Актуальность: почему традиционные схемы ГВС неэффективны
В классических (традиционных) схемах горячего водоснабжения при отсутствии водоразбора горячей воды со стороны потребителей, например, в ночное время или в выходные дни, греющий теплоноситель нагревает только циркуляционную воду системы ГВС. В таких условиях теплоноситель физически не может быть охлажден ниже уровня 52–55 °C.
Следствие — устойчивый перегрев воды, возвращаемой во внешнюю тепловую сеть (обратная магистраль Т2). В отопительный период величина завышения температуры может достигать 6 °C. Точное значение зависит от соотношения текущих нагрузок отопления и горячего водоснабжения на объекте. Такой режим работы приводит к:
- снижению КПД источника тепловой энергии;
- ухудшению гидравлического режима теплосети;
- необоснованным тепловым потерям;
- претензиям со стороны теплоснабжающей организации.
Предлагаемое техническое решение
Рис. 1. Предвключенная схема ГВС (общий вид)
В отопительный период предлагается функционально разнести процессы подогрева холодной воды (ХВ) и циркуляционной воды (ЦВ) по разным секциям теплообменного оборудования. При этом секция подогрева циркуляционной воды ГВС включается последовательно перед теплообменным аппаратом системы отопления.
В летний период, когда система отопления отключена, циркуляция ГВС автоматически (или с помощью переключения) переводится на работу по традиционной схеме. Это обеспечивает круглогодичную надежность горячего водоснабжения.
Детальная технологическая схема и состав оборудования
Рис. 2. Технологическая схема с нумерацией элементов и потоками теплоносителя
Позиции на схеме:
- Теплообменный аппарат системы отопления (отопительная секция) — обеспечивает нагрев теплоносителя для контура отопления.
- Теплообменный аппарат подогрева циркуляционной воды ГВС (циркуляционная секция) — последовательно включен перед отопительной секцией.
- Теплообменный аппарат подогрева холодной воды до температуры ГВС — работает параллельно или по двухступенчатой схеме.
- Трехходовой регулирующий клапан — установлен между теплообменниками 1 и 2, управляет распределением потоков.
- Циркуляционный насос системы отопления.
- Циркуляционный насос системы горячего водоснабжения.
- Обратный клапан — предотвращает нештатную циркуляцию.
- Трехходовой переключающий клапан режимов работы циркуляции ГВС с положениями: «З» (зима), «Л» (лето).
- Водоразборные краны ГВС — непосредственные потребители.
Обозначения потоков и магистралей:
- Т1 — подающая магистраль теплоносителя от внешней системы теплоснабжения (прямой поток).
- Т2 — обратная магистраль теплоносителя (возврат во внешнюю сеть).
- В1 — подвод холодной воды на нагрев (источник для подпитки ГВС).
- Т3 — нагретая холодная вода для подпитки системы горячего водоснабжения.
- Т4 — охлажденная циркуляционная вода системы ГВС (возврат из циркуляционного кольца).
- Т3′ — нагретая циркуляционная вода системы ГВС (после секции подогрева).
- Важное условие: Т3 = Т3′ (температуры выровнены).
Варианты работы теплообменного аппарата №3
Теплообменник подогрева холодной воды (поз. 3) может функционировать в следующих режимах:
- по традиционной параллельной схеме включения;
- по параллельной схеме согласно патенту № 49194 (усовершенствованный вариант);
- по двухступенчатой смешанной схеме — для повышения эффективности охлаждения теплоносителя.
Выбор конкретной схемы определяется проектными нагрузками и требованиями теплоснабжающей организации.
Назначение переключающего клапана (поз. 8)
Трехходовой переключающий клапан (8) служит для выбора режима работы ГВС в зависимости от сезона:
- Режим «З» (зима) — активная работа предвключенной схемы в течение всего отопительного периода. Циркуляционная секция работает последовательно перед отоплением.
- Режим «Л» (лето) — отопительная система отключена, циркуляция ГВС переключается на работу по традиционной (параллельной) схеме.
Переключение может выполняться вручную или автоматически по команде контроллера теплового пункта.
Конструктивное исполнение: блочный принцип
Оптимальным конструктивным решением является объединение секций отопления и подогрева циркуляции в одной раме (блоке) через трехходовой регулирующий клапан. Такая блочная компоновка обеспечивает:
- снижение массогабаритных характеристик оборудования;
- уменьшение цены теплового пункта (за счет унификации узлов);
- хорошие предпосылки для полного агрегатирования;
- удобство монтажа и сервисного обслуживания.
Особенно актуально данное решение при строительстве и модернизации блочных тепловых пунктов (БТП), где каждый сантиметр пространства и вес оборудования имеют значение.
Технический результат внедрения
По результатам внедрения предлагаемой предвключенной схемы ГВС достигается:
- Среднее занижение температуры теплоносителя, возвращаемого в теплосеть (Т2), в диапазоне 2–4 °C (конкретное значение зависит от соотношения нагрузок систем ГВС и отопления на объекте).
- Устранение пиковых перегревов обратной сетевой воды (до 6 °C).
- Повышение КПД источника теплоснабжения (котельной или ТЭЦ).
- Стабилизация гидравлического режима внешней сети. • Снижение риска штрафных санкций за превышение нормативной температуры обратки.
Вывод
Предвключенная схема ГВС — проверенное, технически зрелое и экономически оправданное решение для многоквартирных домов, административных зданий и промышленных объектов с раздельными нагрузками отопления и горячего водоснабжения. Она позволяет решить проблему перегрева обратного теплоносителя без кардинального удорожания теплового пункта и с минимальными эксплуатационными затратами.
