Введение

В системе ГВС крайне важную роль играет правильная работа источника горячей воды. Его неправильная работа может привести к перебоям в подаче горячей воды. Среди основных требований к источнику горячей воды необходимо выделить [8]:

- бесперебойность подачи горячей воды соответствующей температуры в каждый момент времени и в необходимом количестве;

- возможность регулирования температуры горячей воды;

- соответствие качества поступающей от источника воды санитарным нормам;

- легкость обслуживания и надежность работы;

- низкие эксплуатационные и, по возможности, невысокие инвестиционные затраты.

Подготовка горячей воды в жилых зданиях, например, в одноквартирном жилом здании или квартире, может происходить прямо у потребителя и даже непосредственно перед водоразборной точкой. В многоквартирном здании или нескольких таких зданиях подготовка горячей воды может проводиться в центральном тепловом пункте. В этой связи принято выделять три способа подготовки горячей воды:

- на месте - подогрев воды осуществляется перед водоразборной точкой;

- индивидуально - подготовленная вода предназначена для нескольких водоразборных точек, например, для квартиры;

- центрально - подогрев воды осуществляется в котельной или теплопункте для одного или нескольких зданий.

Подготовку горячей воды могут осуществлять в теплообменниках теплосети, от источника электроэнергии, газа или другого источника энергии. Системы подготовки горячей воды делят на группы в зависимости от вида энергии для подогрева воды:

- сжигаемое твердое топливо (дерево, уголь, кокс);

- сжигаемое жидкое топливо (мазут);

- сжигаемое газовое топливо (природный газ);

- электроэнергия;

- продукты сгорания двигателя внутреннего сгорания;

- солнечная энергия.

Передача энергии в различных узлах подготовки воды может происходить напрямую, а также посредством водяного пара или сетевой (греющей) воды. Подготовка горячей воды может осуществляться в проточных узлах, в которых мощность теплообменников соответствует максимальному секундному расходу теплоты на подготовку горячей воды. Кроме того, применяют также схемы с емкостными теплообменниками, в которых количество подогреваемой воды значительно превышает количество воды, находящееся в нагревающей части теплообменника. Такая схема характеризуется меньшей тепловой мощностью, чем максимальная потребность в тепловой энергии. В момент максимального водоразбора происходит расход накопленной в теплообменнике и подогретой раннее горячей воды. В прошлом популярностью пользовались также схемы с «емкостным» источником, подогревающим горячую воду. Основным элементом такой схемы была емкость с источником нагрева и с проточным нагревателем, через который проходила подогреваемая вода. В настоящее время такие устройства практически не применяют. Кроме того, существуют схемы с проточным теплообменником и отдельным баком, в котором происходит накопление горячей воды.

Каждая из перечисленных выше схем имеет свои преимущества и недостатки, однако многолетний опыт эксплуатации и результаты проводимых исследований на датских теплосетях [1] позволили прийти к выводу, что, с точки зрения энергоэффективности и качества горячей воды, наиболее выгодным является применение проточных систем по подготовке горячей воды. Согласно датским исследованиям, децентрализованные системы с минимальным расстоянием между местом подогрева горячей воды и водоразборной точкой в значительной степени сокращают риск развития бактерий в системе, а также позволяют максимально снизить потери тепловой энергии. Учитывая вышеперечисленные преимущества, большинство датских теплоэнергетических предприятий рекомендует применять проточные системы.

Отсутствие циркуляции между источником горячей воды и водоразборной точкой приводит к существенному снижению эксплуатационных затрат. Стоимость горячей воды зависит от вида топлива и его цены. Выбирая соответствующую систему подогрева воды, необходимо всегда принимать во внимание локальные возможности по поставке топлива или подключению к сети, а также эксплуатационные, архитектурные и другие особенности объекта. Преимущество отдается тем техническим решениям, инвестиционные и эксплуатационные затраты которых являются наиболее низкими, а сам процесс эксплуатации системы не вызывает трудностей и проблем.

Первоначально подготовка горячей воды происходила в месте ее потребления, и только с началом эры центрального отопления свое применение также нашли центральные системы ГВС. На рис. 10.1 представлено устройство подготовки горячей воды с емкостным теплообменником от пара, которое берлинская фирма «Nationale Radiator Gesellschaft» представила рынку еще в 1911 году [6].

Подготовка горячей воды исключительно в месте ее потребления, которую сегодня еще можно встретить в старых объектах, - это система с угольной печью. Продолжительность нагрева воды до температуры 40 °С при полном баке составляет около 45 мин. Данный водоподогреватель обеспечивает горячей водой только одну водоразборную точку. Его КПД зависит от количества принимаемых ванн: при первой - 30 %, а при второй - 40...50 %. Общий КПД с учетом обогрева помещения составляет около 64...70 %. Такой подогреватель состоит из чугунного основания, на котором размещена емкость в виде цилиндра с водой. Объем цилиндра составляет от 90 до 120 и даже 200 дм3. В основании расположена топка с решеткой и облицовкой из шамотного кирпича. В емкости, которая работает без давления, находится вертикальный дымоход, через который проходят продукты сгорания, нагревая находящуюся в емкости воду. Расход горячей воды изменяется путем открытия вентиля подачи холодной воды в емкость. Вода, поступая снизу, вытесняет горячую воду. Именно поэтому данная емкость получила название вытесняющей [4]. Схема описанного узла представлена на рис. 10.2.

Современное устройство подготовки горячей воды в месте ее потребления выполняют с:

1) узлом накопления горячей воды:

- емкостный подогреватель с внутренней системой подогрева воды;

- проточный подогреватель с баком-аккумулятором;

2) проточным подогревателем без бака-аккумулятора.

Используемая энергия для подготовки горячей воды от:

- сетевой воды из системы централизованного теплоснабжения;

- пара;

- газа;

- электрического тока.

В емкостных подогревателях подогреваемая вода находится в емкости (баке-аккумуляторе), а в проточных подогревателях вода протекает через теплообменник. Применение нашли также решения с емкостью, в которой находится нагревательный элемент. Через этот элемент протекает вода и подогревается [5]. В таком устройстве тепловая мощность теплообменника должна покрывать максимальный расход теплоты, потребляемой с горячей водой. Проточные подогреватели с баком-аккумулятором оборудованы насосом, отбирающим холодную воду из нижней части емкости и перекачивающим ее через подогреватель (теплообменник).

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