Системи гарячого водопостачання для котеджів
1/Temp/moz-screenshot.png" /> 1/Temp/moz-screenshot-1.png" />Можливі рішення
Як правило, питання організації ГВП та опалення котеджу вирішуються одночасно. В даний час на ринку широко представлено обладнання, що дозволяє реалізувати схеми наступних видів:
1)проточні.Вода нагрівається газовими або електричними проточними нагрівальними приладами або у вбудованих теплообмінниках двоконтурних настінних котлів(рис. 1);
2)ємнісні.Використовуються нагрівачі прямого (електричного) та непрямого («вода-вода») нагріву; їх головна відмінність - бак-накопичувач із вбудованим теплообмінником(рис. 2);
3)комбіновані. Такі рішення дозволяють системі ГВП працювати як з витратою, що відповідає номінальній тепловій потужності теплообмінника (проточний режим), так і перевершує її (ємнісний режим) в моменти пікового споживання.
Вибір типу системи залежить від низки чинників. Назвемо їх.
Фактор площі
Компактність теплотехнічного обладнання, що має велике значення для міських малогабаритних квартир, втратила свою актуальність у сучасних котеджах, поступившись пріоритетом таким якостям, як рівень комфорту, надійність експлуатації та зручність обслуговування системи. Це викликано, в першу чергу, збільшенням корисної та загальної площі будинків, що будуються. Як правило, у типовому проекті передбачено допоміжне приміщення (топкова) і рекомендується використовувати для ГВП ємнісні, з одноконтурними опалювальними котлами, або комбіновані схеми (рис. 4). Однак в окремих випадках вимога щодо забезпечення компактності теплотехнічного обладнання та мінімізації використовуваних складальних одиниць системи пред'являється. Наприклад, в умовах тимчасового (сезонного) проживання в котеджі або за мінімальних запитів до комфортності ГВП. У цьому випадку двоконтурні «настінники» (мал. 5) або підлогові котли з вбудованим накопичувальним баком більш кращі.
Якість води, що використовується
Якість циркулюючої або проходить через тепловий приладводи – найважливіша умова нормальної роботи теплотехнічного устаткування. На відміну від води, яка використовується для системи опалення, засоби підготовки (обробки) води для ГВП дуже обмежені. Мережева вода (для котеджів вона часто і котлова) піддається хімобробці надання їй певних властивостей (зменшення жорсткості, зв'язування розчинених газів тощо.). Такі методи на воду ГВП, використовувану споживачем для господарсько-питних потреб, неприпустимі. Тому, крім методів різної фільтрації та встановлення МГД-резонаторів, важко запропонувати будь-які способи пом'якшення води та покращення її властивостей для забезпечення довготривалої та надійної роботи водонагрівального обладнання.
Найбільш чутливі до якості води теплообмінники проточних водонагрівачів. Це пояснюється великими значеннями температури частин, що контактують із гарячими газами або ТЕНами, та градієнтів температур, що сприяють зростанню відкладень на теплообмінних поверхнях. Застосування для ГВП води, взятої безпосередньо з водопроводу або свердловини і належної водопідготовки, що не пройшла, призводить до порушення нормальної роботи двоконтурного котла – аж до виходу з ладу «малого» теплообмінника.
Ємнісні водонагрівачі можуть нагрівати та зберігати велику кількість гарячої води до періоду пікового водорозбору при відносно невеликій потужності нагріву, що значно знижує швидкість утворення відкладень на теплообмінних поверхнях. Для баків непрямого нагріву максимальна температура стінки теплообмінника - це температура контуру опалення (зазвичай, не більше 80-90 ° С). При цьому градієнт температур у теплообміннику значно менше, ніж у разі проточних водонагрівачів, а отже, менше і швидкість кристалізації солей жорсткості.
Комфорт, витрата та теплоспоживання
Як правило, пересічному замовнику важко розібратися в технічних даних, що вказуються виробниками обладнання. Проте вже на етапі розробки проекту саме він визначає основні характеристики системи ГВП, задаючи кількість і тип пристроїв, що споживають. При цьому старі нормативи, що визначають витрату та потужність ГВП, часто стають непридатними для правильного розрахунку та вибору сучасного теплотехнічного обладнання. Навантаження на контур ГВП неухильно зростає через підвищення вимог до комфорту та поширення СПА, ванн-джакузі, басейнів та інших сучасних сантехнічних пристроїв та споруд.
Традиційно розрахункова величина теплового навантаження на ГВП для житлових та громадських будівель, а також для побутового споживання на підприємствах (душові, їдальні та ін.) визначається розрахунком за СНіП 2.04.01-85* «Внутрішній водопровід та каналізація будівель». Насамперед документ встановлює розрахункову добову витрату тепла на гаряче водопостачання.
У додатках до СНиП 2.04.01-85* наведено також розрахункові секундні витрати води санітарними приладами, виходячи з яких можна розрахувати пікове споживання гарячої води (q0):♦ для умивальників та рукомийників зі змішувачемця витрата дорівнює 0,09 л/с, що при середньому часі використання приладу 5 хв становить 27 л (середня годинна витрата - 40 л/год);♦ для миття зі змішувачем– 0,2 л/с (середня годинна витрата – 280 л/год);♦ для ванни з функцією гідромасажу зі змішувачемумовним діаметром 20 мм – 0,3 л/с (середня годинна витрата – 460 л/год);♦ для душової кабіни з глибоким душовим піддоном та змішувачем– 0,09 л/с (середня годинна витрата – 80 л/год).♦ для гігієнічного душу (біде) із змішувачемта аератором- 0,05 л/с (середня годинна витрата - 54 л/год).
Для житлових та громадських будівель та споруд за відсутності відомостей про витрати води та характеристики санітарно-технічних приладів допускається прийматиq0 = 0,2 л/с.Залежно від ймовірності одночасного споживання гарячої води водорозбірними санітарно- технічними приладами в межах однієї будівлі Р та кількості санітарно-технічних приладів N визначається значення коефіцієнта α, що вибирається за Додатком 4 СНиП 2.04.01-85*. Максимальна секундна (л/с) витрата води різними приладами, що обслуговують різних водоспоживачів, слід визначати за формулою: деq0i– витрата води кожним санітарно-технічним приладом, л/c ;Р– ймовірність дії санітарно-технічних приладів, визначена для кожної групи споживачів згідно зі СНіП 2.04.01-85*;N– кількість приладів.
Для котеджу з одним умивальником, миттям зі змішувачем, ванною зі змішувачем умовним діаметром 20 мм і гігієнічним душем (біде) зі змішувачем та аератором розрахунок за цією формулою дає значення наведеної витратиq0= 0,187 л/с. Це відповідає витраті 112,2 л за 10 хв (середня тривалість водорозбору). Відповідно до СНиП 2.04.01-85*, температура гарячої води в місцях водорозбору повинна бути не нижче 60 °С, якщо система централізованого ГВП приєднана до відкритої системи теплопостачання, і не нижче 50 °С, якщо до закритої. Додатково температура нагріву води обмежується з одного боку значенням, при якому виключено ошпарювання користувача (60 °С), а з іншого (нижнє значення) – рівнем комфортності ГВП і тепловою потужністю водонагрівального обладнання, що розташовується. Продуктивність системи ГВП визначається у розрахунку на фіксованурізницю температури на вході та виході водонагрівачаΔt. Найчастіше в технічній документації на водонагрівальне обладнання вказується його продуктивність заΔt= 30 °С (відповідно EN 625). Прийнявши, що середня температура холодної води становить 10 °С, температура води, що виходить, при цьому виявляється нижче значення, що забезпечує комфортне користування точками водорозбору зі змішувачами (60 °С). Тому при розрахунку та підборі обладнання для ГВП котеджу рекомендується підвищити значенняΔtдо 50 °С. Визначити середню питому витрату тепла однією відбір гарячої води можна за такою формулою:
деm- об'ємна витрата води, л/год;t- час роботи, год;c– питома теплоємність, кВт·год/(л·°С);∆t– різниця температури, °С.
При перерахунку паспортного (∆t= 30 °С) значення продуктивності водонагрівача по ГВП слід використовувати коефіцієнт 0,6. У цьому випадку двоконтурні котли, що найчастіше застосовуються потужністю 24 і 30 кВт, зможуть забезпечити продуктивність по ГВП не більше 0,125 і 0,167 л/с відповідно. Ці значення для проточних водонагрівачів граничними як в режимі тривалого, так і пікового водорозбору. Ємнісні та комбіновані схеми дозволяють підвищити продуктивність системи по ГВП у два і більше разів у режимі пікового водорозбору (продуктивність за 10 хв), залежно від обсягу бака-накопичувача, при тій же тепловій потужності. Незалежно від встановленої потужності котла в розпорядження користувача без затримки часу надходить весь запас гарячої води. Після витрати частини накопиченої гарячої води бак-водонагрівач може поставляти додатково лише кількість гарячої води, яка відповідає потужності вбудованогоу нього теплообмінника. При безперервній роботі потік холодної води, що надходить, нагрівається за принципом протитечії з максимальною потужністю нагріву. Система з проміжним теплообмінником відрізняється від ємнісного водонагрівача, в першу чергу місцем розташування теплообмінника для нагрівання води. Якщо в ємнісному водонагрівачі кожен накопичувальний бак вбудований теплообмінник, то система з проміжним теплообмінником має як мінімум один бак з водою без вбудованого теплообмінника. На відміну від ємнісного водонагрівача, де вбудований теплообмінник нагріває воду в резервуарі знизу вгору (під дією гравітаційного напору), в системі з проміжним теплообмінником бак з водою (без змійовика) наповнюється гарячою водою насосом зверху вниз. При цьому утворюються шари води із різною температурою. Існує можливість використовувати це для одночасного виробництва гарячої води з різною температурою (наприклад, 60 С для душу або ванни і 70 С для кухні).
Якщо при водорозборі має місце велика витрата гарячої води з бака, і система управління віддає команду на включення завантажувального насоса, може виникнути одна з двох ситуацій:1.Коли теплова потужність, що відповідає витраті води, менша за максимальну переданої (тривалої) потужності теплообмінника вода для ГВП нагрівається проточним способом, проходячи через теплообмінник. Запас гарячої води в баку залишається недоторканим.2.Коли теплова потужність, що відповідає водорозбору, стає вищою за максимальну теплопродуктивність теплообмінника, витрачається також запас гарячої води з бака. Після цього при розборі, що триває, вона може подаватися як завгодно довго в кількості, що відповідає передається (тривалої) потужності теплообмінника. Сумарнийвитрати у всіх точках водорозбору можна визначити, по-перше, провівши вимірювання за допомогою витратоміра (лічильника гарячої води) на споживачах (для існуючих установок); по-друге, скориставшись таблицями середніх статистичних значень чи експериментальними даними; по-третє, розрахувавши середній питомий витрати на один добір. Визначивши сумарну витрату по гарячій воді та необхідне теплоспоживання, можна розрахувати необхідну ємність бака та теплову потужність водонагрівача. Для попереднього розрахунку середньої питомої витрати на один відбір можна орієнтуватися і на чинні європейські нормативи (табл. 1 і 2). Як показують розрахунки, для сучасного обладнаного котеджу теплової потужності контуру ГВП двоконтурних котлів дуже часто не вистачає. Це призводить до необхідності встановлювати додаткове обладнання для ГВП, тоді як ємнісні та комбіновані схеми успішно справляються із завданням, забезпечуючи необхідний комфорт при невеликій потужності.
