Как избежать ошибок при разработке автономной системы отопления

Как избежать ошибок при разработке автономной системы отопления

Статья поможет Вам избежать распространенных ошибок при разработке автономной системы отопления с котлами наружного размещения КСУВ.

Статья поможет Вам избежать распространенных ошибок при разработке автономной системы отопле­ния с котлами наружного размещения КСУВ производства ООО «НПО «Верхнерусские коммунальные системы».


Правила Ростехнадзора не позволяют размещать встроенные, пристроенные и крышные котельные к зданиям социального назначения. Исклю­чением являются котлы КСУВ с двумя взрывными клапанами имеющих площадь в 20 раз больше, чем предусмотрено п.4.16.СП 41-104-2000. Усилие срабатывания взрывных клапанов не превышает 1 кПА. Именно поэтому, на основании заключения экспертизы промышленной безопасности ОАО «МПНУ Энерготехмонтаж» № 22-2005 «На установку газифицированных котлов наруж­ного размещения типа КСУВ 40÷550 на объектах социальной сферы» письмом № 11-10/1760 от 17.06.05 г. Ростехнадзор «разъясняет, что газифицированные котлы типа КСУВ, размещаемые вне помещений на расстоянии 1÷2 м от наружных стен зданий, не являются пристроенными котельными. Использование котлов других марок с большим усилием срабатывания взрывных клапанов или не имеющих их на объектах социальной сферы недопустимо.


Цель статьи — рассмотреть конкретные недопустимые ре­шения проектировщиков и монтажников при разработке автономных систем отоп­ления зданий с использованием котлов КСУВ.


Проектировщики, не зная особенностей автономных систем отопления переносят технические решения из блочных котельных в автономные системы не задумываясь о пагубности таких решений. Так например, после циркуляционных насосов, устанавливаются обратные клапаны, которые мгновенно прекращают циркуляцию теплоносителя, котлы перегреваются, возникает аварийная ситуация.


Общеизвестно, что обратные клапаны, установленные после циркуляционных на­сосов, предохраняют систему отопления и оборудование котельной от гидровли­ческих ударов, при выключении электроэнергии, так как котельные обычно раз­мещаются ниже по рельефу от отапливаемых зданий, что вполне оправдано для котельных. Но в автономных системах отопления, с расположением котлов КСУВ возле стены отапливаемого здания, теоретически гидравлические удары невоз­можны, так как вес столба горячего теплоносителя и холодного теплоносителя от­личаются не более 300 мм водного столба. О каких гидроударах заботятся проетировщики? Наоборот в автономных системах отопления на прямой или обратной линии циркуляции теплоносителя, циркуляционный насос должен уста­навливаться параллельно с линией циркуляции, а в линии циркуляции, должен устанавливаться антипод обратные клапана — автоматический клапан с нормаль­но открытым соплом, как показано на рисунке 1.

1.jpg 
Рисунок 1. 1 – линия циркуляции; 2 – автоматический клапан с нормально- открытым соплом; 3 – насос.


5 типовых ошибок проектировщиков:


1. При работе циркуляционного насоса, автоматический клапан закрыт, при остановке насоса, сопло клапана открывается и продолжается (а не прекращается) естественная циркуляция теплоносителя, аварийной ситуации не возникает, более того, при верхней разводке, возможно «дежурное отопление» с несколько мень­шей мощностью, что особенно важно зимой, во время аварий в электросетевом хозяйстве.


2. Второй типовой ошибкой проектировщиков, а в след за ними и монтажни­ков, добросовестно исполняющих проектные решения, является использование в подвале социальных зданий мембранных расширительных баков, причем баки об­вязываются с грубейшими нарушениями «Правил технической эксплуатации теп­ловых энергоустановок», утвержденных приказом Министерства энергетики РФ от 24.03.2003 г. № 115 п.9.3.16. Мембранный расширительный бак есть сосуд под давлением и является принадлежностью блочной или иной котельной, а их как известно нельзя размещать и пристраивать к зданиям социального назначения. Эти сосуды подлежат ежегодному обслуживанию с удалением из них теплоноси­теля и восстановления давления воздуха равного гидростатическому давлению системы отопления, в месте установки расширительного бака. Ввиду того, что за 1 сезон из воздушного объёма мембранного бака проникает через мембрану до 30 % воздуха, мембранный бак через 1-2 сезона превращается в «гидравлическую болванку» не способную принимать необходимый объём теплоносителя. Давле­ние в нем увеличивается выше максимально-допустимого, что приводит к гидрав­лическому разрушению котла. Мы не рекомендует эксплуатировать эти баки из-за их опасности и участию воздуха мембранных баков в усилении корро­зионной активности теплоносителя.


Нами разработан деаэрационно-расширительный бак, устанавливае­мый в верхней точке системы отопления, с функцией вакуумной деаэрации. В со­четании с грязевым фильтром, устанавливаемом на обратной линии, перед котлом наружного размещения, создана безреагентная водоподготовка на поря­док улучшающая показатели теплоносителя, по сравнению с водоподготовкой в котельных. В основу разработки положены труды основателя теплофикации, ве­дущего ученого в этой области профессора Е.Я. Соколова, по данным которого, при термической деаэрации теплоносителя существенно снижается содержание углекислоты, что в свою очередь приводит к нарушению равновесия между бикарбонатами и растворенной угольной кислотой, распаду бикарбонатов и образованию из карбонатов СаСО3 защитной пленки на поверхности трубопроводов, что способствует увеличению долговечности стальных трубопроводов, приборов отопления, котлов.

Подробно, метод термической деаэрации, изложен в справочнике «Промышленная теплоэнергетика и теплотехника» (Москва, энергоатомиздат 1983 г.). Рекомендуемая схема размещения теплотехнического оборудования с использованием котлов КСУВ возле зданий социального назначения показана на рисунке 2.


2.jpgРисунок 2. 1 – котёл КСУВ; 2 – труба; 3 – автоматический термостатический трехходовой кран; 4 – деаэрационно-расширительный бак; 5 – прибор отопления; 6 – грязевой фильтр; 7 – насос; 8 – автоматический клапан с нормально-открытым соплом.


Сравнивая предлагаемую безреагентную систему водоподготовки с применяемой на Западе малогабаритными вакуумными установками стоимостью 4÷5 тыс.долларов, легко заметить, что стоимость системы водоподготовки производимой обществом, на порядок ниже импортной.


3. Третьей типовой ошибкой, при создании автономной системы отопления, является незнание имеющихся в распоряжении производителей устройств для поддержания температуры теплоносителя поступающего в топку котла КСУВ выше точки росы. Обычно применяют трехходовые краны с электроприводом, рециркуляционные насосы, организацией рециркуляционных линий и т.п.Все эти решения связаны с применением электропривода, т.е. полностью электрозависимы. Общество производит котлы КСУВ мощностью до 100 кВт электронезависимы полностью, а свыше 100 кВт электронезависимы частично. Для сохранения электронезависимости котлов наша компания производит автоматические термостатические трехходовые краны. 


Размещение крана показано на предыдущей схеме. При нагреве котла, до рабочей температуры, циркуляционный насос не включается, затем, при включении циркуляционного насоса, теплоноситель циркулирует по «малому кругу», прогревая всю систему отопления «излишками» тепла вырабатываемого котлом и при достижении рабочей температуры всей системы отопления, циркуляционный трубопровод автоматического трехходового крана закрывается, теплоноситель циркулирует по всей системе отопления. Устройство автоматического термостатического трехходового крана показано на рисунке 3.


3.jpgРисунок 3. 1 – корпус; 2 – клапан термостата, 3 – патрубок.


При мощности системы отопления превышающей мощность установленного котла, автоматически вводится «дежурное» отопление, при этом топка котла постоянно предохраняется от поступающего холодного теплоносителя.


4. ООО «НПО «Верхнерусские коммунальные системы»  производит атмосферные горелки инжекционного типа мощностью от 20 до 500 кВт. Горелки выполнены модулируемыми, из нержавеющей стали. В связи с требованиями повышения энергоэффективности теплотехнического оборудования, нормативные документы требуют устанавливать погодозависимую автоматику. Не зная особенностей горелок ГИП — 20÷500, проектные организации оснащают системы управления многочисленными электрическими датчиками с контроллерным управлением, что приемлемо только для котлов с дутьевыми горелками. 


На котлах КСУВ, дутьевые горелки не применяются по двум причинам:

а) длина пламени дутьевой горелки превышает диаметр топки котла КСУВ;

б) дутьевые горелки, согласно паспорта, работоспособны при температуре до — 15°C.


Учитывая вышеуказанное, специалистами компании разработана погодозависимая автоматика горелок ГИП с применением электронезависимого рабочего термостата с погодной компенсацией, что позволило без применения электроэнергии, реагировать по вырабатываемой мощности атмосферной модулируемой горелки. Это дополнительно экономит до 15 % газового топлива. Создание погодозависимого электронезависимого рабочего термостата, на порядок упростило электросхему управления мощностью атмосферной газовой горелки, что позволило сохранить электронезависимость котлов КСУВ, повысило надежность теплоснабжения.


5. Особое место по энергозатратам составляет приготовление горячей воды для санитарно-технических нужд социальных зданий. Автономная система горячего водоснабжения, на базе котлов КСУВ, имеет ряд особенностей: при использовании пластинчатых водонагревателей, выпускаемых промышленностью для тепловых сетей, необходимо поднять циркуляционное давление теплоносителя до давления нагреваемой воды, что требует больших затрат электроэнергии и экономически невыгодно. При меньшем давлении теплоносителя, пластины прогибаются под воздействием давления водопроводной воды, проходное сечение для теплоносителя уменьшается, работа пластинчатого теплообменника нарушается.


С целью экономии электроэнергии на привод циркуляционных насосов, специалисты нашей компании разработали и внедрили в производство водо-водяные подогреватели с естественной и принудительной циркуляцией мощностью от 20 до 270 кВт. В качестве теплообменника используется гофрированная нержавеющая труба, по наружному диаметру омывается теплоносителем под воздействием естественной или насосной циркуляцией с использованием обычного циркуляционного насоса автономной системы отопления. 


4.jpg

 Рисунок 4. 1 – патрубки теплоносителя; 2 – патрубки воды, 3 – теплообменник из коррозионно-стойкой стали.


Выполнение водо-водяного подогревателя из гофрированной нержавеющей трубы, толщиной всего 0,5 мм позволило получить примерно равную мощность по сравнению с пластинчатым подогревателем, уменьшить в 2 раза расход электроэнергии на привод насоса, обеспечить благоприятный режим нагрева с уменьшением отложений на поверхностях нагрева. Поскольку стоимость 1 кВт водонагревателя в три раза меньше стоимости 1 кВт котла КСУВ, экономически выгодно увеличить мощность устанавливаемого водонагревателя, так как при пиковых нагрузках, водонагреватель будет частично использовать тепло автономной системы отопления, что уменьшает расходы на приобретаемое оборудование, увеличивает эффективность автономной системы горячего водоснабжения.


Сравнивая затраты на получение горячей воды из централизованных систем отопления с затратами автономных систем горячего водоснабжения, последние ниже в 4÷5 раз. Все устройства запатентованы. Автономные системы отопления социально-значимых зданий имеют значительные отличия от котельных, проектным организациям необходимо использовать предлагаемые нами многократно проверенные изделия, что позволит избежать неоправданных затрат и повысить надежность отопления и ГВС социально-значимых зданий.



Генеральный директор А. А. Сердюков