Энергосберегающие системы отопления для промышленных предприятий и жилых зданий

Если говорить об энергосберегающих системах воздушного отопления, то нельзя обойти стороной воздушные завесы. Небольшой пример. При размерах промышленных ворот 4х4 м, средней годовой температуре 6°С, среднегодовой скорости ветра 4 м/сек и длительности открытия 1 час в день, годовые потери тепла через такие ворота составляют около 50 Мегаватт-часов в год! Представьте себе экономический эффект от применения простой воздушной завесы, которая хотя бы на 50% устраняет утечки теплого воздуха из помещения. Занимаясь поставкой энергосберегающих децентрализованных систем, необходимо иметь воздушные завесы в своем арсенале. В арсенале компании «Нортех» есть как бытовые (коммерческие) воздушные завесы небольшой мощности (до 6 кВт), так и промышленные завесы. О промышленных чуть подробнее. Это завесы Siemens серии DAB и CAB, которые интересны тем, что единичные модульные блоки «нагреватель-вентилятор» могут последовательно соединяться в блоки любой длины. Таким образом, из единичных модулей набираются завесы, которые эффективно перекрывают весь створ ворот по ширине. В этой серии есть модульные завесы, работающие как с электрическим подогревом (серия DAB_E), так и с водяным нагревом (серия DAB_W). Ну и, конечно, есть завесы, работающие без подогрева. Там, где тепловой баланс нормальный и не нужно компенсировать тепловые потери, использовать завесы без подогрева наиболее целесообразно.

В.М. ПШЕНИЧНИКОВ, технический директор компании «Нортех»;
В.Г. ШКУРИДИН, канд. техн. наук, инженер-теплоэнергетик

Энергосбережение в системах отопления – сторонники и противники

Сентябрь 1996 года. После очередной тематической выставки “Строймаркет-97”, состоявшейся в выставочном центре “Росстройэкспо” на Фрунзенской набережной, компания “ТМР” награждается почетным дипломом Госстроя РФ. Особое внимание привлек алюминиевый радиатор IPS-90 RUS, адаптированный к российским условиям эксплуатации. Помимо изящного европейского дизайна, широкого типоразмерного ряда, высокой теплоотдачи и малой тепловой инерции, этот современный прибор водяного отопления обладает повышенной прочностью. Сотрудники компании “ТМР” и специалисты НИИ Сантехники убедили инженеров итальянского завода Industrie Pasotti S.p.A. повысить прочностные характеристики секций радиаторов. Итогом взаимного российско-итальянского сотрудничества стало увеличение максимального рабочего давления радиаторов до Pмакс = 10 атм. Очень важно, что при этом учитывались наши, отечественные методики и нормативы, в дополнение к европейским стандартам ISO 9001. (Если говорить коротко, испытания на заводском конвейере происходят, согласно российским нормам, при давлении Pисп, превышающем в 1.5 раза максимальное рабочее давление Pмакс, а давление разрушения должно быть в 4 раза больше, чем Pмакс).

Более того, при создании новой модели учитывалось качество теплофикационной воды в системах отопления российских городов, которое по-прежнему оставляет желать лучшего, особенно в централизованных системах. Наличие окислов железа, кусочков окалины, повышенное содержание кислорода, применение в качестве теплоносителя низкозамерзающих жидкостей потребовало замены обычных резиновых межсекционных прокладок на пластиковые, характеризующиеся высокой термоустойчивостью (до 110? С), и дополнительной (усиленной) обработки внутренней поверхности радиатора высокотехнологичным методом анафореза. Вот так и появилась у радиатора IPS-90 уже хорошо известная сегодня приставка RUS (Русь).

Испытанный в лабораториях НИИ Сантехники, получивший сертификат соответствия от сертификационных центров Москвы и Санкт-Петербурга, радиатор нашел свое место на стройках России. Не буду перечислять те многочисленные объекты, где он сегодня дает тепло и комфорт потребителям, назову лишь самый посещаемый специалистами России – выставочный комплекс “Росстройэкспо” (павильон № 3).

Выбранное “ТМР” направление на повышение прочности отопительных приборов подтолкнуло российские и иностранные компании к разработке сверхпрочных (с рабочим давлением 16-20 атм) радиаторов. Фирмы Sira, Fondital, Industrie Pasotti поставляют сегодня такие радиаторы российским потребителям, в том числе и с помощью компании “ТМР”.

В этой гонке за прочностью забывается главное – энергоэффективность, энергосбережение. Ведь затраты растут, и разумное, экономически оправданное совершенствование попадает в зависимость от основного противника – сотен километров ржавых, забитых отложениями теплофикационных труб и неконтролируемых эксплутационных условий работы систем отопления, ведущих к существенному повышению содержания кислорода в используемой в них воде. Возникает парадоксальная ситуация: российские и иностранные фирмы совершенствуют свои отопительные приборы, а в новых многоэтажных домах российских городов продолжают наращивать километры “традиционных” стальных трубопроводов, ржавеющих через 5-6 лет. Этой борьбе не видно конца, а победит “монстр” – ржавая, насыщенная кислородом грязь теплофикационных трубопроводов.

Как же решить эту острейшую проблему? Вариантов много, в числе которых – внедрение в системах отопления новых материалов из пластмассы, присоединение возводимых зданий к централизованным системам через промежуточные высокоэффективные теплообменники, повышение культуры эксплуатации систем (периодическая промывка, установка фильтров, недопустимость летних опорожнений системы, исключение подпитки и гидравлического испытания водой из питьевого водопровода). Самое главное, чтобы все эти решения использовались не по отдельности, а в виде продуманного и последовательного комплекса мероприятий по модернизации отопительных систем.

В своей деятельности “ТМР” использует как можно более эффективные подходы, направленные на энергосбережение в системах отопления. Помимо различных отопительных приборов (алюминиевых секционных и стальных панельных радиаторов, трубчатых конвекторов), наши специалисты применяют в проектировании и монтируют разнообразную ручную и автоматическую терморегулирующую арматуру: регулирующие вентили с термостатическими и электротермическими головками, коллекторы с возможностью регулирования систем как радиаторного, так и напольного отопления.

Свою нишу в энергосбережении заполняют регулирующие клапаны с термоголовками у отопительных приборов. При этом всегда учитывается степень экономии тепловой энергии. И хорошо если эта цифра несколько превышает 5%. Требования СНиП распространяются в том числе и на реконструируемые и ремонтируемые системы, в которых зачастую возникают проблемы разрегулировки, если система не автоматизирована на 100% по цепочке “источник тепла – ЦТП – отопительные приборы”. Особенно трудна задача экономии теплоресурсов с помощью установки терморегулирующих вентилей в ранее заложенных однотрубных системах отопления, не предусматривавших присоединение отопительных приборов через запорно-регулирующую арматуру.

Возможна ли экономная автоматическая регулировка таких систем? Конечно, и притом с эффективностью до 15% (вместо 5% упомянутых выше). Это пофасадная, поветьевая секторная автоматическая регулировка, так когда-то и не раскрывшая своих возможностей из-за отсутствия в стране приборов автоматического регулирования. Сколько таких необорудованных мест (так называемых “катушек”) в системах отопления заржавело? Мы готовы восполнить потребителям этот бывший дефицит. Наши клапаны “Термо–FAR”, установленные в душевых кабинах бассейнов, спортзалов, бань помогут сэкономить многие киловатты тепла. Если возникает необходимость и желание реанимировать в своих системах ранее недееспособные “катушки” или предусмотреть регулирование ветвей, пофасадных зон, можно использовать моторизованные вентили “Зона-FAR”.

Специалисты компании “ТМР” готовы дать исчерпывающие консультации по работоспособности нашей продукции, эффективному внедрению ее в отечественные системы отопления

Применение интеллектуальных систем управления
для энергосбережения в системах отопления

В современных условиях постоянного удорожания энергоресурсов все большую актуальность приобретает вопрос об энергоэффективности отопительной установки для жилых и производственных помещений. Исследования, проведенные за рубежом, показали, что затраты на энергоносители составляют до 80% всех расходов за жизненный цикл системы отопления. В российских условиях суровой зимы затраты на отопление цехов составляют значительную долю (не менее 10%) в себестоимости продукции машиностроения.

Задача построения энергосберегающей системы отопления комплексная: она включает выбор генератора тепла, выбор теплоносителя, выбор приборов отопления и трубопроводов, а также выбор системы управления. Разумеется, на энергетическую эффективность системы отопления влияет качество термоизоляции помещения, качество проектирования, теплотехнических и гидравлических расчетов, качество строительства и соблюдения всех действующих строительных норм и правил.

Однако, этой статье мы рассмотрим лишь аспекты энергосбережения, связанные с применением интеллектуальных систем управления отоплением.

В любой системе управления отоплением ставится задача оптимального по затратам управления температурой в помещении. Поддержание комфортной и/или безопасной температуры в каждый момент времени как раз и является целью создания автоматической системы управления. Это совсем не означает, что температура в помещении должна поддерживаться на постоянном уровне. Именно вариативное управление обогревом в зависимости от многочисленных внешних условий позволяет добиться значительной экономии энергоресурсов при прочих равных условиях.

В подавляющем большинстве случаев системы отопления строятся по традиционной схеме с использованием теплоносителя для конвекционного обогрева помещения с помощью водогрейных котлов, радиаторов и водяных теплых полов. В таблице 1 приведены интересные сведения с сайта компании “ЭКОЭНЕРГИЯ” о средних затратах энергоносителя и удельной стоимости отопления для основных типов теплогенераторов: газового, электрического, дизельного и вихревого гидродинамического.

Таблица 1

При организации отопления помещений теплогенераторы нагревают теплоноситель (например, воду) и подают его в конвекторы. Системы автоматического управления теплогенераторов способны эффективно управлять температурой теплоносителя. Здесь кроется противоречие: потребителей интересует температура воздуха в помещении, а не теплоносителя в трубе или радиаторе.

Современные системы отопления индивидуальных жилых домов обладают такой особенностью, как достаточно неоднородный и переменный характер потребления тепла от котельной. Сказанное относится и к температуре теплоносителя, и к его расходу в течение времени. Для теплого пола требуется теплоноситель с температурой в 35—40 °С, для бойлера ГВС — до 85 °С. Расход теплоносителя может быть постоянным (для теплого пола) или резко переменным — для системы нагрева бассейна или бойлера ГВС. С другой стороны, любой отопительный котел имеет ограничения по минимальной температуре теплоносителя и далеко не лучшим образом реагирует на резкие изменения его температуры в течение времени.

Поэтому для поддержания комфортной температуры воздуха вводят второй контур управления на основе датчиков температуры, которые следует устанавливать если не в каждой комнате, то по крайней мере, на каждом этаже. Таким образом, система управления значительно усложняется, требуя раздельного управления температурой теплоносителя в различных помещениях. Например, применяют коллекторную схему построения котельной с отдельными насосно-смесительными группами для различных потребителей тепла.

Итак, сосредоточимся на энергосберегающих алгоритмах управления обоогревом помещений. В основе таких алгоритмов обычно лежат две идеи:

1. Управлять температурой теплоносителя, а не температурой воздуха в помещении;

2. Поддерживать температуру на комфортном уровне в зависимости от внешних условий.

Управление температурой теплоносителя выгодно, т.к. инерционность (постоянная времени) системы управления получается на порядок ниже, чем при попытке управления температурой воздуха. В качестве датчиков температуры могут применяться как стандартизованный платиновые датчики, так и многочисленные недорогие альтернативы (медь, полупроводниковые датчики и т.п.) При этом датчики оказываются в тесном температурном контакте с измеряемой средой - погружены в теплоноситель или плотно прижаты к радиатору отопления. Это значительно повышает точность управления. Обычные алгоритмы ПИД-регулирования прекрасно справляются с задачей.

Регулирование температуры в энергоэффективных системах отопления производят с учетом следующих внешних условий: