А. А. Шипилов, генеральный директор, ООО «СпецСтройПроект», Санкт-Петербург
Рассмотрен пример и показана величина падения рабочего давления в металлическом водоводе с внутренними отложениями с частичной заменой стальных труб на полиэтиленовые. Приведен график падения давления в комбинированном водоводе с полиэтиленовой вставкой-участком. Показана необходимость использования специальных Таблиц для гидравлического расчета металлических труб с отложениями на внутренней поверхности.
Ключевые слова: трубы с отложениями, падение давления, таблицы, прогнозирование.
По данным Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ на 31 декабря 2020 года в стране длина водопроводных сетей составляет более 583 000 км [1]. Большая часть этой длины приходится на металлические трубы из стали и серого чугуна, которые в процессе эксплуатации покрываются изнутри внутренними отложениями, толщина которых влияет на значения характеристик гидравлического потенциала труб — фактического внутреннего диаметра Dвн ф — , фактической скорости потока воды Vф— и фактических потерь напора по длине на преодоление сопротивлений потоку — iф [2].
Изношенные водопроводные сети (рис. 1) подвергаются замене (в основном при авариях) на новые из полимерных материалов (в основном на полиэтиленовые из ПНД по ГОСТ 18599-2001).
Рис. 1. Отложения на внутренних стенках труб из стали и серого чугуна,
где: dн — наружный диаметр трубы по ГОСТ, м;
Sр — толщина стенки трубы по ГОСТ, м;
Sф — фактическая толщина стенки трубы с отложениями, мм;
σ — фактическая толщина слоя отложений, мм;
Dвн ф — фактический внутренний диаметр труб с отложениями, мм
Замена изношенных металлических труб на полиэтиленовые производится отрезками, длина которых определяется экспертно работниками аварийных служб водоканалов, эксплуатирующих городские сети водоснабжения. Так как стоимость замены труб на полиэтиленовые значительна и зависит от их диаметра, то имеет место ситуация наличия после ремонта комбинированного трубопровода из стальных (или чугунных) труб вместе с отрезками из полиэтиленовых труб, близких по диаметру к стальным или чугунным.
Такая ситуация вызовет падение рабочего давления в конечной точке участка комбинированного трубопровода, так как существенно изменятся значения фактических внутренних диаметров металлических и полиэтиленовых труб.
Для стального участка водопроводной сети:
где:
dн — наружный диаметр стальных труб по ГОСТ, м;
Sр — толщина стенки стальных труб по стандарту, м;
δ — толщина слоя внутренних отложений, м.
Так как трубы из напорного полиэтилена не подвержены внутренним отложениям, то их внутренний диаметр определяется как:
С учетом вышеизложенного покажем на конкретном примере величину падения давления в комбинированном участке сети из стальных (с отложениями) и полиэтиленовых труб (рис. 2).
Условия задачи
По стальному водоводу длиной 5000 м диаметром 630 мм транспортируется питьевая вода в объеме q = 400 л/с (0,4 м3/с). За период эксплуатации водовода толщина слоя внутренних отложений на стенках труб составляет, δ = 30 мм (0,03 м).
Из-за частых аварий в средней части водовода длиной 1000 м произведена замена стальных электросварных труб на полиэтиленовые того же диаметра. Давление в трубопроводе в начальной его точке А–5,0 кг/см2 (0,5 МПа).
Произвести прогноз падения рабочего давления водовода на участке АБ при замене 1000 м стальных труб на полиэтиленовые на участке ВГ.
Рис. 2. Схема участков комбинированного водовода диаметром 630 мм
Решение
Определяют значения фактических внутренних диаметров труб на участках стального водовода:
Определяют скорости на участках водовода, которые составят:
Определяют величину падения давления на участках водовода, которая составляет
на участке АВ:
PNAB = PNA – Σhi(АВ) ; принимаем, что 1 кг/см2 = 10 м вод. ст.
Σhi(АВ) принимается по Таблицам для гидравлического расчета водопроводных труб из стали и серого чугуна с внутренними отложениями при заданном расходе и фактической толщине слоя отложений δ [3]
PNAB = 50 м вод. ст. — Σhi(АВ)таб = 50 — iAB таб
По Таблицам [3] для участков водовода АВ и ГБ из стальных электросварных труб диаметром 630 мм с толщиной слоя отложений δ = 30 мм (0,03 м):
VAB= 1,54 м/с, 1000 i = 5,04 мм/м = 0,00504 м/м.
При длине участка АВ = 2000 м и ГБ = 2000 п. м потери напора составят:
Аналогично на участке ВГ из полиэтиленовых труб диаметром 630 мм, PN10, SDR 17, длиной 1000 м удельные потери напора определяются по Таблицам [4]:
∆PNВГ = 39,92 м вод. ст. – (0,00333 ∙ 1000 м) = 39,92 – 3,33 м вод. ст. = 36,59 м вод. ст.
На участке ГБ длиной 2000 п. м из стальных электросварных труб с отложениями δ = 30 мм диаметром 630 мм величина изменения давления составит:
PNГБ = PNВГ – ΣhГБ = 36,59 м вод. ст. – (0,00504 ∙ 2000 м) =
36,59 м вод. ст. – 10,08 м вод. ст. = 26,51 м вод. ст.
Суммарное падение давления на комбинированном участке АБ длиной 5000 п. м из стальных труб с отложениями длиной 2000 м и полиэтиленовых труб длиной 1000 п. м составит:
То есть расчеты величины падения давления на участке АБ двумя способами — последовательно по участкам и разово — совпадают.
Таким образом, при ремонте (восстановлении) изношенных участков водопроводной сети из металлических труб с внутренними отложениями вставками из полиэтиленовых труб необходимо рассчитывать величину падения давления (напора) в конечной точке для обеспечения потребителей водой с требуемым напором.
Анализ расчетных параметров для приведенного примера показывает, что:
— на участке водовода длиной 5000 п. м с полиэтиленовой вставкой длиной 1000 п. м падение величины давления в конечной точке Б составляет:
то есть отличается от давления в начальной точке А на 46,98 %, или в 1,89 раза.
На рис. 3 приведен график падения давления в комбинированном трубопроводе из металлических и полиэтиленовых труб.
Таким образом, формула для определения общих потерь напора водопроводной сети, состоящей из различных по длине и материалу отрезков трубопроводов, будет иметь следующий вид:
где: im — удельная величина гидравлических потерь при заданном расходе воды при использовании труб из материала m;
lm — длина участка трубопровода из материала вида m;
n — количество различных отрезков сети по длине и материалу вида m трубопровода.
Рис. 3. Падение давления в комбинированном трубопроводе
Таким образом, прогноз падения рабочего давления в трубопроводах водоснабжения из металлических труб при их частичной замене отрезками из напорного полиэтилена должен проводиться с учетом величины падения давления (напора) на каждом отдельном участке сети из разных видов материалов труб. Чем больше видов материалов труб (отрезков) используется при ремонте металлического трубопровода, тем более тщательно необходимо определять значение величины фактического внутреннего диаметра металлических труб с внутренними отложениями, влияющего на величину фактических потерь iф на преодоление потерь напора на сопротивление по длине. Использование справочного пособия (таблиц) авторов для проведения гидравлического расчета металлических труб с разной толщиной слоя внутренних отложений [3] существенно облегчает прогноз падения рабочего давления в изношенных металлических водопроводах, восстановленных отрезками труб из разных полимерных материалов.
Литература
Письмо Минстроя России № 11707-ОЛ/04 от 25.03.21 Ответ на обращение НИУ МГСУ от 02.02.2021 (вх. № 302-168-52/3).
Продоус О. А., Новиков М. Г., Самбурский Г. А., Шипилов А. А., Терехов Л. Д., Якубчик П. П., Чесноков В. А. Рекомендации по реконструкции неновых металлических трубопроводов из стали и серого чугуна. // ООО «Свое издательство», Санкт-Петербург — Москва, 2021. — 40 с.
Продоус О. А., Шипилов А. А., Якубчик П. П. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб из стали и серого чугуна с внутренними отложениями. Справочное пособие. Санкт-Петербург, 2021. — 283 с.
Продоус О. А. Таблицы для гидравлического расчета труб напорных из полиэтилена. Справочное пособие. Издание 3-е — дополненное. // ООО «Свое издательство», Санкт-Петербург, 2017. — 240 с.
В столице завершается второй этап реконструкции Люберецких очистных сооружений. Об этом сообщил в своем аккаунте в социальной сети «ВКонтакте» мэр Москвы Сергей Собянин.
«Очистные сооружения — самая «скрытая» часть работы коммунальщиков, но крайне важная для экологии. C опережением графика завершаем второй этап глобальной реконструкции Люберецких очистных сооружений. Готовы ключевые объекты биологической очистки стоков. При модернизации делаем упор также на повышение качества воздуха. Мы уже почти избавились от неприятного запаха на ЛОС. Внедряем безотходные технологии. Из переработанного осадка получатся биотопливо и минеральное удобрение. Все это улучшит экологию Московского региона»,— рассказал Сергей Собянин.
По словам заместителя мэра Москвы по вопросам экономической политики и имущественно-земельных отношений Владимира Ефимова, для дальнейшей модернизации Люберецких очистных сооружений привлекут более восьми миллиардов рублей частных инвестиций. Правительство Москвы уже одобрило реализацию концессионного проекта.
«Проводится масштабная реконструкция Люберецких очистных сооружений. В ходе третьей очереди реконструкции предполагается модернизация сооружений по извлечению фосфора и удалению азота из сточных вод. Градостроительно-земельная комиссия города Москвы одобрила возможность реализации проекта в форме концессии. Она позволяет в равной степени учитывать интересы и бизнеса, и города. Столица получит функционирующий объект, а инвестор — доходы от его эксплуатации в течение всего срока действия соглашения. Частные инвестиции в строительство сооружений по очистке сточных вод составят 8,4 млрд рублей», — отметил заммэра.
Информация о возможности реализации концессии опубликована на сайте torgi.gov.ru. Потенциальные инвесторы могут заявить о намерениях участвовать в реализации проекта. В случае заключения концессии новые объекты станут первой в России подобной масштабной установкой. Соглашение с концессионером подпишут на 27 лет.
Руководитель городского Департамента инвестиционной и промышленной политики Александр Прохоров отметил, что концессионер обязуется построить объекты за два года. Далее в течение 25 лет он будет их эксплуатировать, проводить техобслуживание и текущий ремонт.
«Проект будет реализован полностью за счет инвестора, что позволит значительно сэкономить средства бюджета, а объекты останутся в собственности города. Реконструкция позволит повысить качество очистки сточных вод, а также уменьшить нагрузку на Люберецкие очистные сооружения», — добавил глава ведомства.
Это не первая концессия Москвы в сфере жилищно-коммунального хозяйства. В феврале этого года город подписал соглашение с компанией, которая построит на территории очистных сооружений Мосводоканала два завода по экологичной переработке илового осадка сточных вод. Инвестор вложит почти 27 млрд рублей, а после ввода объектов в эксплуатацию возьмет на себя термическую обработку и последующую утилизацию осадка — его будут поставлять цементным заводам для использования в качестве твердого биотоплива.
Переключение абонентов с котельной на ТЭЦ позволит сократить затраты предприятия, повысить надежность и энергоэффективность теплоснабжения жителей.
Технический совет ГУП «ТЭК СПб» под руководством генерального директора предприятия Ивана Болтенкова подтвердил экономическую эффективность реализации предложений по реконструкции котельной 4-я Красносельская. Проект предусматривает замену четырех водогрейных котлов, ликвидацию мазутного хозяйства и перевод на резервное дизельное топливо, а также подпитку теплосети от Юго-Западной ТЭЦ и ТЭЦ-15. Эти меры позволят сократить стоимость реконструкции, которая оценивается в 1,1 млрд рублей, почти в два раза. Сейчас источник работает только на 16% от установленной мощности, поскольку большая часть оборудования исчерпала срок службы и нуждается в замене. Руководитель ТЭКа дал поручение разработать дорожную карту по реконструкции котельной.
Оптимизация зон теплоснабжения ждет и котельные в Колпино – соответствующее решение приняли участники Техсовета. Как подчеркнул заместитель генерального директора ТЭКа по развитию систем теплоснабжения и проектной деятельности Артем Волостников,
оборудование на 1-ой и 2-ой Колпинских котельных «родом» из 70-х и 80-х годов достигло высокого износа из-за масштабного недофинансирования экс-собственником СПб ГУП «Пушкинский ТЭК». С целью повышения эффективности работы системы теплоснабжения предлагается перераспределить около 80% тепловой нагрузки потребителей на ТЭЦ АО «ГСР ТЭЦ» за счет строительства и реконструкции тепловых сетей. Оставшихся абонентов, проживающих в поселке им. Тельмана, предлагается запитать от блок-модульной котельной, которая будет построена на территории 2-ой Колпинской. Экономический эффект от снижения тарифа в существующей зоне покупки от АО «ГСР ТЭЦ», по подсчетам предприятия, составит более 76 млн в год.
«Проект по переключению нагрузки на ТЭЦ в Колпино и строительству современного блок-модуля – альтернатива масштабной и крайне затратной реконструкции двух котельных. Наш опыт показывает, что построить блок-модульную котельную можно дешевле и быстрее, чем реконструировать изношенное хозяйство. Так мы сможем обеспечить экономию эксплуатационных издержек и повысить надежность теплоснабжения жителей, запитав их от современных и энергоэффективных источников тепла», — отметил гендиректор ГУП «ТЭК СПб».
Техсовет также одобрил включение в инвестпрограмму мероприятий по внедрению газопоршневых установок (ГПУ) для нужд Приморской котельной. В соответствии с проектом повышения эффективности и надежности системы теплоснабжения Приморского района предусматривается увеличение зоны действия этого источника. В связи с этим предприятием запланирована замена четырех сетевых насосов. Чтобы обеспечить источник дополнительной электрической мощностью, проектный офис ТЭКа предложил разместить две ГПУ Cummins C2000N5CB с суммарной электрической мощностью 4МВт и тепловой — 4,4 Гкал/ч на котельной Пусковая (расположена на территории котельной Приморская). Проектом предусмотрено размещение установок на месте паровых котлов 80-х годов, которые будут выведены из эксплуатации. Использование ГПУ позволит снизить покупку электричества на 60%, а также сократить затраты на 5% за счет замещения выработки тепловой энергии от водогрейных котлов на производство тепловой энергии от ГПУ. Следующим шагом для реализации проекта станет разработка технического задания и включение работы в инвестиционную программу.
С 1 января 2022 года в Санкт-Петербурге начнет работу региональный оператор по обращению с твердыми коммунальными отходами. Организации, обслуживающие городской жилой фонд, готовятся к договорной кампании.
Услуга по обращению с твердыми коммунальными отходами будет оказываться по новым правилам. Полный цикл обращения с бытовым мусором войдет в зону ответственности регионального оператора: вывоз, транспортирование, обработка, обезвреживание и размещение неутилизируемых остатков. При этом ответственность за организацию накопления отходов на контейнерных площадках и их содержание в надлежащем санитарном состоянии сохраняется за компаниями, управляющими многоквартирным жилым фондом.
В соответствии с требованиями законодательства в течение 10 рабочих дней со дня утверждения единого тарифа на услугу региональный оператор размещает в средствах массовой информации и на своем официальном сайте предложение (оферту) о заключении договора на оказание услуг по обращению с твердыми коммунальными отходами и текст типового договора. Управляющая компания в течение 15 рабочих дней должна направить в адрес регионального оператора заявку на заключение договора и приложить необходимые документы, подтверждающие право собственности или право пользования помещениями, наличие лицензии, сведения о характеристиках жилых и нежилых помещений многоквартирного дома, а также доверенности от собственников.
С подробной информацией порядке заключения договоров с региональным оператором можно ознакомиться по телефонам: +7 (812) 305-06-65 (для юридических лиц) и +7 (812) 303-80-90 (для физических лиц) и на сайте Комитета по природопользованию в разделе: «Реформа в сфере обращения с твердыми коммунальными отходами: вопросы и ответы».
Форма заявки, прилагаемые к ней документы, порядок ее заполнения и перечень каналов для направления заявки на заключение письменного договора будут размещены на сайте регионального оператора www.spb-neo.ru.
Также законодательство допускает возможность заключения прямого договора между жильцами и региональным оператором при условии, что такое решение принято на общем собрании собственников жилых помещений в многоквартирном доме. В соответствии с Жилищным кодексом РФ право на заключение прямого договора с региональным оператором возникает в случае, если управление многоквартирным домом осуществляется непосредственно жильцами, либо способ управления не выбран, либо управляющая компания не заключила в положенные сроки договор с региональным оператором. Причем заявку в адрес регионального оператора можно и не направлять. Договор будет считаться заключенным автоматически на 16-й день после размещения региональным оператором предложения (оферты), если собственник жилья не направит свою заявку.
Это означает, что услуга будет оказываться вне зависимости от того, есть ли у гражданина договор с синей печатью, – мусор с контейнерных площадок будет вывозиться регулярно. А потребитель будет обязан своевременно оплачивать эту услугу.
«Важно войти в реформу максимально подготовленными. Ответственное обращение с отходами и, в первую очередь, своевременное заключение договоров с региональным оператором – обязанность каждого отходообразователя, то есть каждого жителя нашего города. Такой договор от лица граждан может заключить и управляющая компания. Комитет по природопользованию уже направил разъясняющие материалы в адрес организаций, осуществляющих управление многоквартирным жилым фондом и профильные комитеты», — рассказал заместитель председателя Комитета по природопользованию Иван Казаков.
Современный рынок предлагает потребителю довольно широкий выбор алюминиевых и биметаллических радиаторов. Среди этого многообразия достойное место занимают секционные алюминиевые и биметаллические радиаторы RADENA. Радиаторами российский рынок эксклюзивно снабжается компанией «Альтерпласт» — крупным поставщиком и производителем комплектующих для систем водоснабжения, отопления и канализации.
RADENA — это алюминиевые и биметаллические радиаторы, которые были разработаны в Италии в соответствии с европейскими стандартами и с учетом особенностей российских систем отопления.
Проведенные испытания доказали прочность радиаторов RADENA и отличные эксплуатационные характеристики.
Элегантный внешний вид и высокое качество обработки поверхности позволяют радиаторам прекрасно вписываться в любой интерьер. Стильные формы, созданные итальянскими разработчиками под влиянием последних тенденций современного дизайна, реализованы для обеспечения максимального комфорта в доме.
Радиаторы RADENA создают особый и приятный микроклимат в доме. Оптимальная форма внутреннего сечения секции, множество конвекционных ребер, межсекционные пространства — все это способствует эффективному теплообмену и теплоотдаче. В короткий промежуток времени в помещении достигается идеальная температура в соответствии с индивидуальными потребностями человека и одновременно обеспечивается экономия энергетических ресурсов.
Алюминиевые радиаторы RADENA изготовлены из алюминия высокой очистки методом литья под давлением. Каждая секция радиатора проходит на заводе специальный контроль качества. Проверка качества осуществляется в два этапа. Первый происходит сразу после отливки секции, второй — после механической обработки и покраски. Радиаторы RADENA проходят двойную окраску, которая надежно защищает радиатор от механических повреждений и коррозии.
Полнобиметаллический радиатор RADENA имеет комбинированную структуру — вертикальные и горизонтальные стальные трубки, соединенные между собой в коллекторы электродуговой сваркой, залиты алюминиевой «оболочкой» по технологии литья под давлением. Стальные коллекторы исключают контакт теплоносителя с алюминиевым корпусом и обеспечивают высокую коррозийную стойкость, максимальную прочность и длительный срок эксплуатации. Высокая теплопроводность алюминия и оптимальное оребрение секций радиатора позволяют достичь высоких показателей теплоотдачи. Алюминиевая оболочка формирует дизайн радиатора.
Модельный ряд представлен моделями с боковым подключением, CS500, CS350, CS200, CS150, и нижним подключением — VC500 и VC350. В моделях с нижним подключением предустановлен термостатический клапан с преднастройкой.
Каждая секция радиатора имеет высокую однородность материала по всему периметру и по толщине стенок. Это способствует увеличению прочности, а также скорости теплообмена секций. Радиаторы RADENA универсальны и могут использоваться в отопительных системах жилых, общественных и промышленных зданий, индивидуальных домов и коттеджей.
К несомненным достоинствам секционных радиаторов RADENA можно отнести:
— прочность
— надежное антикоррозионное покрытие
— высокую теплоотдачу каждой секции
— широкий ассортимент
— удобную упаковку
— современный европейский дизайн
— легкость и удобство монтажа
Применение алюминия в производстве RADENA дает радиатору такие преимущества, как скорость разогрева и высокие показатели теплоотдачи. Наличие конвекционных каналов позволяет устанавливать радиатор в закрытых нишах, сохраняя при этом равномерность и качество отопления. Сочетание теплообмена за счет конвекции и обогрева создают наиболее комфортные условия в помещении.
Радиаторы, поставляемые компанией «Альтерпласт», имеют необходимые сертификаты и отвечают всем европейским и российским нормам.
Для защиты от механических повреждений во время хранения и транспортировки каждый радиатор RADENA упакован в герметично затянутую полиэтиленовую пленку и картонную коробку, на которой указывается модель, схема размещения и подробные технические данные радиатора.
И. Е. Перков, старший научный сотрудник АО «ВНИИЖТ»
В статье рассмотрены особенности применения ЭМВ для пластиковых и металлопластовых трубопроводов. Обращено внимание на наличие биообрастания и микробиологической коррозии в системах теплоснабжения, особенно в случаях применения низкозамерзающих жидкостей. В качестве примера рассмотрена обработка ЭМВ системы теплого пола одного из православных монастырей протяженностью порядка 3000 м, состоящей из девяти трубопроводов диаметром 12 мм с покрытием из полипропилена. Низкозамерзающая жидкость Dixis-30 на момент начала работ содержала в своем составе 240 мг/л взвесей. Перепад температур между прямой и обратной ветвями системы до обработки составлял 28–29 ºС. Вышеперечисленное состояние системы проявилось, несмотря на усилия персонала по обеспечению теплоснабжения монастыря надлежащего качества.
Сущность и применение ЭМВ на практике
Пластик, по мнению японских инженеров, имеющих большой опыт по его применению, в 3,0–3,5 раза дороже стали [1]. Стоимость оценивается соотношением стоимости одного килограмма материала к величине его удельной прочности. Характерный вид разрушений пластмассовых конструкций приведен на рис. 1.
Рис. 1. Образование «отдулин» (указано стрелкой) на поверхности трубопроводов после двух лет эксплуатации. В этом месте произойдет разрушение конструкции
Некоторые сравнительные характеристики трубопроводов из черных металлов и пластиков представлены в табл. 1.
Таблица 1. Некоторые сравнительные характеристики трубопроводов
из черных металлов и пластмассы
Параметры
Материал
Отношение стоимости 1 кг материала к его удельной прочности [1], йены
Интенсивность биообрастаний [2],
мг/см2 /100 час
Стойкость материала к хлорированию
Экологическая безопасность материала
Черный металл
0,9
40±3,0
Стоек
Инертен
Пластмасса
3,5
25±5,0
Нестоек
Выделяет вредные вещества
Обращает на себя внимание довольно высокая интенсивность биообрастания пластика [2]. Работая с пластмассовыми конструкциями, мы столкнулись и с биокоррозией, когда вследствие жизнедеятельности бактерий в теплоносителе резко увеличивается содержание взвесей, в том числе и железа. Следы биокоррозии и биообрастания в пластиковых трубопроводах, в отличие от металлических, обнаружены нами мигрирующими вместе с транспортирующей жидкостью (рис. 2–3). Особенно часто этот процесс происходит при использовании в трубопроводах низкозамерзающих жидкостей (антифризов).
Рис. 2. Биообрастание трубопроводов из металлопласта (покрытие полипропилен) при использовании низкозамерзающей жидкости
Биокоррозия в пластиковых (металлопластиковых) трубопроводах проявляется в виде мигрирующих частиц окислов железа (FeO, Fe2O3), вырабатываемых железопродуцирующими (железовосстанавливающими) бактериями и покрытых биопленкой. Эти образования выявлены в результате обработки системы с применением ЭМВ. При использовании энергента активируются окислительно-восстановительные процессы и осуществляется следующая цепочка реакций: FeO→Fe2O3→ Fe3O4. Частицы образовавшегося магнетита коагулируют, что и представлено на рис. 3.
Рис. 3. Вид образовавшегося в результате микробиологической коррозии и ЭМВ скоагулировавшегося магнетита в металлопласте и низкозамерзающем теплоносителе
О том, что бактерии жизнеспособны до температур 80–85 ºС, свидетельствуют работы специалистов Института микробиологии РАН [3–4]. Исходя из этих результатов, можно констатировать, что они заведомо присутствуют и в тепловых сетях, в том числе в пластиковых и металлопластовых трубопроводах.
В трех вышедших в свет номерах журнала «Инженерные системы» [5–7] мы уже говорили о разработанном нами энергетическом методе водоподготовки и о его применении для уменьшения электрохимической и микробиологической коррозии, а также биообрастаний в тепловых, водопроводных сетях и системах водяного охлаждения дизелей тепловозов и промышленного оборудования.
Суть метода состоит во введении в систему одним циклом на срок до семи лет химически нейтральных составов, разрешенных для применения в питьевой воде и прошедших активацию в зависимости от состояния объекта (водно-химический режим — ВХР, коррозионность среды, степень износа объекта). Электрическое поле природных веществ накладывается на двойной электрический слой границы фаз (жидкость — твердое тело), меняя направленность физико-химических процессов на границе раздела. Указанные задачи выполняются экологично в рамках соблюдения санитарных норм без нарушения целостности материалов и превышения ПДК в рамках единой технологии.
Обработано более 1000 км тепловых и водопроводных сетей, более 200 водяных и паровых котлов, систем водоснабжения и калориферных ветвей в 1500 пассажирских вагонах внутрироссийского и международного сообщения, водяные системы охлаждения дизелей локомотивов и морских судов, промышленного оборудования. На морских судах обработаны также системы водотеплоснабжения (рис. 4–5).
В последнее время активно ведутся работы по применению ЭМВ для уменьшения коррозионности морской воды, в частности, проводятся исследования, направленные на защиту от коррозии с помощью разработанного метода затопленных в море объектов, представляющих реальную радиоактивную опасность [8].
Рис. 5. Изменение состояния водного тракта котельной судна и некоторых параметров ВХР через двенадцать месяцев после обработки
Метод применим на всех конструкционных материалах, он не приводит к разрушению при их обработке: чугунах, на всех видах стали, цветных металлах и их сплавах, пластиках, керамике, резине и т. д., практически на всех видах жидкостей (вода, антифризы, химические растворы, нефтепродукты и т. д.).
Пример использования ЭМВ для пластиковых (металлопластовых) сетей большой протяженности
В качестве примера мы приводим результаты исследований и обработки с применением ЭМВ системы теплого пола церковного собора одного из подмосковных монастырей. Общая протяженность трубопроводов теплого пола порядка 3000 м. Пол отапливается секциями № 1–9, уложенными по схеме «улитка». Нагревательные трубки с внутренним диаметром 12 мм (покрытие — полипропилен) фирмы Valtec уложены с шагом 200 мм. Питание секций распределено между двух комплектов распределительных коллекторов фирмы PBM.
Подача теплоносителя на каждый распределительный коллектор осуществляется из подвала с подающего регистра по отдельной трубе. Для создания дополнительного давления в подающих коллекторах теплоноситель подается через повышающие насосы:
на коллектор А — насос Smedegard EV 3-100-2С, напор 11 метров;
на коллектор Б — насос Grundfos URS 32-100-180, напор 9 метров;
для выравнивания тепловой мощности между секциями дополнительно на трубы подачи на секции 1 и 3 установлены насосы: Wilo Star RS № 1, № 2. Дополнительный напор 3 метра для секций теплого пола 1 и 3;
на трубу подачи секции 6 установлен насос Wilo Star RS № 3, напор 5 метров для секции 6;
в системе применены узлы смешивания фирмы ESBE (для регулировки температуры теплоносителя), которые получают сигналы от накладных термостатов WTG-ES фирмы WATTS, точность срабатывания ±5 ºС.
До начала применения ЭМВ температура на коллекторах А и Б составляла:
Теплоноситель в системе — этиленгликолевый состав Dixis 30, изготовленный в соответствии с ТУ 2422-012-451 600 209-00, имеет на дату контроля увеличенное содержание взвесей, порядка 240 мг/л, что обусловлено и существенным биообрастанием системы (рис. 2).
По нашему мнению, именно использование в сети теплоносителя с недопустимым содержанием взвесей свидетельствует о прохождении микробиологической коррозии в системе. При разборке воздухоохладителя в системе было обнаружено наличие седимента (рис. 6), а также обширные отложения на сетке фильтра (рис. 7).
Рис. 6. Вид седимента в разобранном воздухоохладителе из системы теплого пола
Рис. 7. Вид отложений на сетке фильтра системы теплого пола
Рис. 8. Магнитный щуп. Образование магнетита в Dixis 30 после применения ЭМВ
Следы биокоррозии остаются и на магнитном щупе, опущенном в слитую в отдельную емкость жидкость (рис. 8). Они выявлены после применения ЭМВ и выразились образованием магнетита аналогично представленному на рис. 3.
Следует учитывать и электролитические свойства низкозамерзающих жидкостей. В инструкции по применению Dixis 30 говорится о необходимости выравнивания потенциалов с применением ПУЭ и о недопустимости смешивания разных составов.
Система теплого пола в храме работает на указанной низкозамерзающей жидкости в течение четырнадцати лет. Отмечены перепады температур между прямой и обратной ветвями системы порядка 28–29 ºС, неравномерность нагрева отдельных ветвей пола и нерабочее состояние целого ряда отопительных радиаторов, работающих на Dixis 30, подаваемом на них с общего теплообменника. Это способствовало низкой температуре в храме в зимнее время, не отвечающей требованиям нормативных документов на подобные помещения.
Учитывая сильную загрязненность системы, заполненной Dixis 30, а также тот факт, что предложенные разработчиком насосы Wilo Star RS и Smedegard EV предназначены для работы только на чистой воде, было предложено слить низкозамерзающую жидкость, тщательно промыть систему (рис. 9) и заполнить ее водой. Исходя из инструкции по применению Dixis 30, расчетный расход циркуляционного насоса при этом принят на 10% меньше, а расчетный напор на 60% ниже, так как вышеуказанный теплоноситель по сравнению с водой имеет в 3–5 раз большую вязкость и на 10–15% меньшую теплопроводность.
С целью очистки и защиты системы от отложений, а также защиты ее от микробиологической коррозии и биообрастания применили ЭМВ. Учитывая большую протяженность системы (около 3000 м) малый диаметр трубок с полипропиленовым покрытием (12 мм), неравномерность нагрева отдельных ветвей вследствие их засоренности продуктами отложений, выпавшими в осадок из теплоносителя, было решено вводить ремонтно-восстановительный состав в систему в четко рассчитанных дозах, проводя непрерывный мониторинг. Работа проводилась на сильнозагрязненной системе в зимний период при выполнении рабочих функций данного объекта. Система обработана 26.11.2020. Перед применением ЭМВ со всех ветвей трубопроводов были сняты термограммы с помощью тепловизора Testo 875-2i, перепады температур между прямыми и обратными ветвями, взяты пробы смеси низкозамерзающей жидкости с водой, находящейся в системе.
За период с 20.11.2020 по 21.04.2021 проведены четыре обработки системы с четко выверенной рассчитанной дозой ремонтно-восстановительного состава, вводимого в разные участки системы по мере снижения их загрязненности. За этот период проведено семь промывок водой по отдельным конкретным узлам.
Рис. 9. Промывка системы водой после запуска энергента
Зима в указанный период была суровая (до –30 ºС), и храм без тепла оставлять было нельзя. Об окончательных результатах работы можно судить по сравнительным теплограммам, снятым до обработки (19.11.2020) и через пять месяцев после (24.04.2021) (рис. 10–13 и табл. 2).
Рис. 10. Неф. 19.11.2020. Средняя температура пола 16,2 ºС (до применения ЭМВ)
Рис. 11. Неф. 19.11.2020. Средняя температура пола 15,0 ºС (до применения ЭМВ)
Рис. 12. Неф. 19.04.2021. Средняя температура пола 24,7 ºС (после применения ЭМВ)
Рис. 13. Неф. 19.04.2021. Средняя температура пола 25,7 ºС (после применения ЭМВ)
Таблица 2. Сравнительные температуры теплого пола до и после применения энергетического метода водоподготовки
Локация в храме
Температура до ЭМВ, ºС
Температура после ЭМВ, ºС
Алтарь
14,0–16,0
24,1
Неф
14,0–16,0
25,0
Ризница
22,5
26,0
Замеры до обработки проводились при температуре теплоносителя 47 ºС, после — 34,7 ºС.
Перепады температур с 19.11.2020 по 19.04.2021 приведены в табл. 3.
Таблица 3. Изменения перепадов температур и давлений с 12.03.2020 по 19.04.2021
Вместо 28–29 ºС перепад стал 6 ºС, что свидетельствует о рабочем состоянии системы. Кроме того, ожили все отопительные радиаторы. Температура на уровне 10 м от пола внутри помещения (хоры) стала выше 16 ºС, что соответствует установленным нормативам. Это было достигнуто при колоссальном внутреннем воздушном объеме здания — порядка 18 000 м3.
Появление магнетита, представленного на рис. 8, свидетельствует об образовании защитной пленки на металлических поверхностях.
Качество раствора, циркулирующего в трубопроводе в результате промывки водой, было существенно улучшено (рис. 14). Химический состав сточных вод при промывках не превышал уровня ПДК.
Рис. 14. Сравнительный вид теплоносителя в системе от 19.12.20 и 19.04.21
Выводы
Установлено наличие биообрастания и микробиологической коррозии на тепловых металлопластовых сетях при использовании низкозамерзающих жидкостей.
Учитывая сильную загрязненность системы (содержание взвесей в Dixis 30 порядка 240 мг/л) и предназначенность некоторых насосов для работы на чистой воде принято решение сменить теплоноситель Dixis 30 на воду и применить ЭМВ для очистки и защиты теплого пола от биообрастаний и коррозии.
В соответствие с инструкцией по применению Dixis 30 расчетный расход циркуляционного насоса при этом принят на 10% меньше, а расчетный напор на 60% ниже, так как указанный теплоноситель, по сравнению с водой, имеет в 3–5 раз большую вязкость и на 10–15% меньшую теплопроводность.
За счет применения 4-кратной обработки с расчетной дозой энергента, в зависимости от сложившейся ситуации, проведена очистка контура теплого пола протяженностью 3000 м и диаметром трубок с полипропиленовым покрытием 12 мм с образованием защитного слоя на стенках. Использовалась семикратная промывка системы водой.
За счет применения ЭМВ температура в контуре теплого пола поднялась на 10 ºС. Перепад температур между прямой и обратной ветвью уменьшился с 28–29 ºС до 6 ºС. Улучшилось качество теплоносителя. На металлических поверхностях появилась защитная пленка. При этом даже при весьма низких температурах атмосферного воздуха (–30 ºС) процесс теплоснабжения храма не прерывался.
В отличие от применения химических методов очистки не повреждены конструкции теплого пола при получении стабильных положительных эксплуатационных характеристик.
Химический состав сточных вод при промывках не превышал уровня ПДК.
Литература
Вернадский В. Н., Маковецкая О. К. Сталь и алюминий — основные материалы сварочного производства. Технология машиностроения 2/2005.
Менча М. Н. Формирование биообрастания на традиционных материалах, оборудования системы питьевого водоснабжения. Сборник докладов 7-го международного конгресса «Вода: экология и технология». 2006. Часть 1, стр. 576.
Розанова Е. Г., Ентальцева Е. А. Распространение сульфатовосстанавливающих бактерий в трубопроводах тепловой сети и причины появления в воде сероводорода. Микробиология 1999, т. 68 № 1.
Розанова Е. Г. Дубинина Г. А. и др. Микроорганизмы в тепловых сетях и внутренняя коррозия стальных трубопроводов. Микробиология 2003, т. 72 № 2.
Торопов М. Н., Перков И. Е., Бегунов П. П. Энергоэффективная экологичная технология повышения надежности и ресурса систем водотеплоснабжения. Инженерные системы АВОК-Северо-Запад, 1/2019.
Торопов М. Н., Бегунов П. П., Васильев Н. В., Селиванов А. С., Перков И. Е. Продление ресурса эксплуатации и повышение энергоэффективности систем водотеплоснабжения и водоохлаждения. Инженерные системы АВОК-Северо-Запад, 1/2020.
Торопов М. Н., Бегунов П. П., Васильев Н. В., Селиванов А. С., Перков И. Е. Некоторые технико-экономические аспекты применения ЭМВ в системах водотеплоснабжения. Инженерные системы АВОК-Северо-Запад, 1/2021.
Васильев Н. В., Торопов М. Н., Селиванов А. С. Проверка метода снижения скорости коррозии в морской и пресной воде в застойных зонах затопленных конструкций. Тезисы Международной научно-технической конференции «Современные методы и средства океанологических исследований». ИОРАН 2021.
К началу 2021 года Государственный Эрмитаж подвел итоги программы энергосберегающих мероприятий в зданиях музея. За десять лет он снизил потребление тепла на 40%, а электричества — на 20%. Ежегодная экономия составляет не менее 30 миллионов рублей. Заниматься вопросами энергосбережения музей начинал еще в 1980-х годах и с тех пор периодически разрабатывает новые планы повышения энергоэффективности на основе энергетических исследований. Когда получение энергопаспортов стало обязательным, Эрмитаж получил его самым первым из российских музеев и тринадцатым в стране.
Из истории инженерного обеспечения Эрмитажа
В 2019 году музей представил уникальную 800-страничную книгу «История отопления и электроснабжения зданий Эрмитажа», которая охватывает период с 1837 по 2016 год и включает подробные описания основных этапов создания и реконструкции инженерных систем исторических зданий. Ее автор Евгений Федорович Визнер, главный энергетик Эрмитажа в 1976–1994 гг., работал над книгой более десяти лет, собирая документы из архивов и служб музея и опираясь на личные воспоминания.
Зимний дворец был не просто резиденцией российских императоров, но и объектом применения новейшего для своего времени инженерного оборудования. Именно в Зимнем дворце появился первый лифт, первый механический, а затем и электрический телеграф, передовое воздушное отопление и даже первый климат-контроль, хотя регулировать температуру в помещениях дворца приходилось вручную. В 1886 году в одном из внутренних дворов Нового Эрмитажа была построена крупнейшая в Европе электростанция постоянного тока мощностью 445 лошадиных сил (327,5 кВт) производства российского завода «Сименс и Гальске» — вскоре она стала освещать не только помещения Зимнего дворца, но и Дворцовую площадь.
Сегодня благодаря специалистам технических служб в исторических зданиях музея поддерживаются необходимые для сбережения ценных экспонатов условия, а сами здания насыщаются уже новым, более энергосберегающим и экологическим оборудованием.
Главный энергетик Эрмитажа в 1976—1994 гг. Евгений Визнер работал над книгой более десяти лет, представив документы из архивов и служб музея и личные воспоминания
Экономить ресурсы сложно, но можно
Главный музейный комплекс Государственного Эрмитажа состоит из шести связанных между собой зданий общей площадью 230 000 кв. метров, в которых размещаются выставочные залы, реставрационные мастерские, театр, лаборатории, административные, технические и вспомогательные помещения. Все они различаются по требуемым параметрам воздуха, расположению относительно сторон света, кратностью воздухообмена, энергопотреблению. Микроклимат — одна из самых значимых составляющих в организации и хранении коллекций современного музея, и для организации временных выставок и деятельности реставраторов требуется особо тщательный контроль за состоянием температуры и влажности воздуха в помещениях.
На поддержание жизнедеятельности музея направлены усилия более 400 специалистов из одиннадцати подразделений, которые обслуживают несколько котельных, теплоцентров, ИТП, почти 700 вентиляционных установок, более 900 систем кондиционирования, лифтовое хозяйство, слаботочные и другие инженерные системы.
Заместитель главного энергетика Олег Таргонский: «Благодаря системе автоматизации и диспетчеризации мы пришли к общим и локальным инженерным решениям, которые позволяют эффективно поддерживать необходимые параметры климата в музее»
Сейчас Государственный Эрмитаж реализует энергосберегающие мероприятия согласно утвержденной «Программе энергосбережения и повышения энергетической эффективности на период 2019–2023 гг.». Бюджет программы составляет 2,9 млн евро, и значительная часть этих средств приходится на спонсорские контракты с известными компаниями. Так, с 2018 года партнером Эрмитажа по программе энергосбережения стала компания HEINEKEN, с помощью которой было приобретено и смонтировано энергосберегающее оборудования для Малого Эрмитажа (активные фильтры для трансформаторной подстанции) и Главного штаба. В Главном штабе были установлены роллетные ворота и десять частотных преобразователей для вентиляционных систем, что позволило снизить их энергопотребление на 20–25%.
Начальник сектора СКВ и КИПиА Кирилл Тамбовцев: «Наша задача — обеспечить для всех экспонатов максимально стабильные и оптимальные параметры микроклимата»
Средства программы планируется направить на оснащение основного комплекса зданий музея новым энергосберегающим оборудованием, внедрение и развитие систем автоматизации и диспетчеризации работы инженерного оборудования, оптимизацию системы электроснабжения музея, повышение КПД действующих энергоустановок и другие мероприятия.
Однако первые шаги по энергосбережению были предприняты намного раньше, в конце прошлого столетия, когда совместно с датскими специалистами был проведен энергетический аудит зданий Эрмитажа. Эти исследования помогли выявить наиболее энергозатратные системы в тепло- и электроснабжении и наметить приоритетные направления по энергосбережению и повышению энергоэффективности.
«Как показали результаты проведенных исследований, максимальные потери ресурсов приходились на теплоснабжение — примерно 60% всего энергопотребления, — рассказывает заместитель генерального директора Государственного Эрмитажа, кандидат технических наук Алексей Богданов. — Поэтому первые усилия по энергосбережению были направлены на повышение теплоизоляции ограждающих конструкций зданий — утепление чердаков и замену кровли. Сейчас подкровельные чердачные помещения в зданиях Эрмитажа проветриваются, там обычно поддерживается температура на градус выше уличной, чтобы избежать выпадения конденсата. На эту работу ушло примерно десять лет, но она позволила сократить потери на теплоснабжение как минимум на 10%».
Заместитель генерального директора Алексей Богданов показывает один из примеров использования императорских инноваций: первая ручная телефонная станция «Сименс» в главной царской резиденции до 1950-х годов служила диспетчерским пультом управления инженерными системами Эрмитажа
Второй по объемам энергозатрат оказалась система кондиционирования и вентиляции. Здесь применяются основные методы сокращения энергопотребления: рекуперация воздуха и рециркуляция. Сейчас вентиляционные установки в помещениях музея возвращают в воздухооборот 80% отработанного воздуха и только 20% наружного воздуха поступает в помещения, предварительно пройдя подготовку, затраты на которую частично снижают рекуператоры.
Одна из крупнейших вентустановок Эрмитажа на 30 тысяч кубометров с трудом помещается в подвальном техническом помещении
Следующим шагом стало оснащение всех приводов в системах вентиляции устройствами частотного регулирования и внедрение статических и динамических систем компенсации реактивной мощности.
Переход на энергосберегающее освещение — тоже одна из важнейших составляющих принятой программы. Примерно половина из почти 79 тысяч ламп в светильниках Эрмитажа уже заменена на светодиодные источники. Практика замены традиционного освещения на светодиодное продолжается, а благодаря инициативе музея эта работа заложила основу по созданию принципиально новой нормативной документации по применению светодиодного освещения в российских музеях.
Установки для частотного регулирования двигателей вентиляционных систем значительно снижают энергозатраты на воздухообмен
Энергосберегающие мероприятия в исторических зданиях в статусе памятников федерального значения имеют свои особенности, которые осложняют, а порой делают практически невозможной быструю и более эффективную реализацию этих мероприятий. Например, требования к внешнему виду зданий Эрмитажа на Дворцовой набережной исключают применение стеклопакетов даже в аутентичных рамах, поскольку современное стекло меняет архитектурный облик фасада. Поэтому сокращение теплопотерь через светопрозрачные конструкции для музея — это долгий путь реставрации деревянных рам и оконной арматуры. То же можно сказать о наружных блоках климатического оборудования, которые приходится устанавливать в подвалах и внутренних дворах. Габариты и конфигурация внутренних блоков также вынужденно подбираются под помещения, ранее не приспособленные под эту технику. Не менее хлопотным оказался подбор светодиодных источников света — под исторические светильники пришлось разрабатывать особые конструкции радиаторов. Кроме того, старые здания музея находятся в центре города, подключены к городским системам тепло- и водоснабжения и зависят от параметров носителя, который поставляет ресурсоснабжающая организация.
Тем не менее Государственный Эрмитаж сумел добиться значительных успехов в энергосбережении.
Доводчики в музейных залах позволяют снизить скорость подаваемого по каналу из подвала воздуха до нормируемых требований
Фондохранилище как сумма технологий
Начать разговор об одном из крупнейших в России музейных комплексов хотелось бы с Реставрационно-хранительского центра (РХЦ) «Старая Деревня», строительство которого началось в 1989 году. В этом многофункциональном комплексе на севере Санкт-Петербурга общей площадью более 58 000 кв. метров реализованы самые современные инженерные технологии: собственная газовая котельная, система полной автоматизации и диспетчеризации инженерных систем, вентустановки с рекуперацией, в том числе локальные установки с дополнительной обработкой поступающего воздуха для реставрационных лабораторий и помещений хранения экспонатов, холодильные машины для эффективного кондиционирования, умная система светодиодного освещения и другие преимущества, предусматривающие экономное энергопотребление.
Мощные вентиляционные установки фондохранилища рассчитаны на переработку 800 тысяч кубометров воздуха в час
Проект Фондохранилища связан с необходимостью перемещения запасников и мастерских из исторических зданий музея в помещения, отвечающие современным требованиям хранения музейных экспонатов. РХЦ «Старая Деревня» стал первым хранилищем такого высокого уровня, построенным в России по проекту финских специалистов. Первая очередь строительства (1989–2003 гг.) фондохранилища включает фондохранилище, административный и инженерный корпуса, котельную, вторая очередь (2004–2012 гг.) комплекса включает реставрационно-хранительский, выставочно-лекционный, технический корпуса, круглый сад и корпус лаборатории биоконтроля. В процессе реализации с 2013 года находится проект третьей очереди строительства РХЦ «Старая Деревня», который включает в себя комплекс зданий общей площадью более 55 000 кв. метров.
Помимо современных инженерных систем фондохранилище, в отличие от исторических зданий, имеет большие возможности по применению альтернативной генерации: в рамках программы повышения энергоэффективности во внутреннем дворе РХЦ в 2014 году было установлен 97 солнечных панелей общей мощностью 20 кВт. В планах музея — дальнейшее развитие альтернативной энергетики.
Для реставрационной лаборатории темперной живописи, где особенно важен температурно-влажностный режим, за потолочной панелью установлены основная и резервная вентустановки с пароувлажнением и роторным рекуператором
Информация о работе всех инженерных систем РХЦ сведена в диспетчерскую. Вся система автоматического управления инженерным обеспечением управляется дистанционно с компьютера диспетчерской в зависимости от уровня доступа персонала, а также существует возможность локального управления со шкафов отдельными установками по месту их установки. С основного монитора сервера системы можно отслеживать работу котельной, где происходит подготовка горячей воды для всех нужд фондохранилища, наблюдать и регулировать температуру, влажность и воздухообмен в разных помещениях, параметры работы всех вентустановок и холодильного оборудования, управлять освещением, программировать работу климатического оборудования и др.
Несмотря на заложенные в проект фондохранилища принципы энергосбережения, масштабный многофункциональный комплекс зданий остается достаточно энергоемким: на освещение и работу оборудования ежемесячно тратится до 500 тыс. кВтч электроэнергии. Большая часть энергозатрат приходится на системы вентиляции и кондиционирования: несколько десятков вентустановок способны перерабатывать, то есть нагревать, охлаждать, осушать или увлажнять и раздавать по помещениям, более 800 тыс. кубометров воздуха в час. Каждая из основных вентустановок содержит камеру шумоглушения, многоступенчатый фильтр, гликолевый рекуператор, калорифер с теплоносителем горячей водой от собственной котельной, секции увлажнения адиабатического типа и осушения.
Охлаждение в общей системе вентиляции и кондиционирования воздуха осуществляется с помощью трех холодильных машин, вынесенных вместе с расширительным баком в отдельный одноэтажный корпус, и четырех крышных конденсаторов. Общая мощность чиллеров составляет около 1 МВт без учета офисных сплит-систем и прецизионных кондиционеров в серверной. В рамках работ по капитальному ремонту РХЦ «Старая Деревня» производится установка дополнительно двух новых холодильных машин холодопроизводительностью свыше 300 кВт.
Системы ОВК в фондохранилище дают возможность в широком диапазоне регулировать параметры микроклимата во всех помещениях комплекса, где находятся экспонаты, а также акклиматизировать экспонаты в специальной 200-метровой камере в течение нескольких дней и даже месяцев в зависимости от рекомендаций экспертов-климатологов. Для этого пограммно в системе автоматики устанавливается режим плавного изменения параметров микроклимата (безопасного для красочного слоя, дерева и других материалов) от текущих значений температуры и влажности, в которых пребывает экспонат, до требуемых в том помещении хранения (или выставочного зала), куда предмет перемещается. В камеру воздух поступает после дополнительной подготовки, а для изменений его параметров внутри установлены приборы по осушению и увлажнению воздуха с более тонкой доводкой. Вторичная обработка поступающего воздуха предусмотрена также для реставрационных мастерских и лабораторий.
Охлаждающее оборудование (чиллеры) фондохранилища дает возможность максимально бережно провести акклиматизацию экспонатов
Музейный комплекс Эрмитажа — поиск оптимальных решений
Основной музейный фонд (более 3 млн экспонатов) находится в зданиях Эрмитажа на Дворцовой набережной. При всех ограничениях, связанных с необходимостью сохранять исторические фасады и интерьеры, эти здания имеют значительный потенциал для энергосбережения.
По словам заместителя главного энергетика Олега Таргонского, энергоэффективные преобразования в инженерных системах Эрмитажа начались еще в прошлом веке. В 1999 году впервые при реконструкции теплоцентра воздушного отопления в вентустановках были установлены электродвигатели с частотными преобразователями и узлы смешения, которые автоматически поддерживают параметры теплоносителя в зависимости от требований температуры в помещении или температуры подаваемого воздуха.
97 солнечных панелей общей мощностью 20 кВт могут обеспечить освещение административного корпуса
В 2000–2015 гг. были реконструированы 22 теплоцентра воздушного отопления здания Зимнего дворца с установкой устройств частотного регулирования, автоматическими узлами смешения и функциями диспетчеризации. То есть температуру и влажность в залах стало возможно отслеживать на центральном диспетчерском пульте по датчикам в помещениях и в вытяжных воздуховодах. В вентустановках были смонтированы сотовые увлажнители, которые требуют меньшего расхода электроэнергии, чем паровые увлажнители.
Высокие требования по энергоэффективности предъявляются к многоступенчатым системам фильтрации входящего воздуха, которые гарантируют защиту от пыли и от городского смога и обеспечивают требуемые параметра воздуха в залах для посетителей и для сохранности экспонатов, но при этом должны иметь небольшое сопротивление и не увеличивать нагрузки на электродвигатели вентиляторов. Асбестоцементную изоляцию теплотрасс заменили на минераловатную с металлическим покрытием, чтобы уберечь ее от повреждения эрмитажными котами. С конца 1990-х гг. в санузлах применяются водоразборные устройства с инфракрасными датчиками.
Устройство динамической компенсации реактивной мощности снижает суммарный коэффициент гармонических искажений с 14 до 2,5%
Более двадцати лет назад на кровле была смонтирована и успешно эксплуатируется кабельная электрическая система антиобледенения, которая предназначена для беспрепятственного отвода талой воды с кровли, водосточных лотков, водосточных труб с целью защиты элементов здания, крыши, водосточных лотков и труб от повреждения льдом.
«Всего в зданиях Эрмитажа на Дворцовой набережной находятся 25 теплоцентров воздушного отопления и 150 систем вентиляции и кондиционирования, которые обслуживают выставочные залы, реставрационные лаборатории и офисные помещения, — поясняет Олег Таргонский. — В здании Зимнего дворца, Большого и Малого Эрмитажа установлено вентиляционное оборудование с рециркуляцией воздуха и частичной подачей наружного воздуха, а там, где установлены приточно-вытяжные устройства, применена система рекуперации. Эти устройства установлены в технических подвальных помещениях, есть небольшие по размерам с роторным теплообменником в коридорах или подвесные, как в здании лабораторно-реставрационного комплекса».
С середины XIX века Зимний дворец отапливался с помощью так называемого амосовского отопления: нагретый воздух от печей в подвалах подавался в помещения по внутристенным каналам. Сейчас эти многочисленные каналы восстановлены и используются для воздушного теплоснабжения и вентиляции.
Большую роль в энергосбережении играет автоматизация всех процессов инженерных систем. Например, она позволяет регулировать освещенность в залах в зависимости от времени суток и от освещенности на улице — на 25, 50, 75 или 100%. Первое оборудование для диспетчеризации систем вентиляции и кондиционирования воздуха, включая серверы и датчики, было установлено в 1987–1989 гг. в рамках реконструкции здания Эрмитажного театра, затем диспетчеризировали среднюю часть Большого Эрмитажа. Сегодня диспетчерская сеть управляет всеми инженерными системами музейных зданий: электроснабжением, отоплением, кондиционированием, вентиляцией, освещением, водоснабжением и канализацией. С пульта диспетчера можно задавать любые параметры оборудования, отслеживать аварийные сигналы, архивировать информацию по техническому обслуживанию, задавать различные временные уставки режимов оборудования и освещения для работы экспозиции, торжественных мероприятий, уборки помещений, дежурного ночного режима, технических осмотров.
Для исторических светильников на Советской лестнице пришлось разработать специальные конструкции радиаторов светодиодных ламп
С 2018 года в Малом Эрмитаже начались работы по модернизации системы электроснабжения на основе результатов измерений и анализа параметров качества электроэнергии, проведенных совместно со специалистами АО «Шнайдер Электрик». По его результатам был сделан проект оснащения системы электроснабжения Эрмитажа активными фильтрами подавления гармоник. Фильтры помогают бороться с искажениями синусоиды, которые вносят электроустановки с реактивной мощностью, в том числе частотные преобразователи и энергосберегающее освещение. В главном распределительном щите одной из восьми трансформаторных подстанций в 2020 году были установлены активные фильтры гармоник, которые позволяют в значительной степени снизить содержание высших гармоник в токе сети и, как следствие, сократить их тепловое воздействие на оборудование, а также уменьшить искажения напряжения. Предварительные результаты пилотного проекта показали, что активные фильтры снижают коэффициент искажений с 14 до 2,5% и повышают коэффициент мощности до 1 даже без дополнительных компенсаторов реактивной мощности. А это еще 1–2% к сокращению энергозатрат.
Литература
Визнер Е. Ф. История отопления и электроснабжения зданий Эрмитажа. Как это было. — 2019, 722 стр. https://rusneb.ru/catalog/000200_000018_RU_NLR_BIBL_A_012206836/. Электронная копия документа недоступна.
Егорова А. Ф., Богданов А. В. Технологии интеллектуального музея // Транспорт России: проблемы и перспективы — 2018. Материалы международной-научно-практической конференции. — 2018. — С. 299–307. https://elibrary.ru/item.asp?id=37239833.
Тамбовцев К. С. Сохранение шедевров: инженерные системы, проверенные временем // Музейная климатология — основа сохранения объектов культурного наследия: материалы научно-практической конференции. — 2014. — С. 172–182. https://elibrary.ru/item.asp?id=42503917&pff=1.
СТО НП «АВОК» 7-7-2020 «МУЗЕИ. Отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха» в ред. 2020 г. Актуализированная редакция стандарта СТО НП «АВОК» 7-7-2020 «МУЗЕИ. Отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха» дополнена приложением, содержащим рекомендации Государственного Эрмитажа по выбору и обоснованию оптимальных параметров микроклимата для обеспечения сохранности коллекций в зданиях музеев, выставочных галерей, библиотек и архивов, а также рекомендациями по применению в проектировании инженерных систем музейных зданий современных BIM-технологий и рекомендациями по ограничению распространения вирусных инфекций в зданиях музеев. http://www.abokbook.ru/normdoc/741/.
Дровяная печь — удобный и дешевый способ обогрева, но, к сожалению, он отрицательно сказывается на окружающей среде, а иногда и на здоровье человека. Но новое устройство для сбора сажи поможет снизить выбросы твердых частиц за счет притяжения их электрическим полем.
Древесный дым несет в себе крошечные частицы, которые могут попасть в дыхательную систему и причинить вред человеку. Они могут вызывать такие заболевания, как бронхит, приступы астмы и даже способствовать развитию сердечно-сосудистых заболеваний. Наибольший вред наносят твердые частицы размером менее 2,5 микрометра, известные как PM2,5.
Для нового исследования ученые из Университета Восточной Финляндии (UEF) разработали устройство, способное улавливать эти мелкие частицы. Система, которая представляет собой высокотемпературный электрический коллектор сажи (HiTESC), содержит высоковольтный электрод, генерирующий электрическое поле. Он устанавливается в камере сгорания печи или камина, где притягивает заряженные частицы, образующиеся в результате горения. Они оседают на поверхности электрода, где затем окисляются при высоких температурах.
Группа исследователей протестировала систему в кирпичном камине, сравнивая выбросы частиц в течении нескольких дней с работающим HiTESC, с днями, когда он не работал. Обнаружилось, что электрический коллектор сокращает выделение частиц размером до 1 микрометра с эффективностью 45 процентов.
«Преимуществами HiTESC являются его простая конструкция, небольшая занимаемая площадь и низкое энергопотребление, — говорит Хейкки Сухонен, глава исследования. — Кроме того, он не требует отдельного механизма очистки. Наше устройство также может быть модернизировано для разного рода твердотопливных топок без использования дорогостоящих систем доочистки выхлопных газов».
Ученые говорят, что эффективность снижения выбросов может быть улучшена за счет оптимизации электрического поля и разработки устройств сгорания со встроенными электростатическими системами.
Финские инженеры планируют коммерциализировать свою технологию и для этой цели создали стартап под названием Noeton.
Петербургский Водоканал ведет работы по подключению научно-образовательного центра ИТМО Хайпарк в г. Пушкин к централизованным системам холодного водоснабжения и водоотведения. Помимо прокладки инженерных сетей предприятие ведет строительство канализационной насосной станции (КНС). Заказчиком является акционерное общество «Хайпарк Национального исследовательского университета ИТМО».
В рамках подключения объекта специалисты Водоканала построят более 22 км водопроводных сетей и более 19 км канализационных сетей на Киевском, Красносельском и Рехколовском шоссе, а также выполнят строительство КНС вблизи ж/д станции Лесное. Сегодня работы по подключению объекта к сетям выполнены на 80 %.
Подключение обеспечит не только гарантированное водоснабжение территории научно-образовательного центра, но и дальнейшее развитие территории Юго-Запада Пушкинского района, включая проект города-спутника Южный – нового многофункционального района для жителей, с рабочими местами, досуговой и социальной инфраструктурой.
Проект подразумевает прокладку устойчивых к коррозии полиэтиленовых труб высокого давления с длительным сроком службы. Работы ведутся как открытым способом, так и методом горизонтально направленного бурения, который позволяет вести работы без существенного демонтажа дорожного полотна. Данный метод применяют в условиях, когда необходимо проложить трубопровод на благоустроенной территории или преодолеть природные и инженерные препятствия: реки, канавы, дороги, железные дороги.
Все строительно-монтажные работы ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» с восстановлением нарушенного благоустройства планируется выполнить в 2022 году.
Комплекс ИТМО Хайпарк располагается на территории проекта «Город-спутник «Южный». Новый кампус займет участок общей площадью 112,7 га. В его состав войдут 3 научных центра, на базе которых будут работать 50 международных научных лабораторий и не менее 5 инновационных производств. Приоритетными научными направлениями ИТМО Хайпарка являются интеллектуальные технологии и киберфизические системы, фотоника и квантовые технологии, а также биохимические технологии.
В начале ноября в Архангельске чиновники без объяснения демонтировали единственную в городе площадку раздельного сбора отходов. Только сейчас в администрации города разъяснили причины демонтажа модуля.
«Глава администрации Октябрьского округа поясняет, что контейнерная площадка по раздельному сбору мусора по адресу ул. Логинова д. 2 в г. Архангельске демонтирована по причине переполнения накопленных твердых коммунальных отходов и многочисленных жалоб со стороны молодоженов после установки белой свадебной кареты вблизи контейнерной площадки по раздельному мусору», – указано в ответе на запрос.
Установленная год назад модульная площадка по приему вторичного сырья пользовалась большой популярностью у сторонников экологичного образа жизни. О ее появлении сообщала даже пресс-служба городской администрации.
Демонтаж площадки стал неожиданностью не только для горожан, но и для ее собственника. Компания сейчас ищет новое место под установку модуля. Вместо убранной площадки на улице Логинова появились обычные пластиковые контейнеры регионального оператора для смешанных отходов, какие есть в каждом дворе столицы Поморья.
