольям обслуживаемых зданий. От кольца в виде тупиковых ответвлений отхо­дят водоразборные стояки. Мощность цир­куляционного насоса здесь минимальна т. к. циркуляция осуществляется только по маги­стральному кольцу. У основания стояков по­стоянно находится горячая вода. Но при от­сутствии водоразбора потребители на верх­них этажах для получения горячей воды должны сбросить остывшую воду из стояка в канализацию.

Недостатком этих систем является и то, что в них нет полотенцесушителей. Этот недоста­ток можно частично компенсировать установкой в ванных комнатах нагревательных приборов, присоединённых к системе отопления. Однако они будут работать только в отопительный период, что снижает комфортность жилищ.

Поэтому наиболее распространёнными являются системы с постоянной циркуляцией воды по магистралям и стоякам. Однако такая циркуляция требует существенного увеличения мощно­сти циркуляционных насосов.

В домах средней этажности (до пяти этажей) постройки шестидесятых годов широко при­менялись двухтрубные системы с парными стояками (для каждого подающего стояка имелся цир­куляционный стояк, рис. 25. 2). Такая схема имеет удовлетворительные результаты только в ма­лых системах, которые обслуживают небольшую группу компактно расположенных зданий. Для этих систем характерна высокая металло­ёмкость из-за большого числа стояков и низкая гидравлическая и тепловая устойчи­вость из-за большого числа гидравлических колец (каждая пара стояков образует кольцо). Здесь трудно добиться равномер­ного распределения циркуляционного рас­хода по стоякам. В удалённых стояках цир­куляция недостаточна, из-за чего темпера­тура воды становится ниже расчётной, что вызывает перерасход воды и жалобы по­требителей. Так уже в 10 – 12 парах стоя­ков циркуляционный расход примерно в 2,5 раза меньше, чем в первой.

В современном многоэтажном строительстве применяются преимущественно системы с секционными узлами (Рис. 25. 3). В этих системах полотенцесушители устанавливаются на водо­разборных стояках, что даёт возможность объединять их при помощи разводящего трубопровода в группы с одним циркуляционным стояком в пределах секции дома.

В схеме с секционными узлами значительно уменьшается количество стояков и, следова­тельно, снижается металлоёмкость системы.

Секционные узлы подключаются к магистралям в одной точке, что уменьшает количество гидравлических колец и, следовательно, повышает гидравлическую устойчивость и улучшает экс­плуатационные характеристики системы.

Развитием систем с секционными узлами являются схема (Рис 25. 4), в которой все водо­разборные стояки подключаются непосредственно к подающей магистрали.

Преимущества систем с общим циркуляционным контуром и систем с секционными узлами объединяются в схеме (Рис 25. 5), в которой стояки подключаются непосредственно к циркуляци­онному контуру. Циркуляционные насосы осуществляют прокачку воды только по циркуляцион­ному контуру. Циркуляция воды по стоякам происходит за счёт гравитационного давления, которое тем больше чем выше здания.

В каждый секционный узел включается холостой стояк, который в отличие от водоразборных стояков не содержит полотенцесушители, имеет больший диаметр и весь по­крыт теплоизоляцией. Следова­тельно, гидравлическое сопротивле­ние и теплопотери холостого стояка меньше.

В о время водоотбора вода в водоразборные стояки поступает как снизу из магистрали, так и сверху из холостого стояка. При отсутствии во­доотбора вода поднимается по холо­стому стояку и опускается по водо­разборному стояку, осуществляя цир­куляцию в секционном узле.

Не смотря на преимущества этой схемы она не нашла широкого применения, из-за того что требуется завершить нулевые циклы всех зданий микрорайона для прокладки циркуляцион­ного контура.

Основными преимуществами централизованных систем является комфортность пользова­ния и безопасность. Однако они требуют больших капитальных и эксплуатационных затрат, а также высокой квалификации обслуживающего персонала. Летом системы выводят на ремонт лишая потребителей на длительное время горячей воды. В условиях продолжающегося экономи­ческого кризиса централизованные системы могут отключаться из-за отсутствия энергоносителей, либо температура горячей воды может существенно снижаться. Нет возможности отключать от­дельных потребителей за неоплату потреблённой горячей воды. В этих условиях приемлемыми могут оказаться местные системы горячего водоснабжения для одной квартиры.

Схема местной системы (Рис. 25. 6) включает водонагреватель 1 (газовый либо электри­ческий), трубопроводы и водоразборную арматуру. В водонагреватель вода поступает из холод­ного водопровода.

Для установки газовых водонагревателей требуется газификация дома (здания высотой не более пяти этажей) и устройство специальных вентиляционных каналов для отвода продуктов сгорания. Устройство газовых водонагревателей см. тему «газоснабжение зданий».

Э лектрические водонагреватели бывают двух типов – скоростные и ёмкостные. В скорост­ных водонагревателях вода нагревается одновременно с процессом потребления. В ёмкостных водонагревателях определённый объём воды нагревается за продолжительное время, а затем потребляется. Необходимо учитывать, что чем меньше время, затрачиваемое на на­грев воды, тем большую мощность требу­ется затратить. Например, для нагрева 100 л воды с температуры 5 ⁰С до температуры 40 ⁰С за 15 мин требуется до 15 кВт. Для нагрева этой же воды за 6 ч требуется всего до 0,6 кВт.

Рисунок 25. 6.

Для нагрева воды в централизованных системах горячего водоснабжения применяют по­верхностные водо-водяные водонагреватели, в которых вода из холодного водопровода нагрева­ется водой из теплосети.

Н аиболее распространены скоростные трубчатые водонагреватели (Рис. 26. 1). Он со­стоит из стального цилиндрического корпуса 1 с патрубками 2, через которые проходит теплоно­ситель.

Стандартный корпус изготавливается из отрезка стальной трубы диаметром 100 – 500 мм и длиной 2 – 4 м, к которому с двух сторон приварены фланцы. Внутрь корпуса вставляется труб­ный пучок 3 из тонкостенных ( 2 мм) латунных трубок диаметром 16 мм. Концы трубок разваль­цовываются в трубных досках 5 (Рис. 26. 2), которые выполняются в виде стальных блинов тол­щиной 10 – 15 мм. Развальцовка производится при помощи специального инструмента – вальцовки, который представляет собой конус. Конус вращается и вдавливается в трубку. В ре­зультате её конец развальцовывается, образуя с трубной дос­кой герметичное соединение. Если по каким либо причинам трубка выходит из строя она просто вырезается и на её место завальцовывается новая. Трубные доски зажимаются во фла­нец между корпусом 1 и камерами крышками 4.

Н агреваемая вода из системы холодного водопровода движется по трубкам, а теплоноси­тель по межтрубному пространству. Это обусловлено тем, что при нагреве воды питьевого каче­ства образуется накипь, которую легче удалять из трубок.

Для предотвращения прогиба тонких трубок под них примерно через 1 – 1,5 м устанавли­вают опорные перегородки 6. Перегородки изготавливают из полосовой стали и приваривают к кольцу, которое вставляется в корпус теплообменника.

Для увеличения интенсивности конвектив­ного теплообмена через стенку трубки теплоноси­тель и нагреваемая вода должны иметь достаточно большие встречные скорости 0,5 – 3 м/с. При ско­рости 1 м/с время пребывания воды в теплообмен­нике в зависимости от его длины составляет всего 2 – 4 с. За столь малое время вода не успевает на­греться с температуры 5 ⁰С до расчётной темпера­туры 75 ⁰С. Увеличение времени нагрева воды достигается за счёт включения в установку не­скольких секций теплообменников (Рис. 26. 3). Обычно установка состоит из десяти секций.

Для систем горячего водоснабжения с ярко выраженным пиковым характером водопотреб­ления (столовые для мытья посуды после завтрака, обеда, ужина; промпредприятия в конце смен для душей) целесообразно применять ёмкостные водонагреватели. В этих водонагревателях большой объём воды нагревается за длительное время (несколько часов) нагревательным эле­ментом малой мощности.

Ё мкий водонагреватель (Рис. 26. 4) имеет стальной корпус 1 с выпуклыми днищами, в ко­торый через горловину 2 вставляется греющий элемент 3. Греющий элемент (Рис. 26. 5) пред­ставляет собой изогнутые трубки (змеевики) 3, которые объединяются верхним и нижним коллекторами 4. В греющий элемент подаётся вода из теплосети.

Холодная вода под­водится через патрубок 5 снизу, а нагретая вода отво­дится через патрубок 6 сверху нагревателя. Кроме того, водонагреватель обо­рудуется краном 7 для опо­рожнения, манометром 8 и предохранительным клапа­ном 9.

Ё мкие водонагреватели выпускаются с площадью нагрева тру­бок от 0,5 м² до 5 м² и ёмкостью от 0,4 м³ до 4 м³ рабочее давление 0,5 МПа.

Из-за малой скорости воды в водонагревателе эффективность конвективного теплообмена низкая, что существенно ограничивает их применение. Вода в них может нагреться выше 100 ⁰С с образованием пара, что делает их опасными и требует непрерывного квалифициро­ванного обслуживания.

9.Приемники сточной жидкости. Трубы и фасонные части для систем внутренней канализации.

Приёмники сточных вод устанавливаются для приёма сточных вод и направления их в сеть внутренней канализации. Их классифицируют: