Факторы комфорта

Комфортная для человека среда обитания определяется совокупностью следующих факторов:

• температура воздуха;
• скорость воздушного потока вблизи людей;
• влажность воздуха;
• давление воздуха;
• температура окружающих предметов и ограждений;
• содержание твердых и газообразных примесей в воздухе.

Различная комбинация этих параметров и есть качество среды обитания. Имеется целый ряд стандартов, регламентирующих соотношение данных факторов. Наиболее всеобъемлющим является стандарт ASHRAE 62 . Исторически сложилось так, что до середины 90-х гг. прошлого века большинство зданий в России строилось с радиаторной системой отопления и естественной вентиляцией. Неплотные оконные системы способствовали естественной вентиляции. Последнее десятилетие можно охарактеризовать широким внедрением в строительство современных, «плотных» оконных систем, которые практически не пропускают воздух. Кроме того, появилась потребность в существенно более высоком уровне комфорта в течение всего года, что в свою очередь вызвало широкое применение кондиционирования помещений и использование принудительной вентиляции. До сих пор качество среды обитания российские инженеры характеризуют только температурой в помещении и величиной воздухообмена. В связи с этим проблему несоответствия старых советских зданий потребностям рынка пытаются решить полной реконструкцией комплексов отопления и вентиляции в зданиях с применением самых современных систем подготовки воздуха и управления климатом. Оборудование указанными выше системами строящихся зданий высокой категории в настоящее время стало стандартным.

Три составляющих комфорта

Сегодня проектирование климатических систем ведется тремя категориями инженеров по каждому из блоков: отоплению, вентиляции и кондиционированию. Результат такого подхода часто совершенно не удовлетворителен, т.к. все системы работают несогласованно, а зачастую мешают друг другу. Это относится к оборудованию, работа которого не связана в единый комплекс и никак не автоматизирована. Предлагается рассмотреть ситуацию, когда на состояние воздуха в помещении воздействуют три независимые системы — радиаторное отопление, принудительная вентиляция и кондиционирование. Но кондиционирование и отопление не всегда работают попеременно в зависимости от потребностей в обогреве или кондиционировании. Часто требуется позонное управление климатом. Даже в холодные зимние дни комбинация солнечной радиации в помещениях, расположенных на южной стороне дома, и внутренних тепловых выделений может быть достаточной для вывода избытков тепла в некоторых зонах здания. В переходные периоды года это и вовсе обычное явление.

Прямой связи между радиаторным отоплением, управляемым локальными клапанами, и комплексами кондиционирования, управляемые термостатом, нет, и системы часто работают одновременно. При этом огромен непроизводительный расход энергии.

Потоки воздуха

Нагретые до значительных температур радиаторы генерируют довольно мощное конвекционное движение воздуха. Регистры подачи охлажденного воздуха в помещение обычно располагаются на потолке и, по крайней мере, часть потока из них направлена навстречу движению воздуха от радиаторов. Эти потоки имеют большую разность температур, иногда доходящую до 20 °С. Холодный воздух (большей плотности) опускается под поток теплого. Также не следует забывать, что существует еще один поток воздуха в помещении — от системы вентиляции. В результате возникает явление, которое в быту принято называть сквозняком. И хотя средняя температура в помещении в результате взаимодействия трех потоков может быть в пределах заданных значений, люди чувствуют себя дискомфортно.

Во избежание указанных негативных явлений специалисты в области климатотехники рекомендуют обеспечивать одинаковую температуру всех инжектируемых в помещение воздушных потоков. Это достигается тем, что воздух подается из одной установки, которая одновременно выполняет функции отопления, кондиционирования и вентиляции. Базируясь на этой идее, проектируется и модернизируется большая часть современных климатических комплексов на Западе и в России.

Системы комфорта

В настоящее время уже сложился некий круг систем, широко применяемых при создании комфортабельной среды обитания в многоэтажных общественных зданиях. Опытным путем специалисты отобрали наиболее эффективные и экономичные комплексы, характеризующиеся долговечностью и относительной неприхотливостью.

Все типы систем можно разделить на два класса:

• системы с центральным этажным кондиционером и терминальными воздушными распределительными коробками;
• терминальные установки.

VAV-системы

Системы с центральным этажным кондиционером и терминальными воздушными распределительными коробками принято также называть одноканальными VAV-системами. Центральный кондиционер в этих комплексах полностью подготавливает воздух — смешивает рециркуляционный со свежим, очищает смесь, нагревает или охлаждает, удаляет излишнюю влагу или, напротив, увлажняет и подает в общий воздуховод. Каждое помещение имеет свою распределительную коробку (VAV-box), которая обеспечивает две функции: поддержание заданной температуры в помещении и гарантированное обеспечение количества свежего воздуха. Обе функции выполняются путем дроссилирования поступающего в помещение кислорода при помощи изменения положения воздушного клапана. Коробка имеет специальный датчик расхода, контроллер ограничивает положение клапана таким образом, чтобы гарантировалось минимальное количество свежего воздуха. Поскольку коробки из общего воздуховода потребляют переменное количество воздуха, центральный кондиционер должен также регулировать количество вырабатываемого воздуха таким образом, чтобы давление в воздуховоде поддерживалось постоянным. Данные системы в США нашли широкое применение в тех случаях, когда во всех обслуживаемых помещениях требуется один режим — отопление либо охлаждение. В условиях климата средней полосы России последнее условие, как правило, не выполняется.

Существуют двухканальные VAV-системы, в которых два кондиционера подготавливают теплый и холодный воздух соответственно, а VAV-коробки смешивают воздух из двух каналов в нужной пропорции для обеспечения нужной температуры. Такие комплексы энергетически чрезвычайно расточительны и в последние годы применяются редко, в основном в больницах.

Терминальные установки

Терминальные установки — это фактически маленькие кондиционеры, которые выполняют те же самые функции, что и центральные, но обслуживают одно или несколько смежных помещений, которые могут требовать один и тот же режим. Наиболее распространенными типами таких установок являются фанкойлы и водовоздушные тепловые насосы.

Системы с фанкойлами могут быть двухтрубные и четырехтрубные. Первые применяются только в тех случаях, когда все здание или, по крайней мере, весь этаж требует одного режима — отопления или охлаждения. Поскольку это условие в условиях средней полосы России выполняется редко, двухтрубные системы у нас не должны применяться. Использование таких комплексов совместно с традиционными радиаторными системами отопления неизбежно приводит к повышенному расходу энергии и рудиментарному качеству среды обитания, что сводит все усилия по модернизации климатической системы здания к нулю.

Четырехтрубные фанкойлы имеют два теплообменника — отопительный и охладительный. Каждая установка может работать независимо в режимах отопления, охлаждения или вентиляции. Хотя четырехтрубные системы несколько дороже двухтрубных, они дешевле комплексов, в которых двухтрубный фанкойл совмещен с радиаторной системой. Кроме того, такие комплексы обеспечивают несравненно более высокое качество среды обитания. Для питания четырехтрубных фанкойлов необходимы источники охлажденной и горячей воды. Горячая вода может вырабатываться теми же методами, которые применяются для радиаторного отопления, т.е. в ЦТП, ИТП или индивидуальной котельной. Охлажденная вода вырабатывается чиллерами. Чиллеры в свою очередь могут быть центральными либо поэтажными. Центральные чиллеры — это машины, требующие больших залов с тщательной вибро- и звукоизоляцией, сложной и дорогостоящей гидравлической обвязки, специального высококвалифицированного обслуживания. В последнее время все большее распространение получают децентрализованные чиллерные системы, в которых небольшие чиллеры помещаются на каждом этаже вблизи фанкойлов, которые они обслуживают. Такие чиллеры строятся на базе герметичных, очень надежных и тихих скрол-компрессоров и питаются от общего кольцевого водяного контура. Как правило, данные установки имеют ревесивный клапан, который позволяет использовать их не только для охлаждения, но и для нагрева воды.

Водовоздушные насосы

В последние годы в России при построении климатических систем в больших офисных и многофункциональных зданиях все чаще применяются тепловые водовоздушные насосы. Они обладают рядом преимуществ, главное из которых — их энергосберегающие возможности . Значительную часть года насосы почти не потребляют энергию извне, а только перекачивают тепло из зон с его излишками в помещения, требующие обогрева. Тепловые насосы несколько проигрывают фанкойл-системам по качеству среды обитания в том случае, если последние имеют аналоговые клапаны, управляемые микропроцессорными контроллерами. Это позволяет обеспечивать высокую точность поддержания температуры. Сами тепловые насосы — это установки прямого расширения и регулируют температуру только методом включения/выключения. Этот метод регулирования предполагает некоторые (обычно небольшие — 0,5-1 °С) колебания температуры во времени.

Следует обратить внимание, что, обсуждая модернизацию систем отопления и кондиционирования, не упоминаются сплит-системы как средство построения климатических систем больших зданий. Объясняется это тем обстоятельством, что практически невозможно связать работу сплит-систем с работой отдельной системы отопления и вентиляции и соответственно построить комфортабельные климатические системы на их основе.

Автоматизация

Здания, в которых сосуществуют независимые системы отопления, кондиционирования и вентиляции, строились не только в советские времена. В последние годы было также возведено значительное количество сооружений, которые не удовлетворяют даже самым элементарным требованиям качества среды обитания. Теоретически полностью переделать климатическую систему в таких зданиях можно, но на практике подобная модернизация нецелесообразна по экономическим и организационным причинам. В таких случаях на помощь приходит автоматика.

Перед системой автоматического регулирования ставится две основные задачи:

• не допускать одновременную работу системы кондиционирования и отопления в помещениях;
• обеспечивать инжекцию свежего воздуха в помещение с температурой как можно ближе к температуре основного потока.

В тех случаях, когда отопление обеспечивается радиаторной системой, а охлаждение — фанкойлами, применяется один из двух способов решения данных задач. Во-первых, путем применения позонной системы управления. Эта система управляет всеми автоматическими клапанами как на радиаторах, так и на фанкойле в каждой зоне. Когда возникает потребность в отоплении, автоматика закрывает клапаны на фанкойле и регулирует температуру в помещении, моделируя положение клапанов на радиаторах. При необходимости охлаждения автоматика выключает радиаторы зоны и управляет фанкойлом. Когда температура в зоне находится между отопительной и охладительной установками, автоматика выключает и отопление, и охлаждение. Поскольку система автоматики имеет информацию о режимах работы каждой зоны, она может принять решение о наиболее благоприятной температуре подачи вентиляционного воздуха.

Второй путь — применение пофасадной системы регулирования. При этом здание оснащается датчиком солнечной радиации. Система управления, используя самообучающийся алгоритм, отключает комплексы радиаторного отопления пофасадно, когда вероятность потребности в охлаждении возрастает. Для управления температурой вентиляционного воздуха в этом случае можно использовать температуру внешнего воздуха и степень солнечного нагрева. Вторая система автоматизации существенно дешевле первой, однако она не может полностью исключить вероятность совместной работы систем отопления и охлаждения в некоторых зонах. На практике этим приходится пренебрегать, потери в этом случае минимальны.

Выводы

Таким образом, климатические системы современных многоэтажных зданий целесообразно строить на основе воздушных методов отопления, вентиляции и кондиционирования, сосредоточенных в единой установке. То есть важен именно комплексный подход к проектированию подобных систем. Применение же радиаторных методов отопления вызывает ряд неразрешимых проблем с качеством среды обитания и энергоэффективностью зданий. В конечном итоге имеет смысл полностью отказаться от использования радиаторного отопления.

Практика показывает, что сегодня существует достаточный инструментарий, набор технологий для решения любых задач по модернизации климатических и отопительных систем зданий любой сложности. Однако универсальных подходов не существует, это нетривиальная задача, которая каждый раз требует индивидуального комплексного подхода инженеров. Наиболее оптимальный, относительно недорогой способ эффективного управления климатом в зданиях старой постройки остается внедрение автоматизированной системы, связывающей существующие климатические звенья в единый комплекс. На основе автоматики можно достаточно точно регулировать температуру воздуха и притоки воздуха в помещения. Важно понимать, что системы автоматического регулирования параметров среды обитания в состоянии несколько скомпенсировать недостатки конструкции климатических систем, но не способны полностью их ликвидировать, и в ряде случаев требуется более серьезное вмешательство в существующую климатическую систему.

МОДЕРНИЗАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПУНКТОВ

Тепловой пункт может использоваться для модернизации старых зданий при условии замены не только тепловых пунктов, но и теплообменников и другого сопутствующего оборудования. При строительстве нового здания выгоднее спроектировать тепловой пункт и внедрить именно установку индивидуального теплового пункта, так как в дальнейшем это позволит существенно снизить общую стоимость проекта за счет сокращения капитальных затрат и расходов на прокладку теплосетей.

Модернизацию тепловых пунктов осуществляют для усовершенствования теплоснабжения здания в соответствии с современными требованиями. Основные задачи модернизации – организация учета теплопотребления абонентом и сокращение потребления тепловой энергии при улучшении уровня теплового комфорта в обслуживаемых помещениях. Для этого, как минимум, на абонентском вводе устанавливают прибор учета и автоматический регулятор теплового потока, корректирующий отпуск теплоты по погодным условиям. Такое применение оборудования называют местным либо абонентским автоматическим регулированием. При этом не осуществляют изменений конструктивного характера в системе отопления, но предусматривают эту возможность в будущем. Особенно это касается решений о применении гидроэлеватора с регулируемым соплом (14.9). На первый взгляд, он решает поставленные задачи, но при последующей модернизации системы отопления путем установки терморегуляторов на отопительных приборах в соответствии с программой Кабмина Украины, от него необходимо будет отказаться.

Модернизация абонентских вводов позволяет:

оптимизировать распределение тепловой нагрузки в теплосети;

адекватно управлять гидравлическим и тепловым режимами внутренней системы теплопотребления здания;

снизить расход теплоносителя в теплосети;

экономить энергоресурсы;

уменьшить негативное воздействие на окружающую среду.

При модернизации теплового пункта рассматривают множество задач

Наиболее часто решаемые задачи:

Автоматизация процесса управления, контроль, учет расходов тепла и теплоносителя:

регулирование температуры теплоносителя, подаваемого в систему отопления, в зависимости от температуры наружного воздуха;

регулирование температуры теплоносителя, возвращаемого в теплосеть, в соответствии с температурой наружного воздуха по заданному температурному графику;

ускоренный прогрев ("натоп") здания после энергосберегающего режима (пониженного теплопотребления);

коррекция режима теплопотребления по температуре воздуха в помещении;

ограничение температуры теплоносителя в подающем трубопроводе системы отопления;

регулирование тепловой нагрузки в системе горячего водоснабжения;

регулирование тепловой нагрузки приточных вентиляционных

установок с обеспечением функции защиты от замораживания (14.10);

регулирование величины снижения теплопотребления в заданные периоды по температуре наружного воздуха;

регулирование режима теплопотребления с учетом аккумулирующей особенности здания и его ориентации по сторонам света.

Указанные процессы в тепловом пункте изменяют режим теплопотребления абонента: с качественного режима на качественно-количественное. С гидравлической точки зрения – это переход от постоянного гидравлического режима (14.11) к переменному (14.12). С технической точки зрения –

это замена оборудования, неспособного работать в новых гидравлических условиях, на оборудование, решающее поставленные задачи. К заменяемому оборудованию относится, прежде всего, гидроэлеватор (14.7). Замена гидроэлеватора (14.7) на насос позволяет реализовать множество энергосберегающих функций автоматического регулирования теплопотребления здания как в момент модернизации теплового пункта, так и при последующей модернизации системы отопления и горячего водоснабжения.

14.3. АВТОМАТИЗАЦИЯ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕПЛОВЫХ ПУНКТОВ

До осуществления замены оборудования теплового пункта необходимо провести его детальное техническое и теплогидравлическое обследование, в процессе которого выясняют фактическое состояние абонентского ввода. При этом определяют:

проектные и фактические расходы теплоносителя;

проектные и фактические часовые, а также месячные тепловые нагрузки;

проектные и фактические параметры теплоносителя на вводе – средние значения и их отклонения как в рабочем, так и в аварийном режиме работы теплосети;

наличие отложений на внутренних поверхностях труб и арматуры;

наличие в трубах блуждающих токов, разности потенциалов и вибраций;

источники помех для электронных устройств;

стабильность электропитания.

Получают указанные данные как расчетным методом, так и методом прямых замеров. Так, расходы теплоносителя при расчетном методе определяют по проектным нагрузкам и температурному графику; при прямом – ультразвуковым расходомером с накладными датчиками. Для закрытых систем в последнем случае следует определять расходы в подающем и в обратном трубопроводах для выявления несанкционированного разбора сетевой воды либо утечек.

Тепловые нагрузки определяют по температурному режиму источника теплоснабжения и температурному режиму системы отопления. По пьезометрическому графику давления теплоносителя теплосети в статическом и динамическом режимах определяют проектные параметры теплоносителя на вводе в здание и сопоставляют их с реальными показателями по манометрам. Информация о содержании в теплоносителе воздуха и газов, механических и взвешенных частиц позволяет правильно подобрать тепломер. Такой анализ осуществляют по отложениям в трубах и грязевиках. Следует обратить внимание на наличие магнетитов в теплоносителе, увеличивающих погрешность электромагнитных расходомеров. Наличие в теплоносителе механических частиц недопустимо при использовании ротационных тепломеров, насосов и автоматических клапанов.

Блуждающие токи и электрохимическая коррозия могут быть причиной неудовлетворительной работы для датчиков расхода и температуры теплоносителя, а также тепловычислителя. Вибрация существенно влияет на работу вихревых расходомеров. Нестабильность электропитания предопределяет выбор тепловычислителя с аккумуляторами. Влияет также на расположение штока автоматических клапанов при отсутствии электроэнергии – закрыто, промежуточное – полностью открыто. Заставляет устанавливать местный резервный источник электроснабжения, либо оставлять гидроэлеватор (14.7) , как резервный вариант узлу смешивания с насосом. На основании полученной информации выбирают схему абонентского ввода, подбирают соответствующее оборудование, обеспечивают его работоспособность. Затем определяют этапы выполнения работ. Автоматизацию тепловых пунктов осуществляют:

поэтапно;

в один этап.

Поэтапную модернизацию применяют при отсутствии единоразовых средств на полную автоматизацию. Зачастую реализуют этот путь при дальнейшей замене зависимого присоединения абонента к теплосети на независимое. На первом этапе устанавливают тепломер и насос, либо только тепломер. На втором – пластинчатый теплообменник и автоматические клапаны. С учетом отечественного норматива, автоматический регулятор теплового потока следует устанавливать на первом этапе.

При установке насосов, гидроэлеватор может быть демонтирован либо оставлен. В первом варианте гидроэлеватор заменяют патрубком и устанавливают заглушку на подмешивающем трубопроводе либо срезают его, а в подающий либо обратный трубопровод врезают узел обвязки насосов с перемычкой. Кроме того, после насосов устанавливают ручной регулирующий клапан для наладки системы отопления температурным методом, а перед насосами устанавливают сетчатый фильтр. Во втором случае узел обвязки насоса с регулирующим клапаном и фильтром размещают параллельно гидроэлеватору (рис.14.5).

Рис.14.5. Параллельное размещение насосного узла к гидроэлеватору

Фильтр следует размещать после перемычки, что обеспечивает фильтрование как сетевой, так и подмешиваемой воды. На перемычке следует установить обратный клапан (14.13) для предотвращения перетока сетевой воды в обратный трубопровод. Врезку подающего трубопровода после насосов осуществляют за задвижкой, отключающей систему отопления, которая при работе насосов

должна быть закрыта. Кроме того, между фланцами соединения гидроэлеватора к подмешивающему трубопроводу устанавливают заглушку. Наилучшим вариантом модернизации теплового пункта является его автоматизация в один этап. Таким путем пошли в Киеве при замене тепловых пунктов общественных зданий. Реализуемый подход пред ставлен на рис. 14.6. Инженерные системы здания при автоматизации теплового пункта остаются без изменения. Однако возможна дальнейшая их модернизация путем установки автоматических терморегуляторов на узлы обвязки отопительных приборов системы отопления и установки терморегуляторов на циркуляционные трубопроводы системы горячего водоснабжения.

Рис.14 6 Схема замены узлов при модернизации теплового пункта

Такая модернизация становится возможной, поскольку побудителями движения воды в этих системах являются насосы. Кроме того, в новых узлах установлены сетчатые фильтры, снижающие загрязненность теплоносителя.

В старом тепловом пункте демонтируют практически все оборудование (рис. 14 .7): контрольно-измерительные приборы, узел учета, скоростные водоподогреватели, элеваторный узел. Оставляют лишь задвижки и грязевики. Причем по требованию грязевик на обратном трубопроводе устанавливают перед регулирующими устройствами, а также приборами учета расходов воды и тепловых потоков. Новые узлы присоединения систем отопления (рис. 14.7,б) и горячего водоснабжения проектируют в соответствии с местными условиями.

При модернизации тепловых пунктов по программе Европейского банка реконструкции и развития в Киеве применяют зависимую схему присоединения системы отопления без перепускного клапана (14. 14) и двухступенчатую смешанную схему присоединения системы горячего водоснабжения с пластинчатыми теплообменниками. Кроме того, в тепловом пункте автоматизируют отвод воды из приямка.

Новые узлы присоединения систем зачастую имеют заводское изготовление и поставляются на объекты собранными в виде блочного теплового пункта. Блок поставляют с приваренными патрубками к ответным фланцам, что облегчает монтажные работы.

При модернизации тепловых пунктов в подавляющем большинстве случаев целесообразно применять блочные тепловые пункты. Они собраны и испытаны в заводских условиях, отличаются надежностью. Монтаж оборудования упрощается и удешевляется, что, в конечном счете, снижает стоимость модернизации.

Модернизацию теплового пункта осуществляют на основании детального технического и теплогидравлического обследования абонентского ввода.

Рис. 14.7 Общий вид абонентского ввода: а - до модернизации; б – после модернизации

Все, что нужно для получения экономии

Модернизация отопительных систем многоквартирных жилых зданий и объектов социальной инфраструктуры - на сегодня одна из наиболее актуальных тем для профессионалов коммунальной отрасли. Главный вопрос дня звучит так: «Каковы необходимые и достаточные условия получения экономического результата, адекватного ожиданиям потребителей коммунальных ресурсов и потенциальных инвесторов энергосервиса?» Практика доказывает: половинчатые меры, несмотря на одномоментное сокращение капитальных затрат, окупаются долго и трудно, а комплексные мероприятия позволяют вернуть деньги и получить прибыль гораздо быстрее.

Итак, рассмотрим последовательно комплекс реализуемых сегодня на объектах ЖКХ мероприятий, направленных на сокращение теплопотребления объектов коммунальной сферы (включая МКД) и их результативность.

Энергоэффективные мероприятия и их суть			Средняя экономия
	Монтаж узла учета тепла	Без учета говорить об экономии и окупаемости бессмысленно.
	Ликвидация теплопотерь	Утепление ограждающих конструкций, подъездов и подвалов, теплоизоляция коммуникаций.
	Модернизация теплового узла	Замена элеваторных узлов на АИТП или АУУ, в зависимости от схемы присоединения объекта к тепловой сети. Настройка контроллера АИТП на пониженный график отопления в ночное время, выходные и праздники (особенно актуально для административных зданий, образовательных учреждений).	15-25%
	Балансировка системы по стоякам	Установка автоматических балансировочных клапанов с целью выравнивания расхода теплоносителя по разноудаленным от теплового ввода стоякам.	5-10%
	Оснащение отопительных приборов средствами индивидуального регулирования	Установка на всех отопительных приборах автоматических радиаторных терморегуляторов, либо замена отопительных приборов на новые со встроенными терморегуляторами.	10-15%
	Переход к поквартирному учету тепла(для МКД)	Для зданий с горизонтальной поквартирной разводкой системы отопления - установка теплосчетчика на вводе в квартиру. Для домов с вертикальной разводкой - внедрение альтернативных систем учета, например, INDIV AMR .
ИТОГО:			30-50%

Теперь оценим наиболее распространенные ошибки, которые допускаются на местах в ходе планирования и реализации мер по теплосбережению.

1. Монтаж узла учета тепла

К счастью, необходимость этого шага сегодня уже не вызывает ни у кого сомнений, да и закон не дает иной альтернативы. Поэтому данный этап реализуется всегда.

Однако все еще встречаются ничем не оправданные ожидания экономии в результате простой установки теплосчетчика. Гипотетически эти ожидания могут оправдаться: иногда оказывается, что здание потребляет меньше тепла, чем предусмотрено нормативом, и тогда после установки теплосчетчика размер платежей за отопление снижается. Но это лотерея, делать из этого правило – большая ошибка. Нужно хорошо понимать: счетчик – это всего лишь измерительный инструмент, который сам по себе ничего не экономит.

2. Ликвидация теплопотерь

Производится по необходимости, которая, по идее, должна определяться в ходе энергетического обследования. К сожалению, обследование проводится далеко не всегда, в результате на некоторых объектах либо вообще не производится необходимый капремонт, либо остаются тепловые бреши, способные подчас свести на нет эффект от последующих мероприятий. Цена подобной ошибки высока: примерно в 10-15% случаев вместо экономии получается прямой убыток. Это неудивительно, ведь если в доме с дырявыми стенами установить автоматику, которая безуспешно будет пытаться его протопить, и теплосчетчик, то показания последнего, конечно, будут зашкаливать. И называть в качестве причины такого результата якобы низкую эффективность энергосберегающих мероприятий в корне неверно.

Другая распространенная ошибка - ожидание экономии от утепления здания без модернизации отопительной системы. Если у вас в подвале элеватор, то расход тепла будет всегда одинаков, невзирая на то, держат стены тепло или промерзают насквозь, т.к. расход этот зависит только от коэффициента смешения элеватора, который является величиной постоянной. Да, в здании будет тепло, зачастую (и как правило) - слишком тепло, т.к. возможности снизить расход не будет. У его обитателей останется единственный выход: открывать форточки и выпускать излишки тепла наружу, все равно оплачивая его в полном объеме. Именно те излишки, которые автоматика позволяет отсечь на входе, до теплосчетчика.

В 2011 году завершился масштабный эксперимент: натурные испытания различных энергоэффективных решений, которые проводились в течение нескольких лет компанией «Данфосс», Правительством Москвы и МНИИТЭП на базе трех реальных жилых домов №№ 51, 53 и 59 по улице Обручева в Москве. Начиная с 2008 года во всех трех зданиях в рамках городской программы капитального ремонта была проведена реконструкция, включающая монтаж навесных вентилируемых фасадов и установку пластиковых окон. Таким образом, все они полностью соответствовали современным стандартам по теплоизоляции. При этом в доме № 51 никаких работ по модернизации системы отопления не проводилось. В результате на этом объекте потребление тепла так и не снизилось. Более того, зимой 2010-2011 гг. оно оказалось на 1,9% выше, чем в 2008-2009 гг. При этом в доме № 59, где была проведена комплексная реконструкция системы отопления, теплопотребление сократилось на 44,6%.

3. Модернизация теплового узла

Из сказанного выше следует простой вывод: элеваторные схемы и энергосбережение - вещи несовместимые. Поэтому, если вы хотите получить экономию, а также обеспечить обитателям здания возможность поддерживать в помещениях комфортный микроклимат, то элеваторный тепловой узел необходимо менять на автоматизированный. В случае присоединения объекта к теплосети по независимой схеме - это автоматизированный индивидуальный тепловой пункт (АИТП) с теплообменником. Если присоединение зависимое - то автоматизированный узел управления (АУУ), т.е. схема с насосным подмесом. В принципе, тот же тепловой пункт, но без теплообменника. Обе схемы предусматривают погодозависимое регулирование подачи теплоносителя в систему, а также автоматическое поддержание температурного графика, т.е. регулирование в зависимости от внутреннего потребления тепла. Обе схемы обеспечивают принудительную циркуляцию теплоносителя в системе.

В последние годы многие коммунальщики пытаются пропагандировать идею применения т.н. экономайзеров - регулируемых электронных гидроэлеваторов. Устройство их немногим сложнее, чем у обычных: электронный блок, соединенный с датчиком температуры наружного воздуха, управляет нехитрым электромагнитным приводом, который вдвигает в сопло струйного насоса иглу, тем самым снижая напор горячей сетевой воды. Нужно отдавать себе отчет в том, что регулируемый элеватор имеет все те же недостатки, что и нерегулируемый, потому что на деле это - практически одно и то же устройство. Поэтому:

- Вы не сможете использовать в системе радиаторные терморегуляторы и балансировочные клапаны, т.к. любой элеватор - устройство маломощное и дополнительное гидравлическое сопротивление ему не по силам;

- Для нормальной работы гидроэлеватора напор перед ним должен быть не менее 15 м водяного столба (см. «Правила технической эксплуатации тепловых энергоустановок»), тогда как в реальности, в условиях российских теплосетей, такие показатели обеспечиваются далеко не всегда и не на всех участках сети, а порой бывают в три-четыре раза меньше требуемого значения;

- Если по какой-либо причине теплосеть не выдерживает температурный график, то на объекте возникает либо перетоп, либо недотоп, т.к. расход в системе постоянен, а гидроэлеватор - устройство пассивное. Если же вследствие «зарастания» старых труб отложениями увеличивается гидравлическое сопротивление системы, то в доме становится холодно;

- Сетевая вода должна не только доставлять в дома тепло, но и подогревать воду для горячего водоснабжения (ГВС), поэтому ее температура никогда не опускается ниже 70°C. Т.е. с определенного момента, независимо от того, какая температура воздуха на улице, отопительные батареи продолжают оставаться горячими. Последствия известны: духота, форточки настежь, «лишнее» тепло идет на обогрев улицы, но деньги за него все равно платить надо. Какая уж тут экономия!

Есть и еще одна «ложка дегтя». Даже восьмикласснику понятно, что при уменьшении площади сопла регулируемого элеватора вследствие введения в него иглы струя на выходе из этого сопла становится менее мощной, а потому уменьшается и сила всасывания воды из обратного трубопровода системы отопления. Т.е. чем больше игла вдвигается в сопло, тем меньше становится расход теплоносителя в системе, другими словами - циркуляция воды в отопительном контуре замедляется. И в какой-то момент этого расхода начинает хватать только на то, чтобы «прокачать» ближайший к элеватору стояк, в остальные же горячая вода не поступает, и они начинают стремительно остывать.

4. Балансировка системы

Почему-то зачастую модернизация отопительной системы завершается на этапе замены теплового узла. Между тем этого явно недостаточно. Гидравлическое сопротивление системы растет по мере удаления от теплового ввода, в результате по одним стоякам идет перегрев, а по другим в то же самое время – недогрев. В МКД это, как правило, угловые квартиры, последние в цепочке. Если регулировать по ним, то в промежуточных будет перетоп и постоянно открытые форточки. То есть получим то, от чего хотели избавиться. Поэтому установка на стояках автоматических балансировочных клапанов - обязательное условие полноценной модернизации отопительной системы.

Нужно заметить, что в последние годы это решение было дополнительно усовершенствовано. Специалисты компании Danfoss разработали термоэлементы QT, благодаря использованию которых автоматические балансировочные клапаны AB-QM начинают регулировать расход теплоносителя по стоякам в зависимости от изменения температуры обратного теплоносителя. Эта технология позволила приблизить однотрубные системы отопления к двухтрубным по показателям энергоэффективности.

В 2009 году, в ходе эксперимента на улице Обручева в Москве, в домах №№ 53 и 59 элеваторные тепловые узлы заменены на автоматизированные узлы управления (АУУ) Danfoss с погодозависимым регулированием (реализованным с использованием универсальных контроллеров ECL Comfort) и смонтированы автоматические радиаторные терморегуляторы на всех отопительных приборах в квартирах. При этом балансировка отопительной системы была проведена только в доме № 59: здесь на каждом из 25 стояков установили автоматический балансировочный клапан AB- QM. В 2010 году балансировка системы в доме № 59 была доведена до логического завершения путем оснащения клапанов AB- QM термоэлементами QT.

В результате по дому № 53 (без балансировки) было зафиксировано снижение потребления тепла на 33,8%, в то время как по дому № 59 (с балансировкой) - на 44,6%, о чем уже говорилось выше. То есть даже в одноподъездном здании балансировка дает вполне ощутимый экономический эффект. Причем зимой 2010-2011 гг., после установки термостатических элементов QT, потребление снизилось по отношению к уровню 2009-2010 гг. почти на 12% (или на 7,5% по отношению к уровню 2008-2009 гг.), что доказывает оправданность применения данной технологии.

5. Оснащение отопительных приборов средствами индивидуального регулирования

Очень часто приходится слышать, что это мера не является обязательной и создает лишь дополнительный комфорт для обитателей здания, не обеспечивая при этом никакой экономии. Во-первых, даже и в этом случае ее стоило бы реализовать, т.к. именно в обеспечении максимального уровня комфортности жилых и иных зданий и заключается основная задача коммунальных служб. Если, конечно, немного отойти от советской модели работы. Во-вторых, именно уровень регулирования потребления тепла непосредственно на отопительных приборах является замыкающим звеном в цепочке энергосбережения. Ведь если какой-либо конечный потребитель снизил свое теплопотребление, оно автоматически должно сократиться по зданию в целом, по району ЦТП и так далее, по цепочке.

К тому же, нужно понимать, что у каждого человека свои представления о комфортной температуре воздуха. И для многих она не превышает 18-21°C. Если в помещении будет теплее, а терморегулятора на отопительном приборе не окажется, то потребитель неизбежно откроет форточку. Т.е. идея энергосбережения снова выхолащивается.

Нужно ли говорить, что никакой вентиль или шаровой кран просто физически не способен выполнять тех функций, которые берет на себя терморегулятор, и не позволяет получить такой же энергосберегающий эффект. Неудивительно, что в последние годы некоторые производители, например, московский завод «Сантехпром», начали выпускать отопительные радиаторы с уже встроенными терморегуляторами.

6. Переход к поквартирному учету тепла(для МКД)

В нашей таблице экономические результаты от применения автоматических радиаторных терморегуляторов и индивидуальных приборов учета тепла объединены в один показатель. Сделано это не напрасно, ведь именно внедрение поквартирного учета тепла в МКД в наибольшей стимулирует жителей к экономии. Если вашему соседу наплевать и он предпочитает держать отопительные приборы постоянно разогретыми до предела, а температуру в квартире регулировать открыванием форточек, то почему вы должны оплачивать за него эту блажь?

Проблема в том, что до недавнего времени реализовать поквартирный учет тепла в большинстве российских МКД, где, как известно, применяется в основном вертикальная разводка отопления, было проблематично: устанавливать классический теплосчетчик накаждом отопительном приборе слишком дорого, а сами они не обладают необходимой точностью для работы в контуре со столь малым перепадом температур. Однако предложенное компанией «Данфосс» решение - система поквартирного учета тепла INDIV AMR с автоматизированным дистанционным беспроводным считыванием показаний, основанная на использовании радиаторных распределителей - этот вопрос полностью снимает.

Суть метода заключается в следующем. На каждом отопительном приборе в квартирах без врезки в систему жестко крепится радиаторный распределитель INDIV-3R со встроенным радиомодулем, измеряющий температуру поверхности отопительного прибора. Вычислить теплоотдачу таким образом нельзя, но, установив датчики на всех отопительных приборах, можно зафиксировать динамику изменения температуры. А поскольку паспортные данные (мощность, КПД) каждого отопительного прибора известны, можно с высокой степенью точности вычислить долю каждого из них в общем объеме потребления. Затем общедомовое потребление делится на 2 части в соответствии с проектными нормами: 35% относится на отопление общих помещений и распределяется между собственниками пропорционально площади их квартир, 65% делится между ними в соответствии с долями, определенными с помощью распределителей INDIV-3R. Распределители автоматически передают показания по радиоканалу на этажные приемники, те - на домовой концентратор, и далее, посредством Ethernet или GSM - на удаленный компьютер диспетчера.

В России тестирование системы INDIV AMR проводилось на целом ряде объектов, в т.ч. - в доме № 59 по улице Обручева в Москве. Результат ее внедрения наглядно представлен на диаграмме. Если не считать 11 квартир, где система индивидуального учета не была установлена и потребление для которых рассчитывалось по стандартной схеме (на диаграмме эти квартиры отчетливо выделяются), то подавляющее большинство собственников в 2010 году значительно снизили свое потребление по сравнению со средним уровнем 2009 года, причем некоторые - на 60-70%!

Кстати, система INDIV AMR сертифицирована в системе ГОСТ Р и внесена в Реестр средств измерений.

Элементарная логика и результаты испытаний говорят об одном и том же - о необходимости реализации комплексных энергосберегающих мер. Любые половинчатые решения дадут и половинчатый результат, т.е. размажут экономический эффект во времени, сделав инвестиции в энегосбережение малоинтересными.

Здраствуйте, уважаемые читатели! Автоматизация теплового пункта (теплоузла) — это замена устаревшего, зачастую еще советского оборудования на современное, с автоматизированным регулированием давления и расхода.И начинать автоматизацию, или по другому модернизацию системы отопления здания следует именно с теплоузла.Так как, если вы поставите на радиаторы современные терморегуляторы, пусть даже самых лучших заморских фирм, а в теплоузле механический элеватор, то терморегуляторы не будут работать корректно.

И основная причина в том, что «советский» механический элеватор работает при постоянном гидравлическом режиме, а терморегуляторы при переменной гидравлике. В этом случае вероятна гидравлическая разрегулировка, перегрев обратки. Вообщем нет смысла ставить по всему зданию термостаты на радиаторы, если теплоузел оборудован механическим элеватором.

Хотя и регулируемый элеватор не устраняет всех недостатков механического элеватора. Также не имеет смысла ставить балансировочные клапаны по всему зданию по стоякам при элеваторном присоединении, практически по той же причине. Насчет балансировочных клапанов надо еще просчитать, подумать, нужны ли они вообще, в принципе, в здании.

Итак, какие же схемы автоматизации ИТП существуют? Мне на практике приходилось сталкиваться с двумя вариантами: с погодозависимым электронным элеватором с регулируемым соплом, и схема с регулятором потребления теплоэнергии с двухходовым клапаном. Про недостатки механического элеватора я писал в . Регулируемый элеватор позволяет во многом устранить эти недостатки, и прежде всего он позволяет осуществить количественно-качественное регулирование, и устранить сезонный осенне-весенний перегрев.Схема подключения таких элеваторов включает в себя сам элеватор, контроллер, таймер, датчик температуры наружного воздуха, и датчики температур по подаче и обратке.

У меня на нескольких объектах поставлены такие элеваторы, работают неплохо.В чем еще особенность установки таких элеваторов, так это в том, что окупаются они довольно быстро.Чем больше отопительная нагрузка на здание в Гкал, тем быстрее окупится такой элеватор. Экономию тепла за счет снижений температуры по подаче в ночные часы и выходные дни и нормального регулирования расхода в осенне-весенний период они дают хорошую. В обычном режиме работают четко по температурному графику теплоснабжающей организации, перегрев обратки невозможен в принципе.

Приходилось встречаться с настороженным отношением к этим элеваторам, думаю это из за того, что самые первые регулируемые элеваторы, выпущенные в конце 80х, в 90х годах нередко выходили из строя, в частности очень часто ломался блок автоматики.

Ненадежность автоматики вызывала большое количество отказов в работе, однако это уже в прошлом. Современные погодозависимые элеваторы и автоматика к ним работают нормально.

Вторая схема автоматизации ИТП — это схема с насосом на обратке и регулятором потребления теплоэнергии с двухходовым клапаном.

располагается на обратке, с помощью него осуществляется количественно-качественное регулирование систем отопления, учитывая температуру наружного воздуха.Необходимая температура в системе отопления устанавливается электронным регулятором МР -1 ООО «ТЕРМО-К» по температурному графику от энергоснабжающей организации путем воздействия на двухходовой клапан регулятора потребления теплоэнергии. Про схему эту можно сказать, что она тоже довольно быстро окупается, хотя и является более затратной по сравнению со схемой с электронным элеватором. Преимуществом такой схемы является ее способность поддерживать постоянство циркуляции в системе отопления за счет взаимовлияния характеристик насоса и внутренней сети отопления.

При такой схеме решается проблема перетопов в осенний и весенний период. Кроме того, можно оптимизировать режим теплопотребления с учетом температуры на улице, то есть поддерживать температуру в помещениях в зависимости от уличной температуры, и также экономить тепло на ночных снижениях температуры отопления и снижения в выходные и праздничные дни. Также контроллер МР-01 можно запрограммировать на любую tвн, то есть температуру внутри помещений. Экономия теплоэнергии от применения такой схемы очень неплохая. Другое дело, что в немногих пока ИТП она реализована, все таки дело это затратное.

По поводу элеваторной схемы подключения существуют мнения как за, так и против. Я отношусь к сторонникам второй точки зрения, то есть против. Ведь элеватор — это частный случай насосной схемы подключения вообще, и вообще сам автор изобретения планировал, что в будущем элеватор заменит смесительный насос.В целом же вывод такой, только с заменой элеваторов на циркуляционные насосы можно провести полную автоматизацию систем отопления.Все остальные варианты половинчатые.

Большая часть реализуемых схем автоматизации ИТП с насосным подключением — это схемы, пришедшие с западных, европейских стран. Конечно, наши инженеры и проектировщики ничуть не хуже, а даже лучше западных. Но у европейских специалистов огромное преимущество по времени, если они занимаются этими вопросами уже лет шестьдесят, не меньше, то наши специалисты всего последние лет пятнадцать. Я привел только два примера, с которыми приходится сталкиваться на практике. На самом деле таких схем модернизации ИТП множество, они разработаны для всех видов и типов систем отопления.

Совсем недавно я выпустил книгу «Устройство ИТП (тепловых пунктов) зданий». В ней на конкретных примерах я рассмотрел различные схемы ИТП, а именно схему ИТП без элеватора, схему теплового пункта с элеватором, и наконец, схему теплоузла с циркуляционным насосом и регулируемым клапаном. Книга основана на моем практическом опыте, я старался писать ее максимально понятно, доступно.

Вот содержание книги:

1. Введение

2. Устройство ИТП, схема без элеватора

3. Устройство ИТП, элеваторная схема

4. Устройство ИТП, схема с циркуляционным насосом и регулируемым клапаном.

5. Заключение

Устройство ИТП (тепловых пунктов) зданий

Буду рад комментариям к статье.

В любой здании, в том числе и в частном доме, присутствует несколько систем жизнеобеспечения. Одна из них – это отопительная система. В частных домах могут использоваться разные системы, которые выбираются в зависимости от размеров постройки, количества этажей, особенностей климата и других факторов. В данном материале мы подробно разберем, что представляет собой тепловой узел отопления, как он работает и где используется. Если у вас уже стоит элеваторный узел, то вам будет полезно узнать про дефекты и способы их устранения. Так выглядит современный элеваторный узел. Здесь изображен агрегат с электроприводом. Также встречаются другие виды этого изделия.

Простыми словами, тепловой узел представляет собой комплекс элементов, служащих для соединения тепловой сети и потребителей тепла. Наверняка у читателей возник вопрос, можно ли установить этот узел самостоятельно. Да, можно, если вы умеете читать схемы. Мы рассмотрим их, причем одна схема будет разобрана подробно.

Принцип работы

Чтобы понять, как работает узел, необходимо привести пример. Для этого мы возьмем трехэтажный дом, так как элеваторный узел применяется именно в многоэтажных домах. Основная часть оборудования, которая относится к этой системе, расположена в подвальном помещении. Лучше понять работу нам поможет схема ниже. Мы видим два трубопровода:

1. Подающий.
2. Обратный.

Теперь нужно найти на схеме тепловую камеру, через которую вода отправляется в подвальное помещение. Также можно заметить запорную арматуру, которая должна в обязательном порядке стоять на входе. Выбор арматуры зависит от типа системы. Для стандартной конструкции используют задвижки. Но если речь идет о сложной системе в многоэтажном доме, то мастера рекомендуют брать стальные шаровые краны.

При подключении теплового элеваторного узла необходимо придерживаться норм. В первую очередь это касается температурных режимов в котельных. При эксплуатации допускаются следующие показатели:

• 150/70°C;
• 130/70°С;
• 95(90)/70°C.

Когда температура жидкости находится в пределах 70-95°C, она начинает равномерно распределяться по всей системе за счет работы коллектора. Если же температура превышает 95°C, элеваторный узел начинает работать на ее понижение, так как горячая вода может повредить оборудование в доме, а также запорную арматуру. Именно поэтому в многоэтажных домах используется такой тип конструкции – он контролирует температуру автоматически.

Разбор схемы

Как вы поняли, узел состоит из фильтров, элеватора, контрольно-измерительных приборов и арматуры. Если вы планируете самостоятельно заниматься установкой этой системы, то стоит разобраться со схемой. Подходящим примером будет многоэтажка, в подвальном помещении которой всегда стоит элеваторный узел.

На схеме элементы системы отмечены цифрами:

1, 2 – этими цифрами обозначены подающий и обратный трубопроводы, которые установлены в теплоцентрали.

3,4 – подающий и обратный трубопроводы, установленные в системе отопления постройки (в нашем случае это многоэтажный дом).

5 – элеватор.

6 – под этой цифрой обозначены фильтры грубой очистки, которые также известны как грязевики.

7 – термометры

8 – манометры.

В стандартный состав этой системы отопления входят приборы контроля, грязевики, элеваторы и задвижки. В зависимости от конструкции и назначения, в узел могут добавляться дополнительные элементы.

Интересно! Сегодня в многоэтажных и многоквартирных домах можно встретить элеваторные узлы, которые оснащены электроприводом. Такая модернизация нужна для того, чтобы регулировать диаметр сопла. За счет электрического привода можно корректировать тепловой носитель.

Стоит сказать, что с каждым годом коммунальные услуги дорожают, это касается и частных домов. В связи с этим производители систем снабжают их устройствами, направленными на сбережение энергии. К примеру, теперь в схеме могут присутствовать регуляторы расхода и давления, циркуляционные насосы, элементы защиты труб и очистки воды, а также автоматика, направленная на поддержание комфортного режима.

Также в современных системах может быть установлен узел учета тепловой энергии. Из названия можно понять, что он отвечает за учет потребления тепла в доме. Если это устройство отсутствует, то не будет видна экономия. Большинство владельцев частных домов и квартир стремятся поставить счетчики на электроэнергию и воду, ведь с ними платить приходится значительно меньше.

Характеристики узла и особенности работы

По схемам можно понять, что элеватор в системе нужен для охлаждения перегретого теплоносителя. В некоторых конструкциях присутствует элеватор, который может и нагревать воду. Особенно такая система отопления актуальна в холодных регионах. Элеватор в этой системе запускается только тогда, когда остывшая жидкость смешивается с горячей водой, поступающей из подающей трубы. Схема. Под номером «1» обозначена подающая линия тепловой сети. 2 – это обратная линия сети. Под цифрой «3» обозначен элеватор, 4 — регулятор расхода, 5 – местная система отопления.

По этой схеме можно понять, что узел значительно повышает эффективность работы всей системы отопления в доме. Он работает одновременно как циркуляционный насос и смеситель. Что касается стоимости, то обойдется узел достаточно дешево, особенно тот вариант, который работает без электроэнергии.

Но любая система имеет и недостатки, не стал исключением:

• Для каждого элемента элеватора нужны отдельные расчеты.
• Перепады компрессии не должны превышать 0,8-2 Бар.
• Отсутствие возможности контролировать высокую температуру.

Как устроен элеватор

В последнее время элеваторы появились в коммунальном хозяйстве. Почему же выбрали именно это оборудование? Ответ прост: элеваторы остаются стабильными даже в том случае, когда в сетях происходят перепады гидравлического и теплового режимов. Состоит элеватор из нескольких частей – камеры разряжения, струйного устройства и сопла. Также можно услышать про «обвязку элеватора» — речь идет о запорной арматуры, а также измерительных приборов, которые позволяют поддерживать нормальную работу всей системы.

Как было упомянуто выше, сегодня используются элеваторы, оснащенные электроприводом. За счет электрического привода механизм автоматически контролирует диаметр сопла, как результат, в системе поддерживается температура. Использование таких элеваторов способствует уменьшению счетов за электроэнергию.

Конструкция оснащена механизмом, который вращается за счет электрического привода. В более старых версиях используется зубчатый валик. Предназначен механизм для того, чтобы дроссельная игла можно двигать в продольном направлении. Таким образом меняется диаметр сопла, после чего можно изменить расход теплового носителя. За счет этого механизма расход сетевой жидкости можно снизить до минимума или повысить на 10-20%.

Возможные неисправности

Частой неисправностью можно назвать механическую поломку элеватора. Это может произойти из-за увеличения диаметра сопла, дефектов запорной арматуры или засорения грязевиков. Понять, что элеватор вышел из строя, довольно просто – появляются ощутимые перепады температуры теплового носителя после и до прохода через элеватор. В случае, если температура небольшая, то устройство просто засорилось. При больших перепадах требуется ремонт элеватора. В любом случае, при появлении неисправности требуется диагностика.

Сопло элеватора довольно часто засоряется, особенно в тех местах, где вода содержит множество добавок. Этот элемент можно демонтировать и прочистить. В случае, когда увеличился диаметра сопла, необходима корректировка или полная замена этого элемента.

К остальным неисправностям можно отнести перегревы приборов, протечки и прочие дефекты, присущие трубопроводам. Что касается грязевика, то степень его засорения можно определить по показателям манометров. Если давление увеличивается после грязевика, то элемент нужно проверить.