Строительная техника
Строительная техника относится к оборудованию, без которого возведение любого объекта становится практически невыполнимой задачей. Используя различные агрегаты, появляется возможность поднимать строительные материалы на высоту, разравнивать территории и замешивать раствор. При этом существуют множество типов машин, каждая из которых предназначена для выполнения конкретного вида работы. Используя строительную технику, значительно снижается себестоимость прокладки дорог и постройка различных сооружений. Каким образом это достигается, можно прочитать здесь.
Классификация строительной техники
В зависимости от технических характеристик, строительное оборудование может различаться по способу передвижения, типу привода, специализации, ходовым качествам и режиму работы. С учетом этих параметров строительная техника разделяется на категории:
- транспортная;
- землеройная;
- грузоподъемная;
- вспомогательная.
Выбор нужного типа оборудования осуществляется на основании специфики проводимых работ.
Землеройная техника
На старте строительства объекта требуется выполнять большой объем земельных работ. Это касается планировки участка и выкапывания траншей. Такая работа проводится с помощью землеройной техники. Это относится к очень трудоемкому процессу, поэтому без соответствующего оборудования обойтись невозможно. Часто на участке встречаются твердые грунты или заболоченные места, а также мерзлая почва.
Экскаваторы
Экскаваторы относятся к основному оборудованию, которое всегда требуется на объекте. Связано это с тем, что при любой работе требуется формирование ям и траншей. Именно такая техника лучше всего справляется с расчисткой неровностей земельного участка. Это практически всегда необходимо делать перед началом строительства. Экскаваторы не просто вынимают грунт из земли, а и погружает его в самосвалы или другие типы транспортных средств.
Основным инструментом оборудования выступает ковш, который располагается в его передней части. Крепится он к универсальной консоли. Такая конструкция позволяет устанавливать инструменты разного типа. Иногда впереди фиксируется крюк или специальное грузозахватное устройство.
Большим спросом пользуются мобильные экскаваторы. Их основным преимуществом является высокая маневренность, которая обеспечивается малыми габаритами. Это позволяет им легко перемещаться по территории и выполнять различные виды работ. Обычно строительные площадки сильно загромождены, поэтому использование экскаваторов небольших размеров очень удобно, поскольку они могут легко объезжать любые препятствия.
Перемещаются экскаваторы на шасси и гусеничном ходу. В первом случае они самостоятельно могут доезжать на объект, а гусеничные разновидности доставляются на специальных тралах.
Бульдозеры
Перед началом разработки строительного объекта проводится расчистка территории. Такую работу удобнее всего проводить с помощью бульдозеров. Расположенный впереди инструмент носит название отвал, который непосредственно контактирует с землей. Он выглядит в виде лобового щита и обладает способностью поворачиваться под нужным углом. Расчистка территории проводится при движении бульдозера путем срезания отвалом впереди себя слоев земли.
С помощью бульдозера также выполняются и другие работы:
- перемещение грунта земли в горизонтальном направлении;
- зонирование территории;
- подготовка основания дороги для дальнейшего асфальтирования;
- выполнение подготовительных работ на участке.
Универсальность бульдозера заключается в том, что с его помощью также можно проводить рыхление земли. С этой целью впереди машины крепятся зубья. В результате появляется возможность не только заниматься киркованием грунта, а и демонтировать дорожное полотно для замены асфальта.
Выпускаемые бульдозеры бывают на колесном и гусеничном ходу. Также они имеют разную мощность. Обычно для работы на объекте требуется оборудование средних параметров, поскольку ему необходимо обладать достаточной маневренностью.
Погрузчики
Применение на объекте погрузчиков требуется в связи с постоянной необходимостью перемещения тяжелых грузов. Кроме того, такое оборудование обладает достаточной универсальностью, поэтому может применяться и при расчистке территории.
Для работы с грузами впереди погрузчика устанавливается захватывающее устройство. Его конструкция разделяет агрегаты на два типа:
- Вилочные. Впереди погрузчика крепится рабочий инструмент, сделанный из двух крупных металлических полос, которые согнуты в форме буквы Г. Такая конструкция позволяет легко захватывать различные штучные грузы в виде рулонов или досок. Вилы крепятся на гидравлическом подъемнике, поэтому в случае необходимости всегда есть возможность выставить их на нужную высоту.
- Ковшовые. В данном случае впереди устанавливается ковш. Его присутствие позволяет смешивать грунт или сыпучие материалы. Также есть возможность транспортировать изделия в другое место. С учетом вида выполняемых работ оборудование может быть одноковшовым и многоковшовым.
По типу используемого питания погрузчики разделяются на бензиновые, газовые, дизельные и электрические агрегаты. Как и бульдозеры, они могут быть на колесном и гусеничном ходу.
Гидромолоты
Если на участке присутствуют каменистые породы, то они подвергаются дроблению. Для такой цели используются гидромолоты. Также с их помощью можно разрушить сооружение, подлежащее сносу. В зависимости от габаритов, оборудование выпускается трех типов:
- Малое. Это техника небольшого веса, обладающая высокой маневренностью. В основном она используется для вскрытия дорожного полотна или трамбовки грунта. Ее небольшие параметры не вызывают сильной вибрации, поэтому посторонние объекты остаются в целостности.
- Среднее. Техника увеличенной мощности помогает раскапывать мерзлые грунты и дробить твердые каменные породы.
- Тяжелое. Это крупные агрегаты, с помощью которых ведется демонтаж мостов, зданий.
Впереди у гидромолота может быть установлено несколько видов насадок:
- Зубило. Здесь скошенная часть заточена под углом свыше 30°. С помощью такой насадки удобно вести рыхление мягкого грунта.
- Клин. Отличие такой насадки от зубила заключается в том, что здесь угол затачивается до 30°. Таким инструментом удобно вскрывать старое асфальтовое покрытие.
- Пика. Это скошенный с 4 сторон цилиндрический штырь. Насадка предназначена специально для дробления твердых пород.
Работа гидромолота основывается на регулярных биениях бойка, совершающего возвратно- поступательные движения.
Грейдеры
С помощью грейдеров ведется профилирование территории. Достигается это путем смещения грунта на большое расстояние. Основным инструментом оборудования является отвал. Он располагается внизу посередине между мостами. Кроме него, могут устанавливаться насадки другого типа:
- Кирковщик. Может располагаться в задней или передней части машины. Выполняемые им задачи очень разнообразные. Таким инструментом можно выкорчевывать деревья, рыхлить землю и вскрывать дорожное полотно.
- Откосник. Этой насадкой очень удобно профилировать откосы, которые могут быть выполнены в виде треугольника или трапеции.
- Снегоочиститель. Инструмент, имеющий форму ковша, устанавливается впереди агрегата и во время движения грейдера расчищает от снега дорогу, сдвигая его в стороны.
- Передний отвал. Это тоже ковш, но в его задачу входит смещение слоев почвы.
Основным отличием грейдера от бульдозера является качество выполнения. При выравнивании земли территория получается более ровная, чем при использовании бульдозерного оборудования.
Ямобуры
С помощью ямбура можно просверлить отверстие в грунте. Такое оборудование не имеет шасси, поэтому оно устанавливается на гусеничные вездеходы или автомобили. Длина рабочей части инструмента составляет 2 м при весе 200 кг. Изготавливается он из прочной кованой стали.
Для качественного выполнения работы нужно правильно подобрать автомобиль, на котором будет устанавливаться буровая установка. В этом отношении оптимальным вариантом является автомашина КАМАЗ. Связано это с тем, что в такой машине и ямбуре присутствует хорошее сочетание параметров. Сюда относится мощность грузовика и передаточные числа привода установленного оборудования. В результате работа осуществляется в оптимальном режиме, что влечет за собой экономию топлива.
Если буровая установка располагается на гусеничном вездеходе, то работа может вестись вне зависимости от рельефа местности. Связано это с высокой проходимостью транспорта, работающего на гусеничном ходу. При необходимости в качестве основы можно использовать трактор МТЗ.
При работе ямбура задействуется гидравлическое оборудование. Это позволяет плавно вести сверление отверстий без рывков. В итоге полученное углубление получается аккуратным и с ровными стенками.
Грузоподъемные агрегаты
Во время строительства многоэтажного дома поднимать раствор и другие материалы на большую высоту можно только с помощью подъемно-транспортного оборудования. Это дорогостоящая техника, значительно облегчающая труд специалистов. Без нее провести возведение крупного объекта невозможно.
Автокраны и автовышки
На каждой строительной площадке всегда возникает необходимость перемещения тяжелых грузов. Для этой цели используется специальное оборудование — это автокраны и автовышки.
При использовании автомобильного крана кабина оператора устанавливается на машине. Именно из нее работником совершаются все манипуляции. Удобство заключается в том, что кабина может вращаться вокруг своей оси. Груз перемещается с помощью стрелы, представляющей собой телескопическую антенну, состоящую из ряда выдвижных секций. Их количество зависит от мощности крана.
С учетом особенностей конструкции секции могут иметь разную геометрию. Их сечение бывает выполнено в виде овала, прямоугольника или трапеции. Для обеспечения плавности перемещения секций между ними прокладывается графитовая смазка.
С помощью автовышек ведутся работы на высоте. С этой целью к установленной на автомобиле стреле крепится люлька. Она служит средством подъема рабочих на требуемую высоту. В качестве основы используются грузовые автомобили. Для этой цели могут применяться такие виды автомобилей как КАМАЗ, Урал или МАЗ. По конструкции стрелы для автовышек бывают следующих видов:
- Коленчатая. Число секции колеблется в пределах от 2 до 4. Они сочленяются шарнирными соединениями и работают от гидроцилиндров.
- Лестничная. Это стальная рама, в состав которой входят выдвижные секции.
- Телескопическая. Здесь секции представляют собой остальные балки прямоугольного сечения.
- Смешанная. В такой конструкции сцепление первых секций ведется на шарнирах, а последующие участки соединяются телескопическим способом.
Как организовывается высотное строительство с использованием нужной техники, хорошо описано здесь.
Манипуляторы
Отличие манипулятора от автокрана состоит в разной конфигурации рабочих органов стрелы. Поскольку такое оборудование предназначено для перемещения множества предметов, захватывающие инструменты производятся разных конструкций. Связано это с особенностью захвата материалов: поддонов, рулонов, контейнеров или бордюрных камней, потому что каждый из них обладает своими параметрами и весом. Стрелы манипулятора имеют комбинированное устройство. Первые секции соединяются шарнирно, а последняя часть представляет собой телескопическую конструкцию.
Преимуществом крана-манипулятора является его многофункциональность. Водитель занимается не только управлением автомобиля, но и непосредственно сам проводит погрузочно-разгрузочные работы. После их окончания он доставляет груз в пункт назначения. Кроме того, такое оборудование имеет повышенную маневренность, что позволяет использовать их в местах, где применение автокранов невозможно из-за повышенных габаритов.
Транспортное оборудование
Во время строительства объекта все подготовленные материалы требуется доставить к месту работы. Кроме того, существует гусеничная техника, которая не может передвигаться самостоятельно, поскольку она нарушит дорожное полотно. Все эти агрегаты доставляются на специальном транспортном оборудовании. Такая техника должна обладать достаточной мобильностью и высокой грузоподъемностью, чтобы обеспечивать быструю доставку грузов на строительный объект.
К такому транспорту относятся бортовые машины. Удобство их использования состоит в наличии откидных бортов, что обеспечивает хороший доступ для погрузочно-разгрузочных работ.
Установленный в кузове груз надежно закрепляется, чтобы во время движения не произошло смещения. Если требуется перевозить крупногабаритное оборудование, то его погрузка проводится с помощью крана. Здесь проблем не возникает, потому что с любой стороны автомобиля обеспечивается хороший подъезд.
При необходимости перевозки нестандартной техники для таких целей используются длинномеры. В них можно поместить бетонные плиты, крупногабаритные станки и пиломатериалы. Максимальная грузоподъемность таких грузовиков достигает 20 т.
К грузовому автотранспорту относятся и самосвалы. Преимущество таких машин состоит в том, что они могут самостоятельно выгружать строительную продукцию. Сюда относятся бетонные смеси, твердые изделия или сыпучие вещества.
Вспомогательная техника
Вспомогательная техника выпускается следующих видов:
- Бетононасосы. Без такого оборудования не может обойтись ни одна стройка, поскольку всегда есть необходимость замешивать раствор. Присутствие такой техники исключает остановку в работе, поскольку насосы подают раствор непрерывно.
- Компрессоры. Без сжатого воздуха не может работать практически никакое оборудование. Обычно используются мобильные компрессоры, которые легко доставляются на территорию стройки. Промышленностью выпускаются поршневые и винтовые агрегаты. Во втором случае для работы компрессора требуется подача электроэнергии, что не всегда является удобным вариантом. В поршневые агрегаты встроен двигатель внутреннего возгорания, и для его работы требуется горючее.
- Каток. Эта техника, которая перемещается с помощью трактора. Она используется для выравнивания бетона. На каждом катке установлены рабочие органы, количество которых составляет 2-3 единицы. Они имеют шероховатую поверхность, позволяющую выдавливать из жидкого раствора остатки воздуха. Также существуют гладкие катки, используемые для окончательного уплотнения бетона.
- Поливочные машины. Это автомобили КАМАЗ или ЗИЛ, у которых впереди установлено навесное оборудование для полива территории. Сзади крепится цистерна с водой. Распыление жидкости ведется через сопла.
Итого, выпускаемая строительная техника необходима при выполнении любых тяжелых работ на участке. С ее помощью значительно уменьшаются трудозатраты, а также сокращаются сроки работы с объектом. Выполнение всех этих условий возможно только в том случае, если параметры выбранного оборудования будут соответствовать нужным требованиям.
Задачи управления промышленными объектами через создание цифрового двойника предприятия
Модернизация производства — это комплексное, частичное или полное обновление систем или оснащения на предприятии. Данный процесс влечет за собой целый ряд мероприятий, среди которых большую часть занимает тщательный анализ и сбор информации.
В данной статье предлагается затронуть тему цифровых двойников[1] предприятий и их реализацию в виде набора цифровых информационных моделей.
В последние годы эта тема становится все более востребованной и острой. Среди причин такого повышенного интереса можно отметить:
- объявление национальной программы «Цифровая экономика Российской Федерации»;
- выполнение задач цифровизации строительной отрасли (раздел «Цифровизация строительной отрасли» в проекте «Стратегии развития строительной отрасли до 2030 года»[2]);
- рост применения технологий информационного моделирования;
- появление на рынке труда молодых специалистов, владеющих инструментом.
Все чаще владельцы предприятий и представители государственных структур обращают внимание на новые технологии применительно к своим задачам, в том числе и при решении вопросов модернизации. Ни для кого не секрет, что основная масса предприятий построена в прошлом веке и не соответствует современным требованиям. И, следовательно, чтобы вывести оных в список лидеров мирового технологического процесса и наилучших доступных технологий, необходима их модернизация. Это задача стратегического уровня. Политическая и экономическая обстановка, связанная с санкциями, пандемией и рядом других причин, только обострила эту необходимость.
Что же может позволить решить задачу цифровизации строительной отрасли в промышленном кластере? И почему именно о нем стоит говорить?
В России, на первый взгляд, есть все предпосылки для резкого роста и развития новых подходов к управлению через создание цифровых двойников: на правительственном уровне приняты или принимаются необходимые решения, говорящие об особом статусе задач цифровизации в строительной отрасли; в проектных организациях строительной отрасли полным ходом идет освоение технологий информационного моделирования; высшие учебные заведения меняют свои программы с учетом государственного заказа и общемировыми тенденциями; инвесторы и заказчики наконец-то научились не только выговаривать, но и понимать основной смысл и назначение технологий информационного моделирования (BIM-технологий). И надо отметить, что Россия быстро наверстывает разрыв в этом направлении.
Основные усилия по внедрению технологий информационного моделирования сейчас направлены на рынок жилищного строительства и госзаказ объектов социальной направленности. Однако даже рынок жилищного строительства не выдает ожидаемых результатов, если говорить о полном жизненном цикле объектов капитального строительства. И связано это в первую очередь с разрывом интересов игроков — инвестор (заказчик), как правило, не участвует в дальнейшей эксплуатации произведенной продукции, будь то жилые дома, школы, поликлиники или административные здания. И, как следствие, управляющие компании или комитеты городских структур, которым в дальнейшем предстоит эксплуатация этих объектов, имеют или мизерное представление о BIM и собственной вовлеченности в процесс цифровизации, или не имеют его вовсе.
И все-таки нельзя утверждать, что цифровые двойники в жилищном комплексе на территории России отсутствуют. Такие примеры есть, и связаны они только с крупными частными застройщиками, осваивающими территорию Москвы. Например, PSN Group (ТОП-5 девелопер Москвы по результатам 2016 года) была внедрена Единая система мониторинга, управления и аналитики для сети жилых комплексов (используются модели зданий), которая находится в промышленной эксплуатации, но по-прежнему постоянно развивается: происходит подключение новых жилых комплексов, разрабатываются новые модули, связанные с предикативным анализом работы оборудования, формируются планы развития[3]. Это скорее исключительный случай.

Другое дело — промышленные объекты. Любое предприятие проходит полный жизненный цикл от появления идеи до демонтажа, сохраняя интерес своего заказчика — управленца. И вот тут-то можно и должно в полной мере почувствовать преимущества применения технологий информационного моделирования в качестве создания цифрового двойника промышленного объекта.
Современный мир предлагает для решения таких задач множество технологий, концепций и инструментов: PLM/PDM, BigData (Большие данные), IIoT[4] (Промышленный интернет вещей), Cloud Computing (Облачные вычисления), GIS (Геоинформационные системы), BIM/openBIM и другие. Все это может быть востребовано при решении множества задач управления объектами предприятия, одной из которых является модернизация. Например, создание цифрового двойника путем формирования цифровых информационных моделей производственных цехов поможет собрать данные о состоянии оборудования, об основных и оборотных средствах, а также о производственных процессах и проанализировать их с помощью специализированных систем.
Модернизация предприятия без снижения объемов производства и, тем более, без его остановки — это задача, которая под силу современным технологиям. Кто-то может возразить, что такие задачи решались и прежде. Решались, но сейчас главный фактор — это время.
Несколько лет назад шли постоянные обсуждения отсутствия стандартов по технологиям информационного моделирования, а сейчас уже речь идет о более глубокой их проработке и применимости к особенностям российского рынка.
Если еще десять лет назад разворачивались целые баталии на тему отсутствия интеграции при применении программного обеспечения разных вендоров, то сейчас и этот вопрос начинает уходить в прошлое. Разработчики программного обеспечения становятся более открытыми друг другу, понимая, что не могут покрыть весь спектр решаемых в строительной отрасли задач. В качестве стандарта обмена и управления данными об объектах строительства в Российской Федерации принят формат IFC (Industry Foundation Classes — формат данных с открытой спецификацией)[5].
Так что же препятствует появлению цифрового двойника предприятия и его участия в вопросах модернизации и, возможно, в дальнейшем в задачах управления активами?
Ответ простой — желание заказчика, его умение идти к поставленной цели и добиваться ее, так как этот процесс невозможно решить в укороченные сроки.
В 2019 году Роснефть запустила в опытно-промышленную эксплуатацию цифровой двойник своего месторождения в Башкирии — проект «Цифровое месторождение»[6], выстраивая тем самым интегральную цепочку нового типа, включающую в себя «цифровое месторождение», «цифровой завод» и «цифровую АЗС». Разработка и запуск проекта «Цифровое месторождение» осуществляется в рамках стратегии «Роснефть-2022», предусматривающей переход на качественно новый уровень управления бизнес-процессами, повышение надежности и экономичности производства, сокращение потерь. Хоть в приведенном примере есть упоминание о «цифровом заводе», но все же выполненная работа относится к управлению производственными процессами, а не промышленными объектами недвижимости.
А вот другой пример. Как сообщается на сайте компании «Газпром нефть»[7] от 27 октября 2020 года, «Газпром нефть» получила патент на собственную цифровую разработку — Систему управления инженерными данными (СУПРИД). Система формирует электронные модели производственных установок — цифровые двойники, включающие в себя инженерно-техническую документацию и 3D-модель объектов. Сейчас СУПРИД охватывает Московский и Омский НПЗ «Газпром нефти», позволяя на 20% сократить временные затраты на выполнение регламентных мероприятий по эксплуатации, ремонту и обслуживанию. Экономический эффект от внедрения системы на нефтеперерабатывающих заводах компании оценивается более чем в 700 млн рублей в год.
Итак, видно, что процесс создания цифровых двойников предприятий уже начал свое движение по территории России, и хочется верить в появление новой технологии, которая с каждым годом будет все более востребованной и совершенной. Однако, прикоснувшись к цифровым двойникам в жизни, понимаем, что пока это или попытка перевести привычный процесс проектирования на новый уровень, или подтягивание моделей зданий без информационной части к своим системам автоматизации, или же моделирование без учета всех последующих задач использования цифровых информационных моделей: эксплуатация, модернизация, управление активами и так далее.
В массе случаев появляющихся на свет цифровых двойников видно, что отсутствует главное — требования заказчика, которые зафиксированы в виде документов и будут неукоснительно выполняться исполнителями; что зачастую исполнители живут интересами, очерченными рамками своих договоров и получением вознаграждения за свой труд, без желания понять, что за каждым этапом жизненного цикла объекта до момента его ликвидации идет следующий этап со своими задачами, использующими результаты предыдущего этапа, и что несогласованный переход от одного этапа к другому может привести к большим финансовым издержкам. А ведь технологии информационного моделирования предназначены для наименее рискового прохождения объекта капитального строительства по всему жизненному циклу. Но для этого надо просто правильно организовать работу. Это значит, что впереди предстоит много интересной работы.

Компания ООО «Бюро ЕСГ» — это системный интегратор, который принимает активное участие в проработке правильного подхода к созданию цифровых двойников промышленных объектов. Нашими клиентами являются крупные промышленные компании в нефтегазовой, сталелитейной, судостроительной и других отраслях. «Бюро ЕСГ» имеет многолетний опыт по внедрению технологий информационного моделирования, применению технологий лазерного сканирования, созданию систем управления инженерными/проектными данными, использованию геоинформационных систем и их интеграции с цифровыми информационными моделями. Наша компания предоставляет полный комплекс услуг по разработке технологии создания цифрового двойника предприятия с учетом его последующего использования.
За последние годы специалистами ООО «Бюро ЕСГ»[8] выполнены и продолжают выполняться работы по созданию цифровых двойников как на основе лазерного сканирования, так и с использованием проектной, рабочей и исполнительной документации. ООО «Бюро ЕСГ» принимает активное участие при разработке требований заказчиков к цифровым информационным моделям в различных отраслях промышленности[9], в том числе для ПАО «Газпром нефть», а также в разработке методик создания цифровых информационных моделей с применением программного обеспечения разных разработчиков.
ООО «Бюро ЕСГ» принимает участие в пилотных проектах по разработке импортозамещающих систем управления инженерными данными и их интеграции с цифровым двойником предприятия. Группой специалистов ООО «Бюро ЕСГ» по геоинформационным системам реализован ряд проектов по созданию электронного генплана, а также интеграции BIM и 3D-ГИС.
[1] Цифровой двойник (англ. Digital Twin) — цифровая копия физического объекта или процесса, помогающая оптимизировать эффективность бизнеса. Концепция «цифрового двойника» является частью четвертой промышленной революции и призвана помочь предприятиям быстрее обнаруживать физические проблемы, точнее предсказывать их результаты и производить более качественные продукты. Википедия.
[2] https://nopriz.ru/upload/iblock/892/TSifrovizatsiya-stroitelnoy-otrasli-dlya-Strategii.pdf
[3] Информация получена с интернет-ресурса https://hmps-business.ru/portfolio/sistema-monitoringa-upravleniya-i-analitiki-dlya-psn-group.html
[4] Промы́шленный интерне́т веще́й (англ. Industrial Internet of Things, IIoT) — это система объединенных компьютерных сетей и подключенных к ним промышленных (производственных) объектов со встроенными датчиками и программным обеспечением для сбора и обмена данными с возможностью удаленного контроля и управления в автоматизированном режиме, без участия человека. Применение Интернета вещей в промышленности создает новые возможности для развития производства и решает ряд важнейших задач: повышение производительности оборудования, снижение материальных и энергетических затрат, повышение качества, оптимизация и улучшение условий труда сотрудников компании, рост рентабельности производства и конкурентоспособности на мировом рынке. Википедия.
[5] ГОСТ Р 10.0.02-2019/ИСО 16739-1:2018 Система стандартов информационного моделирования зданий и сооружений. Отраслевые базовые классы (IFC) для обмена и управления данными об объектах строительства.
[6] Более полную информацию можно получить на сайте Роснефть (https://www.rosneft.ru/press/news/item/195043/).
[7] «Газпром нефть» защитила патентом собственную систему управления инженерными данными
[8] Более подробно об опыте компании ООО «Бюро ЕСГ» и предоставляемых услугах можно узнать на сайте http://esg.spb.ru
[9] Автор статьи в период работы в СПб ГАУ ЦГЭ (Центр государственной экспертизы Санкт-Петербурга) сформулировала требования к цифровым информационным моделям, представляемым для проведения экспертизы в Санкт-Петербурге (https://www.spbexp.ru/docs/podgotovka-informatsionnykh-modeley-bim/), которые уже успешно применяются и продолжают развиваться.
Приборы отопления
Россия - страна, раскинувшаяся от субтропических широт до вечной мерзлоты заполярья. Основная часть территории лежит в природных зонах, где требуется постоянное или периодическое отопление. Отопление - это принудительный обогрев здания, с целью поддержания комфортной температуры и компенсации теплопотерь, которые неизбежно присутствуют в любом гражданском строении.
Отопление помещений осуществляется в результате теплообмена. В свою очередь, теплообмен в помещении между внутренней средой и теплоносителем возможен двумя путями:
- Конвекцией – перенос тепла в результате циркуляции неравномерно нагретых жидкости или газа.
- Лучистой энергией. Нагревание тел волнами электромагнитной энергии в инфракрасном диапазоне.
Обособленно друг от друга типы теплопередачи сложно встретить. Они всегда комбинируются между собой. Но по преобладающему принципу отопительные приборы принято называть конвекторами и излучателями или радиаторами.
Классификация отопительных приборов
В отечественной практике сформировалась следующая классификация отопителей:
- По принципу теплоотдачи. В зависимости от физического принципа теплоотдачи отопительные приборы делятся на две большие группы:
- Радиаторы.
- Конвекторы.
- По конструктиву исполнения.
Радиаторы выпускают секционные, трубчатые, панельные и блочные.
Конвекторы- с предусмотренным кожухом и без кожуха.
- По размеру.
Высота. Низкие. Имеют размер от 200 до 400мм.; средние- 400-650; высокие- от 650 до 900мм.; плинтусные- существуют размером 200мм и меньше.
Глубина или ширина. Малая до 120мм; Средняя от 120мм до 200мм; Большая- 200мм и более.
- По материалу изготовления. Радиаторы производят из:
- чугуна
- алюминия
- стали
- комбинированные- биметаллические
Конвекторы делают из:
- стали
- алюминия
- меди
Значительно реже отопительные приборы изготавливаются из органических материалов, имеющих высокую теплопроводность и коэффициент теплоотдачи.
- По способу изготовления. Изготавливают приборы отопления литым, штампованным, сварным, комбинированным способом.
- По вариантам монтажа. Выделяют напольные, настенные приборы, и монтируемые в интерьерные конструкции.
Все конвекторы и радиаторы выпускаются со встроенной регулировкой теплового потока или без таковой.

Различия между конвектором и радиатором
Несмотря на общие задачи, конвекторы и радиаторы имеют существенные отличия.
Способ теплоотдачи принципиально разный. Рабочий конвектор разогревает воздух, который находится в непосредственной близости. Нагретые слои воздуха увеличиваются в объеме и теряют плотность, поэтому становятся легче более холодных слоев. Теплый воздух стремиться к потолку. Внизу, у конвектора образуется зона разрежения, куда засасывается холодный воздух, который снова разогревается и устремляется к потолку. И так постоянно, до выравнивания температуры конвектора и температуры в помещении в любой точке. Ускорить и усилить конвективные потоки помогает кожух, который выполняет роль вытяжного канала.
Радиатор - это отопительный прибор, который осуществляет перенос тепла помимо конвекции, излучением тепловых волн. Как это происходит? Теплоноситель, благодаря процессу теплопередачи, разогревает поверхность радиатора, а точнее передает энергию частицам вещества радиатора. Молекулы в разогретом материале радиатора начинают колебаться интенсивнее и высвобождать энергию в невидимом длинноволновом диапазоне. Распространяясь в помещении, электромагнитные волны поглощаются окружающими предметами с последующим выделением теплоты. Таким предметы, находящиеся вокруг сами становятся излучателями тепла.
Другое отличие - это конструкция. Конвектор выглядит, как труба, на которую насажены многочисленные тонкие пластины. Конвектор должен иметь максимально возможную площадь соприкосновения с воздухом. Радиатор, при равных габаритах, имеет меньшую площадь. Устройство конвектора отличается от радиатора присутствием кожуха. В радиаторе кожух не предусмотрен, так как это значительно снизит степень эффективности прогрева помещения.
Радиаторы более термоинертны. То есть тепловому прибору требуется больше времени для разогрева, так как он обладает повышенной теплоемкостью по сравнению с конвектором. Но и остывать радиатор будет дольше. В определенных ситуациях это может быть как плюсом, так и минусом.
Конвекторы окрашивают в разные цвета. Радиаторы традиционно встречаются в белом исполнении, что может потребовать коррекции в дизайнерском интерьере. Белый цвет применим по соображениям его респектабельности и универсальности, но, по законам физики, наибольшей теплоотдачей будет обладать поверхность черного цвета.
Преимущества и недостатки отопительных приборов
Радиатор отличает в лучшую сторону надежность, долговечность, невысокая цена. Термоинерция играет в плюс, когда происходят перебои с отоплением. Но когда нужно отрегулировать температуру на комфортный уровень этот показатель доставляет неудобства.
Очевидным минусом радиаторов служит высокая температура разогрева поверхности. Она приближена к температуре теплоносителя в системе. В системе центрального теплоснабжения температура может достигать 800C и более. Есть угроза получения ожогов. Избежать этого можно, установив защитный корпус или защитный экран. Но в этом случае падает мощность отопителя.
К достоинствам конвекторов можно отнести небольшую массу, возможность скрытой установки и монтажа в сложных местах, например, под панорамными окнами. Невысокую температуру поверхности конвекторных пластин, в районе 500С, что не приведет к ожогам. Конвекторы быстрее и полнее прогревают помещение.
Существенным минусом конвекторов выступает то, что в результате циркуляции конвекционных потоков в окружающий воздух поднимается пыль.
Нецелесообразно применять конвекторы в помещениях с высокими потолками.

Требования безопасности к отопительным приборам
Поверхность конвекторов и радиаторов не должна иметь острых краев и быть травмобезопасной.
В случае, если технологически предусмотрено нагревание поверхности отопительного прибора до температуры превышающей 750С, то должны устанавливаться защитные экраны
Для окраски приборов отопления необходимо применять порошковые, лакокрасочные материалы, которые не выделяют в процессе эксплуатации вредных и токсичных веществ.
Использование батарей централизованного отопления для организации заземления или токопроводящих работ запрещено.
Не допускается производить выпуск воздушной смеси из алюминиевого прибора в процессе эксплуатации при наличии поблизости открытого огня.
От чего зависит выбор отопительных приборов
Приборы отопления должны соответствовать конкретным проектным требованиям эксплуатации. Запрещено применять отопительные приборы, у которых показатели по температуре теплоносителя и давлению ниже, чем требуемых условий по эксплуатации сети.
Утилизацию радиаторов и конвекторов требуется осуществлять в соответствии с нормативной документацией завода- изготовителя.
Для правильного выбора приборов для отопления жилища или производственного помещения стоит опираться на ряд критериев, которые помогут сориентироваться в многообразии.
- Экономические. Любая система отопительных приборов в помещении должна выдерживать соотношение цены и эффективности эксплуатации, минимизировать траты на монтаж и обслуживание.
- Санитарно-гигиенические. Отопительные приборы должны соответствовать санитарно-гигиеническим нормам, поддерживать температуру и влажность воздуха, установленную в СанПиН в зависимости от назначения помещения. Не должны препятствовать проведению обеспыливания и служить источником загрязнения окружающего пространства.
- Стилистико-архитектурные. Большое внимание уделяется стилистической направленности изделий. Отопители должны гармонично вписываться в пространство и не занимать много места.
- Монтажные. Установка отопительных приборов не должна вызывать трудностей и привлекать сложного инструмента и высокооплачиваемого персонала. Приборы отопления должны быть универсальны по крепежу, иметь прочные и надежные способы крепления.
- Эксплуатационные. Современная теплотехническая продукция должна соответствовать параметрам теплоснабжающей сети. Иметь регулировку теплоотдачи для поддержания комфортных условий в помещении.
- Теплотехнические. Отопительные приборы должны обладать максимальным коэффициентом полезного действия для максимального использования энергии теплоносителя.

Как выбрать отопительный прибор
В первую очередь, это зависит от системы отопления. Они бывают централизованные и автономные. В централизованных системах давление теплоносителя выше, чем в автономных и составляет 9-10 бар, а при опрессовке системы давление поднимают до 12. Существует вероятность гидроудара из-за неравномерной работы гидро насосов на станции теплоснабжения . Вода в системе централизованного отопления имеет повышенную химическую активность в виде растворимых и нерастворимых солей. Автономные системы отличаются пониженным давлением и меньшей жесткостью воды, по сравнению с централизованными. В автономных системах в качестве теплоносителя может применяться антифриз. Эти моменты стоит учитывать при выборе продукции для отопления квартиры, офиса или производства.
Удачно вписываются в указанные требования для систем централизованного отопления чугунные секционные батареи и биметаллические секционные приборы. Секционные приборы имеют возможность дооснащаться необходимым количеством элементов, что делает их универсальными.
Чугунные секционные батареи. Самые недорогие на сегодняшний день отопительные приборы. Имеют отличный запас прочности и долговечности. Радиаторы из чугуна служат до 50 лет. Продукция из чугуна стойка к гидроударам и коррозийным процессам. На рынке отопительной продукции можно встретить чугунные батареи художественного литья, тем самым можно подчеркнуть дизайнерский стиль интерьера. Однозначно не позволяет сделать выбор в пользу чугунины то, что материал тяжелый и имеет непрезентабельный вид. Если не брать во внимание художественное литье. У чугуна высокая теплоемкость, поэтому требуется время, чтобы его разогреть, но в то же время батарея долго остывает. Это минус, когда требуется оперативно отрегулировать температурный режим.
Биметаллические секционные приборы. Приборы из биметалла лишены недостатков чугуна, и имеют свои преимущества: рассчитаны на высокое давление в сети; имеют современный внешний вид. Но дороже чугуна по стоимости. Биметаллические изделия представляют собой стальной сердечник в виде труб, облитый алюминием по форме готовой батареи. Такая конструкция создавалась для того, чтобы исключить контакт алюминия с теплоносителем, так как вода в системе теплоснабжения довольно реактивна по отношению к алюминию.
Алюминиевые изделия. Отопительные батареи из алюминия обладают отличным коэффициентом теплоотдачи, имеют высокий КПД. Из недостатков можно выделить высокую стоимость и данный тип приборов не предназначен для сетей с высоким давлением теплового агента. Вдобавок алюминий не стоек к воздействию агрессивных сред. Поэтому алюминиевые тепловые приборы целесообразно использовать в частном теплоснабжении, где рабочее давление не превышает 8 атмосфер и теплоагент в составе несет минимум солей.
У секционных приборов, независимо от материала изготовления, есть общий недостаток. Они не предназначены для работы с антифризом. Со временем антифриз уменьшает уплотнительную способность межсекционной прокладки и появляется течь.
Панельные отопители. Делаются из стали. Штампуются два листа, симметричных между собой относительно продольной плоскости и свариваются. Таким образом получается плоский отопительный элемент, внутри которого есть каналы для циркуляции теплоагента. Далее отдельные элементы связываются между собой трубами в единую батарею. Полученная прямоугольная панель закрывается декоративным кожухом, но может обходиться без него. Без защитного экрана эффективность прибора выше, но страдает привлекательность. Стальные отопительные панельные приборы имеют хорошую теплоотдачу, современный вид. Можно устанавливать и в частном домостроении и интегрировать в централизованную магистраль.
Трубчатые отопительные приборы. Похожи на секционные отопители по форме. Выглядят как радиаторы из изогнутых вертикальных трубок, соединенных сверху и снизу трубчатым коллектором. Очень вариативны по размерам: от 0,3 метра до 3 метров. Устанавливаются в жилых и производственных помещениях, независимо от системы теплоснабжения.
Конвекторы. Производят из стали, меди и алюминия. Наиболее физически эффективны медные конвекторы. Изготавливаются конвекторы из центральной трубы диаметром до 3см, с нанизанными на нее пластинами. Между пластинами происходит прогрев воздуха. Конвекторы бывают настенной и скрытой установки. На настенные конвекторы одевается специальный кожух, который обеспечивает эффект тяги воздушным массам. Конвекторы скрытой установки могут монтироваться в пол и располагаться под панорамными окнами. Тепловые приборы на основе конвекции существуют естественной и принудительной циркуляции. Искусственная циркуляция достигается применением вентилятора в системе. Конвекторы имеют хороший коэффициент полезного действия, но имеют трудности в очистке от пыли.

Сколько тепловых приборов нужно в помещении
В помещении, согласно технологии установки тепловых приборов, требуется монтаж отопителя под каждым окном. Так как основная цель отопительных приборов компенсировать теплопотери, то и мощность приборов основывается на суммировании коэффициентов тепловых потерь. По усредненным теплотехническим расчетам, при высоте потолка в 2,7 м. 1м3 жилища в панельном доме требует 40Вт тепловой энергии, а кирпичный 35 Вт. Исходя из этого можно посчитать общую мощность обогревателей. На конечный результат будут играть факторы: отношение площади остекленной поверхности к площади стен; площадь наружных стен в помещении и степень утепленности, теплопотери потолка и пола, тип стеклопакета, амплитуда колебаний температур. В частном доме учитываются коэффициенты теплопотерь крыши и фундамента. Каждому фактору присвоен коэффициент, который можно найти в таблицах по теплотехническим расчетам.

Итог тепловой системы приборов
В результате подбора приборов по личным и техническим критериям должна получится система, которая отвечает эксплуатационным пунктам:
Отопительная система должна быть надежной и безопасной, не сильно затратной, простой в обслуживании.
Управление температурным режимом продублировано: автоматика- ручное.
Последовательность действий по управлению приборами должно быть простым и логичным.
Должна быть исключена вероятность нанесения ущерба системе по незнанию пользователя.
В частном жилье меры по предотвращению разморозки отопительной системы обязательны.
Отопительная система должна быть собрана из качественных материалов, согласно теплотехническому расчету, законов физики и здравого смысла.