МЕСТНЫЕ СИСТЕМЫ УСТАНОВКИ ДЛЯ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ (ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННЫЕ СИСТЕМЫ)

Децентрализованные системы горячего водоснабжения с приготовлением горячей воды у места ее потребления предназначены для бытовых и производственных нужд, обеспечивая одно- или многоточечный водоразбор.

Источниками теплоты для приготовления горячей воды могут служить: пар, перегретая вода (с температурой выше требуемой для горячего водоснабжения), твердое и газообразное топливо, электроэнергия, солнечная энергия, отработанная теплота предприятий.

В системах с децентрализованными (местными) установками малой производительности для приготовления воды применяют водонагреватели различных конструкций для одно- и многоточечного водоразбора (водогрейные колонки, газовые и электрические водонагреватели, водогрейные котлы малой производительности, гелиоустановки, теплоуловители). Такие установки горячего водоснабжения применяют, если общая потребность в теплоте на горячее водоснабжение не превышает 210 кДж/ч. Если в здании имеются каналы для отвода продуктов сгорания газа, то на каждом этаже в квартирах могут быть устроены местные установки для получения горячей воды в газовых водонагревателях.

При больших расходах теплоты считают более экономически целесообразным применение централизованных систем горячего водоснабжения с приготовлением горячей воды в водоподогревателях большой производительности, обеспечивающих горячей водой весь объект (одно здание или группу зданий).

Основными элементами для устройства местной системы горячего водоснабжения являются: водонагреватель, генератор теплоты (в отдельных случаях) для получения теплоносителя или непосредственно горячей воды, трубопроводы для подачи приготовленной горячей воды к водоразборным устройствам, трубопроводы теплоносителя, аккумулятор (бак) горячей воды, расширительный бачок (для сети теплоносителя).

На рис. 10.1 приведена схема местной системы горячего водоснабжения одной квартиры или лаборатории, оборудованная генератором теплоты, например котлом малой производительности, и водоподогревателем емкостного типа для приготовления горячей воды.

На рис. 10.2 приведена другая, достаточно распространенная в практике схема горячего водоснабжения одной квартиры, где применен газовый водонагреватель скоростного типа, обеспечивающий горячей водой несколько водоразборных устройств.

Для приготовления малых количеств горячей воды от 5 до 90 л применяют самые простые устройства: 1) с использованием кухонного очага, плиты, 2) водогрейной колонки.

Водогрейную коробку (бак) устанавливают непосредственно на кухонную плиту, которая может работать на любом топливе: твердом, газовом, электрическом. Бак вместимостью 5-10 л, оборудованный внизу водоразборным краном и крышкой, наполняется водопроводной водой и подогревается источником теплоты. Подобная водонагревательная установка имеет существенные недостатки: слишком мала производительность, не исключается возможность вскипания воды.

Рис. 10.1. Схема горячего водоснабжения (децентрализованная) с генератором теплоты и водонагревателем

1 - холодный водопровод; 2 – генераторы теплоты; 3 - расширительный бачок; 4 - емкостный водоподогреватель; 5 - сеть горячей воды; 6 - сеть теплоносителя

Рис. 10.2. Местная установка горячего водоснабжения с газовым водонагревателем

1 - подача холодной воды; 2 - газопровод; 3 - водонагреватель; 4 - трубопровод горячей воды; 5 - смеситель

Использование кухонного очага, плиты в качестве генератора теплоты происходит следующим образом. В плиту, в ее основную тепловую камеру (топку) вмонтируют нагревательный элемент-змеевик из стальной трубы диаметром 25, 32 или 50 мм или чугунный элемент нагревательного отопительного прибора. Элемент соединяют с резервуаром-аккумулятором вместимостью до 300 л двумя трубами (к верхней и нижней точкам резервуара). Размеры нагревательных элементов (змеевика) не превышают размеры топливника. Резервуар устанавливают у потолка на кронштейнах и присоединяют к нему водоразборную трубу диаметром 15-20 мм для подачи горячей воды к местам ее потребления. Резервуар изготовляют закрытым и оборудуют поплавковым клапаном для подачи воды из водопровода. Такой нагреватель может нагреть воду до 60-70 °С за 1,5-2 ч. В качестве источника теплоты можно использовать твердое топливо, газ. Поверхность нагрева змеевика составляет от 0,2 до 0,7 м².

Другой разновидностью устройства генератора теплоты может служить устройство (см. рис. 10.1), в котором змеевик нагревателя, расположенный в топливнике, соединен двумя трубами со змеевиком, который вмонтирован в резервуар-аккумулятор. Здесь дополнительно устанавливают расширительный бачок и подключают трубу от водопровода для подпитки и заливки трубопровода теплоносителя. В трубе, связывающей нижний и верхний змеевики, циркулирует вода (теплоноситель) за счет гравитационного напора, образующегося при нагревании нижнего змеевика.

Нагреватель (змеевик) может быть установлен и в дымоходе кухонной плиты или отопительной печи, чтобы использовать температуру дымовых газов. Такая схема устройства применяется в случае, когда используют низкосортное топливо; при этом размеры нагревателя должны быть увеличены в 3-4 раза.

Водогрейная колонка на твердом топливе является устройством для нагревания воды в количестве 80-90 л до 60-70 °С (рис. 10.3). Колонка состоит из резервуара, внутри которого проходит дымогарная труба для отвода из топливника дымовых газов в вентиляционный канал, к которому присоединяют колонку. Для увеличения КПД колонки внутри дымогарной трубы проходит труба диаметром 32-40 мм для улучшения гравитационной циркуляции воды в колонке. Водяной резервуар водогрейной колонки выполняют из стали с эмалированной внутренней и наружной поверхностью.

Рисунок 10.4. Схема установки с водоразборным бачком

1 - водогрейная колонка; 2 - трубопровод горячей воды; 3 - водоразборный сачок; 4 - горячая вода из холодного водопровода; 5 водоразборная сеть ненагретой воды.

Тепловая камера (топливник) для сжигания топлива, изготовленная из чугуна, вставляется в наружный кожух и обкладывается теплоизоляционным материалом или кирпичным щебнем с глиной. На высоте 700 мм к штуцеру резервуара устанавливают водоразборный смеситель с трехходовым краном для переключения на нижний излив и подачу воды в душевую сетку, а также вентили для регулировки холодной воды, которая подается из водопровода, и горячей - из колонки. Горячая вода из колонки поступает через штуцер, расположенный в самой верхней точке водяного резервуара.

Водогрейные колонки, обслуживающие одну ванну, душ, мойку, устанавливают на пол, покрытый стальным листом по асбесту, на расстоянии 0,3 м от стен, защищенных от возгорания также листовой сталью по асбестовому слою.

Если водогрейная колонка обслуживает несколько водоразборных устройств, то водопроводную сеть выполняют с подключением водоразборного бачка, оборудованного поплавковым клапаном (рис. 10.4).

Электроводонагреватели бывают двух типов - емкостные и проточные (скоростные). Электроводонагреватели проточные требуют большой мощности, поэтому применяются главным образом в районах с низкой стоимостью электроэнергии или там, где другие источники теплоты отсутствуют. На нагрев 100 л воды за короткое время (12-15 мин) до 35-40^СС необходимо затратить мощность в 14-15 кВт.

Для приготовления горячей воды для мытья рук, посуды применяют водонагреватели главным образом малой производительности, укрепляя их вблизи мойки или умывальника.

Емкостные нагреватели на нагрев воды затрачивают более длительное время, так, для нагрева тех же 100 л до 35 ⁰С нужно затратить около 6 ч, но мощности достаточно около 0,5-0,6 кВт.

Емкостный нагреватель имеет простое устройство. В корпусе с водой укрепляют нагревательный трубчатый элемент. ТЭН, внутри которого находится никелиновая спираль, запрессованная материалом, обладающим хорошей теплоотдачей.

Корпус электроводонагревателя выполняют из металла с надежной теплоизоляцией (пенополистирол или стекловата).

Для ванн водонагреватель вместимостью 80-120 л способен за 2 ч нагреть воду почти до 70-75 °С, затратив мощность 2,5-3 кВт или за 6 ч- 1-1,5 кВт.

Солнечные водонагреватели (гелиоустановки) (рис. 10.5) применяют, например, для душевой установки в местностях, расположенных между 36 и 50 град с. ш. и южнее с ориентированием на юг наклонно к горизонту под углом, равным географической широте места с учетом солнечного склонения. Угол наклона генератора допускается принимать меньше географической широты места на 8-10 град.

Гелиоустановка состоит из генератора теплоты (водонагревателя), аккумулятора, циркуляционного трубопровода, труб, подающих холодную и горячую воду.

Водонагреватель состоит из стандартных типовых секций размером 5000х2100 мм каждая. Секция состоит из деревянных рам с двойным остеклением сверху и теплоизоляционным днищем. Поверх термоизоляционного материала уложены рифленые металлические листы (экран), а в канавках, вплотную к листам - стальные водогазопроводные трубы диаметром 13 мм. Экран и нагревательные трубы окрашивают матовой черной краской. Трубы, выходящие из секции, соединяют резиновыми шлангами с нижним и верхним сборными коллекторами (трубы диаметром 40-50 мм), которые в свою очередь соединяются с циркуляционными трубами и баком-аккумулятором горячей воды.

Все секции водонагревателя укрепляют в одной плоскости. Бак-аккумулятор закрывают крышкой с отводной воздушной трубкой, изолируют и соединяют с сетью труб для подачи горячей воды потребителям. В верхней и нижней точках бака предусмотрены два штуцера для присоединения циркуляционных труб от нижнего и верхнего коллекторов солнечного водонагревателя-генератора.

Рентабельность сооружения подобной установки очевидна. Если температура холодной воды 14 °С, то можно считать, что с 1 м² поверхности солнечного водонагревателя получится теплой воды (30-32°С) около 120- 130 л, а при норме расхода воды на одного человека, например, 40 л, этой воды -хватит для трех человек.

Практика эксплуатации гелиоустановок подтверждает целесообразность их работы в течение 8-9 мес из 12 мес года на местности 45° с. ш. и южнее. В климатических условиях Москвы и Московской области, например, гелиоустановки нагревают воду до 50-55 °С.

Рисунок 10.5. Схема гелиоустановки (а), план и разрез водонагревателя (б)

1 – нижний коллектор;

2 – корпус солнечного водонагревателя;

3 – верхний коллектор;

4 – аккумулятор горячей воды; 5 – циркуляционный трубопровод; 6 – экран (черный); 7 – два слоя стекла; 8 – утеплитель;

9 – циркуляционный трубопровод;

10 – трубопровод горячей воды.

Для проектирования гелиоустановки определяют необходимую поверхность нагрева исходя из производительности q_o^h , л, с 1 м² поверхности водонагревателя по формуле:

где F - поверхность нагрева установки, м²; q^h - потребное количество горячей воды, л/сут; q_o^h – суточная производительность 1 м² водонагревателя, л (табл. 10.1).

Таблица 10.1