Открытая система горячего водоснабжения

Чтобы обеспечить в доме достаточный уровень комфорта и благоустройства, нужно наладить водоподведение. Прокладка комплекса горячего водоподведения требует тщательно проработать проект и реализовать на необходимом техническом уровне. На этапе проектирования важной задачей становится выбор типа водоснабжения. В статье будет рассказано о преимуществах и возможностях открытой системы водоснабжения.

Устройство открытой схемы водоснабжения

Любой тип водоснабжения предусматривает наличие источника воды, насоса, используемого для подъема воды, прокладки трубопроводов, коллекторов, распределяющих воду по трубам, для горячей воды дополнительно устанавливается водонагреватель.

Водоснабжение может осуществляться по открытой или закрытой схеме. Основное отличие схем в том, что по закрытым циклам вода циркулирует в замкнутой схеме, и потребитель не имеет к ней доступа. В открытой устройства, способные потреблять, подключены к ней самой. Поэтому открытая система ГВС требует постоянной подпитки от источника воды. В них вода является теплоносителем.

Итак, при установке открытого типа подведения воды необходимо правильно разместить все ее элементы:

• для того, чтобы равномерно и постоянно обеспечивалось поступление воды, устанавливается насос, с его помощью по всей схеме устанавливается требуемое давление воды. Они могут быть погружными или наружными. От этого зависит место их установки;
• для распределения жидкости и тепла по дому устанавливается разводка труб, по которым теплоноситель будет разноситься;
• поскольку вода с самого входа в дом распределяется между двумя схемами – холодное и горячее водоснабжение, то для этой цели устанавливается распределительный коллектор. В схеме разводки также будут присутствовать врезки для потребителей – кранов, душа, ванны, мойки и т.д. Их количество и размещение будет зависеть от планировки дома и потребностей жильцов;
• далее для функционирования открытая система горячего водоснабжения требует установки водогрейное устройства – накопительный или проточный, это обеспечивает теплоснабжение здания. Особенности функционирования их объясняются названием: накопительный сначала собирает воду и потом греет, а проточный греет прямо в трубе. Для больших зданий одного водонагревателя недостаточно, поэтому обычно сооружается ЦТП – центральный тепловой пункт, играющий основную роль в обеспечении функционирования теплоснабжения и горячего водоснабжения дома;
• для различных нужд могут устанавливаться различные дополнительные устройства – различные автоматические устройства, фильтры, реле и т.д. Их количество и состав зависит от сложности проекта вцелом.

Открытая система теплоснабжения и водоснабжения может различаться по типу циркуляции. В предыдущем описании приведена схема циркуляции на принудительной основе, т.е. движение жидкости по трубе производится за счет насоса. Но возможна установка и без насоса, т.н. схема с естественной циркуляцией. Преимущество открытой системы горячего водоснабжения с естественной циркуляцией – это экономичность, поскольку для циркуляции воды не требуется электричество.

Достоинства и недостатки

Открытая схема горячего водоснабжения имеет достоинства в роли теплоснабжающей системы, особенно ее энергонезависимость при схеме с естественной циркуляцией. Хотя в последние годы такие схемы применяются все реже , поскольку они отстают от растущих потребностей пользователя и передовых технологий, но еще одним ее достоинством является дешевизна при монтаже.

Еще открытая схема водопровода по сравнению с закрытой отличается простотой конструкции. Для ее заполнения не нужно сложных манипуляций и устройств – воду можно просто залить и слить. Кроме того, такая схема водопровода меньше «завоздушивается», чем закрытая схема гвс. Как только начинается наполняться открытый бак с водой, воздух сам автоматически уходит из труб.

Хотя для потребителей вода забирается напрямую из системы, контролировать ее подпитку несложно. Но здесь же кроется и основной недостаток таких систем теплоснабжения – требуется регулярно проверять уровень жидкости.

У таких систем теплоснабжения высокий уровень устойчивости к перепадам давления, да и общее давление не такое высокое. Поэтому на ее работоспособность протечки влияют не так сильно.

Еще одним недостатком, или даже скорее, трудностью можно назвать то, что открытая система горячего водоподведения требует точного расчета. Чтобы правильно подобрать объем накопителя, мощность насоса и количество других элементов, необходимо знать, сколько воды в среднем потребляется. Для систем теплоснабжения при подобном их устройстве это будет зависеть от числа людей, которые будут потреблять воду, от объема потребления воды в ванной комнате, при мойке посуды и иных действиях, для которых требуется горячая вода. Зная, сколько воды требуется в сутки, можно с легкостью определить необходимый объем воды для систем теплоснабжения любого типа.

Итак, наличие собственной системы водоснабжения с тепловым узлом удобно, поскольку благодаря этому дом становится автономной системой, не зависящей от коммунальных служб или каких-то других факторов. Но установка таких систем требует тщательного расчета и определенных расходов, которые будут зависеть от планировки дома и требуемого уровня благоустройства.

Открытая и закрытая система горячего водоснабжения – это два совершенно разных способа подачи воды

Классификация систем теплоснабжения

В науке принято множество вариантов систематизации коммуникаций в зависимости от исследуемого параметра. Для нас, прежде всего, важно то, что бывает открытая и закрытая система теплоснабжения. Также она может являться централизованной (в рамках квартала, района, поселения или даже целого региона) и децентрализованной (индивидуальной либо местной). По качеству водоснабжения системы делятся на коммунальные и промышленные. Общее количество классификаций гораздо шире, но к рассматриваемой теме они не относятся.

Особенности открытой системы

Она характеризуется циркуляцией теплоносителя, полученного из общих коммуникаций. Открытая система горячего водоснабжения – это когда вода поступает в батареи из магистральной трубы ГВС. Из того же источника, откуда ГВ идет в краны жильцов.

Работа системы основана на естественной циркуляции. За счет физических явлений остывающая вода, приобретая большую массу, будет вытеснять горячий поток, придавая ему ускорение. В некоторых случаях (в крупных системах) циркуляция нагнетается с помощью насосов.

Открытый тип отопления обычно устанавливается в многоэтажках. Главный плюс здесь в отсутствии надобности в специальных механизмах или приспособлениях для нагрева теплоносителя. Для частных домовладений такая система будет излишне затратной, ведь трубу отопления придется подключать к какой-нибудь многоэтажке или копать яму для стыковки с магистралью.

Основные преимущества

Перечислим главные плюсы:

• энергонезависимость и централизованность снабжения;
• плавная циркуляция носителя в системе без резких скачков давления;
• способность работать в случае ЧС за счет дублирующих магистралей ГВС.

Тем не менее открытая система теплоснабжения не идеальна.

Недостатки

К основным минусам относят:

• высокую теплопотерю и, соответственно, излишние затраты на подогрев воды;
• зависимость от работоспособности крупных магистралей, в случае аварии подача ГВС может прекратиться в большом количестве домов;
• качество воды понижается из-за дефектов магистралей, в частности, ржавых труб;
• разветвленные открытые системы требуют постоянного контроля и тщательных расчетов объемов поставки, температуры подогрева и давления.

Рассмотрим альтернативный вариант.

Назначение и область применения

У насосов для рециркуляции горячей воды очень важная функция. При помощи таких устройств обеспечивается работа в требуемом режиме замкнутых трубопроводов, по которым транспортируется горячая вода. Нагнетая жидкость в трубопровод за счет вращения специальных элементов, рециркуляционные электронасосы повышают напор перекачиваемой ими жидкой среды и, соответственно, скорость ее перемещения.

Чаще всего рециркуляционными насосами оснащают системы отопления, что позволяет повысить не только эффективность, но и экономичность последних. Большинство таких систем, как известно, работает за счет теплоносителя, который, перемещаясь по трубопроводу, отдает тепло в помещение. Нагрев теплоносителя (в данном случае перед его подачей в трубопровод) обеспечивается котлом, бойлером или водонагревателем. После прохождения всего отопительного контура вода должна вернуться к нагревательному оборудованию, где ей снова придается требуемая температура.

Схема рециркуляции ГВС

Без использования специального насосного оборудования циркуляция воды в системе отопления будет протекать медленно, а в некоторых случаях может вообще не протекать, так как напор потока теплоносителя, никаким образом дополнительно не увеличиваемый, будет гаситься элементами трубопровода. Результат этого – неравномерно прогретые отопительные трубы и, соответственно, некомфортная температура в помещениях дома.

Циркуляционный насос для горячего водоснабжения повышает напор и давление горячей жидкости, перемещающейся по замкнутому трубопроводному контуру. Особенно актуально применение циркуляционных насосов для горячей воды в трубопроводных системах домов площадью более 200 м2, в которых имеется несколько точек водозабора, а бойлер установлен в отдельном помещении или в подвале. Вода в таких трубопроводах (как правило, достаточно протяженных), если в них не предусмотрена система рециркуляции при помощи специального насоса, остывает достаточно быстро. Это приводит к тому, что при открытии крана приходится долго ждать, пока из него польется нагретая до требуемой температуры жидкость.

Кроме того, при открытии сразу некоторых кранов в водозаборных точках напор воды в них падает, потому что давление жидкости, перемещающейся по трубопроводу самотеком, ничем дополнительно не поддерживается. Для решения именно таких проблем, с которыми сталкиваются владельцы частных и жители многоквартирных домов, предназначен насос ГВС, обеспечивающий принудительное перемещение, а также создание стабильного напора и давления воды в системе горячего водоснабжения.

Рециркуляционный насос не следует устанавливать вблизи баков и водонагревателей, тепло от которых может действовать на термостат

Использование циркуляционного насоса для отопления и горячего водоснабжения частного дома, кроме вышеперечисленных преимуществ, позволяет экономить на затратах на энергоносители. Поскольку в системах с рециркуляцией вода от котла транспортируется по трубам принудительно и значительно быстрее достигает всех точек водозабора и радиаторов отопления, ее температура при такой транспортировке снижается незначительно. Котлу, если в обслуживаемом им трубопроводе предусмотрена принудительная рециркуляция воды, требуется меньше времени, чтобы нагреть ее, соответственно, расход энергоносителей, используемых для работы нагревательного оборудования, снижается.

Насосы для циркуляции горячей воды активно используются для оснащения систем «теплый пол», схема которых предполагает наличие протяженного трубопроводного контура сложной конфигурации, состоящего из труб небольшого диаметра. Насос циркуляционный в таких случаях обеспечивает постоянное движение теплоносителя по трубам.

Циркуляционный насос является обязательным элементом системы теплых полов

Закрытая система ГВС

Требует наличия собственного нагревателя в квартире. Тупиковая система ГВС работает по принципу забора холодной воды из общего трубопровода, которая затем проходит через специальное оборудование, осуществляющее нагрев. Закрытая система горячего водоснабжения – это более экономное решение. Жилец сможет самостоятельно регулировать температуру нагрева.

Какие существуют виды нагревателей

Наиболее распространены два основных варианта. Рассмотрим отдельные типы водонагревательного оборудования.

Проточные устройства

Примером такого вида выступает обычная газовая колонка. Принцип действия направлен на моментальный нагрев воды, проходящей через водонагреватель. Неудобство работы с таким устройством связано с тем, что его необходимо включать при каждой необходимости воспользоваться горячей водой. При этом кран в этот момент должен работать. Современные колонки включаются автоматически, но при этом газовый фитиль должен гореть постоянно.

Нагревательные устройства

Более экономичным решением становятся накопительные резервуары. Такое устройство габаритнее колонки. Оно содержит емкость, в которой объемы воды накапливаются и постепенно подогреваются до нужной температуры. При этом в резервуаре нагрев поддерживается при незначительных затратах энергии. Минус оборудования в том, что для достижения приемлемого уровня температуры требуется значительное время. Бойлеры обычно работают от электричества.

Зависимость системы от источника тепла

Если рассматривать схемы подачи горячей воды масштабно, то их можно разделить на две группы:

1. Централизованные, когда подогрев воды обеспечивают котельные или ТЭЦ.
2. Местные, которые обслуживают всего один объект.

В централизованных системах, кратко именуемых ЦСГВ, могут применяться и закрытые, и открытые системы горячего водоснабжения. Для обеспечения тёплой водой гражданского населения и организаций, в качестве теплоносителя используют всё ту же воду, только сильно перегретую.

Районная котельная осуществляет подогрев воды

На промышленных предприятиях в качестве теплоносителя нередко используют сбросный (вторичный) пар. Но в эти дебри мы углубляться не будем – поговорим о наиболее распространённом варианте.

Отличие двух схем и их применяемость

Итак, давайте разбираться, что такое открытая и закрытая система водоснабжения.

1. В открытых, или как их ещё называют, тупиковых схемах, в процессе водоподготовки кипяток разбавляется до нужной температуры холодной водой, и подаётся потребителю. То есть, та вода, которую необходимо подогреть, непосредственно контактирует с теплоносителем.
2. В закрытых схемах этого не происходит – в них подогрев происходит за счёт теплообмена. В этом и состоит основное отличие открытой и закрытой системы горячего водоснабжения.

Обратите внимание: Открытым способом получить горячую воду проще, но при этом она теряет в качестве и быстрее остывает. Чтобы дольше сохранить высокую температуру, систему необходимо закольцевать. Именно кольцевая циркуляция воды и является отличительным признаком закрытых схем.

Открытая (тупиковая)

Тупиковая сеть – это очень удобный вариант для зданий с небольшим количеством этажей и короткими стояками. Они часто проектируются для хозяйственно-бытовых (не производственных) водопроводов промпредприятий и для любых зданий со стабильным или длительным расходом горячей воды (жилые дома, предприятия общепита, бани и оздоровительные учреждения).

На фото — тупиковая (открытая) сеть

• В плане металлоёмкости, открытая схема более выгодна. Однако из-за быстрого остывания, чтобы дождаться в кране горячей воды, приходится сливать остывшую — а это уже нерациональное использование водного ресурса. Поэтому в высотных зданиях такую схему не применяют совсем.
• В плане максимальной передачи тепла, коей и определяется эффективность системы в целом, открытая и закрытая система горячего водоснабжения примерно одинаковы. Их показатели будут отличаться только в том случае, если в одной из этих систем присутствует тепловой насос, который значительно повышает показатели эффективности.

Открытая и закрытая схемы водоснабжения дают воду разного качества

На заметку: Преимущества имеются у обеих схем, но они разные. В частности, у открытой ниже цена. Немаловажен и тот факт, что в этих системах вода чаще всего соответствует питьевому качеству — но для этого должна постоянно проводиться её деаэрация.

Структура открытой схемы

Примерно так действует тупиковая схема

Эта система устроена наиболее просто.

• Если говорить в масштабе частного дома, то в ней присутствует прибор, нагревающий воду, трубопровод по которому она движется к точкам раздачи, и циркуляционный насос, который, собственно, и обеспечивает транспортировку.
• Если же говорить о вариантах монтажа, то бывают схемы с верхней и нижней разводкой. Первый может быть реализован только в таких зданиях, где есть возможность установки водонагревательных баков на подкровельных технических этажах.
• При нижней разводке всё оборудование устанавливается в подвале, где гораздо проще его обслуживать. Однако давление в такой системе практически не бывает одинаковым для всех этажей, поэтому для его поддержания в домах с нижней разводкой устанавливают повысительные насосы.

Схема на примере частного дома

Повысительные насосные станции (ПНС)

Манометры для контроля давления

Есть три фактора, которые оказывают влияние на скорость движения воды.

1. Динамическое давление;
2. Высота, на которую нагнетается вода;
3. Неизбежные потери.

Поэтому в резервуарах, из которых вода поступает в трубопровод, ставят поплавковые датчики, а на самих трубах – реле давления. А чтобы для осуществления ремонта не приходилось сливать воду из всей системы, все ветви трубопровода снабжаются запорной арматурой, позволяющей временно отсечь участок от системы.

Принцип работы, плюсы и минусы

В целом система выглядит так: две тубы – подающая и обратная соединяются в элеваторном узле или тепловом пункте, где вода доводится до требуемых 60 градусов Цельсия. Затем уже горячая вода подаётся во внутренний трубопровод здания, на разборные точки.

Ввод в здание подающей и обратной трубы

• Стабильность напора в такой сети поддерживается гидравлическим способом, когда остывающая вода выдавливается более горячей. При этом тепловая энергия передаётся по-максимуму, не требуя при этом высоких расходов на теплоноситель.
• Минимум оборудования в системе облегчает её эксплуатацию, и соответственно, делает схему наиболее экономичной. Но вся выгода от конструктива «съедается» затратами на очистку воды.
• Основным недостатком тупиковой схемы является тот факт, что когда нет стабильного разбора горячей воды, она быстро остывает. Многие не понаслышке знают, как долго, включив кран рано утром, приходится ждать, пока из него пойдёт горячая вода. Получается, что жильцы, у которых стоят водосчётчики, просто сливают свои деньги в канализацию.

Прежде чем пойдёт горячая вода, приходится долго ждать

• Из-за быстро остывающей воды не слишком стабильна и температура в отопительных радиаторах – тоже минус. Ещё одним существенным недостатком является невозможность отапливать санузлы, так как полотенцесушители нагреваются только при открытых гранах горячего водоснабжения.
• Однако большинство жилых домов старой постройки получают воду именно по этой схеме. Это означает, что фактически вода отбирается из системы отопления — именно поэтому она, собственно, и называется открытой.

На заметку: В новостройках давно уже стали применять более новую, закрытую схему, в которой присутствует специальное оборудование, подогревающее воду. А согласно ФЗ 190, с января 2022 года, отбор теплоносителя из отопительных систем будет запрещён, и на закрытые схемы перейдут все объекты капитального строительства.

Как работает закрытая система

Закрытая (кольцевая) сеть

С одной схемой теплоснабжения мы разобрались, теперь рассмотрим второй вариант – ведь закрытая и открытая система водоснабжения функционируют совершенно по-разному. В закрытой сети, в отличие от тупиковой схемы, вода для водопровода не смешивается с теплоносителем, а нагревается от воды из тепловой сети. То есть, происходит теплообмен.

Теплообменник – неотъемлемая часть закольцованной сети

В открытых схемах есть существенные недостатки, о чем и рассказала инструкция в предыдущей главе. Но раз тупиковые системы хотят упразднить аж на законодательном уровне в пользу кольцевых (закрытых), значит у последних имеются перед первыми неоспоримые преимущества. В чём они заключаются?

1. Стабильное качество подогретой воды;
2. Постоянная температура, для которой минимум составляет +70 градусов;
3. Более просто осуществляется санитарный и прочий контроль систем.

Недостатки закольцованной сети

Как водится, положительные характеристики влекут за собой удорожание системы, что и является существенным недостатком закрытых схем. Они становятся более сложными технически, а цена возрастает благодаря внедрению в них индивидуальных водоподогревателей с соответствующим арсеналом коммуникаций.

На заметку: При подключении такой системы к тепловой сети приходится использовать ещё и латунные трубки, которые тоже стоят недёшево. Всё дело в том, что полимерные трубки не выдерживают интенсивного нагрева. Чёрный же металл из-за усиленного кислородовыделения сильно подвержен коррозии. Латунь в этом плане более устойчива, и позволяя обойтись без компенсаторов на корпусе, упрощает конструкцию трубных решёток.

К недостаткам закольцованной сети можно отнести и сложность регулирования расхода воды. Аккумулирующая ёмкость должна быть установлена возле каждого котла, что технически не всегда возможно.

Рядом с бойлером, смонтированный своими руками гидроаккумулятор

Даже при правильной эксплуатации, теплосети, работающие по закрытой схеме, несут потери воды, и их приходится регулярно подпитывать с помощью насоса подкачки. В норме эти потери оставляют 0,5% от общего объёма воды в сети. Её качество обеспечивают устанавливаемые в ЦТП вакуумные деаэраторы.

Все это оборудование работает от электросети, а это значит — возрастают расходы и на электроэнергию, что тоже нельзя отнести к достоинствам.

Порядок расчета и рециркуляции

Чтобы система ГВС была спроектирована правильно, необходимо иметь в виду следующее.

1. На чертеже указываются кольца циркуляции. Они замыкаются при тепловом узле.
2. Выделяется 2 трубопровода: подающий и циркуляционный.
3. На самом протяженном участке трассы ГВС отмечаются зоны максимального циркуляционного расхода тепла.
4. Диаметр труб не может быть меньше 1.5 см. Причем они должны на 1-2 размера превышать диаметр тех, что на подающем участке. Это делается во избежание возникновения воздушных пробок.

При расчете отопительной установки нужно иметь в виду, что открытая система будет эффективной только при небольшом отдалении от места забора и при частом открытии вентиля, подающего кипяток. Иначе потребитель получит остывшую воду.

Особенности ГВС

Когда производятся операции по вычислению открытого типа водоснабжения, нужно принимать во внимание некоторые особенности.

В том числе:

• указанная система обеспечения водой может быть оборудована циркуляцией принудительного или естественного типа. Первая разновидность подразумевает, что передвижение жидкостей, повышение уровня давления происходит в результате использования насоса. Установление естественной циркуляции связывается с тем, что используется гидростатическое состояние воды. Специальные приборы в данном случае не применяются;
• в ситуации, когда открытый тип системы горячего водоснабжения применяется не в частном доме, нужно учитывать, что на законных основаниях произвести забор жидкости из отопительных контуров не получится. Данное правило распространяется на дома, которые были введены в эксплуатацию в начале 2013 года и далее;
• при производстве монтажных работ ГВС в частном секторе, достичь высокого уровня эффективности в эксплуатации получится только, если трубопровод имеет небольшую протяженность. Кроме того, должен быть частый забор жидкости из системы. Иначе гражданин будет получать воду пониженной температуры.

При условии, что во время монтажа данной системы будут приняты во внимание перечисленные нюансы, удастся создать надежный вариант схемы для нагрева воды. Использование и обслуживание данной аппаратуры не будет затратным.

Таким образом, рассматриваемый метод подразумевает необходимость постоянной циркуляции жидкости, что значит открытая система горячего водоснабжения предназначена для МКД. Если планируется оборудовать частный дом такой схемой ГВС, нужно изучить все плюсы и минусы и принять взвешенное решение.

Использование тепловых пунктов

Это отдельное помещение. В нем должны находиться тепловые энергетические установки, подсоединенные к теплосети. Теплообменники для горячего водоснабжения многоквартирного дома должны обладать инструментами регулирования потребления, распределения ГВС по квартирам, настройки самого оборудования.

Индивидуальный тепловой пункт в многоквартирном доме обычно располагается в подвале. Раньше система монтировалась на чердаках. В случае прорыва потоки кипятка разливались по помещению и затапливали квартиры. Если ЧП происходило ночью, оно могло привести к серьезным травмам или даже к жертвам.

Альтернативный вариант – строительство теплопункта в отдельной постройке рядом со зданием. Цель оборудования состоит в преобразовании теплоносителя, регулировании снабжения ГВС или теплом, распределении ресурса по квартирам и отключении его подачи.

Оборудование для нагрева воды

Стандартный водонагреватель может использоваться для ГВС или для отопления. В случае поломки оборудования тарифы ЖКХ снижаться не будут. Ремонтные работы также лягут на плечи потребителей, которые обязаны следить за его исправным состоянием.

Компонент «тепловая энергия»

Он отвечает за подогрев холодной воды. Причем на компонент не устанавливаются счетчики. До того как рассчитать тепловую энергию для ГВС, необходимо учесть следующие параметры:

• тариф на ГВС;
• расходы на эксплуатацию системы;
• затраты при передаче теплоносителя;
• расчет теплопотерь.

Также учитывается плата за обычное водоснабжение, рассчитывающаяся на основе потребления (руб./куб. м).