Системы горячего водоснабжения

Энергетическое обследование системы горячего водоснабжения (ГВС) позволяет определить, сколько тепловой энергии расходуется на нагрев воды, фактически используемой потребителями, и сколько требуется для поддержания температуры в циркуляционном контуре. Эти составляющие необходимо оценивать отдельно: даже при небольшом водоразборе система может продолжать потреблять тепло.

В отличие от отопления, нагрузка горячего водоснабжения в первую очередь связана с режимом потребления воды и теплопотерями циркуляции. Поэтому высокий расход тепловой энергии нельзя объяснять только количеством проживающих или изменением наружной температуры. Для достоверной оценки необходимы сведения о водоразборе, температурах, циркуляции и границах теплового учёта.

Нагрев фактически потреблённой горячей воды

Первая составляющая теплового баланса ГВС — энергия, необходимая для нагрева воды, которую потребители фактически разбирают из системы. Она зависит от количества использованной воды и разницы между её исходной и требуемой температурами.

При обследовании сопоставляют показатели потребления горячей воды с данными теплового учёта и температурным режимом. Если водоразбор увеличивается, возрастает и потребность в нагреве соответствующего количества воды при сопоставимых температурных условиях.

Однако общий расход тепла системы ГВС не обязательно изменяется пропорционально водоразбору. Помимо нагрева потребляемой воды, тепловая энергия требуется для поддержания температуры в циркуляционных трубопроводах. Поэтому оценка только по объёму потреблённой воды не раскрывает полный энергетический баланс.

Циркуляция горячей воды и постоянная тепловая нагрузка

Циркуляционный контур обеспечивает движение горячей воды по системе и помогает поддерживать предусмотренную температуру в точках водоразбора. При движении по трубопроводам вода передаёт часть теплоты окружающей среде, вследствие чего возникает потребность в дополнительном нагреве.

Эта нагрузка сохраняется и в периоды, когда потребители используют мало горячей воды. Например, ночью водоразбор может заметно снижаться, но циркуляция продолжает работать. Поэтому наличие теплопотребления при небольшом расходе воды само по себе не свидетельствует о неисправности.

Для оценки рассматривают циркуляционный расход, температуры подачи и обратки, а также схему теплоизоляции трубопроводов. Сопоставление этих сведений помогает определить, насколько тепловая нагрузка связана с поддержанием температуры, а не с фактическим потреблением воды.

Отдельно учитывают теплопотери хранения, если соответствующая ёмкость предусмотрена схемой ГВС. Их необходимо отличать от нагрева разобранной воды и передачи теплоты через циркуляционные трубопроводы.

Изменение водоразбора в гостинице и жилом доме

Профиль потребления горячей воды зависит от назначения здания. В гостинице выраженные пики водоразбора могут возникать в утренние часы, когда многие гости пользуются горячей водой в близкие промежутки времени. В жилом доме потребление также меняется по часам в зависимости от активности жильцов.

Эти изменения влияют на нагрузку нагрева фактически потреблённой воды. При этом циркуляционные теплопотери продолжают формироваться и между пиками, поскольку система должна поддерживать предусмотренные температурные условия.

При обследовании специалист сопоставляет почасовые или другие доступные данные водоразбора с потреблением тепловой энергии. Особенно показательно сравнение периодов интенсивного использования воды и ночных интервалов с низким расходом.

Если водоразбор уменьшается, а тепловая нагрузка сохраняется, необходимо определить вклад циркуляции и хранения. При этом нельзя автоматически относить весь ночной расход к потерям: часть потребления может быть связана с фактическим использованием воды.

Причины повышенного теплопотребления ГВС

Высокий расход тепловой энергии может иметь несколько объяснений, различающихся по физическому механизму.

Утечка горячей воды сопровождается дополнительным расходом нагретого теплоносителя в соответствующей системе водоснабжения. Для проверки необходимо сопоставить данные потребления воды с фактическими условиями эксплуатации.

Недостаточная теплоизоляция стояков и трубопроводов увеличивает передачу теплоты окружающей среде. Такая нагрузка может сохраняться при небольшом водоразборе, поскольку циркуляционный контур продолжает поддерживать температуру воды.

Избыточная температура циркуляции может увеличивать теплопередачу через трубопроводы. Однако для соответствующего вывода необходимо сопоставить фактическую температуру с требуемыми условиями эксплуатации системы.

Перечисленные причины нельзя устанавливать только по суммарным показаниям теплового счётчика. Без наблюдений и подтверждённых данных об их проявлении они остаются техническими гипотезами.

Исходные данные для обследования

Для составления раздельного баланса необходимы сведения о потреблении горячей воды, температуре подачи и обратки, циркуляционном расходе, теплоизоляции трубопроводов и режимах водоразбора. Данные тепловых счётчиков позволяют связать эти условия с фактически зарегистрированным расходом энергии.

Особое значение имеют границы учёта. Если прибор регистрирует совместно отопление и горячее водоснабжение, его показания не позволяют непосредственно определить тепловую нагрузку ГВС. Для разделения необходимы дополнительные подтверждённые данные соответствующих контуров.

Измерения сопоставляют за одинаковые периоды с учётом фактического состояния объекта. Если температуры или циркуляционные расходы неизвестны, определить величину теплопотерь трубопроводов с необходимой достоверностью невозможно.

Результат обследования системы ГВС

Результатом становится раздельный баланс энергии на нагрев фактически разобранной воды и поддержание циркуляции, включая теплопотери трубопроводов и хранения в пределах установленной схемы. Он позволяет определить, какая составляющая связана с переменным водоразбором, а какая сохраняется при низком потреблении.

На основе баланса устанавливают участки, для которых необходима дополнительная проверка теплоизоляции, циркуляционного режима или возможного расхода воды вне обычного водоразбора. Если данные недостаточны для количественного разделения, в результатах фиксируют соответствующее ограничение и необходимый состав измерений.

Важное условие: снижение температуры хранения или подачи горячей воды нельзя рекомендовать без учёта санитарных требований и условий безопасного водоснабжения. Энергетическая оптимизация должна сохранять необходимые параметры эксплуатации системы.

Другие объекты теплового хозяйства представлены в разделе «Теплоэнергетика». Задачи сокращения теплопотребления рассмотрены на странице «Снижение потребления тепловой энергии». Принципы разделения тепловых потоков дополнительно раскрыты в материале «Тепловой баланс объекта: состав и порядок расчёта».