Тема 2.7. Особенности устройства систем горячего водоснабжения

Горячую воду расходуют на бытовые и производственные нужды. В зависимости от назначения ее потребляют в смеси с холодной водой или самостоятельно. Качество горячей воды, расходуемой на бытовые нужды, должно отвечать ГОСТ Р51232— 98. Для производственных водопроводов качество горячей воды устанавливают технологи. Соединение трубопроводов системы горячего водоснабжения с трубами, подающими воду не питьевого качества, не допускается. Температура воды у потребителей должна отвечать требованиям государственных стандартов и технологии.

Поступающая в систему горячего водоснабжения вода не должна быть жесткой и агрессивной по отношению к материалу труб.

Существует несколько способов получения горячей воды:

1. децентрализовано:

-в местных установках малой производительности (водогрейные колонки, газо- и электронагреватели, кипятильники, небольшие водогрейные котлы, гелиоустановки и др.).

2) централизованно:

а) в водоводяных или пароводяных подогревателях, располагаемых в тепловых пунктах на одно или несколько зданий;

б) в районных котельных с раздачей горячей воды потребителям по наружным сетям, обслуживающим большие группы зданий, квартал, район, поселок;

в) из теплосети при непосредственном разборе горячей воды потребителями.

Системы с местными установками для приготовления горячей воды могут обслуживать одно или несколько водоразборных устройств (например, в пределах одной квартиры жилого здания). Основными элементами их оборудования являются:

- генератор теплоты, где сгорает топливо и нагревается теплоноситель;

- водонагреватель, где приготовляется горячая вода;

- трубопроводы теплоносителя;

- разводящие трубопроводы, подающие воду к водоразборным устройствам;

- дополнительные устройства (расширительный бачок, аккумулирующий бак-резервуар).

Рис. 1. Схема водоснабжения с местной установкой для приготовления горячей воды (децентрализованная система)1 — водомерный узел;2 — генератор теплоты; 3 - водонагреватель; 4 — расширительный бачок; 5 — трубопровод горячей воды; 6 — трубопровод холодной воды; 7 — трубопровод теплоносителя.

Рис.2. Газовый водонагреватель проточный

1 — газовая горелка; 2 — радиатор (огневая камера); 3 — змеевик; 4 — кожух; 5 — пластинчатый калорифер; 6 — дефлектор; 7 - блок-кран

На рис. 1 приведена схема системы горячего водоснабжения с местной установкой, снабжающей горячей водой одну квартиру. На рис. 2,3,4 показаны некоторые водонагреватели, применяемые для децентрализованных систем горячего водоснабжения.

Рис.3. Емкостной газовый водонагреватель

1 - резервуар для воды; 2 — жаровая труба; 3 — термометр; 4 - тягопрерыватель; 5 - термостат; 6 — электромагнитный клапан; 7 - термопара; 8 -запальник; 9 — газовая горелка; 10 — огневая камера.

Рис. 4. Душевая гелиоустановка

1 и 1 — нижний и верхний коллекторы; 2 — два слоя стекла; 3 - экран; 4 — рама; 5 - циркуляционный трубопровод; 6 - трубопровод горячей воды; 7 - трубопровод холодной воды.

Водонагреватели по принципу действия бывают емкостные и скоростные (проточные). В емкостных водонагревателях, имеющих большой объем, вода нагревается в течение длительного периода источником теплоты малой мощности. В компактных скоростных водонагревателях небольшое количество воды быстро нагревается источником теплоты большой емкости.

Системы централизованного горячего водоснабжения.

Эти системы подразделяют:

по способу получения горячей воды

• с непосредственным нагревом воды в котлах, с нагревом ее в подогревателях с применением теплоносителя (пар, перегретая вода);

по способу подачи горячей воды

• система без баков-аккумуляторов, обеспечивающая подачу горячей воды потребителям без разрыва струи (под давлением городского водопровода),

• система с баками-аккумуляторами, обеспечивающая подачу горячей воды потребителям через напорные баки, высота расположения которых создает нужный напор в системе;

по способу использования перегретой воды от теплоэлектроцентралей (ТЭЦ)

• закрытая система, использующая воду от ТЭЦ в качестве теплоносителя нагрева воды в подогревателях,

• открытая система с непосредственным водоразбором при условии сохранения качества воды, отвечающего требованиям ГОСТ Р51232—98 "Вода питьевая".

по способу движения воды в системе

• с естественной циркуляцией под действием гравитационного напора, когда движение горячей воды обусловлено изменением ее плотности вследствие изменения температуры,

• с искусственной циркуляцией – побудительной с помощью

• циркуляционного насоса.

Рис.5. Схемы водоподогреваателей для систем централизованного горячего водоснабжения

а — скоростного, проточного; б — емкостного;

1 — штуцер для присоединения трубопровода, подающего теплоноситель;

2 — корпус (секция) водоподогревателя; 3 — трубки; 4 — фланцевые соединения; 5 — калач; 6 - штуцер для присоединения трубопровода, отводящего остывший теплоноситель; 7 — змеевик

На рис. 5 приведены схемы водоподогревателей, применяемых в системах централизованного горячего водоснабжения зданий.

Рис. 6. Схемы централизованного горячего водоснабжения зданий

1 — водоподогреватель; 2 — водоразборный (ТЗ) стояк; 3 — ввод в квартиру; 4 — полотенцесушитель; 5 — циркуляционный (Т4) трубопровод; 6 — циркуляционный насос; 7 — регулятор расхода; 8 — манометр; 9 — счетчик воды; 10 — подающий стояк (ТЗ); 11 — гидроэлеватор; 12 — система отопления

В систему централизованного горячего водоснабжения входят следующие элементы:

• генератор теплоты;

• водоподогреватель;

• трубопроводы теплоносителя, соединяющие генератор теплоты с водоподогревателем;

• трубопроводы, разводящие горячую воду потребителям;

• сетевые устройства (компенсаторы линейных удлинений, воздухоотводчики);

• арматура (водоразборная, предохранительная, запорная);

• аккумуляторы (баки);

• насосные установки;

• контрольно-регулирующие и измерительные устройства (регуляторы расхода и температуры, водосчетчики).

(Компенсатор - устройство для устранения влияния различных факторов /температуры, давления, положения и др./ на состояние и работу систем, сооружений , машин, приборов. Выполняется в виде прокладок, заполнителей и др. устройств).

Сети трубопроводов систем централизованного горячего водоснабжения состоят из подающих и циркуляционных трубопроводов, выполненных из оцинкованных стальных труб.

Циркуляционные трубопроводы устраивают для естественной или искусственной циркуляции воды в сети через водоподогреватель, чтобы при отсутствии или недостаточном водоразборе воду подогревать.

Широкое применение получили сети с подающими стояками, объединенными перемычкой, расположенной в верхней части здания и соединяющей их с циркуляционным трубопроводом (рис. 6 а). Объединение подающих стояков перемычками осуществляют в каждой секции здания, образуя секционные узлы.

Открытая система с непосредственным разбором горячей воды из тепловой сети (рис. 6 б) также находит применение, несмотря на высокие требования, предъявляемые к ее эксплуатации и к качеству горячей воды, подаваемой от ТЭЦ.

Однако наибольшее распространение получили закрытые системы со скоростными водоподогревателями, использующие перегретую воду от ТЭЦ в качестве теплоносителя (см. рис. 6 в).

Расчет водопровода

Производят для определения расхода и напора, которые необходимы для подачи воды всем потребителям в здании. На основании этих величин определяют основные параметры элементов водопровода (Диаметры труб, арматуры, марку водосчетчика, насоса, объем резервуаров и т.д.). Расход в водопроводе зависит от режима водопотребления. Для того чтобы обеспечить всех потребителей водой, водопровод рассчитывают на самые неблагоприятные условия: подачу воды в час максимального водопотребления. Максимальные секундные расходы в этот час зависят от количества одновременно включенных приборов, секундного расхода водоразборного прибора, количества людей, пользующихся водоразборным прибором и т.д.

Элементы водопровода (ввод, водомерный узел, установка для повышения давления), подающие холодную и горячую воду, рассчитывают на общий расход q_{р общ}.

Водопроводную сеть, подающую холодную воду, рассчитывают на q_{р х.}

Для подачи расчетного расхода всем потребителям необходимо создать такой напор, чтобы поднять воду от поверхности земли до потребителя на высоту Н_г , создать у водоразборной арматуры рабочий напор

Н_раб и преодолеть все потери напора воды от наружной сети до самого удаленного и высокорасположенного водоразборного устройства .Таким образом, требуемый напор:

Н_тр = Н_геом + Н_раб +∑h_пот

Для предварительных расчетов пользуются графиками и таблицами, по которым в зависимости от секундного расхода и скорости движения жидкости в трубе (q_р и υ) определяют диаметр d трубопровода и гидравлический уклон i (потерю напора на единицу длины) а далее вычисляют потери напора на участке по формуле h_L = iL. Вычисленный напор (Н_тр) не должен быть больше допустимого

(60 м вод ст = 0,6 МПа). Сравнивают Н_тр с гарантированным давлением в наружной сети Н_гар. Если Н_гар< Н_тр, то в схеме необходимо предусмотреть установку для повышения давления.