Требования к качеству воды для горячего водоснабжения
Качество горячей воды, подаваемой в систему горячего водоснабжения, должно отвечать требованиям ГОСТ Р51232 – 98, СанПиН 2.1.4.1074 − 01 «Питьевая вода» [9].
Температуру горячей воды в местах водоразбора следует принимать:
не ниже 60 °С – для систем централизованного горячего водоснабжения, присоединяемых к открытым системам теплоснабжения;
не ниже 50 °С – для систем централизованного горячего водоснабжения, присоединяемых к закрытым системам теплоснабжения;
не выше 75 °С – для всех категорий систем горячего водоснабжения.
В помещениях детских дошкольных учреждений температура горячей воды, подаваемой к водоразборной арматуре душей и умывальников, не должна превышать 37 °С.
Температуру воды принято ограничивать по следующим причинам:
с целью предохранения населения от ожогов;
ввиду резкой интенсификации процессов коррозии и накипеобразования на поверхности оборудования и трубопроводов и при увеличении температуры воды свыше 75 °С.
Для получения горячей воды на предприятиях общественного питания и для других водопотребителей, которым необходима вода с температурой выше 75 °С, следует применять специальные местные водонагреватели.
Поступающая в систему горячего водоснабжения вода не должна быть жесткой и агрессивной по отношению к материалу труб. Содержание кислорода, растворенного в воде не должно превышать 5 мг/л, свободной углекислоты – 20 мг/л. Для удовлетворения указанным требованиям воду подвергают магнитной обработке, термической или вакуумной деаэрации, силикатированию. Для систем горячего водоснабжения, получающих воду из тепловых сетей открытых систем теплоснабжения, обработка воды не требуется.
Схемы сетей горячего водоснабжения
Системы горячего водоснабжения являются частью внутреннего водопровода. Сети горячего водоснабжения имеют много общего с сетями холодного водоснабжения.
В систему горячего водоснабжения входят следующие основные элементы:
устройство для нагрева воды, которым может служить котел (в системах с собственным приготовлением тепла) или теплообменник (в системах, присоединяемых к центральным тепловым пунктам – ЦТП);
подающая трубопроводная сеть, состоящая из разводящего трубопровода и водоразборных подающих стояков;
циркуляционная сеть, состоящая из сборного циркуляционного трубопровода и циркуляционных стояков;
водоразборная, регулирующая и запорная арматура;
циркуляционный или циркуляционно-повысительный насос.
Циркуляционная сеть служит для транспортирования охлажденной в системе воды обратно к водонагревателю для подогрева ее до необходимой температуры.
Циркуляционный или циркуляционно-повысительный насосы устанавливаются в системе для постоянного побуждения циркуляции (при малом водоразборе и без него) и поддержания в любой точке системы температуры не ниже заданной. Циркуляционно-повысительный насос дополнительно выполняет функции повысительного насоса.
В отдельных зданиях, когда циркуляция может обеспечиваться за счет разности плотностей нагретой и охлажденной воды, возможно использовать системы горячего водоснабжения без циркуляционного насоса, такие системы называются системами с естественной или гравитационной циркуляцией.
Рис. 3.1. Тупиковая схема системы горячего водоснабжения
1 − водонагреватель; 2 − распределительные стояки
Сеть горячего водоснабжения, как и сеть холодного водопровода, может быть с нижней или с верхней разводкой. Система внутреннего горячего водоснабжения может быть тупиковой или с циркуляционными трубопроводами для поддержания заданной температуры воды
Простые (тупиковые) сети горячего водоснабжения применяют в бытовых помещениях производственных предприятий, а также в зданиях с длительным и стабильным потреблением горячей воды (рис. 3.1)
Тупиковая схема сети имеет наименьшую протяженность трубопроводов, но из-за значительного остывания горячей воды и нерационального ее сброса в бытовую канализацию применяется в зданиях небольших размеров и высотой до четырех этажей, если на стояках не предусматривается установка полотенцесушителей.
В настоящее время системы горячего водоснабжения жилых и общественных зданий выполняются, как правило, циркуляционными. Ниже предлагается рассмотреть некоторые из большого числа возможных схем горячего водоснабжения с циркуляцией.
Схема с закольцованными магистральными трубопроводами (рис. 3.2) применяется в том случае, если протяженность магистральных труб велика, а высота стояков ограниченна. В этой системе циркуляция поддерживается только по магистральным трубопроводам сети. Данная схема чаще всего используется в промышленных зданиях. При этой схеме горячего водоснабжения следует ожидать остывания воды в системе, однако подобная схема позволяет уменьшить общую протяженность сети.
Р
ис.
3.2. Схема системы горячего водоснабжения
с закольцованными магистральными
трубопроводами
1 − водонагреватель; 2 − распределительные стояки; 3 − диафрагма (дополнительное гидравлическое сопротивление); 4 − циркуляционный насос; 5 − обратный клапан
Рис. 3.3. Схема системы горячего водоснабжения с верхней разводкой подающей магистрали
1 − водонагреватель; 2 − подающий стояк; 3 − распределительные стояки; 4 − циркуляционная магистраль; 5 − полотенцесушитель
Развитие горячего водоснабжения началось с систем, в которых циркуляция воды осуществлялась за счет разностей объемных плотностей нагретой и охлажденной воды (рис. 3.3). Горячая вода из водонагревателя поступает по главному (подающему) стояку и через верхнюю кольцевую перемычку подается в водоразборные стояки. При отсутствии водоразбора вода в распределительных стояках остывает быстрее, чем в главном стояке, покрытом тепловой изоляцией, и в системе устанавливается направленная циркуляция. Вода из водоразборных стояков опускается в циркуляционную магистраль.
Рис. 3.4. Однотрубная схема системы горячего водоснабжения
а − кольцевая схема; б, в − кольцевая схема с секционным узлом; 1 − водонагреватель; 2 − подающая магистраль; 3 − циркуляционная магистраль; 4 − циркуляционный насос; 5 − водоразборный стояк; 6 − верхняя кольцующая перемычка; 7 − поэтажная разводка; 8 − полотенцесушитель; 9 − холостой стояк (подающий)
Однотрубная система (рис. 3.4) более проста по конструкции. Особенностью схемы является то, что в ней, как и в схеме с закольцованными магистральными трубопроводами (рис. 3.2) имеется одно магистральное кольцо, циркуляция воды в котором обеспечивается циркуляционным насосом. Стояки в этом случае подключены к магистрали по однотрубной схеме. Водоразборные стояки в данной схеме могут быть попарно закольцованы (рис. 3.4, а) или объединены в группы и обслуживаются главным подающим стояком (рис. 3.4, б, в). однако все стояки присоединены к одной магистрали. Преимущество такой системы заключается в ее простоте и повышенной гидравлической устойчивостью. Опыт эксплуатации показывает, что в зданиях 9 этажей и более гравитационное давление, возникающее в стояках при остывании воды, как правило, достаточно для создания необходимой циркуляции.
В однотрубной схеме с попарно закольцованными стояками (рис. 3.4, а) циркуляционный стояк одновременно является водоразборным. Несмотря на удовлетворительное качество работы закольцованных стояков, такое конструктивное решение имеет недостатки:
охлаждение воды в контуре при нормальной температуре в магистрали достаточно велико, вследствие чего потребителям нижних этажей, обслуживаемых опускным стояком, поступает горячая вода с температурой 50 − 40 ° С;
включение водоразборных точек приводит к остановке или «опрокидыванию» циркуляции, которая восстанавливается в течение длительного времени.
В системах с кольцевыми однотрубными магистралями рациональнее использовать секционные узлы с одним холостым подающим стояком на группу водоразборных стояков (рис. 3.4, б, в). Вода в секционном узле циркулирует под действием гравитационного давления. Горячая вода из подающего трубопровода поднимается по холостому стояку и, проходя через перемычку, опускается по водоразборным стоякам. Минимальное гидравлическое сопротивление холостого стояка из-за отсутствия местных сопротивлений, меньшей длины и увеличенного диаметра обеспечивает минимальные потери давления, в результате чего создается более интенсивная циркуляция. Холостой стояк покрывается тепловой изоляцией и устанавливается в паре с одним водоразборным или в секционном узле, состоящем из 2 − 8 закольцованных водоразборных стояков.
Несмотря на преимущества, обусловленные более простой схемой, данная система не получила широкого распространения.
Наиболее распространенными являются двухтрубные системы горячего водоснабжения, имеющие постоянную циркуляцию по разводящим трубопроводам и стоякам (рис. 3.5) в некоторых зданиях системы горячего водоснабжения выполнены с индивидуальными стояками у каждого водоразборного стояка. Система с односторонним присоединением водоразборных точек к подающему стояку и установкой полотенцесушителей на обратном стояке (рис. 3.5, б) представляет собой наиболее распространенный вариант подобной схемы.
Такая система имеет удовлетворительные качественные показатели в том случае, если протяженность магистральных трубопроводов невелика. Применение таких схем приводит к значительным осложнениям для службы эксплуатации, так как невозможно организовать в них более или менее равномерное распределение циркуляции по стоякам.
Рис. 3.5. Двухтрубная схема системы горячего водоснабжения
а − схема с подключением полотенцесушителей к подающему стояку; б − с подключением полотенцесушителей к циркуляционному стояку; 1 − водонагреватель; 2 − подающая магистраль; 3 − циркуляционная магистраль; 4 − циркуляционный насос; 5 − подающий стояк; 6 − циркуляционный стояк; 7 − поэтажная разводка; 8 − полотенцесушитель
Рис. 3.6. Секционная схема системы горячего водоснабжения
а − секционная двухтрубная схема; б − секционная однотрубная схема; 1 − водонагреватель; 2 − подающий трубопровод; 3− циркуляционный трубопровод; 4 − циркуляционный насос; 5 − водоразборный стояк; 6 − циркуляционный стояк; 7 − водоразборная арматура; 8 − полотенцесушитель; 9 − кольцующая перемычка; 10 − главный (холостой) подающий стояк
Полотенцесушители в большинстве случаев являются составной частью систем горячего водоснабжения. Существует два варианта присоединения их к системе – к подающим водоразборным или к циркуляционным стоякам. Подключение полотенцесушителей к водоразборным стоякам позволило конструктивно объединить водоразборные стояки в группы − секционные узлы (рис. 3.6) и обслуживать каждую группу одним циркуляционным стояком. В связи с этим в системах появился новый элемент − кольцующая перемычка. В двухтрубной секционной схеме горячего водоснабжения, где несколько стояков объединяются перемычкой с одним циркуляционным стояком, циркуляционный стояк желательно располагать в центре нагрузок для того, чтобы вода двигалась не только в стояках, близких к циркуляционному. Секционные узлы позволяют сократить число циркуляционных колец и повысить их гидравлическое сопротивление, что приводит к более равномерному распределению циркуляции по стоякам, и как следствие, обеспечить хорошую прогреваемость всех подающих трубопроводов системы.