Современные системы водоснабжения. Ко­лодцы, скважины и другие водные источники

Горячее водоснабжение индивидуальных домов и коттеджей

Система горячего водоснабжения индивидуального жилого дома или коттеджа состоит из теплогенерато­ра и трубопровода с запорной арматурой или смесите­лей.

Горячее водоснабжение обычно устраивается в индивидуальных домах, оборудованных системой водяного отопления со своим теплогенератором. Совершенно естественно желание застройщика использовать теплогенератор системы отопления и для горячего водоснабжения, чтобы не усложнять тепловое хозяйство дома установкой дополнительно­го теплогенератора. И действительно, при устройстве горячего водоснабжения зачастую общий теплогене­ратор служит источником теплоты для обеих систем. Однако такое решение не является обязательным. Совместное использование одного теплогенератора для отопления и горячего водоснабжения имеет опре­деленные неудобства. Это объясняется тем, что режим теплопотребления систем отопления и горячего водо­снабжения существенно различается. Системы ото­пления в течение дня имеют стабильное теплопот - ребление, в то время как горячее водоснабжение характеризуется неравномерной нагрузкой с резко выраженными «пиками» в утренние и вечерние часы.

Согласно тепловым расчетам и практическим дан­ным, пиковое потребление тепла системой горячего водоснабжения, как правило, превышает отопитель­ную нагрузку. Если установить в доме теплогенера­тор на суммарную тепловую нагрузку отопления и горячего водоснабжения, то его установленная мощ­ность окажется сильно завышенной. В результате в периоды, когда отсутствует разбор горячей воды, теплогенератор будет работать недогруженным с пониженной экономичностью. Поэтому при исполь­зовании общего теплогенератора для отопления и горячего водоснабжения его теплопроизводитель - ность выбирают, исходя из обеспечения только одной пиковой нагрузки горячего водоснабжения. В этот период система отопления отключается и теплогене­ратор работает лишь на горячее водоснабжение.

Период отключения системы отопления определя­ется временем, необходимым для приготовления пор­ции нагретой воды. Наибольшее количество нагретой воды требуется для заполнения ванны. При вмести­мости ванны 250 л и температуре воды 40 С, для нагрева холодной воды тепмпературой 5 С потребует­ся теплоты согласно формуле: 4,19x250 (40-5) = 36600 кДж. Для дома с расчетными теплопотерями 8000 Вт продолжительность отключения системы отопления на период подогрева воды для ванны соста­вит: 36600/3,6x8000 = 1,3 часа.

За это время, как показывают подсчеты и практика эксплуатации, температура внутреннего воздуха в помещениях снижается на 1-2 С, что соответствует санитарно-гигиеническим нормам. Тем не менее необходимость периодического проведения операций по переключению системы отопления представляет известное неудобство ДЛЯ жителей. Поэтому заслу­живают внимания системы с раздельными теплогене­раторами для отопления и горячего водоснабжения.

Внимание

Учитывая неудобство эксплуатации одновре­менно двух теплогенераторов, для горячего водоснабжения более приемлемо применение в качестве теплогенератора электроводонагрева­телей. Для снижения затрат на потребляемую электроэнергию целесообразно использовать теплоаккумуляторы, которые хранят нагретую ночью воду, когда действует льготный тариф на электроэнергию.

При эксплуатации теплогенераторов, работающих на твердом топливе и водяном отоплении помеще­ний, целесообразно устройство совмещенной системы отопления и горячего водоснабжения (рис. 49). Для уменьшения установленной производительности теплогенератора предусмотрено использование рас­ширительного сосуда в качестве бака-аккумулятора нагретой воды (рис. 50).

Если вода не используется на горячее водоснабже­ние, то подпитка систем горячей водой не произво­дится, из теплогенератора она поступает к отопитель­ным приборам, где охладившись, вновь возвращает­ся в теплогенератор. При открывании водоразборных кранов, установленных на ванне или мойке, горячая вода поступает из расширительного бака, уровень в котором понижается. Поддержание постоянного уровня воды в расширительном баке может осущест­вляться вручную (по уровню воды в водомерной труб­ке) или автоматически за счет подачи дополнитель­ной порции воды в теплогенератор из водопроводной сети. Расширительный бак желательно иметь как можно большей емкости. При малой емкости бака последние порции воды не успевают нагреться в теплогенераторе до расчетной температуры и рас-

Ход воды через теплогенератор нужно уменьшать вручную питательным вентилем на водопроводной линии, что является весьма неудобным.

Разборная линия горячего водоснабжения присоеди­няется к расширительному баку на высоте 100-150 мм от уровня дна, чтобы исключить полное его опорожне­ние при максимальном водоразборе. Расширительный сосуд целесообразно устанавливать как можно выше,

2 - топочное устройство; 3 — водоразборные краны

Тек как это повышает напор в циркулярном контуре расширительный бак - теплогенератор, и тщательно теплоизолировать, чтобы уменьшить теплопотери на излучение.

Широкое применение для отопления и горячего водоснабжения нашли газовые водонагреватели типа АГВ, работающие на природном газе. Особенностью этих водонагревателей является то, что в их кон­струкцию входит емкость, которая может использо­ваться для аккумуляции нагретой воды системы горячего водоснабжения. При эксплуатации аппара­тов АГВ, таким образом, не нужны дополнительные аккумуляторы нагретой воды.

Различают два способа использования аппаратов ЛГВ:

• при наличии нескольких точек водоразбора (не менее трех, например, ванна, душ, умывальник, мойка и т. д.);

• при одноточечном водоразборе (например, только ванна).

При многоточечном водоразборе систему гермети­зируют и ставят под напор водоразбора - системно с напорным водоподогревателем. Вместо расширитель­ного сосуда устанавливают закрытый воздухосбор­ник, к верхней части которого подключена линия, подающая воду к водоразборным точкам. Через точки водоразбора удаляется и воздух из системы.

Вне зависимости от присутствия или отсутствия водоразбора система постоянно находится под давле­нием водопрогрева. При открывании водоразборных кранов вода из водопровода вытесняет определенный объем горячей воды из верхней части водонагревате­ля к водоразборным точкам.

На заметку

Необходимо помнить, что при использовании общего теплогенератора для систем отопления и горячего водоснабжения с непосредственным отбором горячей воды температура нагрева ее в теплогенераторе не должна превышать 80 С. При более высокой температуре начинается интенсивное отложение накипи на стенках котла и труб. Кроме того, возникает опасность ожогов при пользовании горячей водой.

При многоточечном водоразборе поддержание постоянного водопроводного давления является вынужденным, так как только при этом условии обе­спечивается бесперебойная одновременная работа всех точек водоразбора. Однако положение меняется, если в доме только одна точка водоразбора (например душ или ванна). Здесь целесообразно использовать безнапорную систему (рис. 50). Ее особенность состо­ит в том, что водопроводное давление полностью «срабатывается» в кране на подводке водопровода к теплогенератору. К горизонтальной трубке раздачи горячей воды присоединяется воздушная линия, исключающая образование разрежения в трубе, кото­рое может возникнуть из-за расположения водораз­борных точек ниже расширительного сосуда.

К безнапорным водоподогревателям относятся электрические подогреватели воды (рис. 51) и водо­грейные колонки для ванных комнат, работающие на твердом топливе (рис. 52). Водогрейные колонки для ванн на твердом топливе применяют в индивидуаль­ных домах с печным отоплением и домах, которые не имеют подвода газа. Устанавливают их непосред­ственно возле ванн. Конструктивно колонка пред­ставляет собой цилиндрический стальной корпус, внутри которого концентрически размещены топка и вертикальная теплообменная газовая труба. Кольцевое пространство между кожухом и трубой заполнено водой и служит емкостью.

Холодную воду к водогрейной колонке подключа­ют через смеситель. Отбор горячей воды производит­ся через вентиль горячей воды смесителя. При этом в колонку поступает холодная вода, которая вытес­няет горячую. Переключая смеситель, можно пода­вать воду в душевую сетку.

Отечественная промышленность серийно выпуска­ет стальные газовые емкостные водонагреватели типа АГВ-80М и АГВ-120М, предназначенные для отоп­ления и горячего водоснабжения усадебных домов и коттеджей.

Аппарат АГВ-80М (рис. 53) состоит из вертикаль­ного цилиндрического резервуара, кожуха, газовой

Горелки с запальником, газоотводящего устройства. В центре резервуара расположена теплообменная труба с удлинителем. Пространство между резервуа­ром и кожухом заполнено изоляцией из шлако - или стекловаты. В нижней части аппарата размещена инжекционная горелка низкого давления, в которой на кронштейне крепится запальник. Запальник имеет два язычка пламени: от одного происходит зажигание основной горелки, от второго нагревается спай термопары.

Водонагреватель снабжен автоматическими систе­мами безопасности и регулирования, последняя под­держивает температуру воды в заданных пределах (рис. 54 а).

Автоматика безопасности водонагревателя (рис. 54 б) состоит из электромагнитного клапана и термопары, соединенной с ним проводами. При нормальной рабо­те аппарата запальник нагревает спай термопары, в цепи развивается ЭДС и в обмотке электромагнитно­го клапана образуется магнитное поле, удерживаю­щее клапан в открытом положении. При этом газ поступает к основной горелке.

Совет

В случае если запальник погаснет, спай термо­пары остынет и электромагнитный клапан закроет доступ газа к основной горелке и запаль­нику. Повторное зажигание запальника необхо­димо производить вручную, но не ранее чем через 2 минуты.

Водонагреватель запускают в работу только после заполнения его водой. Для этого достаточно открыть любой из водоразборных кранов горячей воды и убе­диться, что вода вытекает из него под напором. Затем открывают кран на газоходе перед аппаратом, подно­сят зажженную спичку к запальнику и открывают его кран. Через 1-2 минуты после зажигания запаль­ника необходимо оттянуть вниз до отказа кнопку электромагнита, при этом кнопка должна оставаться в нижнем положении. Убедившись в том, что запаль­ник горит, открывают кран основной горелки и зажи­гают ее. Пустив водонагреватель, необходимо закрыть дверцу и проверить наличие разряжения в дымоходе с помощью зажженной спички. При отсутствии раз­ряжения в дымоходе пользоваться водонагревателем категорически запрещается. После нагрева воды до

Требуемой температуры терморегулятор прекращает подачу газа к основной горелке. При снижении тем­пературы воды в нагревателе на 5-10 С (в результате отбора горячей воды или теплопотерь при отоплении) терморегулятор возобновляет подачу газа к основной горелке. Регулирование максимальной температуры йоды производится вращением правой нижней гайки блока автоматики.

Емкостные водонагреватели типа АГВ с отводом продуктов сгорания в дымоход можно устанавливать в ванных комнатах и на кухнях. Основные характе­ристики водонагревателей АГВ даны в табл. 11.

Широкое распространение нашли водонагреватели типа АОЖВ, работающие на жидком топливе, в райо­нах, где отсутствует природный газ. Преимуществом водонагревателей на жидком топливе является более высокая теплопроизводительность, меньшие габа­ритные размеры и более высокие экономические показатели, кроме того по сравнению с котлами, работающими на твердом топливе, жидкостные водо­нагреватели более гигиеничны и компактны.

Таблица 11

Техническая характеристика емкостных водонагревателей

Аппарат АОЖВ-20 (рис. 55) предназначен для водя­ного отопления помещений площадью до 150 м2 и горячего водоснабжения. Основные узлы: испаритель­ная горелка 2 с дозатором 11, цилиндрическая камера сгорания 4, водяной теплообменник 6 с дымогарными трубами 8 и водогрейным змеевиком 10, газоотводя - щий патрубок 9. Аппарат работает следующим обра­зом: жидкое топливо через дозатор поступает в горел­ку, в которой испаряется; топливные пары в смеси с воздухом, поступающим через отверстия в корпусе горелки, сгорают в камере сгорания. Продукты сгора­ния передают воде теплоту через стенки камеры и дымогарные трубы, затем через газоотводящий патру­бок подаются в дымоход. Горячая вода, находящаяся в корпусе аппарата, передает часть теплоты змеевику, в котором нагревается вода для системы горячего водоснабжения. Механические характеристики аппа­рата АОЖВ-20 приведены ниже.

Таблица 12 Техническая характеристика аппарата АОЖВ-20 (2107)

Тепловая нагрузка грелки: максимальная минимальная

Теплопроизводительность по воде, Вт, в режиме: отопления

Горячего водоснабжения комбинированный режим:

Отопление

Горячее водоснабжение

Расход топлива, л/ч

Диапазон регулирования температуры

Воды в теплообменнике, С

Расход воды в режиме горячего водоснабжения

При нагреве ее на 45 С, л/ч Вместимость теплообменника, л

Кпд

Масса, кг

В индивидуальном доме можно установить плиту для приготовления пищи и котел для отопления и горячего водоснабжения (рис. 56). Конструктивно плита и котел только внешне оформлены единым агре­гатом, но работают они независимо, имея отдельные топливные и обособленные дымоходы. Более ради­кально использование комбинированных конструк­ций для приготовления пищи, водяного отопления и горячего водоснабжения. В таких аппаратах водогрей­ные теплообменники в виде водяных коробок и змее­виков встраивают в дымоход печи или плиты (рис. 57).

Внимание

Существенные преимущества имеют системы горячего водоснабжения при использовании для нагрева воды электрической энергии. Электронагреватели удобны в эксплуатации, они экономичны, компактны и гигиеничны в эксплуатации.

Электронагреватели подразделяют на скоростные (проточные) и емкостные. Предпочтение следует отда­вать, несомненно, емкостным, поскольку для них требу - ется меньшая установленная мощность нагревателя

H

Рис. 58. Схема установки быстродействующего емкостного электроводонагревателя: 1 — корпус электроводонагревателя; 2 - шнур электропитания; 3 - розетка с заземляющим контактом; 4 - умывальник;

5 — спуск в канализацию

(в сравнении со скоростными). На рис. 57 показана схема установки быстродействующего электронагревателя с небольшой емкостью (5-10 л). В отличие от быстродей­ствующих чисто аккумуляционные нагреватели имеют увеличенную емкость, а снаружи теплоизоляцию, пре­пятствующую охлаждению нагретой воды (рис. 59).

В качестве нагревателей используют ТЭНы с термо­регуляторами, отключающими подачу питания при

»

Нагреве воды до 85 °С. Нагревательные элементы выпу­
скаются серийно мощностью 0,5; 0,7; 1,0; 1,4; 1,6; 2; 4 кВт. Эмалирование внутренней поверхности бака существенно увеличивает долговечность нагревателя.

К нетрадиционным источникам энергии с большим будущим можно отнести установки, преобразующие солнечную энергию в тепловую.

Установки солнечного теплоснабжения, как прави­ло, применяют в южных районах, где преобладают в году ясные солнечные дни. Пример реализации уста­новки для подогрева воды с солнечной батареей на рис. 60. Солнечные батареи располагают на крыше здания на стороне, обращенной к солнцу. Для повы­шения коэффициента полезного действия солнечной батареи сторона батареи, обращенная к солнцу, окра­шена в черный цвет, а обратная сторона теплоизоли-
Шгшшшшгшгшш

^ІІ22І

ИИг-Uox^x}

У//////////////,

Рис. 60. Установка для подогрева воды с солнечной батареей и баком-аккумулятором горячей воды: 1 — солнечная батарея; 2 - аккумулятор горячей воды; 3 - расширительный бачок; 4 — нагреватель; 5 — электрический подогреватель; 6 - водопровод; 7 - трубопровод горячей воды;

8 - сброс в канализацию

Рована. Для подогрева 250 л воды в сутки достаточно от 8 до 10 м2 поверхности солнечной батареи.

Эффект от применения систем солнечного тепло­снабжения проявляется в экономии органического топлива, уменьшении затрат на эксплуатацию тепло­генераторов, а также в сокращении ущерба от загряз­нения окружающей среды.