Проектирование систем

Горячее водоснабжение (ГВС)

Определение

Горячее водоснабжение (ГВС) — это нагретая питьевая вода, которую разбирают из кранов и душей, — по закону и по техническим требованиям она отделена от воды замкнутого контура отопления. Один член европейской семьи расходует примерно 35–45 литров воды при 45 °C в сутки, около 1,5–2 кВт·ч, а нагрев воды составляет около 15% энергопотребления домохозяйства (Eurostat). ГВС хранят при 60 °C либо защищают режимами «антилегионелла» по расписанию.

Чем ГВС отличается от воды системы отопления?

Горячая вода в системе ГВС — это та же питьевая вода, только нагретая: она выходит из системы через краны, поэтому на нее распространяются гигиенические правила для питьевой воды, и нагревать ее нужно в емкостях с защитой от коррозии: из эмалированной стали с магниевым анодом или из нержавеющей стали. Вода системы отопления, напротив, постоянно циркулирует в замкнутом техническом контуре, никогда не разбирается и может содержать ингибиторы и гликоль.

Эти две воды никогда не должны смешиваться. Поэтому буферная емкость с водой системы отопления не может напрямую снабжать душ, и поэтому в комбинированных накопителях между двумя водами предусмотрено гигиеническое разделение — внутренний бак или змеевик из нержавеющей стали.

Сколько горячей воды расходует домохозяйство?

Примерно 35–45 литров при 45 °C на человека в сутки, что эквивалентно 1,5–2 кВт·ч, — с большим разбросом в зависимости от образа жизни. В ЕС на нагрев воды приходится около 15% энергопотребления домохозяйств (Eurostat) — второе место после отопления помещений.

ДомохозяйствоСуточный водоразбор при 45 °CТипичный бойлер (тепловой насос / солнечная система)
1–2 человека70–90 л150–200 л
3–4 человека120–180 л200–300 л
5–6 человек180–270 л300–400 л

Бойлеры для тепловых насосов и солнечных систем подбирают с запасом выше чистого суточного водоразбора, потому что они хранят воду при умеренных температурах и должны перекрывать перерывы в выработке: солнечной системе нужно пережить вечер и облачное утро, а тепловой насос предпочитает редкие и длительные циклы зарядки.

При какой температуре следует хранить ГВС?

Классическое правило — 60 °C в накопителе и не менее 55 °C в циркуляционных линиях, потому что бактерии легионеллы размножаются при температуре от 25 до 45 °C и быстро погибают выше 60 °C. Системы с тепловыми насосами для повышения эффективности обычно хранят воду при 50–55 °C и вместо этого запускают термическую дезинфекцию по расписанию — это признанный подход, если вся система, включая тупиковые участки, правильно спроектирована.

В точках разбора требование меняется на обратное: вода выше 50 °C обжигает кожу за секунды, поэтому термостатический смесительный клапан смешивает накопленную воду до безопасных 45–48 °C в точке потребления. Хранить горячей, подавать умеренно теплой — оба правила служат безопасности.

Как тепловые насосы и солнечные коллекторы готовят ГВС?

Тепловой насос нагревает бойлер через змеевик с большой поверхностью — низкотемпературным источникам нужна большая площадь теплообмена, чтобы передать свою мощность при малых разностях температур, — а его работа в режиме ГВС испытывается по EN 16147. Солнечные коллекторы питают нижний змеевик в том же бойлере; правильно подобранная система покрывает 60–70% годовой потребности в ГВС в Центральной Европе и больше — в Средиземноморье.

Там, где нежелателен сам накопленный питьевой объем, гигиенический бак переворачивает схему: емкость хранит воду системы отопления, а питьевая вода нагревается проточным способом во внутреннем гофрированном змеевике из нержавеющей стали — всегда свежая вода при минимальном объеме, в котором может размножаться легионелла. Solimpeks производит весь спектр этих решений — от эмалированных бойлеров до гигиенических комбинированных накопителей и термосифонных систем TSM объемом 120–350 литров.

Почему ГВС определяет проектирование современных зданий?

Потому что потребность в отоплении помещений сокращается, а в горячей воде — нет. По мере улучшения стандартов теплоизоляции доля отопления помещений в потреблении падает, а душ остается душем: в новых зданиях с низким энергопотреблением на ГВС может приходиться почти половина общей потребности в тепле, поэтому потери бойлера, потери циркуляции и эффективность выработки из сноски превращаются в главную тему. Именно поэтому ГВС — естественная первая цель для солнечных коллекторов: потребность постоянна в течение всего года и достигает пика как раз в сезон, когда коллекторы дают больше всего.

Часто задаваемые вопросы

На какую температуру следует настроить бойлер горячей воды?

60 °C — классическая безопасная настройка хранения. Системы с тепловыми насосами могут хранить воду при 50–55 °C с запуском режима «антилегионелла» по расписанию, немного жертвуя гигиеническим запасом ради заметно лучшей эффективности: каждые 5 К сэкономленной температуры хранения непосредственно ощущаются в работе компрессора.

Сколько горячей воды расходует душ?

Типичный душ дает 8–10 литров смешанной воды в минуту, поэтому пятиминутный душ расходует примерно 40–50 литров воды с температурой около 40 °C — из них около двух третей поступает из бойлера, остальное — из линии холодной воды у смесителя.

Может ли тепловой насос нагреть воду достаточно для ГВС?

Да. Стандартные агрегаты нагревают бойлеры до 50–60 °C, а современные хладагенты расширяют диапазон еще больше. Цена последних градусов в эффективности реальна, поэтому в бойлерах для тепловых насосов применяют змеевики с большой поверхностью, а уставку хранения выше 55 °C стоит выбирать только при наличии веских причин.

Защищена ли накопленная горячая вода от легионеллы?

Да, если система спроектирована с учетом этого: либо хранение при 60 °C с теплыми циркуляционными линиями, либо умеренное хранение плюс термическая дезинфекция по расписанию, либо принцип свежей воды, при котором питьевая вода вообще не хранится. Риск возникает в слегка теплых застойных объемах — тупиковых участках и слишком больших бойлерах с остывшей водой.

Источники и дополнительные материалы

Об авторе

Инженерная команда Solimpeks

Солнечные коллекторы и проектирование систем