Гидравлическое регулирование систем отопления и водоснабжения: немецкий опыт энергосбережения от фирмы OVENTROP
Традиционные системы отопления, которые достались республике в наследство от прошлого, имеют существенные недостатки, значительно снижающие комфортность и конкурентоспособность зданий. К сожалению, время, когда тепло было практически бесплатным для потребителей, безвозвратно ушло. Сегодня для того, чтобы оплата за тепло не была разорительной как для государства, так и для каждого потребителя, необходимо создавать регулируемые системы отопления. Причем регулирование, позволяющее обеспечить каждое помещение в любой момент времени оптимальным количеством тепла, должно начинаться от источника теплоснабжения и заканчиваться на отопительным приборе в помещении.
На сегодняшний день мы имеем следующий перечень проблем, которые необходимо решить:
— в отдельном помещении практически никогда нельзя достичь желаемой температуры: в некоторых всегда жарко, в других всегда холодно независимо от температуры в подающей магистрали системы отопления;
— система отопления инерционна, т.е. выходит на рабочий режим с большой задержкой во времени;
— повышение нагрузки циркуляционных насосов, приводящее к частому выходу их из строя или к необходимости применять циркуляционные насосы завышенной мощности;
— низкая коррозийная стойкость применяемых труб и арматуры, их склонность к образованию известковых и других отложений, приводящая к высокой аварийности системы и появлению непрогнозируемых гидравлических эффектов;
— несовершенство индивидуальных тепловых пунктов зданий (или их отсутствие), что заставляет внутренние тепловые сети работать с неоправданно высокими нагрузками, несовместимыми с их безаварийной эксплуатацией;
— постоянные протечки сальниковых уплотнителей задвижек на трубопроводах, их низкие эксплуатационные характеристики, влекущие за собой необходимость их постоянного обслуживания и ремонта и приводящие, как правило, к созданию антисанитарных условий в подвальных помещениях зданий;
— необходимость увеличения тепловой нагрузки у одного потребителя (например, подключение дополнительных отопительных приборов) становится трудноразрешимой проблемой и неизбежно приводит к претензиям со стороны других потребителей.
Основная цель использования регулирующей арматуры OVENTROP — создание эффективных внутренних систем теплоснабжения, которые легко регулируются в широком диапазоне тепловой нагрузки и температур теплоносителя, начиная с магистральных трубопроводов и заканчивая отопительными приборами. Такие системы абсолютно сбалансированы с точки зрения гидравлики, создают оптимальные условия для работы насосных систем, позволяют добиться существенного снижения энергозатрат, предотвращают шумообразование в системах отопления и дают возможность потребителям резко сократить эксплуатационные и ремонтные затраты.
Заметим сразу, что затраты на создание регулируемых систем отопления, основанных на оборудовании OVENTROP, относительно невелики как в новом строительстве, так и при реконструкции действующих систем, несоизмеримы с выгодами от снижения эксплуатационных издержек и окупаются достаточно быстро, что немаловажно в наших условиях.
Современная история гидравлического регулирования систем отопления и водоснабжения начинается с энергетического кризиса в Европе в начале 70-х годов, когда европейские страны столкнулись с острыми проблемами несовершенства систем внутренних коммуникаций зданий, сходными с нашими сегодняшними, которые усугублялись резким удорожанием тепловой и электрической энергии.
С одной стороны, это послужило толчком для разработки и создания нового поколения эффективной регулирующей арматуры, а с другой — заставило государство разработать законы и нормативы, препятствующие эксплуатации устаревших, нерегулируемых и энергозатратных систем внутренних коммуникаций зданий, а также установившие необходимость применения новых, регулируемых и энергосберегающих систем тепло- и водоснабжения.
В Германии это привело к выпуску первого “Положения по экономии энергии в отопительных системах и системах водоснабжения” (Heizungs-betriebs-Verordnung-HeizBetrV) 1978 года.
Это и последующие постановления, а также введенный учет тепла по потребителям определили современные требования, предъявляемые к системам отопления и водоснабжения.
Четко установлен принцип обязательного гидравлического регулирования, что является главным фактором энергоэффективности систем инженерных коммуникаций.
С одной стороны важно, чтобы всегда в наличии было достаточное количество теплоты, с другой — при этом не должно быть бесполезного перерасхода и перепроизводства энергии.
Нормы Германии DIN18380, являющиеся составной частью правил VOB/C, предъявляют следующие требования к гидравлическому регулированию (увязке) систем: циркуляционные насосы, арматура, трубопроводы и отопительные приборы должны быть так взаимосвязаны (на основании расчета), чтобы даже при ожидаемых изменениях в режиме работы было обеспечено достаточное распределение расходов воды и не был бы превышен допустимый уровень шума.
Данные требования выполняются при помощи установки регулирующих вентилей (как правило, термостатических) на отопительных радиаторах, регуляторов расхода или перепада давления на стояках, а также насосов с изменяемой рабочей характеристикой.
Проектировщик в обязательном порядке использует данные технические решения, которые обеспечивают экономичный режим работы системы.
Заметим, что параграф 7 “Нормативов по системам отопления” (HeizAnIV) устанавливает обязательность самостоятельного регулирования температуры отдельных помещений жилых и административных зданий за счет установки термостатических вентилей на отопительных радиаторах.
Конечно, гидравлическая увязка систем распределения тепла не является простым набором технических операций с использованием перечисленных регуляторов. Она осуществляется на основе полноценного расчета тепловой нагрузки и сети трубопроводов, включающего в себя следующие этапы:
— покомнатное определение значений тепловой нагрузки:
— расчет поверхности отопительных приборов и потребляемого ими расхода теплоносителя с учетом температуры обратного потока;
— расчет трубопроводной сети с рассчитанным расходом теплоносителя по отопительным приборам.
Рассмотрим ступени регулирования систем отопления, начиная с конечного потребителя.
Регулирование на отопительных радиаторах
OVENTROP располагает множеством типов термостатических вентилей для отопительных приборов. Выбор вентиля является, скорее, прерогативой конечного потребителя тепла (жильца квартиры или владельца административного помещения).
Выбирая настройку термостата на отопительном приборе, потребитель сам выбирает температуру, которую он хочет иметь в помещении. Соответственно, он сам выбирает и стоимость оплаты за отопление.
Возможности энергосбережения здесь очень велики. Довольно трудно представить себе картину, когда житель Гамбурга перед уходом на работу не уменьшил настройку термостатов на радиаторах в своей квартире.
OVENTROP производит термостатические вентили трех типов:
— с ручной регулировкой (наиболее дешевые и простые);
— термомеханические (наиболее распространенные) с термостатом, имеющим жидкостный или твердый термочувствительный элемент, который, воздействуя на шток вентиля, поддерживает выбранный уровень температуры в помещении;
— полные автоматы с управляющим сервоприводом и программатором, которые позволяют управлять температурой, даже находясь вне этого помещения.
Кроме того, каждый радиатор должен быть обеспечен вентильной насадкой для присоединения его к обратному трубопроводу (Combi 2, 3, 4), который, помимо функции присоединительного элемента, может выполнить функции развоздушивания, слива и заполнения системы. Использование таких насадок позволяет осуществлять демонтаж и замену радиаторов без опорожнения системы.
С точки зрения функциональности системы отопления предпочтительным является использование радиаторных термостатических вентилей с фиксированной предварительной настройкой. Комбинация такого вентиля с насадкой на обратную подводку Combi дает возможность установить необходимый расход на отопительном приборе.
На шкале, расположенной на термостатической головке вентиля, можно быстро установить рассчитанное значение предварительной настройки. Это гарантирует соответствие мощности отопительного прибора тепловому расчету. Действительно, отопительный радиатор достигает своей полной нагревательной способности лишь тогда, когда получает необходимое количество воды. Недостаточное ее количество приводит к снижению нагревательной способности, а чрезмерное приведет лишь к незначительному увеличению теплоотдачи.
В достаточно узком диапазоне оптимальной подачи изменения на 30–35% объемного потока теплоносителя приводят к росту температуры помещения на 2°С (с 18 до 20°С). Дальнейший рост температуры помещения на 2°С требует увеличения подачи теплоносителя почти в 2,5 раза.
Задачу регулирования системы можно решить лишь за счет термостатирования отопительных приборов только в случае, когда массовые потоки теплоносителя распределяются по стоякам достаточно равномерно, и тепловая нагрузка на каждом стояке остается неизменной.
Виктор МИХАЛЕВ
Продолжение следует
На сегодняшний день мы имеем следующий перечень проблем, которые необходимо решить:
— в отдельном помещении практически никогда нельзя достичь желаемой температуры: в некоторых всегда жарко, в других всегда холодно независимо от температуры в подающей магистрали системы отопления;
— система отопления инерционна, т.е. выходит на рабочий режим с большой задержкой во времени;
— повышение нагрузки циркуляционных насосов, приводящее к частому выходу их из строя или к необходимости применять циркуляционные насосы завышенной мощности;
— низкая коррозийная стойкость применяемых труб и арматуры, их склонность к образованию известковых и других отложений, приводящая к высокой аварийности системы и появлению непрогнозируемых гидравлических эффектов;
— несовершенство индивидуальных тепловых пунктов зданий (или их отсутствие), что заставляет внутренние тепловые сети работать с неоправданно высокими нагрузками, несовместимыми с их безаварийной эксплуатацией;
— постоянные протечки сальниковых уплотнителей задвижек на трубопроводах, их низкие эксплуатационные характеристики, влекущие за собой необходимость их постоянного обслуживания и ремонта и приводящие, как правило, к созданию антисанитарных условий в подвальных помещениях зданий;
— необходимость увеличения тепловой нагрузки у одного потребителя (например, подключение дополнительных отопительных приборов) становится трудноразрешимой проблемой и неизбежно приводит к претензиям со стороны других потребителей.
Основная цель использования регулирующей арматуры OVENTROP — создание эффективных внутренних систем теплоснабжения, которые легко регулируются в широком диапазоне тепловой нагрузки и температур теплоносителя, начиная с магистральных трубопроводов и заканчивая отопительными приборами. Такие системы абсолютно сбалансированы с точки зрения гидравлики, создают оптимальные условия для работы насосных систем, позволяют добиться существенного снижения энергозатрат, предотвращают шумообразование в системах отопления и дают возможность потребителям резко сократить эксплуатационные и ремонтные затраты.
Заметим сразу, что затраты на создание регулируемых систем отопления, основанных на оборудовании OVENTROP, относительно невелики как в новом строительстве, так и при реконструкции действующих систем, несоизмеримы с выгодами от снижения эксплуатационных издержек и окупаются достаточно быстро, что немаловажно в наших условиях.
Современная история гидравлического регулирования систем отопления и водоснабжения начинается с энергетического кризиса в Европе в начале 70-х годов, когда европейские страны столкнулись с острыми проблемами несовершенства систем внутренних коммуникаций зданий, сходными с нашими сегодняшними, которые усугублялись резким удорожанием тепловой и электрической энергии.
С одной стороны, это послужило толчком для разработки и создания нового поколения эффективной регулирующей арматуры, а с другой — заставило государство разработать законы и нормативы, препятствующие эксплуатации устаревших, нерегулируемых и энергозатратных систем внутренних коммуникаций зданий, а также установившие необходимость применения новых, регулируемых и энергосберегающих систем тепло- и водоснабжения.
В Германии это привело к выпуску первого “Положения по экономии энергии в отопительных системах и системах водоснабжения” (Heizungs-betriebs-Verordnung-HeizBetrV) 1978 года.
Это и последующие постановления, а также введенный учет тепла по потребителям определили современные требования, предъявляемые к системам отопления и водоснабжения.
Четко установлен принцип обязательного гидравлического регулирования, что является главным фактором энергоэффективности систем инженерных коммуникаций.
С одной стороны важно, чтобы всегда в наличии было достаточное количество теплоты, с другой — при этом не должно быть бесполезного перерасхода и перепроизводства энергии.
Нормы Германии DIN18380, являющиеся составной частью правил VOB/C, предъявляют следующие требования к гидравлическому регулированию (увязке) систем: циркуляционные насосы, арматура, трубопроводы и отопительные приборы должны быть так взаимосвязаны (на основании расчета), чтобы даже при ожидаемых изменениях в режиме работы было обеспечено достаточное распределение расходов воды и не был бы превышен допустимый уровень шума.
Данные требования выполняются при помощи установки регулирующих вентилей (как правило, термостатических) на отопительных радиаторах, регуляторов расхода или перепада давления на стояках, а также насосов с изменяемой рабочей характеристикой.
Проектировщик в обязательном порядке использует данные технические решения, которые обеспечивают экономичный режим работы системы.
Заметим, что параграф 7 “Нормативов по системам отопления” (HeizAnIV) устанавливает обязательность самостоятельного регулирования температуры отдельных помещений жилых и административных зданий за счет установки термостатических вентилей на отопительных радиаторах.
Конечно, гидравлическая увязка систем распределения тепла не является простым набором технических операций с использованием перечисленных регуляторов. Она осуществляется на основе полноценного расчета тепловой нагрузки и сети трубопроводов, включающего в себя следующие этапы:
— покомнатное определение значений тепловой нагрузки:
— расчет поверхности отопительных приборов и потребляемого ими расхода теплоносителя с учетом температуры обратного потока;
— расчет трубопроводной сети с рассчитанным расходом теплоносителя по отопительным приборам.
Рассмотрим ступени регулирования систем отопления, начиная с конечного потребителя.
Регулирование на отопительных радиаторах
OVENTROP располагает множеством типов термостатических вентилей для отопительных приборов. Выбор вентиля является, скорее, прерогативой конечного потребителя тепла (жильца квартиры или владельца административного помещения).
Выбирая настройку термостата на отопительном приборе, потребитель сам выбирает температуру, которую он хочет иметь в помещении. Соответственно, он сам выбирает и стоимость оплаты за отопление.
Возможности энергосбережения здесь очень велики. Довольно трудно представить себе картину, когда житель Гамбурга перед уходом на работу не уменьшил настройку термостатов на радиаторах в своей квартире.
OVENTROP производит термостатические вентили трех типов:
— с ручной регулировкой (наиболее дешевые и простые);
— термомеханические (наиболее распространенные) с термостатом, имеющим жидкостный или твердый термочувствительный элемент, который, воздействуя на шток вентиля, поддерживает выбранный уровень температуры в помещении;
— полные автоматы с управляющим сервоприводом и программатором, которые позволяют управлять температурой, даже находясь вне этого помещения.
Кроме того, каждый радиатор должен быть обеспечен вентильной насадкой для присоединения его к обратному трубопроводу (Combi 2, 3, 4), который, помимо функции присоединительного элемента, может выполнить функции развоздушивания, слива и заполнения системы. Использование таких насадок позволяет осуществлять демонтаж и замену радиаторов без опорожнения системы.
С точки зрения функциональности системы отопления предпочтительным является использование радиаторных термостатических вентилей с фиксированной предварительной настройкой. Комбинация такого вентиля с насадкой на обратную подводку Combi дает возможность установить необходимый расход на отопительном приборе.
На шкале, расположенной на термостатической головке вентиля, можно быстро установить рассчитанное значение предварительной настройки. Это гарантирует соответствие мощности отопительного прибора тепловому расчету. Действительно, отопительный радиатор достигает своей полной нагревательной способности лишь тогда, когда получает необходимое количество воды. Недостаточное ее количество приводит к снижению нагревательной способности, а чрезмерное приведет лишь к незначительному увеличению теплоотдачи.
В достаточно узком диапазоне оптимальной подачи изменения на 30–35% объемного потока теплоносителя приводят к росту температуры помещения на 2°С (с 18 до 20°С). Дальнейший рост температуры помещения на 2°С требует увеличения подачи теплоносителя почти в 2,5 раза.
Задачу регулирования системы можно решить лишь за счет термостатирования отопительных приборов только в случае, когда массовые потоки теплоносителя распределяются по стоякам достаточно равномерно, и тепловая нагрузка на каждом стояке остается неизменной.
Виктор МИХАЛЕВ
Продолжение следует
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 20 за 2002 год в рубрике энергетика
