И. Е. Перков, старший научный сотрудник АО «ВНИИЖТ»
П. П. Бегунов, доцент кафедры «Водоснабжение, водоотведение и гидравлика» СПбГУПС
Система водотеплоснабжения МПС СССР включала в себя 7000 котельных (14 000 паровых и водогрейных котлов), 24 500 км тепловых и водопроводных сетей, включая системы водотеплоснабжения, водоохлаждения подвижного состава (33 000 пассажирских и специальных вагонов, более 10 000 локомотивов и технологическое оборудование 89 ремонтных заводов и несколько сотен ремонтных депо). Одной из основных проблем этих систем были коррозия и накипно-коррозионные отложения (рис. 1).
Рис. 2 Объекты теплоснабжения ОАО «ФПК», обработанные в 2010-2016 годах
Причина подобных явлений — несоответствие водно-химического режима (ВХР) в этих системах нормативным документам. А так как внедрение новых разработанных нами технологий шло на огромных территориях, ориентированных на железные дороги, то удалось определить и некоторые параметры ВХР на них (рис. 2).
Скорость коррозии на некоторых объектах превышала аварийные значения (0,2 мм/год) в 1,3–8,0 раза, интенсивность накипеобразования на некоторых из них превышала нормативы в 2–6 раз. Толщина отложений варьировалась от 2 до 12 и более мм. К тому же на некоторых объектах отсутствовали деаэраторы, были неисправны ВПУ. В целях экономии недогревали воду до температур, соответствующих выделению из нее газов.
Известно, что теплопроводность накипно-коррозионных отложений составляет от 0,1 до 3,0 вт/м2∙0С при теплопроводности трубной стали 55 вт/м2∙0С. То есть они уменьшают теплопередачу и теплоотдачу трубной стали в 18,3–550 раз, обуславливая тем самым перерасход ТЭР при эксплуатации систем, значительно уменьшая их надежность и ресурс.
Для приведения качества воды в системах в соответствие с нормативами разработан энергетический метод водоподготовки (ЭМВ). Метод основан на использовании электрических полей веществ, применяемых при изготовлении специальных ремонтно-восстановительных составов, для управления направленностью физико-химических процессов при разрушении накипно-коррозионных отложений (при их наличии) и создания защитной пленки на поверхности. В качестве ингредиентов составов используют инертные материалы, разрешенные для очистки питьевой воды и прошедшие дополнительную активацию. Под активацией подразумевается увеличение энтальпии и площади эффективной поверхности. Никакие химически активные элементы в методе не используются. Обработка одноразовая на срок не менее 5–7 лет.
Применение ЭМВ происходит на работающем объекте без вывода его из эксплуатации. Разработанная методика обработки обеспечивает мелкодисперсное разрушение накипно-коррозионных отложений, что в сочетании со своевременной гидравлической промывкой контура исключает забивание системы продуктами разрушенных отложений. При этом новых отложений на поверхности не образуется вследствие получения низкой адгезии частиц отложений к материалу конструкции. При сбросе продуктов разрушенных отложений в канализацию предельное содержание загрязняющих веществ находится в соответствии с санитарными нормами. На поверхности, в том числе и не покрытой отложениями, образуется тонкая, плотная, прочная защитная пленка, соответствующая по своим физико-механическим свойствам таковым у основного металла. Она способствует и затягиванию мелких дефектов на поверхности систем. За счет вышеуказанных явлений, а также мелкодисперсной коагуляции взвеси в объеме охладителя или теплоносителя обеспечивается автоматическое регулирование параметров ВХР, даже при отказе от традиционной химводоподготовки. Положительные стабильные результаты при использовании ЭМВ обеспечиваются адресным применением того или иного состава в зависимости от состояния как самого теплоносителя (охладителя), так и системы. Учитываются и интенсивность накипеобразования, коррозионная агрессивность среды, то есть параметры, активно влияющие на процессы снижения надежности и ресурса эксплуатации. Окупаемость указанных технологических мероприятий находится в пределах 9–15 месяцев. Химический состав воды, отсутствие водоподготовки, износ трубопроводов и оборудования на объекте теплоснабжения не являются препятствием для ЭМВ.
Некоторые примеры.
— На объекте не работает деаэратор, практически отсутствует химводоподготовка (ХВП), содержание взвесей в воде 150–200 мг/л, скорость коррозии 1,64 мм/год, при аварийных 0,2 мм/год, содержание железа 7,0 мг/л при ПДК = 0,3 мг/л. Все параметры после применения ЭМВ приведены в норму. Наблюдение за объектом продолжалось в течение 4 лет (рис. 3, 4).
— На объекте хорошо налажена ХВП, тем не менее солесодержание в 3,0 раза превышает допустимые значения, скорость коррозии почти в 2,0 раза выше аварийных значений. Обработана ЭМВ система ГВС (48 м3) и котловой контур (40 м3).
За счет организации сопровождения ВХР депо и коррекционных обработок скорость коррозии в системе теплоснабжения приведена в соответствие нормативным документам.
Значительно уменьшились мутность и содержание железа в котловой воде. Мутность — с 37,4 до 14,6 мг/л. Содержание железа — с 1,07 до 0,464 мг/л.
В 2014–15 гг. проведены комиссионные внутренние осмотры поверхностей питательного бака деаэратора, парового котла (2 осмотра) и бака-аккумулятора системы ГВС (рис. 5).
По сравнению с базовым 2011 годом экономия ТЭР за период с 01.01.2013 г. по июль 2015 года составила 531,173 тонны мазута. Данный результат получен за счет очистки системы от накипно-коррозионных отложений и приведения параметров ВХР системы в соответствие федеральным нормативным документам при проведении обработки и сопровождении.
— На рис. 6 приведен пример очистки наружной поверхности жаровых труб водогрейного котла от отложений с помощью ЭМВ. Из котла выведено порядка 350 кг разрушенного нагара.
Основные статьи экономии по котельным:
— Удешевление процесса водоподготовки за счет замены ХВП ЭВМ. В отличие от ХВП при ЭМВ в рамках одной технологии все регламентируемые параметры ВХР приводятся в соответствие нормативам.
— Уменьшение затрат ТЭР (удельного расхода) на 9–20% за счет увеличения теплоотдачи конструкций.
— Сокращение затрат ввиду кратного уменьшения скорости коррозии на ремонт оборудования и перекладку трубопроводов.
— Уменьшение водопотребления и водоотведения ввиду ликвидации утечек.
— Уменьшение выбросов вредных веществ в атмосферу.
— Уменьшение расхода электроэнергии на транспортировку теплоносителя.
Сети
В результате обработки и сопровождения сетей ГВС и отопления получены следующие результаты.
Первый пример. Скорость коррозии до обработки превышала аварийную в 11 раз. Сильно утоненные трубопроводы с толщиной отложений 3–5 мм.
В результате ЭМВ за счет кратного уменьшения скорости коррозии (в 30–40 раз) технологически обоснованно повысился ресурс эксплуатации даже сильно изношенных трубопроводов. За все время наблюдения (4 года после ЭВМ) на сетях не было ни одной аварии. Параметры ВХР были приведены в соответствие нормативным (рис. 7, 8).
Второй пример. Содержание железа в воде депо превышала ПДК в 20 раз, скорость коррозии 1,64 мм/год — в 8 раз выше аварийной (рис. 9, 10).
Система наблюдалась более 5 лет. Поверхности, контактирующие с водой, чистые, покрыты защитной пленкой.
Пример третий. Толщина отложений в системе более 12 мм.
На лицо (рис. 11) процесс очистки даже таких сильно загрязненных систем. Через 2 года чистая, свободная от отложений поверхность, покрытая защитной пленкой.
А вот так уменьшилась скорость коррозии в тепловых сетях одного из московских вокзалов после применения ЭМВ. За 9 лет она уменьшилась в 285 раз. При таких скоростях коррозии стальные трубы могут прослужить до 50–70 лет (рис. 12).
Виды экономического эффекта от применения метода на тепловых сетях:
— Сокращение затрат на текущий и капитальный ремонт трубопроводов ввиду кратного уменьшения скорости коррозии и интенсивности накипеобразования. Новые стальные трубы при подобных скоростях коррозии могут прослужить 50–70 лет.
— При кратном уменьшение скорости коррозии, получении стабильного ВХР изменяется подход к проведению ремонтных работ — от единовременной замены всех трубопроводов к выборочно-поэтапной. Это значительно сократит расходы и улучшит качество ремонта. Следует учитывать, что даже после замены 2/3 всего объема обработанных трубопроводов на новые энергетический потенциал, образующийся при энергетическом методе, переносится и на новые участки.
— Существенное сокращение потребления теплоты после ЭМВ до 10–15% (рис. 13).
Сравнительная оценка состояния системы отопления после химической очистки и применения ЭМВ приведена на рис. 14.
Подобное состояние системы хорошо коррелируется с видом сточных вод и химическим составом. Так, содержание железа после химии увеличилось в 1244 раза. Выявлен ПАВ (рис. 15).
Проведены сравнительные испытания ряда современных импортных средств и ЭМВ на тепловых сетях московских вокзалов (рис. 16).
На трех международных выставках в области водоподготовки (ЭКВАТЭК 2006, ЭКВАТЭК 2008, «Мир чистой воды») разработка отмечена золотой медалью и дипломами.
Заключение
В результате применения ЭМВ на системах водотеплоснабжения и охлаждения промышленного оборудования и подвижного состава установлено, что:
Происходит кратное уменьшение скорости коррозии металлических конструкций. В результате ресурс эксплуатации стальных трубопроводов может возрасти до 50–70 лет.
В результате уменьшения интенсивности накипеобразования теплоносителя достигнута экономия ТЭР в пределах 9–20%.
3. Метод применим для: любых водосодержащих теплоносителей и охладителей (вода: пресная и соленая, антифриз, химические растворы и т. д.) закрытых и открытых систем; любых конструкционных материалов трубопроводов (сталь, чугун, цветные металлы и сплавы, пластик); новых объектов (трубопроводы, оборудование при строительстве), эксплуатации, капитальных ремонтов и реновациях.
Литература
Торопов М. Н. «Материалы для теплопроводов. Металл или пластик?» Сантехника, Отопление, Кондиционирование. 2006 год, № 2.
Торопов М. Н. «Результаты внедрения «ТермоДАВ» на объектах стационарной теплоэнергетики». Сантехника, Отопление, Кондиционирование. 2007 год, № 1.
Торопов М. Н. «Износ проблема общая». Технология машиностроения. 2004 год, № 6.
Торопов М. Н. «Комплексный подход к приведению качества питьевой и технической воды в соответствие санитарно-эпидемиологическим нормам». Сантехника, Отопление, Кондиционирование. 2006 год, № 7.
Торопов М. Н. «Новый отечественный способ санации трубопроводов». РОБТ. 2006 год, №4.
Необходимость поквартирного учета затрат энергии в многоквартирных домах указана Федеральным законом от 23 ноября 2009 № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности…», а, согласно статье 157 «Жилищного кодекса Российской Федерации», закреплено право жителей оплачивать коммунальные услуги по квартирным приборам учета. Постановлением Правительства РФ от 06.05.2011 № 354 с изменениями от 27.03.2018 г. к «Правилам предоставления коммунальных услуг собственникам и пользователям помещений в многоквартирных домах и жилых домов» указано, каким образом проводить эту оплату раздельно на отопление, водоснабжение и электроснабжение.
В частности, согласно пункту 42 (1), абзац 4, «в многоквартирном доме, который оборудован коллективным (общедомовым) прибором учета тепловой энергии на отопление и в котором все жилые и нежилые помещения оборудованы индивидуальными и (или) общими (квартирными) приборами учета (распределителями) тепловой энергии, размер платы за коммунальную услугу по отоплению в помещении определяется по формулам 3 (3) и 3 (4) приложения № 2 к настоящим Правилам, исходя из показаний индивидуальных и (или) общих (квартирных) приборов учета тепловой энергии и показаний коллективного (общедомового) прибора учета тепловой энергии».
Это означает, что помимо квартирных приборов учета обязателен коллективный (общедомовой) прибор учета тепловой энергии на отопление и предварительно из показаний общедомового прибора учета вычитается сумма показаний каждого квартирного прибора учета, в том числе арендуемых нежилых помещений при их наличии, получая тем самым объем (количество) тепловой энергии, расходуемой на общедомовые нужды (отопление вестибюлей входа, лестничных клеток, лифтовых холлов, межквартирных коридоров и др.). Полученная разность прибавляется к показанию каждого квартирного прибора учета в долях общей площади каждой квартиры от суммы общих площадей всех квартир и нежилых помещений в многоквартирном доме.
Следует обратить внимание, что если в п. 42 (1) говорится о квартирных приборах учета, устанавливаемых обычно на горизонтальных квартирных системах отопления, и в скобках о распределителях, устанавливаемых на каждом отопительном приборе в вертикальных однотрубных или двухтрубных общедомовых системах отопления, то в перечисленных формулах Приложения 2 к Правилам речь идет только о квартирных приборах учета, являющихся коммерческими приборами учета. Поскольку распределители измеряют количество прошедшей через отопительный прибор тепловой энергии в условных единицах, пересчитывая их затем для каждой квартиры в доли количества теплоты, измеренной общедомовым прибором учета. При этом следует отметить, что, когда анализируется измеренное теплопотребление отдельной квартиры, в которой поддерживается пониженная температура воздуха, теплопоступление от стояков системы отопления остается вне пределов измерения.
Согласно абзацу 3 п. 42 (1), «в многоквартирном доме, который оборудован коллективным (общедомовым) прибором учета тепловой энергии на отопление и в котором не все жилые или нежилые помещения оборудованы индивидуальными и (или) общими (квартирными) приборами учета (распределителями) тепловой энергии, размер платы за коммунальную услугу по отоплению в помещении определяется по формулам 3, 3 (1) и 3 (2) приложения № 2 к настоящим Правилам исходя из показаний коллективного (общедомового) прибора учета тепловой энергии».
Это означает, что при неполном оснащении многоквартирного дома квартирными приборами учета или, если часть их была демонтирована, то считается затруднительным с достаточной точностью определить потребление теплоты квартирами, в которых отсутствует измерение квартирными приборами учета, а также общедомовыми помещениями. Поэтому Правилами предлагается в этих случаях исключить оплату за коммунальную услугу отопления по показанию действующих квартирных приборов учета, а определять теплопотребление квартир по общедомовому прибору учета пропорционально общей площади квартир и нежилых помещений.
Но Конституционный суд Российской Федерации в связи с жалобой гражданина С. Н. Деминца своим постановлением от 10 июля 2018 г. № 30-П признал «неконституционность нормативного положения об отказе производить плату за отопление исходя из показаний индивидуального прибора учета тепловой энергии в связи с тем, что дом оборудован такими приборами не полностью». Это, по мнению суда, «ставит права и законные интересы одних собственников помещений в многоквартирном доме в зависимость от недобросовестного поведения других собственников помещений в этом доме, что причиняет убытки добросовестным и законопослушным собственникам помещений в многоквартирном доме и позволяет собственникам помещений, чрезмерно расходующим тепло, обогащаться за счет соседей».
Однако последнее утверждение неоднозначно, потому что оно правильно, когда распределение измеренного общедомовым прибором учета количества потребленной на отопление теплоты происходит пропорционально общей площади квартир, но вследствие того, что между смежными квартирами происходит теплообмен через внутренние стены и перекрытия, отделяющие их друг от друга, возможно, наоборот, квартира, жильцы которой поддерживают пониженную температуру воздуха, будут отапливаться от смежных квартир с более высокой температурой, теплопотребление которых еще больше повысится за счет этого. А теплосчетчик, установленный в квартире с пониженной температурой воздуха, будет показывать потребленное количество теплоты из системы отопления намного ниже ее истинных теплопотерь и ниже величины, назначенной исходя из распределения пропорционально общей площади квартир, — это справедливо? Кстати, то же будет происходить и при наличии квартирных приборов учета тепловой энергии на отопление во всех квартирах дома.
Рассмотрим, какова величина перерасхода теплоты на отопление в смежных квартирах с повышенной температурой воздуха и какая доля теплоты, поступающей из системы отопления, остается для измерения теплосчетчику, установленному в квартире с пониженной температурой воздуха по сравнению со смежными квартирами? В [1] приводятся данные, полученные Ассоциацией «Совет производителей энергии», о том, что при снижении в квартире температуры воздуха на 1 °C по сравнению со смежными квартирами в последних увеличится потребление тепловой энергии на 20%, а при снижении температуры воздуха на 3 °C увеличение потребления тепловой энергии смежными помещениями возрастет на 60%. Это явилось основанием для обращения Минстроя России в Правительство Российской Федерации с предложением отменить обязательность установки индивидуальных приборов учета тепловой энергии на отопление, предусмотренную Федеральным законом № 261-ФЗ, оставив это право самим собственникам помещений в многоквартирном доме.
Другая противоположная точка зрения была высказана там же в [1] генеральным директором производителя приборов учета тепловой энергии И. В. Кузником — при разнице температур воздуха в смежных квартирах в 1 °C увеличение потребления тепловой энергии в смежной квартире с более высокой температурой воздуха возрастет только на 3,6% вместо 20%.
Нам представляется, что более значимым является не то, насколько повысится теплопотребление смежных квартир, а что будет измерять теплосчетчик в квартире с пониженной температурой воздуха, какова доля теплоты, поступающей из системы отопления, которая остается для измерения теплосчетчику по сравнению с истинными теплопотерями этой квартиры. Рассмотрим два крайних с точки зрения эксплуатации решения: в смежных квартирах при помощи термостатов поддерживается расчетная минимальная комфортная по СП 60.13330 внутренняя температура в 20 °С, в исследуемой квартире, согласно п. 5.2 СП 60.13330 — минимально допустимая при отсутствии жителей 15 °С; и в смежных квартирах при помощи термостатов поддерживается максимальная комфортная по СП 60.13330 внутренняя температура в 22 °С, а в исследуемой квартире — 20 °С, то есть разность температур составляет 2 °С.
В качестве исследуемой принята 3-комнатная квартира общей площадью 80 м2 с угловой комнатой, расположенной на среднем этаже (снизу и сверху такие же квартиры, такая же квартира примыкает к исследуемой на одном с ней этаже), из примера Рекомендаций АВОК «Руководство по расчету теплопотерь помещений и тепловых нагрузок на систему отопления жилых и общественных зданий» Р НП «АВОК» 2.3-2012. Расчетные теплопотери такой квартиры через наружные ограждения при поддержании внутренней температуры в большинстве помещений 20 °С составляют Qогр.20 расч. = 2478 Вт (расчетная температура наружного воздуха принята -26 °С). При поддержании внутренней температуры 15 °С они, соответственно, снизятся до Qогр.15 расч. = 2478∙(15 + 26)/(20 + 26) = 2208 Вт.
В первом примере инфильтрация наружного воздуха при закрытых окнах принята на 1/3 ниже расчетного воздухообмена, или 20 м3/ч на человека. Расчетный расход тепловой энергии на нагрев инфильтрующегося наружного воздуха в объеме 20 м3/ч на человека при расчетной заселенности квартиры 20 м2 общей площади квартиры на одного жителя будет: Qинф.15 расч. = 0,28∙20∙4∙1,2∙(15 + 26) = 1102 Вт. Суммарные теплопотери квартиры составят: Qт.п.15 расч. = Qогр.15 расч. + Qинф.15 расч.= 2208 + 1102 = 3310 Вт.
Возможные теплопоступления в квартиру, в которой поддерживается внутренняя температура в 15 °С от смежных квартир, где поддерживается внутренняя температура в 20 °С, происходят от смежной квартиры на этаже через внутреннюю перегородку между ними площадью (5,1 + 2,98 + 4,47 + 4,4)∙3 = 51 м2 и состоящей из железобетона толщиной 0,2 м, обитого с обеих сторон листами сухой штукатурки [λб = 0,36 Вт (м∙°С)] толщиной листа 0,01 м (Rопр = 0,40 м2∙°С/Вт), и через пол и потолок от смежных квартир, расположенных ниже и выше этажами, через перекрытие площадью 85 м2, состоящего из железобетона толщиной 0,2 м, на который положен ламинит [λб = 0,23 Вт (м∙°С)] толщиной 0,01м (Rопр = 0,37 м2∙°С/Вт), составят: Qт.пост. = 51∙(20 – 15)/0,4 + 85∙2∙(20 – 15)/0,36 = 3000 Вт.
Итак, с учетом теплопоступлений от смежных квартир для поддержания в квартире, где длительное время отсутствуют жильцы, температуры воздуха в 15 °С потребуется теплопоступлений от системы отопления при расчетной наружной температуре -26 °C: Qот.15 = Qт.п.15 расч. – Qт.пост.= 3310 – 3000 = 310 Вт, или 310∙100/3310 = 9,4% от расчетных теплопотерь квартиры, а при tн = -22 °C и выше вообще будет равна нулю. Что же будет измерять квартирный теплосчетчик в этом случае?
Теплопотребление смежных квартир от того, что они будут отапливать квартиру, в которой отсутствуют жильцы, и термостаты установлены на поддержание допустимой температуры воздуха 15 °С, увеличится в среднем на (100 – 9,4)/3 = 30% при расчетной наружной температуре. Причем это не приведет к перерасходу теплоты на отопление здания в целом, потому что в смежных квартирах температура внутреннего воздуха осталась на расчетном уровне 20 °С и теплопотери также останутся расчетными, а в квартире с температурой воздуха 15 °С теплопотери станут ниже расчетных. Вынужденный повышенный теплосъем с отопительных приборов смежных помещений обеспечивается наличием запаса поверхности нагрева отопительных приборов на компенсацию повышенных теплопотерь из-за содержания в первый год эксплуатации в ограждающих конструкциях избыточной влаги, предусмотренного Рекомендациями Р НП «АВОК» 2.3-2012.
Во втором примере, представляющем наиболее часто встречающийся случай перетекания тепловой энергии между квартирами в здании с избыточным теплопоступлением, когда в смежных квартирах представляется возможным поддерживать температуру воздуха на верхнем пределе комфортного уровня 22 °С, а в искомой квартире поддерживается нормируемая температура воздуха в 20 °С и нормируемый воздухообмен в размере 30 м3/ч на человека, расчетный расход тепловой энергии на нагрев инфильтрующегося наружного воздуха в объеме 30 м3/ч на человека при расчетной заселенности квартиры 20 м2 общей площади квартиры на одного жителя будет: Qинф.20 расч. = 0,28∙30∙4∙1,2∙(20 + 26) = 1854 Вт.
Расчетный расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию этой квартиры с учетом удельной величины внутренних теплопоступлений 17 Вт/м2 жилой площади квартиры (Аж = 43 м2) составляет Qот.20 расч. = Qогр.20 расч.+ Qинф.20 расч–Qбыт = 2478 + 1854 – 17∙43 = 3601 Вт. А такой же квартиры, в которой поддерживается температура воздуха 22 °С: Qот + вент.22 расч. = (2478 + 1854) ∙ (22 + 26) / (20 + 26) – 731 = 3789 Вт.
Возможные теплопоступления в квартиру, в которой поддерживается внутренняя температура в 20 °С от смежных квартир, где поддерживается внутренняя температура в 22 °С (также обеспечиваемая запасом поверхности нагрева отопительных приборов), через те же внутренние ограждения по аналогии с предыдущим расчетом составят: Qт.пост. = 51∙(22 – 20)/0,4 + 85∙2∙(22 – 20)/0,36 = 1200 Вт. С учетом теплопоступлений от смежных квартир для поддержания в искомой квартире температуры воздуха в 20 °С потребуется теплопоступлений от системы отопления: Qот = Qот.20 расч. – Qт.пост. = 3601 – 1200 = 2401 Вт, или 2401∙100/3601 = 66,7% от расчетных теплопотерь квартиры, или тепловая нагрузка смежных квартир увеличится примерно на (100 – 66,7)/3 = 11%. А при tн= +4,7 °С и выше теплопоступления от системы отопления будут равны нулю, квартира будет отапливаться полностью от смежных квартир.
Этот расчет также подтверждает, что при разнице в температуре воздуха в 2 °С между смежными квартирами теплосчетчик, установленный в квартире с меньшей температурой, будет фиксировать расход тепловой энергии меньше того, если бы не было теплопоступлений из смежных квартир, на 33% при расчетной температуре наружного воздуха, и с повышением наружной температуры этот процент будет увеличиваться и достигнет 100% при tн= +4,7 °С. Говорить о соответствии измеренного прибором учета в данной квартире количества теплоты и реально теряемого через наружные ограждения, в том числе для нагрева инфильтрующегося наружного воздуха, не приходится.
Обоснование обязательности применения индивидуального учета теплоты на отопление эффективностью такого учета воды и электричества, где сбережение этих ресурсов при наличии их индивидуального учета приводит к прямому снижению оплаты за их использование и никак не влияет на изменение потребления воды и электроэнергии в соседних квартирах, не подтверждается взаимными перетоками тепловой энергии на отопление в приличных объемах между смежными квартирами.
Утверждение же в [1] представителя одной известной фирмы, производящей и занимающейся распространением в нашей стране устройств индивидуального регулирования теплоотдачи отопительных приборов и теплоизмерителей-распределителей, что в домах, где уже установлены эти устройства, жители видят реальную экономию своих платежей, достигающую 40%, не имеет прямого отношения к перечисленному оборудованию. Это подтверждается результатами натурных испытаний, выполненных по инициативе Мосгосэкспертизы и мэрии Москвы с участием фирмы-производителя при поддержке Департамента капитального ремонта жилищного фонда г. Москвы и Префектуры ЮЗАО на жилых домах серии II-18-01/12 по ул. Обручева и представленных в [2] на страницах этого же журнала.
Да, действительно, в отопительном сезоне 2009–2010 годов была достигнута экономия тепловой энергии на отопление 40–47% в доме 57 по ул. Обручева за счет реализации в этом доме автоматического регулирования подачи теплоты в систему отопления по предложенному Мосгосэкспертизой графику в зависимости от наружной температуры и с учетом теплового баланса дома и выявленного запаса тепловой мощности системы отопления по сравнению с осуществлением такого же авторегулирования в 3 соседних аналогичных домах, контроллер регулятора в которых был настроен на поддержание стандартного проектного температурного графика.
Но это свидетельствует, что экономия энергии достигается только за счет авторегулирования подачи теплоты в АУУ или ИТП в месте подключения системы отопления к тепловым сетям. Установка термостатов и теплораспределителей на отопительных приборах не влияет на экономию энергии. Подтверждением этого служит представленный режим работы системы отопления одинаковых домов 57 и 59 по ул. Обручева, оборудованных АУУ, и в системе отопления последнего установлены дополнительно термостаты и теплоизмерители-распределители на отопительных приборах.
В доме 59 до 20.12 АУУ находился в рабочем режиме и фактический расход теплоты соответствовал требуемому. Но с 20.12 по 19.01 автоматика АУУ была отключена — это четко видно по резкому увеличению расхода теплоносителя на отопление до максимума с 2,4 до 4,5 т/ч (почти в 2 раза), и расход теплоты, потребляемый системой отопления, также вырос на 40–50% по сравнению с требуемым — термостаты не смогли снять этот перегрев. И, только когда вновь была включена автоматика на АУУ, теплопотребление восстановилось до проектного. Почему же термостаты не стали закрываться при таком колоссальном перегреве?
Это произошло потому, что термостаты были оборудованы термостатическими головками с максимальным пределом температурной настройки в 26 °С. Это означает, что при полном открытии термостата (а менталитет российского жителя оказался таков, что он не будет искать промежуточных положений, тем более что терморегуляторы не оцифрованы по градусам температуры) клапан не будет автоматически закрываться, пока температура воздуха в помещении не превысит 26 °С. Естественно, даже самые теплолюбивые жильцы воспринимают такую температуру как избыточную и раскрывают окна, сбрасывая теплоту на улицу.
Вывод представителя фирмы-производителя, что «сегодня нет другой альтернативы обеспечить энергоэффективность здания и снижение его теплопотребления, как индивидуальный учет тепла на отопление, мотивирующий жителей к энергосберегающему поведению и снижению уровня их затрат на отопление», необъективен и дезориентирует инженерную общественность.
Следует не согласиться с еще одним доводом защитников поквартирного индивидуального учета расхода теплоты на отопление здания — «теплоснабжающие организации лоббируют законы, фактически запрещающие квартирный учет тепла и установку квартирных приборов в новом строительстве». Здесь это не так, действительно, тепло- и водоснабжающие организации лоббируют законы, позволяющие переходить на расчет по нормативам, вместо того чтобы измерять коллективными (общедомовыми) приборами учета теплоты или воды, что показано мной в [3]. Но в данном случае во всех нормативных документах провозглашается обязательность общедомовых приборов учета, по которым будет проводиться расчет с управляющей компанией дома, а установлены в доме квартирные приборы учета или нет — теплоснабжающим организациям безразлично.
28 декабря 2018 года в ответ на замечание Конституционного суда Российской Федерации вышло Постановление Правительства Российской Федерации № 1708, внесшее изменения в п. 42(1) «Правил предоставления коммунальных услуг собственникам и пользователям помещений в многоквартирных домах» и в соответствующие формулы Приложения 2 к этим Правилам. В этих изменениях впервые для оценки количества необходимой тепловой энергии для отопления помещений, входящих в состав общего имущества в многоквартирном доме, вводится показатель «Sои — общая площадь помещений, входящих в состав общего имущества в многоквартирном доме», которая никогда не указывалась в паспорте многоквартирного дома, и это будет еще одной проблемой правильно посчитать эту площадь в уже существующем доме.
С другой стороны, потребность в тепловой энергии для отопления этих помещений не зависит от их площади — межквартирные коридоры и лифтовые холлы, как правило, не имеют наружных ограждений, через которые теряется теплота. В действительности расход теплоты на отопление общедомовых помещений зависит как от площади их наружных ограждений, так и от типа лестничной клетки: только с окнами или и с наружными переходами через балкон, при которых резко увеличивается инфильтрация наружного воздуха в помещения лестничной клетки через менее плотные балконные двери. В [3] была приведена методика определения норматива коммунальной услуги на отопление помещений, входящих в состав общего имущества в многоквартирном доме, отражающая физическую сущность этой потребности, но составители Правил проигнорировали это предложение.
Более того, они включили в формулы 2 (6) и 3 (6) новый показатель «Sинд — общая площадь жилых и нежилых помещений, в которых технической документацией на многоквартирный дом не предусмотрено наличие приборов отопления или в которых в соответствии со схемой теплоснабжения, утвержденной в соответствии с Федеральным законом «О теплоснабжении», осуществляется использование индивидуальных квартирных источников тепловой энергии». В действующем федеральном нормативном документе по проектированию систем отопления СП 60.13330 никогда не было и не может быть в проектируемом многоквартирном доме с общедомовой водяной системой отопления использование каких-то индивидуальных квартирных источников тепловой энергии. Зачем усложнять и так не всем понятные расчеты?
Например, до выхода изменений к Правилам, утвержденных ППРФ № 1708, согласно пункту 3. Приложения 2, размер платы за коммунальную услугу по отоплению в i-м жилом или нежилом помещении в многоквартирном доме, который оборудован коллективным (общедомовым) прибором учета тепловой энергии и в котором квартиры не оборудованы индивидуальными (или) общими (квартирными) приборами учета тепловой энергии, определяется при осуществлении оплаты в течение отопительного периода по формуле 3:
Pi = VД x Si / Sоб x TT (3),
где: VД — объем (количество) потребленной за расчетный период тепловой энергии, определенный по показаниям коллективного (общедомового) прибора учета тепловой энергии, которым оборудован многоквартирный дом;
Si — общая площадь i-го помещения (жилого или нежилого) в многоквартирном доме;
Sоб — общая площадь всех жилых и нежилых помещений в многоквартирном доме;
TT — тариф на тепловую энергию, установленный в соответствии с законодательством Российской Федерации.
И все, по изменениям к Правилам размер платы за перечисленную услугу с таким же набором приборов учета тепловой энергии определяется уже согласно пунктам 3 и 3 (6) по следующим формулам 3 и 3 (6) (разное расположение подстрочных обозначений —так в оригинале).
формула 3: и формула 3 (6):
где: Vi — объем (количество) потребленной за расчетный период тепловой энергии, приходящийся на i-е помещение (жилое или нежилое) в многоквартирном доме, определяется по формуле 3 (6);
Si — общая площадь i-го помещения (жилого или нежилого) в многоквартирном доме;
Sоб — общая площадь всех жилых и нежилых помещений в многоквартирном доме;
Vд — объем (количество) потребленной за расчетный период в многоквартирном доме тепловой энергии, определенный на основании показаний коллективного (общедомового) прибора учета тепловой энергии;
Sои — общая площадь помещений, входящих в состав общего имущества в многоквартирном доме;
Sинд — согласно предыдущему абзацу принимаем равным нулю.
Почувствовали разницу? Кто может сказать, зачем все это?
Подытоживая сказанное, учитывая, что поквартирный учет тепловой энергии на отопление из-за наличия перетоков теплоты между смежными квартирами отличается от учета потребления жителями электроэнергии, воды, газа и не фиксирует в полном объеме теплопоступления от системы отопления в каждую квартиру, следует согласиться с предложением Минстроя России отменить обязательность установки индивидуальных приборов учета тепловой энергии на отопление, оставив это право самим собственникам помещений в многоквартирном доме. Также следует заменить требование обязательности установки автоматических регуляторов теплоотдачи отопительных приборов в водяных системах отопления, ограничив обязательной установкой регулирующего крана без термостатической головки, предоставив право собственникам квартир по их желанию приобретать ее в розничной сети.
Для более правильного определения нормативов потребления коммунальных услуг на отопление и горячее водоснабжение в МКД, в том числе на общедомовые нужды, следует изменить «Правила установления и определения нормативов потребления коммунальных услуг и нормативов потребления коммунальных ресурсов в целях содержания общего имущества в многоквартирном доме», утвержденные Постановлением Правительства Российской Федерации от 23 мая 2006г. № 306, как это рекомендовано в [3].
Пункт 42 (1) и Приложение 2 к «Правилам предоставления коммунальных услуг собственникам и пользователям помещений в многоквартирных домах и жилых домов», утвержденных Постановлением Правительства РФ от 06 мая 2011г. № 354, следует сохранить в редакции до изменений по Постановлению ППРФ № 1708 от 28 декабря 2018 г., за исключением абзаца 3 пункта 42 (1), который изложить в следующей редакции:
«В многоквартирном доме, который оборудован коллективным (общедомовым) прибором учета тепловой энергии на отопление и в котором не все жилые или нежилые помещения оборудованы индивидуальными и (или) общими (квартирными) приборами учета тепловой энергии, размер платы за коммунальную услугу по отоплению в квартирах, оборудованных квартирными приборами учета тепловой энергии, определяется по формуле 3 (3), а в квартирах, не оборудованных такими приборами, по формуле 3 (6) приложения № 2 к настоящим Правилам».
При этом к формуле 3 (3) дать примечание, что «В многоквартирном доме, который оборудован коллективным (общедомовым) прибором учета тепловой энергии на отопление и в котором не все квартиры оборудованы квартирными приборами учета тепловой энергии, в квартирах, оборудованных этими приборами, Viодн — норматив тепловой энергии для отопления на общедомовые нужды многоквартирного дома за расчетный период (месяц), определяемый по формуле (19б) из [3], где Viодн = Nот.од.мес.тэ.
Подраздел 3 (6) Приложения 2 с формулой 3 (6) будет включать:
«3 (6). Размер платы за коммунальную услугу по отоплению в i-ой квартире, не оборудованной квартирным прибором учета тепловой энергии на отопление, в многоквартирном доме, который оборудован коллективным (общедомовым) прибором учета тепловой энергии и в котором есть квартиры, оборудованные квартирными приборами учета тепловой энергии, согласно пунктам 42 (1) и 43 Правил, определяется по формуле 3 (6):
Pi = [VД – Σ(Vin + Viоднx Sin/Sоб)] x Si / (Sоб – ΣSin) x TT (3.6),
где VД, Si, Sоб, TT — то же, что и в формуле (3);
Vin, Viодн — то же, что и в формуле 3 (3) квартир, оборудованных квартирным прибором учета тепловой энергии на отопление;
Sin — общие площади квартир, оборудованных квартирным прибором учета тепловой энергии на отопление».
И последнее, ряд специалистов в [1] предложили для снижения перетекания тепловых потоков на отопление смежных квартир увеличить сопротивление теплопередаче внутренних межквартирных стен и плит перекрытия, гармонизировав эти требования с повышением шумоизоляции между соседними квартирами. Считаю, в условиях нехватки средств на теплоизоляцию наружных ограждений, следуемых из приказа Минстроя России от 17 ноября 2017 г. № 1550/пр, где пунктом 8 исключаются многоквартирные дома из перечня зданий, при капитальном ремонте которых с 1 июля 2018 года должна быть повышена энергетическая эффективность на 20% по сравнению с требованиями 2003 года по СНиП 23-02, а замену окон на энергоэффективные с повышенным сопротивлением воздухопроницанию отдали на откуп жителям, уместно ли говорить на этом фоне о повышении теплоизоляции внутренних межквартирных ограждений?
И уместно ли утверждать обязательность поквартирного учета тепловой энергии на отопление, когда в п. 14б того же приказа при проектировании многоквартирных домов рассматривают наиболее энергоэффективное решение по установке оборудования автоматического регулирования подачи тепловой энергии в систему отопления при условии наличия технической возможности — это при проектировании, когда проект создается с чистого листа? А при капитальном ремонте вообще ничего!
Представляется, что в изложенной в [1] триаде, по мнению автора, в единстве которой может быть достигнута наибольшая эффективность: индивидуальный тепловой пункт или АУУ с авторегулированием подачи теплоты на отопление, механическая вентиляция и поквартирный учет, должны быть выделены приоритеты. Безусловно, вначале первое положение как наиболее энергоэффективное решение при минимуме затрат, обеспечивающее комфортный тепловой режим в доме и разумное сочетание естественной с «теплым» чердаком (особенно в многоэтажных МКД) и механической вентиляции [4], обеспечивающие нормативный воздухообмен в квартирах.
Здесь также для сознательных жителей, желающих качественно улучшить вентиляцию в своих квартирах, может быть рекомендовано при необходимости применение индивидуальных компактных устройств в виде локальных вентиляторов-проветривателей, устанавливаемых в стене, или устройств, одновременно утилизирующих теплоту вытяжного воздуха для нагрева приточного наружного в компактном рекуператоре, которые подготовленные жители могут приобрести в розничной торговле и установить самостоятельно без специального проекта. Тогда пригодятся и поквартирные приборы учета тепловой энергии на отопление, но как инициатива отдельных жителей, а не обязательное решение федеральных органов власти.
Желательно параллельно выполнять утепление наружных стен и замену окон на энергоэффективные — мы значительно отстали от стран ЕС в этой области, а это хотя и более затратное решение, но оно работает на будущие поколения, сохраняя для них природные богатства России.
Литература
Табунщиков Ю. А., Ливчак В. И., Грановский В. Л., Васильев Г. П., Кузник И. В., Горшков А. С., Колубков А. Н. О целесообразности поквартирного учета расхода тепла на отопление здания. «АВОК» № 1 — 2019.
Ливчак В. И.Выбор приоритета в авторегулировании теплоотдачи систем отопления жилых зданий. «Инженерные системы» АВОК Северо-Запад, № 1 — 2016.
Ливчак В. И. Определение нормативов потребления коммунальных услуг на отопление и горячее водоснабжение, в том числе на общедомовые нужды (предложение к изменению Правил ППРФ № 306 от 23 мая 2006 г). «Инженерные системы» АВОК Северо-Запад, № 3 — 2018.
Ливчак В. И. Естественная вентиляция многоквартирных домов удовлетворяет современным нормативным требованиям. «АВОК», № 5 — 2017.
Предприятие по производству свинцово-кислотных аккумуляторов АО «Балтэлектро» (правопреемник Ленинградского аккумуляторного завода) выпускает аккумуляторные батареи для большегрузных автомобилей, тепловозов (ж/д), тяжелой гусеничной техники, а также уникальные изделия больших типов для морской техники. Предприятие является старейшим в России и совсем недавно отметило 100-летие своего возникновения (в 1913 году).
Проблемы коллективной защиты работающих в аккумуляторном производстве с помощью современных технических решений промышленной вентиляции на примере АО «Балтэлектро» неоднократно рассматривались на страницах журнала «Инженерные системы. АВОК Северо-Запад» начиная с первых его выпусков.
Мы знаем, какое большое значение этой проблематике придавал профессор Гримитлин М. И., благодаря которому старейший аккумуляторный завод России сохранил свою питерскую прописку. В своем последнем интервью редактору журнала «Инженерные системы», озаглавленному многозначительно «Помнить закон канона…»[1], М. И. Гримитлин просто не мог обойти вниманием проблематику аккумуляторного производства, изложив в исключительно своей манере — в сжатом виде, тезисно, в четкой логической последовательности — все накопившиеся к концу 1980-х годов экологические проблемы и обозначив пути их решения.
Чем ценен вклад именно М. И. Гримитлина в благополучное решение поставленных задач, так это присущим ему (как никому другому) умению задействовать свой богатейший теоретический багаж для решения актуальных сугубо практических вопросов: и в результате каждое его решение имеет солидное научно-техническое основание. И этот вклад М. И. Гримитлина еще ждет своего творческого осмысления и обобщения.
Что еще отличало М. И. Гримитлина от других исследователей — это подчеркнуто открытый государственный подход к порученному делу: каждая задача — будь то подача приточного воздуха в помещение судосборочного цеха высотой 200 м или экологическая безопасность аккумуляторного производства — решалась им комплексно в интересах прежде всего страны, трудового коллектива завода и учитывая озабоченность населения, проживающего в непосредственной близости от предприятия (в так называемой санитарно-защитной зоне). И, несмотря на утилитарность решаемых задач, М. И. Гримитлин получал результаты, обогащающие науку в методологическом отношении.
Не потеряла своей актуальности работа по научно-техническому обеспечению новых нормативов содержания свинца в рабочей зоне аккумуляторных заводов [2]. По сути это первая публикация в отечественной научно-технической литературе, посвященная популярной ныне теме — гармонизации нормативной базы в отечественной и зарубежной (главным образом западно-европейской) практике. Особенно интенсивно тема гармонизации нормативов освещается в трудах НИИ экологии человека и окружающей среды им. А. Н. Сысина (г. Москва), в публикациях ведущего специалиста в этой области д. м. н. проф. Пинигина М. А., который работал в тесном контакте с М. И. Гримитлиным над обеспечением экологической безопасности аккумуляторного производства в городе Санкт-Петербурге.
В программной статье «Вентиляция: современное состояние и перспективы развития», помещенной в первом номере увидевшего свет журнала [3], касаясь оценки местной вытяжной вентиляции, М. И. Гримитлин рекомендовал опираться на комплекс показателей, характеризующих эффективность работы таких устройств (местных отсосов, укрытий): коэффициент улавливания, индекс экономичности, оптимальный коэффициент улавливания.
Для повышения санитарно-гигиенической эффективности местной вытяжной вентиляции М. И. Гримитлин [4] рекомендовал:
— максимально капсулировать технологические процессы, размещая источники выделения вредностей в полных укрытиях, находящихся под разрежением не менее 20 Па (типа: вытяжной шкаф, бокс, замкнутый рабочий объем и т. п.);
— при невозможности применения полных укрытий широко применять для локализации вредных выделений универсальные подъемно-поворотные устройства типа «Лиана», позволяющие максимально приблизить местный отсос к источнику выделения вредностей;
— выполнять работы по определению коэффициентов улавливания местных вытяжных устройств на различных технологических операциях аккумуляторного производства.
Здесь уместно отметить, что эти рекомендации успешно реализуются. Так, вопросы разработки локализующей вентиляции и исследования универсальных местных вытяжных и безвихревых устройств детально рассмотрены в большом коллективном труде [5], в котором обобщены богатый опыт практического использования новых технических решений и где приведены многочисленные примеры расчетов аэродинамических характеристик местных отсосов и гигиенической эффективности их. Причем конкретные примеры сопровождены наглядными иллюстрациями и графикой.
Далее, в последние годы были проведены исследования по оценке инженерных решений систем вентиляции на производстве свинцово-кислотных аккумуляторов, оснащенном новым технологическим оборудованием, которые содержат эмпирические показатели степени улавливания свинца на основных технологических переделах [6].
В отчете о научно исследовательской работе [7], проведенной НИИОТ СПб в 1992 году под руководством д. т. н. Позина Г. М. на аккумуляторном заводе, получены путем инструментальных замеров показатели улавливания и экономичности некоторых типичных местных вытяжных устройств: закрытого типа (шкафные укрытия) и открытого типа (зонты, щелевые отсосы и т. п). Индекс экономичности в данной работе определялся как отношение концентрации свинца в воздуховоде от местного отсоса (Св) к концентрации свинца в воздушной среде рабочей зоны, т. е. в зоне дыхания на постоянных рабочих местах (Ср.з.):– kэк = Св/Ср.з.
На участке отливки мелких деталей (шариков, прутков и т. д.) концентрация свинца в рабочей зоне составила 0, 66 мг/м3 (среднее из 30 замеров), концентрация свинца в воздуховоде щелевого полукольцевого отсоса составила 1,45 мг/м3 (среднее из 35 замеров), концентрация в воздуховоде от укрытия котла составила 10,33 мг/м3 (среднее из 15 замеров).
Индекс экономичности полукольцевого щелевого отсоса оказался равен 2,2, а индекс экономичности шкафного укрытия (с рабочими проемами для обслуживания плавильного котла) оказался почти на порядок выше и составил 15,6 (среднее из 15 замеров), еще раз подтверждая азбучную истину, что закрытые местные отсосы эффективнее открытых.
Понятно, что сейчас характеристика условий труда на стационарном рабочем месте литейщика в 1992 году может представлять самый абстрактный интерес. Однако эта характеристика, установленная путем конкретных инструментальных замеров, может считаться отправным базисом для сравнения с аналогичным рабочим местом при эксплуатации нового, более совершенного технологического оборудования, что позволяет получать количественную оценку эффективности мероприятий по модернизации производства.
В табл. 1 приведены обобщенные результаты исследований, характеризующие условия труда и эффективность механической вентиляции, обслуживающей рабочие места производственных (участков) помещений аккумуляторного завода [6]. Значения этих концентраций получены путем синхронных замеров. За параметр эффективности улавливания отходящих вредностей местными вытяжными устройствами принято отношение усредненных концентраций свинца (и его неорганических соединений) в воздухе зоны дыхания работающих к концентрациям в рабочем сечении местного отсоса. Таким образом, фактически определяется индекс экономичности местных вытяжных устройств (МВУ), который получил широкое распространение при оценке эффективности местной вытяжной вентиляции [9, 11 и др.].
В качестве дополнительного комментария к табл. 1 можно добавить, что в ней приведены усредненные данные о содержании свинца в воздухе рабочей зоны производственных помещений, которые можно сравнить с аналогичными
Таблица 1.
Характеристика эффективности местных отсосов
Постоянные рабочие места
Кол-во проб
Средние концентрации свинца мг/м3
Индекс экономич-ности, Кэ
Тип местного отсоса
в зоне дыхания
в сечении местного отсоса
Литейный участок
1
Рабочее место литейщика
82
0,080
1,42
17,8
Укрытие с рабочим проемом
2
Рабочее место выгрузки пластин
33
0,069
0,7
10,1
ППУ типа «Лиана»
Участок приготовления порошка
3
Рабочее место мельника (дробильщика)
20
0,095
—
—
Встроенный отсос
Участок обрубки и зачистки ушков
4
Рабочие места у пресса вырубки
12
0,077
0,355
4,6
Боковой щелевой отсос
Участок сборки аккумуляторов
5
Рабочее место набора электродных блоков
16
0,185
1,155
6,2
Панели равномерного всасывания
6
Рабочее место паяльщика межэлектродных соединений
18
0,170
1,460
8,6
ППУ типа «Лиана»
значениями, полученными в 1992 году [7]. Так, по литейному участку это сравнение представлено следующими показателями: 0,66 мг/м3 в 1992 году и 0,08 мг/м3 в 2013 году; по участку намазки и сушки: 0,36 мг/м3 и 1992 году и 0,069 мг/м3 в 2013 году; по участку обрубки и зачистки ушков: 0,426 мг/м3 в 1992 году и 0,077 мг/м3 в 2013 году; по участку сборки аккумуляторов: 0,326 мг/м3 в 1992 году и 0,178 мг/м3 в 2013 году. Степень снижения концентрации по приведенным данным составила от 8 (на литейке) и 5 раз (на намазке) до 2 раз (на сборке).
В работе [8] приведено примерное ранжирование местных отсосов по мере снижения их эффективности:
Здесь следует сделать замечание: «зонты» занимают столь высокую позицию (сразу после укрытий) лишь в том случае, если выделение вредных веществ сопровождается тепловыделением. Такое условие подчеркивает М. И. Гримитлин [9, с. 57]. Такая же позиция отражена и в справочнике проектировщика [10, с. 171]. И, напротив, нижние отсосы (особенно если считать таковыми перфорированные столы, а выделяется пыль металлов), а также боковые и бортовые отсосы могут быть очень эффективными, если они применяются в комбинации с «душированием», панелями БВВ (безвихревой подачи приточного воздуха на фиксированные рабочие места).
Однако здесь мы принимаем предложенное ранжирование (для дальнейшего использования), только припишем ранги в обратном порядке: 1 — нижние отсосы, 2 — бортовые, боковые и угловые отсосы, 3 — кольцевые отсосы, воздуховоды равномерного всасывания, 4 — подъемно-поворотные устройства (ППУ), 5 — зонты, верхние щелевые и круглые отсосы, 6 — укрытия с рабочим проемом, 7 — полные укрытия (капсуляция).
На рис. 1 представлена графическая зависимость эффективности местной вытяжной вентиляции (в виде индекса экономичности) от типа местных отсосов (с присвоенными им рангами) как иллюстрация к таблице № 1.
В данной статье мы сконцентрировались на фактических данных, характеризующих современное состояние воздушной среды на рабочих местах аккумуляторного производства. Эти данные были получены в результате исследований, проведенных в 2013–2015 годах, и эти результаты были представлены в работе [6]. Качественное улучшение условий труда, достигнутое к этому моменту по сравнению с показателями 1992 года, было определенно целым комплексом факторов (или мероприятий): прежде всего за счет совершенствования технических средств местной вытяжной вентиляции.
Дальнейшее улучшение состояния воздушной среды на рабочих местах возможно только за счет совершенствования систем приточной вентиляции с созданием локальных зон чистого воздуха в производственных помещениях.
Касательно совершенствования систем местной приточной вентиляции М. И. Гримитлин [3] привел в качестве примера положительный опыт использования панелей безвихревой подачи приточного (нормативно очищенного) воздуха в сборочном цехе АО «Балтэлектро» (создание «оазисов» чистого воздуха на фиксированных рабочих местах). Кстати, этот опыт показал следующий результат при расчете коэффициента защиты, характеризующего снижение содержания свинцовой пыли в зоне дыхания работающих по сравнению с фоновым содержанием в помещении: снижение составило от 5 до 15 раз и более (в зависимости от типа панелей).
Литература
Гримитлин М. И. «Помнить закон канона…» — Инженерные системы АВОК С-З, № 1, 2003 г. С. 9–13.
Гримитлин М. И., Остапенко Е. И., Попов Б.А. Техническое обеспечение новой предельно допустимой концентрации свинца в воздухе рабочей зоны аккумуляторных заводов. — Инженерные системы, АВОК С-З, 2002, № 1, с. 23–28.
Гримитлин М. И. Вентиляция: современное состояние и перспективы развития. — Инженерные системы, АВОК С-З, 2001, № 1, с. 23–28.
Гримитлин М. И., Крупкин Г. Я. Разработка технических решений по совершенствованию аэродинамических схем и повышению эффективности местных вытяжных устройств в производстве свинцово-кислотных аккумуляторов. — Отчет ОНИР: «Научно-техническое обоснование мероприятий по снижению риска профзаболеваний при производстве свинцово-кислотных аккумуляторов». СПб, 1997, с. 35–53.
Гримитлин А. М., Дацюк Т. А., Крупкин Г. Я. и др. Отопление и вентиляция производственных помещений. — Изд. «АВОК Северо-Запад», СПб, 2007, 399 с.
Маркова О. Л., Иванова Е. В., Смирнова Г. А., Попов Б.А. Оценка инженерных решений современных систем вентиляции на производстве свинцово-кислотных аккумуляторов. — Инженерные системы. АВОК С-З, 2016, № 4 — с. 28–33.
Отчет о НИР «Технического состояния вентиляционных систем и определения валовых выбросов в атмосферу». — СПб, 1992, 163 с.
Позин Г. М. Основные типы местных отсосов и особенности их работы». — Инженерные системы АВОК С-З, 2007, № 3 — с. 26–35.
Гримитлин М. И., Позин Г. М., Тимофеева О. Н., Эльянов Л. С., Эльтерман Е. М. Вентиляция и отопление машиностроительных предприятий. — Изд. 2-е, перераб. и доп. — М: машиностроение, 1993 — 288 с.
Внутренние санитарно-технические устройства. В 3 ч. Часть 3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн. 1/ В. Н. Богословский, А. Н. Пирумов, В. Н. Посохин и др. — 4-е изд. перераб. и доп. — М. Стройиздат, 1992. — 319 с.
Битколов Н. З. Вентиляция предприятий атомн. промышленности. — 2-е изд. перераб и доп. — М.: Энергоатомиздат, 2008. — 256 с.
В рамках традиционной струйной шиберующей защиты проемов рекомендуется размещать завесы в непосредственной близости створа проема, чтобы между вытекающими из сопел струями и краями проема не возникали промежутки, через которые наружный воздух мог бы затекать внутрь помещения. Реальные строительные конструкции вблизи проемов зачастую не позволяют устанавливать завесы в соответствии с проектными рекомендациями. К этому добавляются современные складные, подъемные и сворачивающиеся перекрытия ворот. Приходится отодвигать завесы от проема вглубь помещения, иногда на значительные расстояния. Однако, в общем случае, если не менять концепцию защиты, то в плоскости проема и в самой защитной струйной структуре возникают бреши для прохода наружного воздуха.
Первой попыткой организации защиты отодвинутыми от проема завесами, по-видимому, можно считать схему экранированной струи [1]. При всей необычности, схема экранированной струи не выходит за рамки традиционной концепции защиты. Это обстоятельство и отразилось в том, что наряду с повышением эффективности экранированные струи обладают существенным недостатком — они требуют значительного увеличения высоты помещения.
Изменение концепции защиты проема можно рассматривать в двух аспектах. Во-первых, переход от защиты проема боковой стороной струи к прямому лобовому противодействию. И, во-вторых, возврат к противодействию боковой стороной струи, однако с имитацией защиты нижней струей. В обоих случаях источник струи должен быть удален от проема.
В настоящей работе сформулированы основные принципы организации защиты проемов удаленными от створа импульсными струйными источниками.
Для понимания основных особенностей лобового противодействия струи затеканию наружных масс в проем рассмотрим классическую задачу о распространении турбулентной струи во встречном потоке. Такая задача решена в [2] приближенным интегральным методом. Струя вытекает из сопла диаметром 2δо со скоростью uo навстречу безграничному потоку со скоростью U∞. Формируется структура, ограниченная поверхностью, на которой продольные скорости равны нулю. На этой поверхности скорости направлены перпендикулярно оси симметрии. Ее охватывает другая поверхность — граница циркуляционной зоны. Внутри границы зоны развивается встречное движение струи, разворот потоков и спутное возвратное движение. Для наших целей необходима информация о зависимости длины циркуляционной зоны L и ее максимального диаметра D от соотношения скоростей m = U∞ /uo (см. табл. 1).
Таблица 1. Размеры циркуляционной зоны, образованной осесимметричной струей во встречном потоке по [2]
m
0,1
0,2
0,3
0,4
L/2 δо
36
20
14
11
D/2 δо
11
6
5
4,5
L/D
3,3
3,3
2,8
2,4
В [2] показано, что решение хорошо согласуется с опытными данными, за исключением области критической точки. В табл. 1 приведены результаты, взятые с графиков [2]. Прямой перенос схемы с циркуляционной зоной [2] на случай защиты проема удаленным импульсным источником невозможен по той причине, что встречный поток неограничен и омывает циркуляционную зону со всех сторон, тогда как в нашей задаче струя первоначально остается свободной затопленной, а противодавление струе создается лишь в самом конце ее в области проема, где и формируется пятно взаимодействия. Тем не менее имеется возможность сделать оценку отношения расстояния от источника струи до воображаемого пятна взаимодействия (до критической точки) к диаметру пятна L/D. Как видно из табл. 1, при малых m это отношение равно 3,3. С ростом m (с увеличением разности давлений в проеме) отношение L/D убывает.
Рассмотрим оценку прямой импульсной защиты квадратного проема со стороной А. Пусть осесимметричный импульсный источник с диаметром сопла dо располагается на высоте (А + Δh) на расстоянии L от проема (рис. 1). Ось струи направлена в центр проема под углом α к нормали к проему. Здесь предполагается, что струя даже частично не отражается от пятна взаимодействия, а растекается по плоскости, на которой расположен проем. Поэтому давление струи в сечении взаимодействия определяется потоком импульса струи с учетом угла набегания. Используя известные приближенные зависимости скоростей и расходов струи для осесимметричного источника, например, по [1]:
скорость на оси основного участка ‹vm›/vo = 5,9/(z/do),
коэффициент эжекции λос = Gс/Gо = 0,34(z/dо), (1)
среднеквадратичная скорость струи vср/‹vm› = 0,48= const,
найдем связь между площадью сечения струи вблизи проема Fcи длиной траектории струи Lc:
F̅c = 0,12 L̅2c, (2)
где F̅c = Fc/Fо, L̅c= Lc/do, Fc = Gс/ρ vср, Fо = π do2/4, vср — среднемассовая скорость.
Из условия постоянства потока импульса давление струи на плоскость проема равно
Р̅с F̅c = cos2α, (3)
где Р̅с = Рc/ρ vo2.
Далее принято первое условие защиты, состоящее в том, что давление струи на плоскость проема равно средней расчетной разности давлений в проеме Рc = Δ Рпр. Второе условие заключается в равенстве площадей пятна взаимодействия и проема
А̅ 2 = F̅c / cosα. (4)
Из схемы рис. 2 следует соотношение
L̅c2 = L̅2+ Н̅ 2, (5)
где
Н̅ = 0,5А̅ + 0,5 + h̅, (6)
черточка над буквой означает отнесение к диаметру do.
Угол между осью струи и нормалью к плоскости проема определяется выражением
α = arctg(H̅/L̅). (7)
Введя переменную x = L̅/H̅ и преобразовывая уравнения (2) – (7), получим расчетное уравнение для определения переменной х методом последовательных приближений
х = [10,6 А̅ 2 arctg(1/x)/ Н̅ 2 – 1]0,5. (8)
Далее определяются величины L̅, α, Δ Р̅пр по выражению (3) с учетом (2) и (5)
Δ Р̅пр = 8,33 cos2α/(L̅2+ Н̅ 2 ), (9)
скорость струи
vo = (Δ Рпр/ρ Δ Р̅пр)0,5, (10)
расход источника (вентилятора) Vo = vo Fо. Эквивалентная величина параметра m равна
m = (2 ΔР̅пр)0,5. (11)
Расчеты по выражениям (2) – (11) для двух значений размеров проема представлены в табл. 2. Мощность вентилятора определялась по коэффициенту расхода сопла 0,8 и КПД вентилятора 0,7. Размер h = 0, диаметр сопла принят do = 0,8 м.
Как видно, требуемое данной схемой удаление вентилятора от плоскости проема вглубь помещения составляет около трех высот проема (L/А). Увеличение вдвое высоты и ширины проема (площади проема в 4 раза) приводит к почти трехкратному росту расхода воздуха и более чем двадцатикратному росту мощности вентилятора. Это означает, что для защиты проемов больших размеров целесообразно переходить на более крупные вентиляторы. При всей условности сопоставления результатов табл. 1 и 2 можно видеть качественное совпадение отношений L/А и L/D в зависимости от m.
Таблица 2. Параметры защиты проема удаленным импульсным источником
А, м // А̅
3 // 3,75
6 // 7,5
ΔРпр, Па(принято)
4,0
8,0
L̅ // L, м
11,9 // 9,5
23,8 // 19,1
α, град
11,3
10,1
ΔР̅пр
0,0544
0,0138
vo, м/с
7,8
22,0
m
0,33
0,17
L/А
3,2
2,5
Vо, м3/час
14 040
39 540
Nвент, кВт
0,32
7,1
В рамках принятой схемы проследим влияние диаметра вентилятора (точнее, диаметра сопла источника). Размер проема А = 3 м, расположение вентилятора, по-прежнему, над верхней кромкой проема h = 0. Расчеты сведены в табл. 3.
Таблица 3. Влияние диаметра сопла на защитную конфигурацию
do, м
1,0
0,8
0,6
0,5
А̅
3,0
3,75
5,0
6,0
Н̅
2,0
2,38
3,0
3,5
L̅ // L, м
9,45 // 9,45
11,9 // 9,48
15,9 // 9,50
19,1 // 9,53
α, град
12,0
11,3
10,7
10,4
ΔР̅пр
0,0854
0,0544
0,0309
0,0215
vo, м/с
6,3
7,8
10,4
12,5
Vвент, м3/час
17 813
14 114
10 585
8836
Nвент, кВт
0,27
0,32
0,43
0,52
Независимо от диаметра сопла защитная конфигурация остается неизменной: расчетное удаление вентилятора от плоскости проема сохраняет свою величину 9,5 м. Это и понятно: из (2) следует, что заданная абсолютная площадь сечения осесимметричной струи определяет расстояние этого сечения от сопла. Если при прочих равных условиях источник расположить дальше, то площадь сечения струи вблизи проема станет больше, соответственно, давление струи меньше и в рамках данной схемы возникнет затекание наружного воздуха в проем. Напротив, если источник окажется ближе, то площадь пятна взаимодействия будет меньше площади проема, а давление на пятне больше. При этом произойдет как минимум частичное вытекание струи наружу и затекание наружных масс в проем по периферии.
Направление струи в центр проема или при широком проеме в центры частей проема создает определенные затруднения в реализации данной схемы. В таких сложных течениях, как плотная система параллельных струй с регулярными разворотами, устойчивая структура маловероятна. Скорее всего, смыкающиеся по бокам струи еще на подходе к проему переформировываются в структуру, аналогичную плоской струе. Но у плоского потока, набегающего на открытый проем со сбалансированным противодавлением, имеется лишь одна степень свободы — преимущественный разворот вверх и возврат на всасывание вентиляторов в общей циркуляции. Даже такая упрощенная интерпретация аэродинамической картины вызывает ассоциацию с защитой проема нижней завесой. Известно, что нижние завесы являются наиболее эффективным способом защиты проемов, однако их реализация приводит к существенному усложнению и удорожанию архитектурно-строительных конструкций.
Покажем, что посредством удаленных импульсных источников возможна эффективная имитация защиты нижней завесой. Возьмем за основу следующую схему. Струя от источника, расположенного выше верхнего створа проема, направлена под углом к проему и ударяет в пол на некотором удалении от проема. В результате соударения формируется стелящаяся струя, направленная на проем. Противодавление отрывает струю от пола и разворачивает струйные массы в противоположном направлении. Параметры течения должны быть таковы, чтобы поперечные размеры разворота полностью перекрывали проем и противодействовали втеканию наружных масс.
Предлагаемая схема опирается на экспериментально полученную картину: соударение осесимметричной турбулентной затопленной струи с плоским экраном под некоторым углом в условиях неограниченного внешнего потока, направленного навстречу струе (рис. 8.4.1 в [3]). Показано что струя, стелящаяся вдоль поверхности навстречу потоку, отрывается, образуя зоны разворота и обратного распространения струи. Внешний поток также отрывается, обтекая зоны разворота струи. В целом образуется вихревая зона. Ориентировочно относительные размеры вихревой зоны (отнесенные к диаметру сопла) при угле струи 450, относительном напоре 0,01 и относительной высоте сопла над экраном 6 равны: высота 10, протяженность от зоны соударения 20, ширина в сечении зоны соударения 17. Соотношение продольного и поперечного масштабов структуры равно 20/10 = 2.
Рассмотрим возможное развитие защитной структуры проема, имитирующей нижнюю завесу. С этой целью воспользуемся приложением уравнения импульсов к струе по аналогии с работой [4], в которой получено решение для односторонней боковой завесы. В [4] рассматривается действие потоков импульса и сил на текущий контур, связанный с точкой А, расположенной на оси струи. В соответствии со схемой для односторонней боковой завесы разность давлений вдоль размаха проема в [4] принята постоянной. Интегрирование дифференциального уравнения импульсов для текущего контура с перемещаемой по траектории точкой А приводит к уравнению траектории струи. Используя выражения для проекций скоростей, можно показать, что модуль потока импульса вдоль траектории струи сохраняется. Струю при этом можно рассматривать как свободную затопленную по аналогии с [5]. В схеме по [4] использованы значительные упрощения действительной картины течения. Так, реальная струя конечной толщины с конечным расходом и потоком импульса сведена к линии (траектории, оси струи), при этом давление в проеме меняется скачком на оси струи, тогда как в свободной струе давление остается неизменным в поперечном сечении струи. Тем не менее схема [4] с корректировкой по [1] дает не только качественное, но и количественное удовлетворительное совпадение с расчетными рекомендациями [6], опирающимися на экспериментальные данные.
В отличие от [4], где разность давлений ΔРпр в любой точке траектории постоянна, в нашем случае при перемещении точки А снизу вверх гравитационное давление меняется от максимального на нулевой отметке Рн = gΔρНпр = Рmaxдо нуля на уровне верхнего створа проема (имея в виду герметичное помещение). Схема течения струи от нижней завесы представлена на рис. 2. Примем линейный закон изменения гравитационного давления по высоте проема
ΔРпр = Рmax(1 – х/Н). (12)
Для дальнейшего разобьем всю траекторию на n участков и применим уравнение импульсов по аналогии с [4] к каждому участку (здесь всюду используется среднемассовая скорость). Тогда, в соответствии с уравнениями по [4], для i-того участка можно записать составляющие скорости
где индексом i-1 отмечены параметры входа струи в контрольный объем i-того участка, без индекса — текущие параметры внутри участка, b — ширина струи (по среднемассовой скорости), θ — угол между вектором скорости и осью х.
Тангенс угла наклона траектории в текущей точке равен
Введем упрощения. Будем считать, что струя вдоль траектории распространяется с постоянной скоростью, равной скорости на входе на траекторию vо, и ширина струи также
не изменяется и равна bо. Здесь принято, что ширина стелящейся струи bо совпадает с
шириной свободной струи от удаленного источника в непосредственной близости от пола. В соответствии с зависимостями для плоской струи [1], независимо от ширины сопла удаленного источника (завесы), ширина свободной струи равна bо = (0,55ξ)2Lстр = 0,476 Lстр (при ξ = 0,8), где Lстр — длина струи от источника до сечения разворота струи и перехода в стелящуюся (в расчетах принято, что Lстр ограничена плоскостью, отстоящей от пола на высоту bо/2.
Для упрощения заменим плавную траекторию ломаной линией, состоящей из n участков с одинаковой длиной Δl и углами наклона θi-1. Тогда будем иметь (xˉi – xˉi-1) = Δlˉcos θi-1, (yˉi – yˉi-1) = Δlˉ sin θi-1 и далее
Используя (12), зададим расчетный дискретный ряд εi-1 от xˉо = 0 до xˉ = Нпр/ bо:
i-1
εi-1 = εmax[1 – (bо./ Hпр)( ΔlˉΣ cos θj )]. (18)
j=0
В (18) εmax = ΔPmax / ρv о2. Поперечная координата оси струи равна
i-1
yˉi = ΔlˉΣ sin θj. (19)
j=0
По выражениям (17) – (19) приближенно рассчитывается траектория струи в поле переменной разности давлений в проеме. В начальной точке траектории положим
θi-1 = 900. При этом выражение (17) превращается в неопределенность, после разрешения которой получаем tgθ1 = 1/ε1 Δlˉ. Результаты расчетов нескольких вариантов приведены на рис. 3 для следующих условий:
— температура воздуха — наружная –35 0С, внутренняя +18 0С, Δρ = 0,27 кг/м3,
— высота середины выходного сечения сопла источника 16 м, угол струи к полу 110, расчетная длина струи 13,4 м, начальная ширина струи, стелящейся по полу, bо = 6,4 м,
— длина i-того участка Δl = 1 м, соответственно, Δlˉ = 0,16,
— гидравлическая высота проема Hпр/bо = 2,5.
Варьируя скорость струи v о в диапазоне от 4 до 5,5 м/с, были рассчитаны три варианта струй с осевыми линиями (траекториями), представленными на рис. 3 в зависимости от параметра εmax. Как видно, при самой высокой скорости 5,5 м/с (εmax = 1,16) струя оказывается настолько избыточно мощной, что уходит за пределы проема. При скорости 4,5 м/с (εmax = 1,74) разность давлений заставляет затекать струю в проем в режиме неполной защиты при хˉ = 1,5 (остается проход для наружных масс). И только при скорости 5 м/с (εmax = 1,41) ось струи пересекает плоскость проема в координате х̅ = 2,2, что означает близкую реализацию режима полной защиты.
Схема имитации нижней струи завесы представлена на рис. 4. Поток импульса имитированной нижней струи в предыдущем примере для режима полной защиты составляет 192 Н/м. При скорости на выходе из источника 15 м/с это обеспечивается расходом источника 10,7 м3/с/м. Поток импульса противодавления в проеме 338,4 Н/м. Полная защита с таким соотношением потоков импульса возможна, поскольку в рамках данной схемы исходная имитированная нижняя струя направлена под углом 900 к проему и активно отражается от пятна взаимодействия, затекая в проем под углом около 600. Для сравнения, при полной защите верхней завесой с углом струи к плоскости проема 300 потребовался бы двойной ряд аналогичных источников с расходом около 21 м3/с/м и потоком импульса 310 Н/м. Поток импульса предельного режима для верхней защиты 338,4/1,5 = 225,6 Н/м. Превышение потоком импульса верхней завесы потока предельного режима в 310/225,6 = 1,37 раза обеспечивает полную защиту с показателем q = 1. Как видно, имитация нижней завесы с углом струи к плоскости проема 900 позволяет реализовать значительно более экономичную защиту.
Таким образом, удаленные импульсные источники могут быть использованы для организации надежной струйной защиты проемов как прямым лобовым противодействием, так и посредством имитации нижней струи. Реализация такой защиты возможна на основе струйных вентиляторов и мощных промышленных завес типа КЭВ-П8020А, КЭВ-П9010А и КЭВ-П10010А.
Литература
1. Марр Ю. Н. Воздушно-тепловые завесы. Расчет и проектирование завес для защиты проемов промышленных и общественных зданий. СПб.: АО «НПО «Тепломаш». 2017 — 160 с.
2. Гиневский А. С. Теория турбулентных струй и следов. Интегральные метолы расчета. М.: Машиностроение.1969 — 400 с.
3. Теория турбулентных струй. Издание 2-е переработанное и дополненное. Под редакцией Г. Н. Абрамовича. М.: Наука. 1984.
4. Тюменцев В. А. Исследование боковой односторонней воздушной завесы без подогрева воздуха. Автореферат дисс. …к. т. н. Иркутск. 2004.
5. Гиршович Т. А. Турбулентные струи в поперечном потоке. М.: «Машиностроение». 1993.
6. Эльтерман В. М. Воздушные завесы. Изд. 2-е. М.: Машиностроение. 1966.
Андрей Киселев, инженер, руководитель службы клиентского сервиса компании «Термафлекс Россия и СНГ»
Технологии не стоят на месте, стараясь обеспечить новинками более комфортную жизнь каждому из нас. Особенно — в сфере обеспечения нашего быта. Неотъемлемой частью сегодняшней жизни стало климатическое оборудование, применяемое в домах, торговых центрах, медицинских клиниках, кафе…
И есть маленькая, но очень важная и тонкая (буквально) деталь, не видимая зачастую нам с вами — теплоизоляция, являющаяся неотъемлемой, но важной частью системы. Ведь именно она помогает избежать наличия конденсата в системе, а значит, ее разрушения или еще хуже — развития микробов и грибка, опасных для здоровья человека.
В этом материале — о новинке, не имеющей аналогов, — продукте «ТермаСмарт Про» (ThermaSmart Pro) Термафлекс — «золотой середине» в мире полиэтиленовой и каучуковой изоляции.
Большую часть жизни современный человек проводит не на свежем воздухе, а в помещении. В обычной квартире или офисе атмосфера пропитана дымом и пылью, являющейся источником разных инфекций органов дыхания. Чтобы обеспечить комфорт находящимся в помещении, необходимо не только очищение воздуха, но и насыщение его кислородом, поддержание оптимальной температуры и уровня влажности.
Сохранение высокого качества воздуха в помещениях — непременное условие хорошего самочувствия находящихся в них людей. Во время летней духоты огромное количество посетителей приходит в торгово-развлекательные центры и кафе уже благодаря тому, что в них функционирует высококачественное климатическое оборудование. Также оно необходимо в офисах для обеспечения нормальной работы оргтехники.
Современные системы кондиционирования успешно справляются с этой задачей. Одной из неотъемлемых частей для обеспечения правильной работы этих систем является наличие теплоизоляционного слоя подводящих трубопроводов с хладагентом от внешних к внутренним блокам. Основная задача теплоизоляции в этих системах — защита от выпадения конденсата, который неизбежно будет образовываться при прохождении хладагентов. Помимо применения качественной теплоизоляции важную роль играет правильность монтажа и самой теплоизоляции.
На данный момент наиболее популярной и востребованной является теплоизоляция на основе вспененного полиэтилена либо каучука. Зачастую тип изоляции определяют монтажные компании, которые осуществляют установку всей системы. При этом выбирают ее по следующим критериям: удобство монтажа, механическая прочность, доступность, цена. Кому-то нравится более мягкий материал, кому-то жесткий, один материал подвержен механическим повреждениям при малейшем зацепе, другой в этом плане более стойкий. Многие исходят из стоимости материалов, не задумываясь, что даже самая дорогая теплоизоляция для таких систем может составлять десятые и даже сотые доли процентов от стоимости всей системы, которая может достигать сотен тысяч рублей! При этом экономия на теплоизоляции измеряется в нескольких рублях с одного метра трубы.
Также часть монтажников не задумываются о том, что будет происходить далее с изоляцией в процессе эксплуатации: поставили и забыли. А напрасно, ведь любое повреждение изоляции, ее негерметичное соединение при монтаже, разрушение в процессе эксплуатации (так называемое старение материла) в конечном итоге приводят к тому, что в этих местах неизбежно образуется конденсат, который со временем накапливается. И вот уже по трубкам текут струйки воды, превращаются в лужи, которые можем не заметить своевременно, так как трубопроводы спрятаны в коробах или за подвесными потолками. В результате образуются грибок и плесень, что в свою очередь приводит к проблемам, в том числе и со здоровьем. Возникает вопрос: а стоит ли этого такая экономия? Наверное, для всех ответ будет очевиден.
Что же делать в такой ситуации? Повлиять на качество монтажа не всегда возможно. Остается только надеяться на квалификацию и ответственность монтажной компании. Но есть второй путь — изучить виды теплоизоляции и понять, что же в конечном итоге предлагают вам установить. Как уже было описано ранее, на данный момент есть два основных вида данного материала — вспененный полиэтилен и каучук. Каждый из них имеет как свои плюсы, так и минусы. Один материал более жесткий, но прочный, другой мягкий, но подвержен повреждениям. При этом теплофизические характеристики примерно одинаковые и у тех и других. Есть еще один нюанс, касающийся обоих материалов, — это боязнь УФ-излучения. То есть когда внешние блоки систем кондиционирования расположены под открытыми солнечными лучами, многие, наверное, обращали внимание на то, во что превращается теплоизоляция на трубках, если ее дополнительно не защитили отражающими покрытиями. После непродолжительной эксплуатации изоляция в таких местах разрушается и не выполняет своих функций.
Но прогресс не стоит на месте. Компания Thermaflex и ее представительство в России ООО «Термафлекс изоляция+» представляют уникальный продукт — теплоизоляция «Терма Смарт ПРО». Данный материал, по сути, является усовершенствованной версией такого известного материала, как «Термафлекс АС», который в свое время также был широко известен в России на рынке теплоизоляции именно для систем кондиционирования. Отличительной особенностью материала «Терма Смарт ПРО» является то, что он объединил все лучшие качества, свойственные другим материалам: мягкость и эластичность (присущую изоляции, сделанной из каучука, но не обладающей механической прочностью), при этом сохранил высокую механическую прочность (вобрав в себя черту полиэтиленовой изоляции), высокие показатели энергоэффективности и самое интересное — стойкость к УФ-излучению (возможность применения без дополнительного покрытия при прямом воздействии ультрафиолета), которой в такой мере не обладает ни один из производившихся до сегодняшнего дня продуктов без использования дополнительного (защитного) покрытия при монтаже с целью дальнейшей эксплуатации. Еще одна уникальная особенность данного материала — это возможность сваривания, причем сам процесс сварки не представляет никаких сложностей. Все происходит так же, как при сварке труб из полипропилена, даже аппарат используется тот же. Просто нагрейте две поверхности изоляции в течение нескольких секунд до момента плавления и соедините между собой. В результате получится полностью герметичное соединение, которое так важно при монтаже систем кондиционирования.
Данный материал уже получил известность и успешно применяется в странах Латинской Америки и Азии, где в силу климатических особенностей предъявляются повышенные требования к качеству теплоизоляции. Материал «Терма Смарт ПРО» производится в том числе на предприятии в России в г. Щелково, Московской области. Этим обусловлена его доступная цена и наличие на складе ООО «Термафлекс изоляция +».
С 4 по 7 марта в КВЦ «ЭКСПОЦЕНТР» (Москва) прошла 15-я Международная специализированная выставка «МИР КЛИМАТА — 2019».
Научно-технический журнал «Инженерные системы», издаваемый Ассоциацией «АВОК СЕВЕРО-ЗАПАД», по традиции выступил информационным партнером данного мероприятия.
Участникам и гостям выставки был представлен первый в 2019 году номер издания.
На страницах номера опубликованы материалы уже известных авторов: Юрий Марр описывает защиту проемов удаленными от створа импульсными струйными источниками, Борис Попов рассказывает об освещении некоторых практических результатах повышения экологичности аккумуляторного производства и Вадим Ливчак презентует поквартирный учет тепловой энергии на отопление.
Также в журнале ряд статей, написанных авторскими коллективами по темам основных рубрик издания.
В этом году экспозицию выставки сформировали более 250 компаний-производителей и дистрибьюторов климатического оборудования, монтажных, проектных и инжиниринговых предприятий из 23 стран мира.
Напомним, что выставка «МИР КЛИМАТА» является крупнейшей специализированной выставочной площадкой России и Восточной Европы в индустрии HVAC&R. Она объединяет лидеров индустрии, которые собираются здесь для делового общения и демонстрации передовых разработок в области производства и внедрения систем кондиционирования, вентиляции, отопления, промышленного и коммерческого холода.
С. Ю. Губарев, технический консультант, компания ООО «Вирбель»
Австрийская компания HL Hutterer&Lechner GmbH производит более 150 видов трапов. Эти трапы могут применяться во внутренних помещениях, на балконах и террасах, на парковках и стилобатах, в подвальных помещениях. Они имеют разную пропускную способность, рассчитаны на различную нагрузку, могут иметь в своем составе обычный гидрозатвор, «сухой» сифон, механическое незамерзающее запахозапирающее устройство, могут комплектоваться решетками различной формы из нержавеющей стали, ПП, ABS, чугуна, а также целый спектр дизайн-решеток, которые могут иметь декоративное покрытие или позволяют вклеить в них отделочную или мозаичную плитку. Выпуск трапов может быть вертикальным, горизонтальным, шарнирным (с бесступенчатой регулировкой угла поворота); разного диаметра. Трапы могут быть с обратным клапаном, использоваться с электрообогревом и без него, могут соединяться с разными типами гидроизоляции и т. п. Естественно, проектировщикам очень сложно выбрать трап для решения своих задач из всего этого многообразия. Представленная ниже таблица поможет монтажникам и проектировщикам в выборе нужного трапа.
Следует отметить, что:
Трапы HL могут надежно соединяться с любым видом гидроизоляции — полимербитумной, обмазочной, из мембран ПП, ПВХ, EPDM. Для подбора нужного гидроизоляционного комплекта необходимо знать тип трапа и вид гидроизоляции.
Для решения проблемы с запахом при пересыхании гидрозатвора необходимо выбирать трап с «сухим» сифоном Primus. При наличии в нем воды он работает как обычный сифон, а когда вода испаряется или происходит срыв гидрозатвора, сливное отверстие перекрывается подвижной частью сифона, которая препятствует проникновению запахов из канализации в помещение.
Конечно, в таблице мы не смогли показать все виды трапов, поэтому с полной номенклатурой можно ознакомиться в каталоге продукции HL28/RUS (при обращении предоставляется бесплатно) или на сайте www.hlrus.com. На сайте www.hl.at можно скачать библиотеку трапов (и не только) для BIM-проектирования.
Но об одном трапе хотелось бы рассказать отдельно — это трап HL540(I).
— Благодаря дизайн-решетке для вклеивания плитки этот трап будет изысканно и гармонично смотреться в душевой с облицовкой любого вида.
— Высокая пропускная способность дает возможность не ограничивать полет фантазии в выборе душевой лейки.
— «Сухой» сифон защищает от проникновения неприятных запахов из канализации как при длительном перерыве в использовании трапа, так и при срыве гидрозатвора, исправляя этим ошибки проектирования и монтажа.
— Малая высота монтажа, 88 мм, а следовательно, малая толщина стяжки, позволяет использовать этот трап не только в новом строительстве, но и при ремонте существующих ванных комнат.
— Особенность конструкции заключается в том, что во время монтажных работ нет необходимости высчитывать высоту корпуса трапа относительно поверхности стяжки. Забудьте об ошибках при монтаже.
— В состав трапа входит комплект гидроизоляции с многоязычковой уплотнительной манжетой, устанавливаемый в корпус трапа таким образом, что обеспечивает горизонтальное положение надставного элемента с решеткой независимо от угла наклона корпуса и точности обреза его верхней кромки. Трап невозможно смонтировать, не сделав гидроизоляции.
Также в таблицу не вошли душевые лотки для дизайн-душевых. Все они могут быть использованы для устройства безбарьерных душевых в доме или квартире.
Одной из лучших моделей душевых лотков, без сомнения, является душевой лоток HL53, который принципиально отличается от всех других лотков уникальной по своему дизайну и исполнению декоративной решеткой, имеющей ряд существенных преимуществ, а именно:
— Решетка душевого лотка производится из высококачественной нержавеющей стали и не имеет подрамника, т. е. приклеивается к основанию плиточным клеем, как и обычная облицовочная плитка.
— Более того, решетка не связана жестко с корпусом лотка, а может сдвигаться по отношению к нему в достаточно широких пределах, что обеспечивает точную подгонку положения решетки к облицовочной плитке, обеспечивая идеальный внешний вид напольного покрытия в душевой.
— Так как решетка не имеет подрамника, она может устанавливаться на всю ширину душевой кабины от одной до другой стенки без отступов. На лицевой поверхности решетки выполнен специальный высокотехнологичный вогнутый профиль переменного радиуса, обеспечивающий уклон к центру в двух плоскостях, продольно и поперек решетки, и, как следствие, максимально интенсивный отвод воды. В центр решетки устанавливается специальный съемный вкладыш из высококачественной нержавеющей стали со щелевым каналом шириной 5 мм и длиной 200 мм, через который и отводится вода. Существует три вида решеток: полированная либо матовая, изготовленные из цельного бруска нержавеющей стали толщиной 8 мм, длиной от 800 до 1500 мм, и более дешевый вариант — решетка серии «Стандарт», изготовленная из листового металла методом гибки, длиной 900, 1000 и 1200 мм, с возможностью укорочения по месту.
— При создании данного лотка учитывались результаты санитарно-эпидемиологических исследований по безопасности. Дело в том, что практически у всех лотков небольшое количество воды попадает в зазоры и щели между водоприемными решетками лотков и облицовочной плиткой. Эту воду практически невозможно удалить. С течением времени вода «зацветает», т. е. начинают развиваться плесень и грибок, которые могут приводить к аллергическим реакциям или заболеваниям дыхательных путей (в особенности у детей). Конструкция лотка HL53 специально разрабатывалась для предотвращения этого явления.
— Несмотря на внедрение большого количества инноваций, цена лотка с решеткой «Стандарт» не отличается от цены стандартных лотков серии HL 50.
CWL-F-150/300 — плоская вентиляционная установка с регулятором, которую можно размещать вертикально или горизонтально, под потолком или на стене. Подходит для квартир и небольших домов. Обеспечивает приток чистого, свежего воздуха без открывания окон.
Преимущества:
— обслуживание фильтров подаваемого и вытяжного воздуха можно осуществлять, не открывая корпуса;
— вентилятор Constant flow (с постоянным расходом);
— вентиляторы на постоянном токе ЕС с низким потреблением электроэнергии работают бесшумно;
— последовательная байпасная линия для ночного охлаждения;
— сертификат Passivhaus;
— общий режим работы на базе единого программного модуля или приложения для смартфона;
— в блоке управления BM-2 [принадлежность] отображается информация о необходимости замены фильтра, который очень легко заменить;
— автоматический контроль уровня антифриза со стандартным встроенным электрическим подогревателем обеспечивает оптимальную защиту от замерзания.
CWL-Т-300
CWL-Т-300 — напольная вентиляционная установка, к которой можно подключить водяной нагреватель, регулируемый вручную.
Благодаря модульной конструкции CWL-T-300 Excellent можно идеально комбинировать с тепловым насосом WOLF, газовым или жидкотопливным конденсационным котлом, получив компактную центральную домовую установку.
Преимущества:
— Используемый для рекуперации тепла съемный противоточный пластинчатый теплообменник из пластика легко чистить.
— Тепло практически полностью передается из вытяжного воздуха в приточный, что снижает расходы на отопление.
— В установку встроена электрическая секция предварительного нагрева мощностью 1000 Вт.
— В качестве опции можно выбрать фильтры тонкой очистки, которые гарантируют чистый воздух без пыльцы и других загрязнений.
— Для регулирования используется интуитивно понятный модуль управления ВМ-2.
— Автоматическая защита от замерзания обеспечивает максимальный уровень комфорта и максимальную энергоэффективность даже при низкой температуре наружного воздуха.
К. В. Кочарьянц, директор по научной работе ООО «Арктос»
С. А. Кун, региональный менеджер по Северной и Восточной Европе VERNETSAS
Система вентиляции и кондиционирования является необходимым элементом зданий, практически любого назначения. В последнее время она также активно устанавливается и в жилые помещения. При этом вентиляция — одна из самых дорогостоящих инженерных систем как на стадии строительства, так и в период эксплуатации. Поэтому так важно осваивать и внедрять современные экономически выгодные и энергоэффективные технические решения в данную сферу.
В западных странах уже достаточно давно получили широкое распространение элементы системы вентиляции с термоприводами (thermostatic element), которые, во-первых, представляют собой альтернативное решение изделиям с электроприводами по более экономичной цене, а во-вторых, позволяют «автоматизировать» систему естественной вентиляции в жилых домах, что является важной и актуальной задачей. Несмотря на то, что на российском рынке представлен ряд вентиляционных изделий с термоприводами, они малоизвестны и практически не применяются в практике проектирования систем вентиляции и кондиционирования.
Рис. 1. Термопривод: б) принцип действия термопривода
Термопривод представляет собой медный цилиндр (рис. 1а) со штоком. Специальный воск, находящийся внутри цилиндра, реагирует на малейшее изменение температуры окружающего воздуха, увеличиваясь или уменьшаясь в объеме. Изменение объема воска приводит в движение шток (рис. 1б), за счет чего происходит перемещение элементов конструкции вентиляционного оборудования.
Несомненным преимуществом использования изделий с термоприводами является то, что это оборудование: энергоэффективно, бюджетно, автономно, надежно и просто.
Энергоэффективно — нулевое потребление электричества при работе термопривода.
Бюджетно — стоимость в разы меньше по сравнению с изделиями с электроприводами.
Автономно — не требуются постоянный контроль и управление, все регулируется автоматически в зависимости от температуры.
Просто — термопривод работает по принципу терморасширения. Без необходимости подключения электропитания и калибровки датчиков. Термопривод заменяет датчик, регулятор и электропривод.
Надежно — простота изделия обеспечивает ее надежность.
Рис. 2. Стеновой приточный клапан СПК: а) внешний вид клапана
Сотрудничество отечественного завода вентиляционного оборудования «Арктос» и ведущего мирового производителя термоэлементов французской компании Vernet привело к созданию ряда вентиляционных изделий с термоприводами. Данные изделия занимают промежуточное положение между изделиями с ручным управлением и полностью автоматизированными системами.
Рис. 2. Стеновой приточный клапан СПК: б) пример работы клапана при различных температурах
Стеновой приточный клапан СПК для естественной вентиляции предназначен для установки в наружных стенах жилых или административных зданий (рис. 2а). Термопривод установлен внутри клапана и реагирует на температуру наружного воздуха. Клапан полностью открыт при уличной температуре tн = +10 °С, при понижении температуры происходит плавное уменьшение воздухопропускной щели (рис. 2б), таким образом, уменьшается объем воздуха, поступающий в помещение. Клапан
Рис. 2. Стеновой приточный клапан СПК: б) пример работы клапана при различных температурах
полностью закрывается при температуре tн = –5 °С. При этом конструкция разработана таким образом, что пользователь может изменить диапазон работы клапана так, чтобы он перекрывался при более высоких температурах или не перекрывался совсем.
Использование стенового клапана с термоприводом в отличие от обычного (регулируемого вручную) позволит избежать таких проблем, как появление сквозняка; обмерзания клапана в зимний период времени, если пользователь забыл его перекрыть; отсутствие свежего воздуха в летний период и т. д.
Рис. 3. Решетка для воздуховодов КРС: а) внешний вид решетки
Двухрядная решетка для воздуховодов КРС оснащена термоприводом, который изменяет положение внутреннего ряда жалюзи, реагируя на температуру приточного воздуха. При температуре приточного воздуха ≤ 20 °С жалюзи отклоняются на угол α2 = +45°, направляют холодную воздушную струю вверх (рис. 3). При температуре приточного воздуха ≥ 29 °С жалюзи отклоняются на угол α2 = –45°, направляя теплую воздушную струю в сторону рабочей зоны. Использование термопривода позволяет реализовать автономное посезонное регулирование только за счет изменения температуры приточного воздуха, без переналадки системы вручную.
Рис. 4. Диффузор ДКУ
Другим воздухораспределителем, предназначенным для посезонного регулирования, который также был оснащен термоприводом, стал диффузор ДКУ. Он представляет собой классический плафонный диффузор с подвижной центральной вставкой. Перемещение положения центральной вставки позволяет изменять вид приточной струи от горизонтальной веерной до вертикальной конической.
На примере расчета капитальных и эксплуатационных затрат при устройстве вентиляции с использование диффузоров ДКУ покажем экономическую выгоду от применения изделий с термоприводами.
Так, например, в производственное помещение требуется установить 10 диффузоров ДКУ250. По техническому заданию требуется, чтобы в летний период времени диффузоры формировали веерную струю для подачи охлажденного приточного воздуха, в зимний период — коническую струю для подачи нагретого воздуха (режим воздушного отопления, рис. 5).
Для реализации двух режимов работы диффузоров требуется перемещать внутреннюю подвижную вставку: либо вручную, либо с помощью электропривода, либо с помощью термопривода. Перемещать вручную подвижную вставку у диффузоров, которые устанавливаются в производственных помещениях, как правило, на значительной высоте затруднительно или невозможно. Поэтому данный вариант не рассматривается. В таблице приведен расчет капитальных и эксплуатационных затрат при условии установки диффузоров с электро- или термоприводами.
Таблица 1. Расчет капитальных и эксплуатационных затрат при установке диффузоров ДКУ в производственном помещении
Различие в стоимости капитальных затрат в 2,5 раза и отсутствие затрат на электроэнергию наглядно демонстрируют экономическое преимущество изделий с термоприводами и энергоэффективность данного решения.
По данным компании Vernet, объем продаж термоэлементов для вентиляционного оборудования в европейские (особенно в скандинавские) страны составляет около 300 тыс. штук в год. Приведенный выше расчет с учетом количества проданных элементов показывает потенциальный экономический и энергетический эффект при использовании изделий с термоприводами, который пока в России не реализуется.