Что такое циркуляция горячей воды?

Действующие нормативы ограничивают температуру горячей воды диапазоном 60-75°. На практике обеспечить заданное значение непросто, поскольку вода, оказавшись в тупиковой линии, быстро остынет.

Необходим постоянный подогрев, который будет поддерживать температуру в необходимых пределах. Для решения вопроса используется циркуляция горячей воды.

Это простое и эффективное решение, о котором следует поговорить особо.

Что это такое?

Организовать непрерывный подогрев воды обычными методами невозможно, поэтому используется простой и действенный способ — линию ГВС закольцовывают и запускают процесс циркуляции.

Поток выходит из бойлера, проходит по кругу и возвращается в нагревательную емкость.

Остается лишь настроить скорость перемещения, чтобы обеспечить подачу воды с нормативной температурой для всех абонентов линии.

Когда необходима?

Необходимость циркуляции возникает в протяженных линиях с большим количеством абонентов, например, в многоквартирных домах или общественных зданиях. В тупиковом трубопроводе вода быстро остынет.

Это явление ярко выражено в ночное время, когда водоразбор практически прекращается, и вода теряет тепловую энергию.

Запуск циркуляции позволяет:

1. постоянно обновлять поток в трубах,
2. подогревать остывшую воду для обеспечения нормативных значений.

В небольших системах водоснабжения одноэтажных частных домов циркуляция используется редко. Расстояние от водонагревателя до точек водоразбора сравнительно невелико, поэтому нецелесообразно тратиться на приобретение или установку насоса, собирать петлю, запускать процесс.

Проще пропустить немного воды, успевшей остыть, чтобы получить нормальный горячий поток.

Естественное и принудительное циркулирование — в чем разница?

Естественная построена на физическом процессе подъема нагретой воды вверх. Плотность горячей воды меньше, чем холодной, поэтому теплые слои вытесняются менее нагретыми слоями. Это явление происходит без участия человека, надо лишь создать условия для запуска процесса.

Однако, естественная циркуляция проходит нестабильно, без необходимого напора. Скорость перемещения слоев воды невелика, протолкнуть поток сквозь трубопровод она не может. Кроме того, регулировать естественный процесс практически невозможно, только запустить или остановить его.

Принудительная — это перемещение воды с помощью специального насосного оборудования. Процесс происходит равномерно, его можно регулировать, изменять параметры потока или останавливать по необходимости. Насос создает давление, позволяющее перемещать воду по разветвленной, протяженной системе.

Естественный процесс используется там, где достаточно медленного, малоэффективного перемешивания слоев воды с разной температурой. Как правило, она применяется в небольших системах водоснабжения частного дома, когда нужен лишь небольшой обмен слоев.

Схема

Существуют разные схемы циркуляции, отличающиеся степенью сложности и точкой установки насоса. Наиболее эффективный и надежный вариант — сборка петли с выходом и возвратом в бойлер (прямой и обратной линиями).

Насос ставится на обратной линии, в точке с самой низкой температурой воды. Обычно, это участок перед входным патрубком нагревателя.

Есть другие варианты, где линии ГВС и ХВС соединяются в одну петлю. Остывшая горячая вода становится холодной, обратная линия подключается к кранам ХВС сантехники. Этот вариант нельзя использовать для систем с большим количеством абонентов. Рассмотрим типичные схемы для систем водоснабжения разного типа.

В частном доме

Система ГВС частного дома сравнительно невелика, длина трубопроводов заметно меньше, чем в МКД. Это позволяет использовать естественную тип циркуляции, которой достаточно для поддержания температуры в подающем участке трубы.

Степень нагрева обратной линии особого значения не имеет, только в отношении экономии топлива или электроэнергии, потраченных на подогрев воды в бойлере. Чем короче трубы, тем меньше расход энергоносителей. Использование циркуляционного насоса в данном случае не имеет смысла.

Схема циркуляции горячей воды в частном доме:

В многоквартирном при теплоснабжении

Подача горячей воды в многоквартирные дома производится путем местного нагрева холодного потока в бойлерах, установленных в подвале. Эта схема называется закрытой. Открытая схема подачи ГВС предполагает подключение к магистральному трубопроводу с горячей водой.

В настоящее время открытые схемы законодательно запрещены и используются только в некоторых старых кварталах, где монтаж бойлеров по каким-либо причинам невозможен.

Поскольку вода находится в постоянном движении, она не остывает, всем абонентам обеспечена нормативная подача горячей воды. Однако, часто стояк проходит по квартирам и возвращается в подвал как отдельный трубопровод. Это делается в многоэтажных домах, где обеспечить достаточный напор для нескольких стояков технически невыполнимо.

Открытом

При открытом теплоснабжении подача ГВС зависит от конструкции отопительной и водопроводной сетей. Обычно используется закольцованная схема подачи теплоносителя, из которой отбирают горячую воду.

Такая схема использовалась ранее, но сегодня она считается неэффективной и расточительной.

Отбор воды из системы обогрева не позволяет использовать специальные добавки против накипи, создает неравномерное наполнение системы ЦО.

Закрытом

Закрытая система работает на холодной воде, которую нагревают в бойлере. Этот вариант позволяет создавать петлю из трубопровода ГВС и запускать циркуляцию, поддерживая нормативную температуру и стабильное давление.

Эта схема дает возможность:

• регулировать температурный режим;
• менять давление;
• настраивать параметры подачи воды в широких пределах.

Как организовать самостоятельно?

Схема циркуляции частного дома обычно создается самостоятельно, с учетом конфигурации помещений, количества точек водоразбора, ответвлений, дополнительных линий. Основная задача — постоянная работа полотенцесушителя, который устанавливают в разрыв линии ГВС.

Если вода остынет, прибор перестанет греть помещение и сушить полотенца, в ванной будет сыро и холодно.

Для построек среднего размера используют один розлив, но для коттеджей большой величины часто устанавливают несколько бойлеров с собственными системами. Рассмотрим наиболее распространенные варианты.

Через накопительный бойлер

Накопительный бойлер представляет собой емкость с утепленными стенками, где аккумулируется и выдается по необходимости горячая вода.

Система циркуляции для него не принципиальна, поскольку температура обратной линии будет ниже, чем в основном резервуаре. Это потребует подогрева или замены воды.

Поэтому, для организации перемещения потока, выполняют следующие действия:

• прямая линия ГВС проводится до всех потребителей и возвращается к накопителю;
• перед входом в емкость устанавливается циркуляционный насос;
• трубопровод подпитки от котла подключается либо отдельным входом, либо присоединяется к патрубку обратки через трехходовой кран.

Подпитка емкости производится только при падении давления в системе ГВС или при сильном понижении температуры. Для правильной работы такой системы необходим блок управления с системой датчиков, которые в непрерывном режиме будут давать информацию о состоянии потока.

Такая схема требует использования отдельного котла, не связанного с системой обогрева. Поэтому, она используется только в южных регионах.

Через бойлер косвенного нагрева

Бойлер косвенного нагрева представляет собой нагреватель, где рабочим «органом» служит змеевик с горячим теплоносителем. Как правило, он встроен в систему отопления.

Горячий поток проходит через змеевик с достаточной скоростью, чтобы тепловой энергии оставалось достаточно для обогрева дома. При этом, линия ГВС всегда готова к выдаче воды нужной температуры. Циркуляция нужна только для того, чтобы исключить остывание воды в тупиковых линиях.

1. Бойлер подключают к системе отопления. Для этого у него есть отдельная пара патрубков для подачи и выхода теплоносителя. Обычно, бойлер располагают рядом с котлом, чтобы получать теплоноситель с максимальной температурой.
2. Линию подачи ГВС закольцовывают и подключают через циркуляционный насос к бойлеру. Как правило, обратку присоединяют к дальней точке водоразбора и направляют к емкости по максимально прямому пути, чтобы не терять тепловую энергию.
3. Присоединяют трубопровод подпитки холодной водой. Он подает воду при понижении уровня в емкости. Команду на запуск дает поплавковый клапан.
4. Запускают циркуляцию и настраивают режим нагрева, изменяя скорость или объемы подачи теплоносителя в нагреватель.
5. Проверяют систему на работоспособность, устраняют обнаруженные недостатки.

Эксплуатация и режим работы

Эксплуатация линий ГВС с циркуляцией требует периодической проверки состояния насосного оборудования, удаления воздушных пробок и прочих необходимых действий. Однако, если монтаж линии был выполнен правильно, проблем с воздушными пробками и трубопроводами не будет.

В своем доме

Система подачи ГВС частного дома полностью находится в ведении его владельца. Это позволяет ему производить ремонт без оглядки на УК или ТСЖ, но создает дополнительные заботы.

Основная задача состоит в наблюдении за состоянием циркуляционного насоса, поскольку выход его из строя станет причиной прекращения подачи горячей воды.

Кроме этого, приходится заботиться о работоспособности котельного оборудования и прочих элементов системы подачи воды.

В многоквартирном

От абонента никаких действий не требуется. Все заботы о состоянии систем и работе насосов производят специалисты УК.

Если движение приостановилось — что делать?

Несмотря на высокую эффективность работы, циркуляция в линиях ГВС иногда останавливается. Рассмотрим основные причины и способы решения проблемы.

В частном

Основная причина — выход из строя циркуляционного насоса. Решением проблемы станет ремонт или замена этого узла. Иногда причиной неисправности становится обычное отсутствие электропитания — обрыв провода или ложное срабатывание УЗО.

Вторая распространенная причина — завоздушивание трубопровода. В этом виновата неправильная сборка линии, где имеются вертикальные изгибы трубы.

В них понемногу накапливаются воздушные пузырьки, которые рано или поздно перекрывают все сечение и останавливают поток. Решение проблемы — установка крана Маевского.

В МКД

Прекращение циркуляции в системах ГВС многоквартирного дома практически всегда обусловлено выходом из строя циркуляционного насоса. При обнаружении проблемы, необходимо сразу обратиться в управляющую компанию, чтобы не затягивать ремонт.

Еще одна причина остановки циркуляции — неправильное подключение полотенцесушителя к стояку ГВС в одной из квартир.

Если на байпас установлен отсечной кран, появляется возможность остановки циркуляции и полное прекращение подачи горячей воды для всех абонентов, расположенных дальше по линии.

Заключение

Циркуляция горячей воды является важной и полезной функцией, позволяющей экономить тепловую энергию и удешевить систему ГВС в целом. Она одинаково нужна в частном доме и в МКД, поскольку вода остывает в любой системе, независимо от ее конфигурации и степени сложности.

Для организации процесса необходим монтаж обратной линии и установка циркуляционного насоса. Это несколько усложняет эксплуатацию системы, но дает возможность получать ресурсы, соответствующие нормативным показателям.

Рециркуляция ГВС при использовании квартирных водомерных станций

В настоящее время становятся популярными системы водоснабжения с так называемой горизонтальной разводкой. Узлы подключения квартир к водопроводу в этом случае могут быть как коллекторными на этаж (рис. 1), так и входить в состав универсальных квартирных станций (рис. 2), включающих в себя арматуру для подключения квартиры как к системе отопления, так и к системе водоснабжения.

Рис. 1. Коллекторный узел водоснабжения

Рис. 2. Квартирная станция VALTEC

В этой статье мы не будем касаться плюсов и минусов использования подобных систем. Хотелось бы рассмотреть лишь один интересный вопрос: можно ли организовать рециркуляцию ГВС при использовании этих станций? А если можно, то как технически грамотно подойти к решению этой задачи? Стандартная схема подключения квартирной станции водоснабжения без рециркуляции ГВС приведена на рис. 3.

Рис. 3. Схема подключения квартиры через квартирную станцию: 1 – запорный кран; 2 – фильтр; 3 – редуктор давления; 4 – водосчетчик; 5 – обратный клапан; 6 – квадратный коллектор; 7 – водоразборный прибор (смеситель).

Очевидно, что при отсутствии квартирного водоразбора вода в трубопроводе горячей воды на горизонтальном участке от станции до водопотребляющих приборов будет остывать до температуры окружающего воздуха. Длина такого участка в зависимости от планировки и организации системы может достигать 5–30 (а то и более) метров. Когда жилец откроет кран, вместо горячей воды из него будет течь вода комнатной температуры, что, конечно, слабо вяжется с понятием «комфорт». Нетрудно сосчитать, что при расходе 7 л/мин (средний расход воды через смеситель с аэратором) через металлополимерную трубу диаметром 20 мм и длиной 15 м время ожидания появления действительно горячей воды составит 26 секунд. За это время впустую уйдёт в канализацию три литра воды. Для наглядности в таблице 1 приведены расчетные данные по времени ожидания в зависимости от длины трассы и вида трубопровода.

Таблица 1. Зависимость времени ожидания горячей воды от вида трубы и длины трассы

Время ожидания для трубы, с

Естественно, длительное время ожидания будет вызывать недовольство жильцов. Чтобы снизить время ожидания, требуется сместить точку подключения циркуляционного трубопровода ближе к водоразборному прибору. Самый очевидный вариант реализации подобного решения представлен на рис. 4. При отсутствии водозабора остывающая горячая вода будет поступать в квартиру, и уже из квартиры через тройник возвращаться обратно в рециркуляционный стояк.

Рис. 4. Схема (неработоспособная) организации циркуляции горячего водоснабжения через квартиру: 1 – запорный кран; 2 – фильтр; 3 –редуктор давления; 4 – водосчетчик; 5 – обратный клапан; 6 – квартирный коллектор; 7 – водоразборный прибор (смеситель); 8 – регулятор температуры прямого действия

В квартирной станции в таком случае должен быть установлен балансировочный клапан или регулятор температуры прямого действия для регулирования расхода циркуляции. Предпочтительнее устанавливать регулятор температуры (например, VT.348), так как через балансировочный клапан циркуляция осуществляется даже тогда, когда температура воды достаточно высокая, а регулятор температуры обеспечивает циркуляцию только тогда, когда это необходимо, тем самым снижая нагрузку на циркуляционный насос. Квартирные станции VALTEC серии VT.NM с модулем рециркуляции как раз снабжены регулятором температуры прямого действия.

Однако, несмотря на это схема, представленная на рис. 4 неработоспособна. Дело в том, что после редуктора поддерживается заданное давление, как правило, в динамике это 2,0–3,0 бара. В то же время давление в стояке рециркуляции (Т4) будет зависеть от высоты самого стояка и гидростатического напора. В 11-этажном доме давление в стояке на уровне 1 этажа будет около 3 бар (при высоте этажа 3 м). В результате обратные клапаны на выходе рециркуляционного трубопровода на нижних этажах будут постоянно находиться в закрытом положении. Кроме того, циркуляционный насос в таком случае должен обеспечить не только напор, компенсирующий потери давления в циркуляционных кольцах, но и потери на редукторах давления, из-за этого требуемая мощность циркуляционного насоса увеличивается в десятки раз.

Вывод напрашивается сам собой: рециркуляционный трубопровод должен врезаться до этажного редуктора, только в этом случае рециркуляция будет работать. Рациональнее всего перенести квартирный редуктор как можно ближе к первому водоразборному прибору (рис. 6).

Рис. 6. Схема организации циркуляции горячего водоснабжения через квартиру: 1 – запорный кран; 2 – фильтр; 3 – редуктор давления; 4 – водосчетчик; 5 – обратный клапан; 6 – квартирный коллектор; 7 – водоразборный прибор; 8 – регулятор температуры прямого действия

Но в подобной схеме существует нюанс по правильному расчету циркуляционного расхода. На линии циркуляции должен устанавливаться дополнительный третий водосчетчик, он нужен для правильного учета горячей воды. Расход воды на горячее водоснабжение квартиры в э\том случае будет считаться как разница показаний водосчетчиков установленных на линии Т3 и Т4.

Расчетный циркуляционный расход через квартиру, определяемый по СП30.13330.2016, весьма незначительная величина порядка тысячных долей литра в секунду. Однако, массово используемые в многоквартирных домах водосчетчики не могут считать сверхмалые расходы. Минимальный расход через такие водосчетчики составляет 0,008 л/с при горизонтальной установке и 0,017 л/с при вертикальной установке. В связи с этим, за расчётный циркуляционный расход через квартиру нужно принимать расход, превышающий эти величины (0,018 л/с), независимо от того, какой расход получился из условий остывания воды. Это надо обязательно учитывать при подборе циркуляционного насоса.

Существует и более «продвинутый» способ организации циркуляции горячего водоснабжения. В Москве в многоквартирном жилом доме «Кверкус» по адресу ул. Ивановская вл. 16с была реализована система водоснабжения с инновационными квартирными станциями, снабжёнными теплообменниками. Основной «изюминкой» такой станции является наличие в ней теплообменника для приготовления горячей воды. Данное решение позволяет в принципе отказаться от магистральных сетей и стояков горячего водоснабжения за счет приготовления горячей воды непосредственно в квартирной станции.

Рис. 8. Обвязка квартирных станций с теплообменником

Организация рециркуляции в этом случае осуществляется за счет небольшого маломощного насоса, входящего в состав в станции. Этот насос возвращает остывшую воду обратно в теплообменник. При этом такое решение не требует не только третьего счетчика воды, но и второго тоже. В данной станции устанавливается один счетчик холодной воды и теплосчетчик. Потребитель же платит за потребленную холодную воду и тепловую энергию, которая требуется для ее нагрева.

Рис. 9. Циркуляционный насос в квартирной станции с теплообменником VALTEC CONTOL SAT

Как мы видим, техническая сторона организации рециркуляции ГВС через квартирные станции не такая простая задача, как кажется на первый взгляд. Однако она вполне решаема при соблюдении определённых правил и условий. Стоит ли получаемый комфорт затрат на его обеспечение – определяется в каждой конкретной ситуации.