Системы водяного отопления и горячего водоснабжения: их назначение и устройство

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.

Союз предприятий жилищно-коммунального хозяйства и энергетики Красноярского края

В соответствии с пунктом 27 статьи 2 Федерального закона от 07.12.2011 № 416-фз «О водоснабжении и водоотведении» (далее – Закон № 416-фз) централизованная система горячего водоснабжения – это комплекс технологически связанных между собой инженерных сооружений, предназначенных для горячего водоснабжения путем отбора горячей воды из тепловой сети (далее – открытая система теплоснабжения (горячего водоснабжения) или из сетей горячего водоснабжения либо путем нагрева воды без отбора горячей воды из тепловой сети с использованием центрального теплового пункта (далее – закрытая система горячего водоснабжения).

При этом нецентрализованная система горячего водоснабжения – сооружения и устройства, в том числе индивидуальные тепловые пункты, с использованием которых приготовление горячей воды осуществляется абонентом самостоятельно (пункт 12 статьи 2 Закона № 416-фз).

Например, дома с теплообменниками относятся к нецентрализованной системе горячего водоснабжения, когда в многоквартирный дом поступает тепловая энергия и холодная вода, при этом приготовление горячей воды происходит за счет внутридомового инженерного оборудования (ИТП), входящего в состав общего имущества.

У многих управляющих компаний и ТСЖ возникла проблема определения типа системы (централизованная или нецентрализованная) при предоставлении информации для расчета нормативов расхода тепловой энергии на подогрев холодной воды (питьевой или химически очищенной воды) для предоставления коммунальной услуги по горячему водоснабжению и некорректной трактовке Правил предоставления коммунальных услуг собственникам и пользователям помещений в многоквартирных домах и жилых домов, утвержденных постановлением Правительства Российской Федерации от 06.05.2011 № 354 (далее – Правила).

Согласно действующему тарифному законодательству тарифы на горячую воду устанавливаются как двухкомпонентные в зависимости от типа системы горячего водоснабжения.

Тарифы на горячую воду в открытых системах теплоснабжения (горячего водоснабжения) устанавливаются в виде двухкомпонентных тарифов с использованием компонента на теплоноситель и компонента на тепловую энергию (пункт 5 статьи 9 Федерального закона от 27.07.2010 № 190-фз «О теплоснабжении»).

В соответствии с пунктом 88 Основ ценообразования в сфере водоснабжения и водоотведения, утвержденных постановлением Правительства Российской Федерации от 13.05.2013 № 406, тарифы на горячую воду в закрытых системах горячего водоснабжения устанавливаются в виде двухкомпонентных тарифов на горячую воду, состоящих из компонента на холодную воду и компонента на тепловую энергию.

При этом абзацем 6 пункта 38 Правил определено, что в случае установления двухкомпонентных тарифов на горячую воду размер платы за коммунальную услугу по горячему водоснабжению рассчитывается исходя из суммы стоимости компонента на холодную воду, предназначенную для подогрева в целях предоставления коммунальной услуги по горячему водоснабжению, и стоимости компонента на тепловую энергию, используемую на подогрев холодной воды в целях предоставления коммунальной услуги по горячему водоснабжению (формула 23 приложения 2 Правил № 354).

Указанный порядок определения размера платы за коммунальную услугу по горячему водоснабжению можно отнести только к закрытым системам горячего водоснабжения.

Следует отметить, что Минстроем РФ подготовлен проект постановления Правительства РФ, согласно которому будут внесены изменения в Правила № 354, согласно которым размер платы по горячему водоснабжению будет определяться исходя из компонента холодной воды (теплоносителя) и компонента тепловой энергии. Указанный проект постановления размещен на официальном сайте: www.minstroyrf.ru/docs/

При отсутствии централизованного горячего водоснабжения применяются положения абзацев 5-7 пункта 54 Правил, согласно которым в случае самостоятельного производства исполнителем коммунальной услуги по горячему водоснабжению (при отсутствии централизованных теплоснабжения и (или) горячего водоснабжения) с использованием оборудования, входящего в состав общего имущества собственников помещений в многоквартирном доме, размер платы потребителя за коммунальную услугу по горячему водоснабжению (при отсутствии централизованного горячего водоснабжения) определяется в соответствии с формулой 20 приложения 2 к настоящим Правилам как сумма двух составляющих:

произведение объема потребленной потребителем горячей воды, приготовленной исполнителем, и тарифа на холодную воду;

произведение объема (количества) коммунального ресурса, использованного для подогрева холодной воды в целях предоставления коммунальной услуги по горячему водоснабжению, и тарифа на коммунальный ресурс.

При этом, одной из составляющих формулы 20 Приложения 2 к Правилам № 354 является удельный расход v-го коммунального ресурса на подогрев воды, утвержденный в соответствии с законодательством Российской Федерации уполномоченным органом норматив расхода v-го коммунального ресурса на подогрев воды в целях предоставления коммунальной услуги по горячему водоснабжению.

Требованиями пункта 32(1) Правил установления и определения нормативов потребления коммунальных услуг, утвержденных постановлением Правительства РФ от 23.05.2006 № 306 (далее – Правила № 306) установлено, что уполномоченный орган устанавливает норматив расхода тепловой энергии, используемой на подогрев холодной воды для предоставления коммунальной услуги по горячему водоснабжению, с учетом вида системы горячего водоснабжения (открытая, закрытая).

При этом, требования по установлению норматива расхода v-го коммунального ресурса на подогрев воды в целях предоставления коммунальной услуги по горячему водоснабжению для нецентрализованных систем горячего водоснабжения, о чем указано в пункте 54 Правил № 354 и в формуле 20 приложения № 2 к Правилам № 354, отсутствуют.

В связи с чем, в графе 11 «Вид системы горячего водоснабжения» реестра данных по многоквартирным домам и жилым домам для расчета нормативов расхода тепловой энергии на подогрев холодной воды для предоставления коммунальной услуги по горячему водоснабжению, необходимого для заполнения организациями, осуществляющими деятельность по управлению многоквартирными домами, в случае наличия индивидуального теплового пункта в многоквартирном доме, входящего в состав общего имущества, с помощью которого в доме осуществляется производство горячей воды c использованием коммунального ресурса тепловой энергии (нецентрализованная система горячего водоснабжения), просим указывать вид системы горячего водоснабжения – закрытая.

При этом в указанных открытых системах горячего водоснабжения указывается коммунальный ресурс в виде химически очищенной воды (теплоноситель в воде).

В закрытых системах горячего водоснабжения указывается коммунальный ресурс в виде холодной воды для предоставления коммунальной услуги по горячему водоснабжению (в том числе в домах с индивидуальными тепловыми пунктами).

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.

Виды систем горячего водоснабжения

Системы горячего водоснабжения делятся на:

1. Централизованные.
2. Децентрализованные.

Первый тип представляет собой схему, состоящую из котельной и большого количества потребителей. Как правило, централизованная схема применяется для подачи нагретой, до определённой температуры, воды в многоквартирные дома. Децентрализованный тип ГВС, наоборот, является автономной, где нагрев жидкости осуществляется в непосредственной близости от водоразборных элементов.

ГВС также могут быть следующих типов:

1. Открытого.
2. Закрытого.

Открытый тип водогрейной установки представляет собой схему, в которой забор нагретой до определённой температуры жидкости осуществляется из отопительного контура. В закрытой схеме осуществляется отдельный нагрев холодной жидкости поступающей из водопровода. Оба варианта ГВС имеют достоинства и недостатки, например, для закрытой схемы потребуется использовать дополнительное оборудование, а в открытой — качество воды не будет слишком высоким.

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.

Реализация

Какие схемы горячего водоснабжения с рециркуляцией возможны в многоквартирных и частных домах?

Многоквартирные дома

Чтобы создать непрерывную циркуляцию воды, систему ГВС нужно закольцевать.

В многоквартирных домах это достигается следующим образом:

Любопытно: в некоторых домах постройки конца 80-х автор наблюдал перемычки между стояками ГВС, вынесенные на холодный чердак. Решение вызывает сомнения в адекватности авторов: при уличной температуре в -30°С и ниже они замерзают в течение часа после остановки циркуляции в системе ГВС (например, для аварийного ремонта задвижки в элеваторном узле).

Понятно, что описанная схема водоснабжения с рециркуляцией не будет работать без перепада давлений.

Как он обеспечивается:

• Вне отопительного сезона ГВС включается между подающей и обратной нитками;

Летний режим: циркуляция ГВС между подающей и обратной нитками

• Во время работы отопления при таком подключении система горячего водоснабжения будет представлять собой байпас для отопительной системы, катастрофически уменьшающий перепад на водоструйном элеваторе. Поэтому ГВС подключается в зависимости от температуры воды из подачи в подачу или из обратки в обратку, а перепад обеспечивают установленные на фланцах между врезками подпорные шайбы.

Современный элеваторный узел с циркуляционными врезками

Справка: подпорная шайба — стальной блин с отверстием в середине. Диаметр отверстия обычно на 1 мм больше диаметра сопла элеватора. При движении воды через шайбу на ней создается перепад в 0,1 — 0,3 кгс/см, вполне достаточный для циркуляции в системе ГВС.

Если стояки завоздушены

Что делать, если после сброса системы горячего водоснабжения оставшаяся в стояках воздушная пробка препятствует циркуляции, и полотенцесушители остаются холодными?

Для стравливания воздуха служит кран Маевского в верхней точке перемычки. Однако для доступа к нему нужно попасть в верхнюю квартиру по стояку, что не всегда возможно.

Вот простая пошаговая инструкция, которая поможет вам устранить проблему своими руками:

1. Перекрываем любой из соединенных перемычкой стояков ГВС;
2. Открываем до упора один, а лучше — два крана горячей воды в любой квартире по этому стояку. Воздушная пробка вылетает через смеситель на фронте потока воды;

Полностью откройте кран — и воздух из стояка вылетит на фронте потока воды

1. Запускаем стояки в штатном режиме.

Частные дома

Какие схемы рециркуляции горячего водоснабжения можно реализовать в частном доме с автономным приготовлением горячей воды? За создание циркуляционного напора в такой системе вполне предсказуемо будет отвечать циркуляционный насос минимальной мощности (от 25 ватт).

Циркуляцию в контуре ГВС способен обеспечить насос минимальной мощности

Контур ГВС должен быть закольцован по всей длине: после дальнего от водонагревателя сантехнического прибора розлив возвращается к исходной точке. А вот схема подключения водонагревателя зависит от того, есть ли у него дополнительный отвод для рециркуляции.

Схема для бойлера с патрубком для подключения контура с рециркуляцией

Наличие трех патрубков для подключения ГВС и ХВС типично для большинства бойлеров косвенного нагрева и некоторых накопительных электрических водонагревателей.

Бойлер с дополнительным выходом для рециркуляции

Замкнутый контур снабжается только циркуляционным насосом: поскольку температура воды в контуре после его запуска постоянна, проблемы теплового расширения воды решать не приходится, а раз так — предохранительный клапан и расширительный бачок не требуются.

Можно ли задействовать в такой схеме обычный бойлер с двумя выводами (для ГВС и ХВС)? Да, но в этом случае разводка будет заметно сложнее.

Водоснабжение с рециркуляцией: схема для бойлера с двумя патрубками

• За постоянную температуру воды в рециркуляционном контуре отвечает трехходовой термостатический смеситель. По мере ее охлаждения он подмешивает горячую воду из бойлера;

Трехходовой смеситель-термостат способен обеспечить постоянную температуру воды на выходе при любых температурах на входе

• Для компенсации расхода горячей воды к трехходовому смесителю подведена холодная вода;
• Обратные клапаны ограничивают движение воды в контуре одним направлением независимо от ее расхода.

Полезно: в верхней точке контура ГВС есть смысл установить автоматический воздухоотводчик. Воздушные пробки при наличии насоса не помешают циркуляции, зато могут стать источником раздражающих гидравлических шумов.

Устройство и внешний вид автоматического воздухоотводчика

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).