Контрольная работа: Гаряче водопостачання в житлових і громадських будівлях
Сучасні системи мають простішу конструкцію, оскільки в них відсутні баки, насоси і необхідна для них арматура (рис.4). В цих системах застосовуються двоконтурні котли, які працюють в двох режимах: опалення і гарячого водопостачання. Такі котли устатковані двома теплообмінниками (один призначений для приготування теплоносія в системі опалення, другий - для приготування гарячої води в системі водопостачання), насосом для циркуляції теплоносія через теплообмінники та іншим обладнанням.
Котли влаштовуються під дахом (в дахових котельнях), в підвалі та на кухні, створюючи автономну систему з від'єднанням від централізованих систем (для окремих квартир, офісів тощо).
В даний час український ринок пропонує велику кількість різноманітних котлів, призначених для опалення і гарячого водопостачання, що працюють на всіх видах палива: газ, солярка, електрика. Це газові двоконтурні котли виробництва Франції типу NECTRA з тепловою потужністю 23, 2 і 28 кВт; CELTIC - 35 кВт; MORA - 4-23 кВт; FRISQUET - 23-45 кВт; Угорщини - КК 23 з тепловою потужністю 25 кВт; Англії - PUMA та ін.
В дахових котельнях влаштовуються газові каскадні котли виробництва Чехії і Словаччини PROTHERM з тепловою потужністю 50 кВт; газові модульні котли виробництва Угорщини "MINI-VESTAL" -35 кВт, Франції UTM - 50 кВт, з яких компонуються котли великої потужності.
Для гарячого водопостачання квартир, офісів, магазинів, майстерень, садиб тощо пропонуються газові проточні водонагрівачі виробництва Франції типу BAYARD з тепловою потужністю 17,4; 22,7 і 27,9 кВт, WR350 і WR400 - 24,4 і 27,9 кВт; Угорщини - К 5 і К 13 -9 і 25 кВт; електричні водонагрівачі типу BIAWAR: OW-10, OW-30, OW-80, OW-120.1 відповідно на 10, ЗО, 80 і 120 л та ін.
Вибір котельного обладнання потрібно здійснювати, ґрунтуючись на потрібній потужності, схемі системи (окреме гаряче водопостачання чи поєднане з системою опалення), ефективності котлів, виді палива, довговічності, технічних і економічних характеристиках. Серед них не останнє місце займає зовнішній вигляд агрегатів, компактність. Так настінні котли дозволяють економити корисну площу помешкання. Зокрема вироби французької фірми FRISQUET зарекомендували себе високою якістю і довготривалим терміном роботи теплообмінників, виготовлених з міді, що запобігає відкладенню продуктів горіння і зберігає високий ККД (до 95,3%) понад 20 років.
3. Вимоги до температури та якості води
Температура гарячої води господарсько-побутового призначення має бути 25...40 С для санітарно-гігієнічних процедур (купання, умивання тощо), 40...60 °С для миття посуду, прання, приготування їжі, а тому мінімальну температуру води в системі гарячого водопостачання потрібно приймати 60°С для відкритих централізованих і місцевих систем, 50°С •• для закритих централізованих систем. Максимальну температуру води потрібно приймати 75°С, адже із збільшенням температури посилюється процес утворення накипу (особливо в теплообмінниках).
Якщо потрібна більша температура гарячої води (в лікувальних закладах, підприємствах громадського харчування тощо), то влаштовують місцеві установки для підігріву води або кип'ятильники.
У господарсько-побутових системах гарячого водопостачання якість води повинна відповідати вимогам ГОСТу 2874-82 "Вода питна". У виробничих системах якість води визначається за технологічними потребами.
За температури води понад 40 °С на стінках труб утворюється осад (накип) внаслідок випадення вуглекислих солей кальцію і магнію. Цей осад зменшує переріз труби, знижує теплопередачу котлів і водонагрівачів, що призводить до збільшення витрати теплоносія, зниження коефіцієнта корисної дії.
Щоб запобігти утворенню накипу, допускається застосовувати воду в закритих системах з тимчасовою карбонатною твердістю не більше 7 мг-екв/л, у відкритих системах і у випадку нагрівання води в теплоцентралях районних котелень не більше 0,7 мг-екв/л [20].
Кисень і вуглекислий газ, розчинені у воді, спричинюють корозію матеріалу стінок трубопроводів і резервуарів, що посилюється дією високої температури. Отже кількість цих газів у воді не повинна порушувати стабільність води за розрахункової температури нагрівання.
Якщо вода, яка використовується для гарячого водопостачання, не задовольняє вимогам за якістю, то перед її нагріванням застосовують протинакипну і протикорозійну обробку.
Використовуються магнітні апарати, в яких під дією магнітного поля солі твердості змінюють свою структуру, не утворюють осаду на стінках труб, а виносяться із потоком води. За допомогою методів дегазації із води видаляють розчинені гази (кисень і вуглекислий газ) шляхом розбризкування її в спеціальних апаратах за атмосферного чи пониженого тиску. Для протикорозійної обробки води іноді вводять інгібітори (силікат натрію, магномасу тощо) - речовини, які уповільнюють корозію матеріалу.
4. Місцеві установки для нагрівання води
В місцевих системах гарячого водопостачання пристрої для нагрівання води мають невеликі розміри і теплову потужність до 100 МДж/год. Залежно від конструкції місцеві установки поділяють на проточні (швидкісні) і ємнісні. В проточних нагрівачах невелика кількість води швидко нагрівається джерелом тепла великої потужності до потрібної температури. В ємнісних великий об'єм води нагрівається джерелом тепла малої потужності протягом тривалого часу (до кількох годин). В обох випадках вода нагрівається за рахунок теплопередачі через металеву поверхню. Джерелом тепла може слугувати тверде, рідке, газоподібне паливо, сонячна чи електрична енергія.
Вода з холодного водопроводу подається в місцеві установки за допомогою підведення в нижню частину, а гаряча вода відбирається з верхньої частини, де температура її максимальна.
Конструкції водонагрівачів дуже різноманітні залежно від виду палива, теплопродуктивності, місця установлення тощо.
Водогрійна колонка для ванн, що працює на твердому паливі (дрова, вугілля, торф), використовується в основному в сільській місцевості в невеликих будинках. Вода, що міститься в корпусі об'ємом 90..,100 л, нагрівається від тепла димових газів, які піднімаються димовою трубою вгору. Щоб прискорити нагрівання води, в димовій трубі влаштовується циркуляційний трубопровід. Корпус водонагрівача виготовляють з листової сталі і покривають всередині та ззовні емаллю (або оцинковують). Топкова камера чавунна.
Водогрійні колонки використовують для підведення води до душів, умивальників, мийок і для опалення помешкання. їх розташовують у ванних кімнатах або кухнях. У дерев'яних будинках водогрійні колонки потрібно влаштовувати на фундаменті з бетону або двох рядів цегли розміром 0,45x0,45 м; перед дверцятами топки закріплюють лист азбесту, покритий сталевим листом розміром не менше 0,5x0,7 м. Відстань від стіни до колонки - 0,3 м, дерев'яну стінку біля топки потрібно захистити азбестом, покритим зверху листом сталі [19].
Газовий ємнісний водонагрівач АВГ має таку ж конструкцію, як і водогрійна колонка. Вода нагрівається в ньому гарячими газами, що утворюються під час згоряння газу в пальнику.
Водонагрівач устатковується регулятором температури та електромагнітним клапаном безпеки, який припиняє підведення газу до пальника, коли полум'я в ньому гасне. Бак нагрівача виготовляють із сталі товщиною 3 мм з антикорозійним покриттям. Теплова потужність водонагрівача АВГ-80 -7 кВт, витрата природного газу - 0,71 м3 /год.
Газовий проточний водонагрівач призначений для безперервного підігріву води, яка використовується в побуті при водорозборі в багатьох точках. Водонагрівач має велику поверхню нагріву, високий коефіцієнт теплопередачі і забезпечує інтенсивне нагрівання води. Тепло, яке утворюється під час згоряння газу в пальнику, передається воді через стінки вогневої камери, змійовика і теплообмінник. Водонагрівачі обладнуються автоматикою безпеки, яка забезпечує припинення подачі газу на пальник у випадку відсутності витрати води або зниження тиску нижче мінімального, а також при загасанні полум'я в пальнику.
За відсутності централізованого гарячого водопостачання в багатоповерхових будинках найчастіше влаштовуються проточні водонагрівачі ВПГ-20, ВПГ-23 і ВПГ-29 з тепловою потужністю відповідно 20,8; 23,2 і 29 кВт та витратою природного газу - 2,1; 2,3 і 2,9 м3 /год.
Для гарячого водопостачання квартир, офісів, магазинів, майстерень, садиб тощо використовуються газові проточні водонагрівачі типу BAYARD (Франція), які монтуються на кухні або у вітальні. До приладу приєднується мережа гарячої води; постачання гарячою водою може здійснюватись у всі приміщення квартири, де потрібна гаряча вода. Газова арматура в приладі забезпечує регулювання газу і безпеку горіння. Для припинення витоку газу у випадку загасання пальника спрацьовує електромагнітний клапан. Основні моделі: BAYARD 10, BAYARD 13 і BAYARD 16 з тепловою потужністю відповідно 17,4; 22,7; і 27,9 кВт, номінальною витратою природного газу 2,14; 2,79 і 3,43 м3 /год, мінімальний тиск води, необхідний для роботи приладу 0,6 бар, к.к.д. 86%.
Для суміщених систем гарячого водопостачання та опалення квартир, садиб, офісів, магазинів, майстерень, комунальних споруд та ін. застосовуються газові опалювальні прилади типу NECTRA, CELTIC (Франція) (рис. 5). В приладі влаштовано насос (UP 15/50, GRUNDFOS), який забезпечує циркуляцію теплоносія в системі. Номінальна теплова потужність приладів NECTRA 2.23 CF і NECTRA 2.28 CF відповідно становить 23 і 26,0 кВт, номінальна витрата газу -2,78 і 3,1 м3 /год, витрата гарячої води для водопостачання - 11 і 12,5 л/хв, максимальний тиск у водопроводі 10 бар. Діапазон температури води в гарячому водопроводі становить 40...60 С. Розміри приладів (висотахширинахглибина), мм: 850x440x380. Принципові схеми роботи приладів для режимів опалення і гарячого водопостачання наведені на рис. 6. Прилади повністю автоматизовані, прості в монтажі і зручні в експлуатації, обладнані електричним пальником.
Для одержання гарячої води в системах гарячого водопостачання та опалення котеджів, спортивних об'єктів, будинків для відпочинку, ресторанів, виробничих цехів та ін. можуть використовуватись модернізовані настінні газові котли THERMONA (рис. 7,.8): THERM-12, THERM-23 тощо, з номінальною потужністю відповідно 12 і 23 кВт, максимальною витратою газу 2,3 і 3,5 м3 /год, максимальна температура гарячої води 85 °С, витрата гарячої води 8,2 і 12,3 л/хв, розміри, мм: 830x500x280. Котли повністю автоматизовані і керуються за допомогою вбудованого мікропроцесора, що забезпечує найкраще адаптування котла до вимог систем опалення і гарячого водопостачання. Для акумулювання гарячої води в системі водопостачання, що пов'язане із зростаючими потребами людини у воді, використовуються баки-бойлери місткістю від 35 до 120 л, ємнісні електроводонагрівачі, які складаються з корпуса, який вміщує бак на 10-200 л води і більше, покритого теплоізоляцією, електронагрівного елементу тену, регулятора температури, який відключає нагрівач у разі досягнення заданої температури, змішувача для заповнення нагрівача і відбору гарячої води.