Горячее водоснабжение объектов с явно выраженной неравномерностью водопотребления - пора решать проблему оптимально

Существует множество объектов, горячее водоснабжение (ГВС) которых характеризуется явно выраженной неравномерностью. К сожалению, на сегодня горячее водоснабжение таких объектов решается, как правило, одним из двух путей - либо устанавливается т.н. скоростной водонагреватель, либо емкостной (накопительный) водонагреватель, с расположенным внутри последнего ТЭНом (значительно реже - змеевиком для прокачки греющей воды). По нашему мнению для большинства случаев оба эти решения весьма далеки от оптимального и существенно удорожают или усложняют решение задачи. (Оговоримся, что объекты, где для решения указанной задачи применяется специально выделенный газовый водонагреватель - газовая колонка, в данной статье не рассматриваются (впрочем, таких объектов меньшинство)).

Очевидно, что это происходит либо ввиду недостаточной осведомленности специалистов (что, впрочем, не делает им чести как специалистам), либо ввиду сознательного формирования для потребителя заведомо неоптимального, но по тем или иным соображениям выгодного поставщику, предложения по комплектации - известны случаи, не поддающиеся рациональному технико-экономическому объяснению. Например, устанавливается электроводонагреватель емкостного типа на объекте, оснащенном собственной газовой котельной, то применяются заведомо несоответствующие реальным потребностям объекта емкостные водонагреватели, то используется оборудование, уступающее аналогам по техническим характеристикам, но при этом имеющее существенно более высокую стоимость и т.д. Настоящей статьей делается попытка преодолеть первую причину - недостаточную осведомленность, т.к. методы противодействия второй лежат совсем в иной плоскости.

Кого это касается

К числу объектов с явно выраженной неравномерностью водопотребления относится довольно большое число потребителей. Это, во-первых, все заведения, где потребление горячей воды подчиняется в основном какому-то графику, задаваемому режимом функционирования объекта и, во-вторых, объекты с существенным влиянием каждой точки водоразбора на текущее водопотребление. В первую группу входят всевозможные детские учреждения (необходима подача воды для соблюдения правил гигиены перед едой и сном в детсадах, яслях, детских оздоровительных лагерях и пр.), столовые домов отдыха, пансионатов и др. (помывка посуды после приема пищи), небольшие производственные объекты (помывка рабочих после смены) и т.д. Вторая группа более многочисленна - это всевозможные косметические и массажные салоны, сауны, парикмахерские, медицинские учреждения, офисы и, конечно, коттеджи

Все перечисленные объекты, при кажущемся разнообразии, имеют в части ГВС одну важную общую черту - в течение суток существуют относительно непродолжительные отрезки времени, в течение которых система горячего водоснабжения должна обеспечивать тепловую мощность в несколько раз (зачастую во много раз) большую, чем в остальное (следует подчеркнуть - основное по продолжительности) время. Действительно, например, в детском саду перед едой все дети должны помыть руки. Для этого практически одновременно оказываются задействованы десятки кранов. Но продолжается это не долго - минут 15-20, после чего ГВС оказывается если не совсем не нужным, то необходимым не более, чем на 10-15% той производительности, которая была задействована в момент пикового водоразбора. Аналогичная картина и на объектах, где включение каждого водоразборного крана оказывает существенное влияние на общий водоразбор (сауна, косметический салон, коттедж и пр.) - здесь вообще на объекте может быть предусмотрено всего 2-5 точек водоразбора, ни одна из которых длительное время может не быть задействована, но при этом не исключается, что на какое-то время, исчисляемое если не минутами, то десятками минут, потребуется обеспечить полноценный поток горячей воды из всех или почти из всех точек водоразбора. В обобщенном виде график водоразбора рассматриваемых объектов примерно имеет вид, приведенный на рис. 1.

Очевидно, что для удовлетворения нужд таких потребителей в горячей воде, система ГВС должна иметь возможность подавать горячей воды столько и в такие периоды по времени, чтобы покрыть всю площадь, ограниченную на графике ломаной линией.

Анализ наиболее часто применяемых решений

Рассмотрим возможности удовлетворения этому условию в случае применения скоростного водонагревателя. Ясно, что водонагреватель должен иметь как тепловую мощность, так и пропускную способность, которые определяются как максимальные значения. Это значит, что, во-первых, источник тепловой энергии (котел или место присоединения к тепловой сети), обеспечивающий этот водонагреватель теплоносителем, должен иметь тепловую мощность, определяемую максимальным водоразбором и, во-вторых, сам водонагреватель должен иметь проходное сечение (а значит и размеры в целом), определяемое тем же параметром. Казалось бы, что плохого в том, что водоподогреватель, подобранный с учетом этого требования, будет существенно больше, чем мог бы быть, пусть даже он и окажется дороже? Ведь это только обеспечит запас! Но в действительности это не так безобидно, как может показаться на первый взгляд. Следует подчеркнуть, что это может привести к столь существенному увеличению стоимости системы ГВС, что увеличение стоимости собственно воподопогревателя будет лишь видимой частью айсберга. Действительно, если говорить о случае использования своего котла, то не исключен вариант, что мощность котла будет определяться уже не нуждами отопления, а необходимостью обеспечить соответствующую мощность для ГВС, и котел придется выбирать более мощный (а значит и более дорогой), чем можно было бы. Это в свою очередь приведет к увеличению прокачиваемых объемов котловой воды, а это уже предопределит увеличение проходных сечений трубопроводов, что в свою очередь, приведет к применению больших размеров насосов, арматуры и пр. На этом фоне увеличение стоимости водонагревателя покажется уже не имеющим значения.

Но отрицательные последствия не ограничиваются только коммерческой стороной. Дело в том, что применение водонагревателя с многократно большими проходными сечениями, чем это необходимо для основного периода его работы, имеет и отрицательную техническую сторону. А именно - известно, что в современных скоростных водонагревателях при правильном выборе профиля теплопередающих трубок образование накипи существенно замедляется и даже предотвращается вовсе благодаря имеющему место эффекту самоочистки. Однако этот эффект проявляется, лишь начиная с определенных скоростей движения нагреваемой воды. При подборе водонагревателя, исходя из максимального водоразбора, основную часть времени он будет работать на частичных нагрузках, характеризующихся значительно сниженными расходами, а значит и скоростями, нагреваемой воды.

В итоге окажется потерянным одно из важных преимуществ современных водонагревателей - эффект самоочистки, и поэтому обслуживающему персоналу придется чаще выполнять достаточно трудоемкие работы по химочистке водонагревателя (нельзя забывать, что в это время горячее водоснабжение не будет осуществляться вовсе). При использовании в качестве источника тепла не собственного котла, а трассы теплосети, практически все вышеуказанные проблемы остаются, но появляется еще и специфическая проблема - потребителю могут не согласовать для данной точки врезки максимально необходимый ему отбор тепла. В этом случае вообще не удастся реализовать комфортное горячее водоснабжение.

Полный материал можно скачать по этой ссылке Документ.*doc