Рис. 1. Схема получения горячей воды для
ГВС в составе двухконтурного котла:
1-подача холодной воды;
2-выход горячей воды из теплообменника

Рис. 2. Принцип работы емкостного
водонагревателя как отдельно стоящего
бака: AW - выход горячей воды; ЕК - вход
холодной воды; RH - обратная линия
теплоносителя греющего контура; VH -
подающая линия теплоносителя греющего
контура; 1 - теплоизоляция; 2 -
накопительный резервуар; 3 - встроенный
теплообменник

Рис.3. Принцип работы емкостного
водонагревателя для системы с промежуточным
теплообменником и двумя загрузочными
насосами: AW - выход горячей воды;
ЕК - вход холодной воды; FW - датчики
температуры горячей воды; KR - обратный
клапан; PS1 - загрузочный насос бака
(насос первичного контура); PS2 - загрузочный
насос горячей воды; RH - обратная линия теплоносителя греющего контура; VH -
подающая линия теплоносителя греющего контура

Несмотря на многолетний опыт применения отечественных систем центрального горячего водоснабжения (далее - ГВС), вопрос выбора схемы и комплектации ее теплотехническим оборудованием для конкретно взятого коттеджа не является очевидным и однозначным для всех. В зависимости от приоритетов и индивидуальных запросов клиента, ему можно предложить несколько альтернативных решений. Для того чтобы предложить владельцу коттеджа эффективное решение, а следовательно, и оборудование, которое обеспечит эту схему, необходимо предварительно, как можно точнее, определить величину тепловых нагрузок на ГВС, приняв во внимание ряд дополнительных факторов, о которых и пойдет речь в этой статье. Как правило, вопрос организации горячего водоснабжения коттеджа решается одновременно с вопросом его отопления.
В настоящее время на рынке широко представлено оборудование для следующих схем, обеспечивающих одновременно отопление и ГВС коттеджа:

проточные схемы: теплообменники, выпускаемые как в виде газовых или электрических проточных нагревателей, так и в виде второго (малого) контура - встроенного теплообменника для получения горячей (т.н. санитарной) воды - в настенных двухконтурных котлах (рис. 1);
емкостные схемы: нагреватели прямого (электрического) и косвенного («вода-вода») нагрева, главным отличием которых является наличие бака-накопителя с нагревательным элементом - встроенным теплообменником (рис. 2);
комбинированные схемы: системы, которые включают как двухконтурные котлы с дополнительным накопительным баком небольшой емкости (50-60 л) для ГВС, так и емкостные водонагреватели с промежуточным теплообменником - внешней загрузкой (рис. 3), которые позволяют работать системе ГВС в проточном режиме с расходами горячей воды, соответствующими номинальной тепловой мощности теплообменника, и в емкостном режиме, с расходом горячей воды из бака-накопителя, - с расходами (пиковыми), превосходящими номинальную тепловую мощность теплообменника.

Площадь, занимаемая оборудованием
Вопрос компактности устанавливаемого теплотехнического оборудования, имеющий большое значение для городских малогабаритных квартир, в современных коттеджах утратил свою актуальность, уступив приоритет таким качествам, как предоставляемый уровень комфорта, удобство и надежность эксплуатации и обслуживания системы. Это вызвано, в первую очередь, увеличением полезной и общей площадей строящихся коттеджей, в которых проектом, как правило, уже предусмотрена отдельная площадь на вспомогательное помещение - топочную. В таких типовых проектах рекомендуется использовать для ГВС либо емкостные схемы (2), работающие с одноконтурными отопительными котлами, либо комбинированные схемы (3). Однако в отдельных случаях предъявляется требование к обеспечению компактности теплотехнического оборудования и минимизации используемых сборочных единиц системы. Например, в условиях временного (сезонного) проживания в коттедже или при минимальных требованиях к комфорту по ГВС. В этом случае двухконтурные настенные котлы (схемы 1) или напольные котлы с встроенным накопительным баком (схемы 3), все же являются предпочтительными для клиента, так как одновременно в одном устройстве обеспечивают потребность и в отоплении, и в горячем водоснабжении.
Качество используемой воды
Качество циркулирующей или проходящей через тепловой прибор воды является важнейшим условием нормальной работы теплотехнического оборудования. Качество холодной и горячей воды, подаваемой на хозяйственно-питьевые нужды, должно соответствовать ГОСТ 2874-82. В отличие от воды, используемой для системы отопления, средства подготовки (обработки) воды для ГВС весьма ограничены. Это объясняется тем, что вода в замкнутом отопительном контуре циркулирует внутри его, практически не расходуясь и не потребляясь для бытовых целей. Поэтому сетевая (для коттеджей она же зачастую и котловая) вода подвергается химобработке для придания ей определенных свойств (уменьшения жесткости, связывания растворенных газов и т.д.). Такие методы воздействия на воду ГВС, которая может использоваться потребителем для хозяйственнопитьевых нужд, недопустимы. В этом случае, кроме методов различной фильтрации и установки МГД-резонаторов, трудно предложить какие-либо решения для умягчения воды и улучшения ее свойств для долговременной и надежной работы системы теплотехнического оборудования. Наиболее чувствительны к качеству воды теплообменники проточных водонагревателей (схемы 1). Это объясняется большими значениями температуры стенки теплообменника (контактирующей с горячими газами или ТЭНами) и градиентов температур, способствующих росту отложений на теплообменных поверхностях. Применение для ГВС воды, взятой непосредственно из водопровода или из скважины и не прошедшей должной водоподготовки, приводит к нарушению нормальной работы двухконтурного котла (вплоть до выхода из строя «малого» теплообменника). Емкостные водонагреватели (2), более известные как баки-водонагреватели, могут нагревать и сохранять большое количество горячей воды к периоду пикового водоразбора при относительно небольшой мощности нагрева, что значительно снижает величину и скорость отложений на теплообменных поверхностях. Для баков с косвенным нагревом наибольшая температура стенки теплообменника является температурой контура отопления, т.е. как правило, не выше 80~90°С. При этом градиент температур в теплообменнике значительно меньше, чем для водонагревателей схемы 1, а значит, и меньше скорость кристаллизации солей жесткости.

Комфорт и температурные режимы ГВС
Как правило, заказчику, который очень редко является специалистом-теплотехником, трудно разобраться в технических данных, которые указываются производителями оборудования. Однако уже на этапе разработки проекта он определяет основные показатели, необходимые для системы ГВС, задавая количество и тип потребляющих устройств и сооружений. При этом старые нормативы, определяющие расход и мощность ГВС нередко становятся неприменимы для правильного расчета и выбора теплотехнического оборудования. Следует учитывать, что нагрузка на контур ГВС неуклонно возрастает для владельцев коттеджей из-за повышения требований к комфорту и распространения СПА-бассейнов, ванн-джакузи и других современных сантехнических устройств.
Расчетная величина тепловой нагрузки на горячее водоснабжение для жилых и общественных зданий, а также для бытового потребления (душевые, столовые и др.) на предприятиях определяется расчетом по СНиП 2.04.01-85 («Внутренний водопровод и канализация зданий»). Нормы этого документа определяют, прежде всего, расчетный суточный расход тепла на горячее водоснабжение. В приложениях к СНиП 2.04.01-85 приведены также расчетные секундные расходы воды санитарными приборами, исходя из которых можно рассчитать пиковое потребление горячей воды (qQ):

для умывальников и рукомойников со смесителем этот расход равен 0,09 л/с, что при среднем времени использования прибора 5 мин составляет 27 л/5 мин при часовом среднем расходе горячей воды 40 л/ч;
для раковины, мойки со смесителем - 0,2 л/с, при среднем часовом расходе горячей воды 280 л/ч;
для ванны со смесителем условным диаметром 20 мм -0,3 л/с, при среднем часовом расходе горячей воды 460 л/ч;
для ванны со смесителем условным диаметром 32 мм -1,0 л/с, при среднем часовом расходе горячей воды 710 л/ч;
для душевой кабины с глубоким душевым поддоном и смесителем - 0,09 л/с, при среднем часовом расходе горячей воды 80 л/ч;
для гигиенического душа (биде) со смесителем и аэратором - 0,05 л/с, при среднем часовом расходе горячей воды 54 л/ч;
для нижнего восходящего душа - 0,2 л/с, при среднем часовом расходе горячей воды 430 л/ч;
в жилых и общественных зданиях и сооружениях, по которым отсутствуют сведения о расходах воды и технических характеристиках санитарно-технических приборов, допускается принимать д0=0,2 л/с.

В зависимости от вероятности действия (одновременности) потребления горячей воды водоразборными санитарно-техническими приборами в пределах одного здания (Р), и количества санитарно-технических приборов (N) определяется значение коэффициента а, выбираемого по приложению 4 СНиП 2.04.01-85.
Температуру горячей воды, которую определяет СНиП 2.04.01-85 в местах водоразбора, следует предусматривать:

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).

При этом дополнительно температура ограничивается с одной стороны (сверху) безопасной температурой, при которой отсутствует ошпаривание при открытии крана (60°С), а с другой стороны (снизу) - степенью комфорта и располагаемой тепловой мощностью водонагревательного оборудования. Оба эти показателя объединяются в один, показывающий производительность горячей воды в расчете на фиксированную температурную разность (М) входящей и выходящей воды.
Загрузочная система с промежуточным теплообменником отличается от емкостного водонагревателя, в первую очередь, местом расположения теплообменника для нагрева воды. Если в емкостном водонагревателе в каждый накопительный бак встроен теплообменник, то система с промежуточным теплообменником имеет как минимум один бак с водой без встроенного тепло-обменника.
В отличие от емкостного водонагревателя, где встроенный теплообменник нагревает воду в резервуаре снизу вверх (под действием гравитационного напора), в системе с промежуточным теплообменником бак с водой (без змеевика) «загружается» горячей водой загрузочным насосом сверху вниз, т. е. образуются слои воды. Поэтому возможно использовать принцип послойного наполнения водой для одновременного производства горячей воды разных температур (например, 60 °С для душа или ванны и 70 °С для кухни).
Суммарный расход всех отдельных водоотборов можно установить:

проведя измерения расходомером (счетчиком горячей воды) на потребителях (для уже существующих установок);
путем оценки, используя статистические средние значения из таблиц или пользуясь экспериментальными данными;
рассчитав средний удельный расход на один отбор.

Определив суммарный расход по горячей воде и требуемое теплопотребление, можно рассчитать необходимую емкость бака и тепловую мощность водонагревателя.
Для предварительного расчета среднего удельного расхода на один отбор также можно использовать действующие европейские нормативы, дающие более точные показатели расхода при соблюдении нормативной продолжительности пользования данным прибором (оборудованием).

Смотреть все...