Система горячего водоснабжения (ГВС) - совокупность устройств, обеспечивающих нагрев холодной воды и распределение ее по водоразборным приборам.
Системы ГВС подразделяют на централизованные и местные (децентрализованные).
В централизованных системах одна водонагревательная установка в котельной или ЦТП обслуживает горячей водой одно или несколько крупных зданий в пределах жилого микрорайона, квартала или поселка. Все централизованные системы ГВС проектируют с циркуляционными трубопроводами для обеспечения потребителей горячей водой, так как без них в отсутствие водоразбора вода в подающих линиях быстро остывает и потребитель вынужден сливать ее, теряя при этом воду и теплоту. Кроме того, в системах ГВС устанавливают полотенцесушители, которые необходимы для сушки белья и обогрева ванных комнат и не могут работать при отсутствии циркуляции.
Циркуляционные трубопроводы и циркуляционные насосы создают непрерывное движение воды (циркуляцию) по замкнутому контуру теплообменник - подающий трубопровод - водоразборный кран - циркуляционный трубопровод - теплообменник, поддерживая температуру горячей воды у водоразборного крана 50-60 °С. При такой температуре большинство болезнетворных бактерий, содержащихся в воде, погибает (эффект пастеризации), пищевые жиры, масла и бытовые загрязнения хорошо эмульгируют - растворяются в воде и смываются потоком ее при мытье посуды и стирке белья. Для усиления этих процессов промышленность выпускает разнообразные мыла, синтетические моющие средства, чистящие порошки и эмульгаторы.
Для мытья тела люди обычно используют в процедурах купания горячую воду температурой 35-40 °С в ванных и до 45 °С - при шаечном мытье в банях, разбавляя горячую первичную воду холодной с помощью смесительных кранов и устройств.
В последние годы в зданиях высотой 5 этажей и более часть подающих стояков (например, от 3 до 7 стояков одной секции жилого дома) объединяют в один водоразборный узел, называемый секционным узлом, с единым циркуляционным трубопроводом. В зданиях высотой более 50 м (свыше 16 этажей) систему ГВС делят по вертикали на отдельные зоны с самостоятельными разводками и отдельными стояками для каждой зоны, иногда даже с устройством специальных технических этажей. Это связано с ограничением допускаемого давления перед водоразборной и водозапорной арматурой до 0,6 МПа.
Местные (тупиковые) системы ГВС устраивают в индивидуальных домах (дачных, коттеджных, сблокированных) или квартирах. Радиус действия их невелик, приготовление горячей воды производят в небольших генераторах теплоты (электрические, газовые водонагреватели, малометражные котлы и т.п.). Часто такой генератор теплоты является общим и для системы отопления, и для системы ГВС; их называют двухконтурными. Двухконтурного котла бывает достаточно, чтобы приготовить горячую воду на семью из 3-4 человек. Для больших семей иногда к водогрейному котлу пристраивают емкостный бойлер.
На промышленных и коммунальных предприятиях (бани, прачечные, химчистки, бассейны) наряду со скоростными водопроводящими установками нашли широкое применение пароводяные подогреватели горячей воды.
Для внутренних трубопроводов холодной и горячей воды СНиП 2.04.01-85* рекомендует применять пластмассовые трубы и фасонные части из полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида, полибутилена, металлополимерные, из стеклопластика и других пластмассовых материалов для всех сетей водоснабжения, кроме самостоятельной сети противопожарного водоснабжения.
Прокладка пластмассовых труб выполняется преимущественно скрытой - в плинтусах, штробах, шахтах и каналах в заливке пола. Допускается открытая прокладка подводок к санитарно-техническим приборам, а также в местах, где исключается механическое повреждение пластмассовых трубопроводов. Для всех сетей внутреннего водопровода допускается применять медные, бронзовые и латунные трубы, фасонные части, а также стальные трубы с внутренним и наружным защитным покрытием от коррозии.
Во избежание быстрого разрушения от внутренней коррозии системы ГВС выполняют из оцинкованных труб с уклоном разводящих труб к стоякам не менее 0,002. При диаметрах труб более 150 мм в открытых системах теплоснабжения допускается применение неоцинкованных черных труб.
Для сельскохозяйственных предприятий допускается применять асбестоцементные трубы. В системах ГВС и ХВС применяется арматура обычного общепромышленного назначения, рассчитанная на рабочее давление до 0,6 МПа. Трубы соединяют резьбой или сваркой в среде газообразного диоксида углерода. Для компенсации тепловых удлинений используют или естественные повороты труб, или специальные компенсаторы.
Запорную арматуру устанавливают на ответвлениях к отдельным зданиям и сооружениям, на ответвлениях к секционным узлам и на ответвлениях от стояков в каждую квартиру. Для ремонта отдельных стояков в их верхних и нижних точках устанавливается запорная арматура с пробками для спуска из стояков воды и впуска в них воздуха.
Нормы расхода воды, л, на 1 жителя жилых домов
|
Время водопотребления |
В жилом доме квартирного типа |
В жилом доме с повышенным уровнем благоустройства |
||
|
Общий расход холодной воды |
В том числе на горячее водоснабжение |
Общий расход холодной воды |
В том числе на горячее водоснабжение |
|
|
В средние сутки |
250 |
105 |
360 |
115 |
|
В сутки наибольшего водопотребления |
300 |
120 |
400 |
130 |
|
В час наибольшего потребления |
15,6 |
10 |
20 |
10,9 |
Все трубопроводы системы ГВС, за исключением квартирных подводок и полотенцесушителей, должны иметь тепловую изоляцию. Толщина теплоизоляционного слоя конструкции должна быть не менее 10 мм, а теплопроводность его - не менее 0,05 Вт/(м °С).
Норма расхода воды (в литрах на одного жителя), например, в жилом доме квартирного типа с централизованным горячим водоснабжением (с ванными длиной 1500-1700 мм, оборудованными душами) и в жилом доме с повышенными требованиями к благоустройству (при высоте здания 12 этажей и выше) составляет от 250 до 400 л в сутки.(таблица выше).
Физиологическая (питьевая) потребность человека составляет от 5 л/сутки (в спокойном состоянии) до 10 л/сутки (при тяжелой физической работе).
Определение тепловых потоков на ГВС производится по СНиП 2.04.02-84.
Основные нагревательные приборы. В централизованных системах горячего водоснабжения воду нагревают в водогрейных котлах, открытых баках или закрытых водоподогревателях, снабженных змеевиками.
Наиболее часто применяют систему горячего водоснабжения от парового котла и систему от теплосети.
Система горячего водоснабжения жилого дома с паровым котлом и горизонтальным водоподогревателем функционирует следующим образом. От паросборника пар по паропроводу поступает в змеевик горизонтального емкостного водоподогревателя, где конденсируется, нагревая воду в водоподогревателе. Конденсат из змеевика через конденсационный трубопровод поступает обратно в котел. Вода в водонагревателе находится под давлением городского водопровода и нагревается до 70 °С. По подающему трубопроводу она поступает в верхний розлив, откуда по стоякам горячего водоснабжения подается через подводки горячей воды к санитарным приборам. Часть воды возвращается по обратному трубопроводу в водоподогре- ватель через нижний штуцер, что предотвращает остывание воды в подающей магистрали. По мере разбора горячей воды в водоподогреватель поступает холодная вода из водопроводной линии. На водоподогревателе устанавливают предохранительный рычажный клапан со сливной трубой и термометр, а на котле - предохранительное выкидное приспособление, манометр, термометр и водомерное стекло.
Отечественная промышленность выпускает пароводяные скоростные водонагреватели МВН-1436 и МВН-1437 и водоводяные секционные МВН-2052-62, предназначенные для подогрева воды в системах отопления и горячего водоснабжения.
Водоподогреватели МВН-1436 и МВН-1437 состоят из корпуса, трубной системы, передней и задней водяных камер и колпака. Корпус, камеры и колпак - стальные. Трубная система состоит из стальных опорных решеток и пучка латунных трубок диаметром 16x1 мм или 16x0,75 мм. Подогреватели изготовляют короткие - 2040 мм и длинные - 4080 мм. Водоподогреватели диаметром 273 и 325 мм - двухходовые, диаметром 377 мм и более - четырехходовые
Водоподогреватели работают следующим образом. Нагреваемая вода поступает через нижний патрубок передней входной камеры, проходит по латунным трубкам, подогревается и через верхний патрубок поступает в сеть с нужной температурой. Пар, подогревающий воду, подается в межтрубное пространство.
Водоводяные водонагреватели МВН-2052-62 изготовляют разборные одно- и многосекционные, длинные и короткие. Секции соединяют между собой калачами на болтах. Секция состоит из корпуса (труба бесшовная) с приваренными к ней стальными трубными решетками и пучка латунных трубок диаметром 16x0,75 мм. К корпусу приварены патрубки с фланцами для соединения секций по междутрубному пространству. Водонагреватели рассчитаны на максимальную температуру сетевой воды 150 °С и рабочее давление греющей и нагреваемой воды до 1 МПа.
Схему с пароводяным скоростным водоподогревателем применяют для систем горячего водоснабжения больших жилых домов, бань, прачечных и других крупных потребителей горячей воды. В водонагревателе вода, поступающая в домовую сеть через ввод, нагревается до требуемой температуры. Скоростной водонагреватель является проточным, расходуемая вода протекает со значительной скоростью через нагревательные трубки - трубчатые нагревательные элементы, которые в свою очередь подогреваются водой из теплосети, проходящей внутри корпуса водонагревателя и омывающей их. От водонагревателя горячая вода подается в систему горячего водоснабжения по трубопроводу. На подающем трубопроводе теплосети установлен регулятор, автоматически поддерживающий постоянный расход воды из тепловой сети, и воздухоотводчик. Холодная вода в водонагреватель поступает из водопровода. На узле управления у ввода имеются задвижки для отключения трубопровода системы отопления и отдельных частей узла. Расход воды в сети учитывают при помощи водомера.
Чтобы вода из системы отопления не поступала в трубопровод теплосети, стоят обратные клапаны. Для измерения давления и температуры воды в отдельных точках узла управления установлены манометры и термометры. Под манометрами устанавливают контрольные трехходовые краны, которые ввернуты в штуцеры трубы. Высокотемпературную воду из теплосети от ввода смешивают с частью охладившейся воды из обратной линии системы отопления элеватором, у которого установлены задвижки, регулирующие температуру смешанной воды. Смешанная вода поступает к главному стояку в систему отопления и возвращается в обратный трубопровод теплосети по обратному трубопроводу из системы отопления. Грязевик служит для улавливания грязи из обратного трубопровода системы отопления. Для учета расходуемой теплоты служит тепломер. На этой линии установлен регулятор подпора.
Системы горячего водоснабжения бывают:
- с тупиковым трубопроводом, где при малом разборе горячей воды или отсутствии водоразбора вода быстро остывает. Поэтому такую схему применяют в малоэтажных жилых зданиях с сетью небольшой протяженности, или в системах, где воду разбирают постоянно (бани, прачечные и т.д.);
- с циркуляционными стояками; такие схемы применяют там, где не допускается остывания воды в трубах, например в многоэтажных жилых зданиях, гостиницах.
Однотрубные системы централизованного горячего водоснабжения в настоящее время широко применяют в жилых зданиях (рисунок ниже). В этих системах для зданий 5-9 этажей стояки в пределах секции вверху соединяются между собой, причем все стояки, кроме одного, присоединяются к подающей магистрали 2, а один опускной стояк - к циркуляционной магистрали 3. К опускному стояку так же, как и к подающему, присоединяются приборы для водоразбора горячей воды. Для обеспечения равномерной циркуляции воды в системах горячего водоснабжения зданий, присоединяемых к одному центральному тепловому пункту, на опускном стояке предусматривается установка диафрагмы 1.
Секционный узел однотрубной системы горячего водоснабжения
Для жилых зданий более 9 этажей все стояки горячего водоснабжения присоединяют к подающей магистрали и прокладывают самостоятельный циркуляционный стояк, который наверху присоединяется к перемычке между всеми подающими стояками, а внизу - к циркуляционной магистрали. В однотрубных системах подающая магистраль рассчитывается из условия подачи расчетного количества горячей воды. Воздухоудаление из систем горячего водоснабжения осуществляется через воздухосборник или за счет подсоединения ответвления к приборам последнего этажа к верхней отметке стояка. У основания каждого стояка и на перемычках между стояками устанавливают отключающую арматуру.
При кольцевой схеме стояки принимаются одного диаметра по всей высоте здания и обычно для зданий высотой до пяти этажей включительно равны 25 мм, а для зданий большей этажности - 32 мм.
Водонагревательные аппараты, нагревающие воду для бытовых нужд, бывают: электрические, газовые, твердотопливные, косвенного нагрева горячей воды от теплоносителя системы отопления.
Водонагреватели подразделяются на:
- проточные, где нагрев воды осуществляется по мере ее продвижения мимо теплопередающих элементов (электрические ТЭНы, медные трубы, пластинчатые теплообменники);
- накопительные, где нагрев воды происходит в накопительных частях прибора при помощи теплопередающих элементов.
Все водонагреватели можно подразделить на следующие виды: газовые проточные (газовые колонки), газовые накопительные, электрические проточные, электрические накопительные (со встроенным змеевиком и без него), электрические накопительные с топкой для твердого топлива, косвенного нагрева.
Монтаж трубопровода ГВС осуществляют из узлов и деталей, заготовленных в ЦЗМ по замерным эскизам или монтажным проектам (рисунок ниже).
Схема монтажа водопроводного стояка
Стояки горячего водоснабжения монтируют справа по отношению к стоякам холодного водоснабжения. Циркуляционный стояк прокладывают справа от горячего стояка. Расстояние между осями стояков составляет 80 мм.
Горизонтальную разводку трубопровода от стояков к приборам следует вести у пола: трубопровод холодной воды на 100 мм выше чистого пола, а горячей воды - на 200 мм. Вертикальные подводки к приборам нужно вести так же, как и стояки: горячий - справа, холодный - слева. Трубопровод укрепляют на стене при помощи хомутиков.
Трубопроводы горячего водоснабжения диаметром до 70 мм изготовляют из оцинкованных водогазопроводных труб. В качестве уплотнительного материала используют льняную прядь, пропитанную свинцовым суриком, замешенным на натуральной олифе. Трубы ГВС диаметром до 32 мм прокладывают на расстоянии 35 мм от поверхности штукатурки до оси трубы. Оцинкованные трубы собирают на резьбе при помощи фитингов из ковкого чугуна или стальных оцинкованных. Допускается электросварка оцинкованных труб в среде углекислого газа. При сварке труб диаметром до 32 мм применяют надвижные муфты (для сохранения живого сечения труб); трубы диаметром более 32 мм сваривают встык. Не допускается газовая сварка вследствие значительного выгорания цинка. Неоцинкованные трубы соединяют преимущественно сваркой.
Повороты магистральных трубопроводов выполняют путем гибки. На трубах малого сечения допускается установка угольников под утлом 90°. В местах перекрытий, внутренних стен и перегородок трубопроводы заключают в гильзы.
Трубопроводы ГВС укладывают выше трубопроводов холодного водоснабжения. Для спуска воды из системы и выпуска воздуха трубы укладывают с уклоном 0,002-0,005.
Водонагреватели горизонтального типа устанавливают на металлическом каркасе или на кирпичных столбиках с подъемом 10-15 мм в сторону верхнего штуцера. Между водоподогревателем и кирпичными опорами прокладывают асбестовый картон толщиной 5 мм, чтобы металл в местах соприкосновения с кирпичной кладкой не ржавел и водоподогреватель при нагревании мог свободно удлиняться, не разрушая кладку столбиков. На водоподогревателе устанавливают термометр и предохранительный клапан.
Паровые водогрейные котлы монтируют, устанавливая на них дополнительно паросборники и паровую арматуру.
Гидравлическое и тепловое испытания сети горячего водоснабжения производят по окончании монтажа. Сеть испытывают на гидравлическое давление выше рабочего на 0,5 МПа, но не более 1 МПа. Перед испытанием из системы удаляют воздух. Испытание продолжается 10 мин, в течение которых давление не должно упасть более чем на 0,05 МПа. При тепловом испытании системы горячего водоснабжения воду нагревают до температуры 50-60 °С и проверяют работу системы при числе действующих приборов, предусмотренных рабочей документацией. Отклонение температуры от расчетной не должно превышать 5 °С.
Теплообменники испытывают гидравлическим давлением, превышающим в 1,5 раза наибольшее рабочее давление, но не менее 0,3 МПа для паровой части и не менее 0,4 МПа для водяной части. Давление не должно падать при испытании в течение 5 мин. После проверки и испытания системы водоснабжения баки-теплообменники и трубопроводы горячего водоснабжения изолируют для уменьшения потерь теплоты.