В связи с развитием массового строительства (жилищного, социального и промышленного) всё актуальнее становятся вопросы экономии ресурсов (воды, тепла и электроэнергии) и обеспечения гигиенических показателей воды в системах горячего водоснабжения. В данной статье рассматриваются системы централизованного горячего водоснабжения.

Водопотребление в целом и, в частности, потребление горячей воды характеризуется большой неравномерностью спроса. Так, максимальный секундный расход может превышать максимальный часовой, выраженный в тех же единицах, в несколько раз и более. Причём чем меньше количество расчётных потребителей, тем больше неравномерность пользования, то есть выше вероятность одновременного действия приборов.

Если для подаваемой холодной воды данный факт мало влияет на её температуру, то для горячего водоснабжения это приводит к значительному увеличению расхода тепла на нагрев в минуты и секунды максимального водоразбора. Внутри максимального часа происходят стохастические подъёмы и понижения водопотребления. Обычно в течение 10–15 минут может произойти возрастание расхода, значительно превышающее максимальный часовой расход. Этого периода достаточно для приёма процедуры, и недогрев воды в это время становится критическим.

Выбор способа и проектирование систем подогрева горячей воды выполняется согласно требованиям [1, 2].

В настоящее время нормативные документы жёстко регламентируют методы расчёта расходов тепла на нагрев горячей воды. При проектировании системы ГВС блок подготовки горячей воды в тепловых пунктах выполняется в рамках проектирования всего теплового пункта, и все расчёты по потребности тепла на эти нужды производятся по нормативам теплоснабжения. Системы теплоснабжения и отопления имеют иную методику расчётов. Поскольку эти системы достаточно инерционны, и колебания температуры в промежутке от секунды до десятков минут не приводят к заметным колебаниям температурных режимов, все расчёты проводятся для максимальных и средних часов расходов.

В табл. 1 приведено сравнение по определению расчётных расходов воды и тепла на подогрев ГВС.

Согласно п. 10.9 [3], система горячего водоснабжения гидравлически рассчитывается на пропуск максимального секундного расхода воды для возможности подбора диаметров подающей сети. При этом, согласно п. 5.12 [3], расход тепла на приготовление горячей воды рассчитывается на пропуск среднечасового и максимально часового расходов. Как видно из табл. 1, расчёт расходов тепла на максимальный секундный расход вообще не производится.

Теплообменное и насосное оборудование тепловых пунктов (нормы для расчёта тепловых пунктов [1] также ссылаются на п. 5.12 [3]) не рассчитывается на подогрев максимального секундного расхода воды, а только гидравлически обеспечивается пропуск максимального секундного расхода воды без обеспечения его нагрева до требуемых температурных показателей.

Таким образом, при наступлении в системе водоснабжения периода максимального водопотребления (это, например, вечерние или утренние пики в жилых домах, при одновременном пользовании групповыми душевыми на спортивных объектах или на промышленных предприятиях и т. п.), когда фактический расход значительно превышает максимальные часовые расходы ГВС, в лучшем случае обеспечивается гидравлический пропуск этого расхода через теплообменники и сети теплового пункта, но всё равно происходит недогрев до требуемой расчётной минимальной температуры ГВС (не менее +60°C у диктующего потребителя согласно п. 84 [4]).

Это приводит к ухудшению гигиенических показателей качества горячей воды — она становится непитьевого качества, поскольку снижение температуры ГВС ниже +60°C приводит к размножению в ней опасных микроорганизмов (бактерий легионеллы и других), нарушаются требования [4], ухудшается комфортность пользования водоразборным оборудованием, а также происходит необоснованная оплата потребителем недогретой воды. Кроме того, большое количество воды выливается без использования, так как потребитель ошибочно считает, что нарушена циркуляция, и при спуске воды её температура снова поднимется.

Выбор способа проектирования и само проектирование систем подогрева горячей воды выполняется согласно требованиям [1]. Специалист ВК даёт задание на проектирование этих разделов в виде «Анкеты абонента». Расчётные расходы запрашиваются согласно требованиям [3].

От специалиста горячего водоснабжения требуется выдача исходных данных специалисту, проектирующему тепловой пункт. Данные заносятся в «Анкету абонента» объекта.

Состав «Анкеты» определяется специалистом, проектирующим тепловой пункт. В этой анкете отсутствует графа максимального расхода тепла при максимальном секундном расходе воды. «Анкета абонента» подписывается и утверждается заказчиком и является обоснованием для выдачи технических условий на подключение к тепловым сетям.

Основные показатели в таблице нагрузок на ГВС в технических условиях на подключение и в проекте горячего водоснабжения и проекте теплового пункта — максимальный часовой и средний часовой расходы тепла. Теплоснабжающие организации не допускают увеличения резерва тепловой производительности нагревающего оборудования более чем на 10% относительно максимального часового расхода тепла, в то время как при максимальном водоразборе увеличение расходов тепла на нагрев ГВС должно увеличиваться в несколько раз, и это увеличение тем больше, чем меньшее количество потребителей обслуживается этой системой.

В практике проектирования при вводе объектов в эксплуатацию повсеместно наблюдается недогрев горячей воды при наступлении расходов, превышающих максимальные часовые. Особенно критичной ситуация становится при наличии групповых душевых.

Эта проблема особенно остро встала в последнее время, когда стали строить дома повышенной этажности, многоквартирные дома, множество промышленных предприятий, спортивных комплексов с групповыми душевыми. Опытные специалисты раздела «Водоснабжение и канализация» применяют коэффициенты одновременности для групповых душевых при расчёте максимальных часовых расходов ГВС, ссылаясь на технологическое задание при пользовании душевыми, чтобы повысить максимальный часовой расход воды и тепла при заполнении анкеты абонента. Для жильцов в жилых домах и, в частности, в домах, предназначенных для реновации, количество жителей рассчитывается не с учётом градостроительных норм, а с учётом требований самого Фонда реновации жилой застройки. Там количество жителей рассчитывается как n + 1, где n — количество жилых комнат в квартире, что сглаживает при проектировании проблему нехватки тепла и воды на ГВС при максимальных периодах пользования.

Заключение

Существующая нормативная база расчёта тепла на горячее водоснабжение не обеспечивает санитарные требования по обеспечению показателей качества питьевой горячей воды в части температуры и вызывает перерасход воды, что не соответствует требованиям [4], ст. 1 п. 3 [5] и [6].

Таким образом, необходимо разработать единую методику расчёта расходов воды и тепла для ГВС, как в нормативах по проектированию водоснабжения, так и в нормативах по проектированию тепловых пунктов и тепловых сетей.