Введение

Централизованная подготовка горячей воды предназначена для снабжения водой большого количества потребителей. В зависимости от системы ГВС выделяют два основных вида централизованных систем:

- полностью проточные системы;

- системы, аккумулирующие подогретую воду.

Накапливающие подогретую воду системы можно, в свою очередь, разделить на:

- системы с емкостным водоподогревателем;

- системы с проточным водоподогревателем и баком-аккумулятором горячей воды.

По используемому теплоносителю системы ГВС с централизованной ее подготовкой практически не отличаются от местной подготовки. Узлы подогрева воды, подключенные к теплосети, получили название тепловых пунктов ГВС. Работа теплопункта горячего водоснабжения чаще всего скоординирована и связана с работой теплопункта центрального отопления.

Теплопункты, обеспечивающие водой жителей одного здания, называют индивидуальными, а несколько зданий - центральными. В теплопунктах ГВС, запитанных от теплосети, выделяют несколько вариантов подачи теплоносителя в зависимости от способа взаимодействия потребителя с теплосетью. С точки зрения подключения теплопункта центрального отопления к теплосети выделяют:

1) одноступенчатые теплопункты:

- последовательные;

- параллельные;

2) двухступенчатые теплопункты:

- последовательно-параллельные;

- последовательно-последовательные.

Название перечисленных выше видов теплопунктов связано со способом подключения теплообменника (водоподогревателя) ГВС к теплопункту центрального отопления: последовательно или параллельно. В названии двухступенчатого теплопункта первый термин характеризует способ подключения теплообменника системы ГВС I ступени (предварительный нагрев). Схемы подключения к теплосети представлены на рис. 12.1.

Двухступенчатые теплопункты применяли с целью наиболее оптимального использования теплоносителя, что достигалось путем снижения температуры воды, возвращающейся к источнику теплоты. Снижение температуры имеет большое значение при подключении к теплоэлектроцентрали. Поддержание низкой температуры теплоносителя в обратной магистрали обеспечивает экономичную работу источника теплоты.

Для подогрева воды можно применить любой из представленных на рис. 12.1 способов подключения теплообменников к теплосети.

Первоначально в системах теплоснабжения использовали схемы подогрева воды с емкостными водоподогревателями. Среди преимуществ емкостных водоподогревателей выделяют возможность уменьшения пикового расхода горячей воды благодаря баку-аккумулятору, возможность быстрого снабжения значительного количества воды, а также простоту регулирования температуры воды.

В таких водоподогревателях происходила быстрая коррозия баков и нагревающих спиралей, которые из-за низкой тепловой мощности были очень большими, а значит их эффективный объем (по отношению к общему объему бака) был небольшой. На спиралях и в баках-аккумуляторах образовывалась накипь. Именно поэтому в конце пятидесятых годов прошлого столетия широкое применение нашли системы с отдельным баком- аккумулятором и теплообменником, а также напорным насосом [ 1; 6].

На рис. 12.2 представлены три варианта теплопункта для ГВС и центрального отопления с последовательно-параллельным подсоединением и с баком-аккумулятором: с напорно-циркуляционным насосом, с напорным и циркуляционным насосом, а также с отдельным контуром наполнения. Преимуществом данных теплопунктов является снижение неравномерности разбора греющей воды из теплосети, небольшая восприимчивость к изменениям в водоразборе, возможность наполнения бака-аккумулятора в непиковые периоды потребления воды.

Аккумуляция воды в баке, часто ее более низкая температура, а также накипь в баке-аккумуляторе способствовали развитию бактерий из группы Legionella. Кроме того, по прошествии определенного периода времени (нескольких лет или нескольких десятков лет) в результате коррозии требовалось произвести замену баков-аккумуляторов, что было связано со значительной эксплуатационной сложностью. Описанные выше проблемы привели к снижению популярности теплопунктов с баком-аккумулятором и переходу на теплопункты без бака-аккумулятора с приоритетным режимом подготовки горячей воды. Отказ от емкостных систем также связан с фактом появления новых пластинчатых теплообменников небольших размеров с высокой тепловой эффективностью, а также с дальнейшим развитием и снижением стоимости оборудования для автоматического регулирования и поддержания температуры горячей воды на заданном уровне в проточных схемах ее подготовки.

На сегодняшний день проектируют и устанавливают неемкостные (проточные) теплопункты ГВС с приоритетным режимом подготовки горячей воды. Наиболее широкое применение нашла одноступенчатая система. Такие теплопункты преимущественно применяют в новостройках, а также в старых жилых зданиях, где производится замена вышедшего из строя бака-аккумулятора.

В Дании, например, первоначально проточные системы воспринимались с некоторой долей скептицизма [2]. Инвесторы и проектировщики не полностью доверяли теоретическим расчетам, которые показывали, что небольшой теплообменник может обеспечить достаточное количество горячей воды для жилого здания, в котором при традиционном техническом решении необходимо было бы установить бак емкостью в несколько тысяч литров. Кроме того, фирмы-производители и поставщики тепловой энергии опасались негативного влияния проточных теплообменников на эксплуатацию теплосети. И все же по мере роста популярности систем с проточными теплопунктами, и с появлением все большего количества профессиональной литературы по данному вопросу, эта система получила в Дании широкое распространение.

Преимуществами проточной системы подогрева воды являются:

- снижение теплопотерь по сравнению с накопительной системой ГВС;

- уменьшение вероятности развития опасных бактерий в источнике ГВС (для подогрева используется проточная, свежая вода);

- экономия места в здании.

В крупных теплосетях неравномерность общего расхода сетевой воды в системе аналогична показателям накопительных систем.

Схема теплопункта для центрального отопления и проточного ГВС представлена на рис. 12.3.

Многоквартирные жилые здания в большинстве случаев являются зданиями со значительной тепловой инерцией. Изменение предназначенной на отопление тепловой энергии и, следовательно, ее избыток или недостаток по отношению к текущей потребности становится ощутимым только по прошествии определенного довольно продолжительного периода времени [3]. Этот период зависит от теплоемкости здания, наружной теплоизоляции, теплопотерь с вентиляционным воздухом, а также от температуры наружного воздуха [3].

В зданиях, получающих тепловую энергию от теплосети и оборудованных независимыми системами центрального отопления и ГВС, максимальный расход теплоносителя, заказанный у поставщика тепловой энергии и потребляемый из теплосети, равен сумме расходов на цели центрального отопления и ГВС в пиковый период потребления горячей воды:

В емкостных теплопунктах в период максимального водоразбора достигается сокращение максимальной потребности в расходе теплоносителя на подогрев воды. Это происходит в результате снижения тепловой мощности теплообменников ниже уровня максимального секундного потребления мощности и компенсации расходуемой жильцами горячей воды из теплообменника подогретой ранее и находящейся в баке-аккумуляторе горячей водой.

В теплопунктах с приоритетным режимом подготовки горячей воды в период пикового водоразбора происходит уменьшение расхода теплоносителя для центрального отопления и перенаправление его в узел подогрева воды. В непиковый период имеет место противоположная ситуация.

Приоритетный режим подготовки горячей воды когда-то применяли только в последовательных схемах подогрева воды, но благодаря развитию устройств регулирования, он может также использоваться в параллельной схеме при соответствующем проектировании.

Шафлик В./Современные системы горячего водоснабжения. - К.: ДП ИПЦ «Taici справи», 2010.