Разновидности котельных
Каждая котельная представляет собой здание, предназначенное для выработки теплоносителя. Помещение может быть расположено в основном объекте или вынесено на отдельную территорию. Работа котельных основывается на использовании специализированного оборудования, где в качестве топлива может быть применен твердый, жидкий или газообразный материал. Наличие таких комплексов позволяет поддерживать тепло в отдельных частных домах, целых населенных пунктах или промышленных объектах. Перемещение теплоносителя осуществляется по трубопроводам, расположенным в теплотрассах.
Работа котельных
Каждый населенный пункт или промышленный объект требует отопления. Именно такие функции возлагаются на котельные, которые могут быть разного масштаба. Некоторые из них обслуживают малое количество домов, а другие — большие промышленные предприятия. В качестве теплоносителя может выступать вода или пар, а подогрев осуществляется в установленных котлах, где происходит сжигание различного вида топлива.
Котельная представляет собой сложное инженерное сооружение, которое требует разработки серьезного проекта, соответствующего требуемым нормативам. На основании созданных чертежей, которые предварительно проходят экспертизу в государственных органах, происходит строительство здания и установка запланированного оборудования. Кроме основных агрегатов, к которым относятся котлы, вырабатывающие тепловую энергию, устанавливаются дополнительные приборы. Сюда включаются теплообменники, емкости, насосы, запорная арматура. Доставка нагретой воды осуществляется по трубопроводам. Они прокладываются по теплотрассам и состоят из отдельных участков, соединенных между собой специальными муфтами.
Разновидности котельных
Современные котельные имеют большое количество разновидностей. Различаются они в зависимости от используемого топлива, типа теплоносителя, а также места размещения. При этом основным параметром является расстояние от котельной с установленным оборудованием до отапливаемой территории. Оно должно соответствовать разработанным нормам, поэтому проектировщики всегда ориентируются на существующую документацию. В том случае, когда отапливаемый объект имеет небольшие размеры, котельная занимает часть территории здания. Только при обслуживании крупных промышленных предприятий или больших населенных пунктов строится отдельное сооружение.
Газовые
Использование в качестве топлива газа позволяет существенно увеличить мощность котельных. Кроме того, обеспечивается экономия и отсутствует загрязнение окружающей среды. Принцип работы газового оборудования заключается в следующем:
- На горелку котла из трубы поступает газ, который сгорает в камере и этим нагревает теплоноситель, циркулирующий по теплообменнику оборудования.
- Разогретый до нужной температуры теплоноситель движется в направлении коллектора, от которого отводится ряд отопительных контуров.
- Проходя через ответвления, теплоноситель постепенно охлаждается, нагревая отопительные контуры.
- На последнем этапе охлажденный теплоноситель возвращается в котел с целью последующего нагрева.
На этом этап работы заканчивается и тут же начинается новый цикл. В состав газовых котельных входят следующие виды оборудования:
- Регуляторные установки. Это агрегаты, обеспечивающие в системе постоянное давление газа.
- Газорегуляторные пункты. Оборудование, отвечающее за очистку поступающего газа. При необходимости оно может остановить протекающий процесс в автоматическом порядке.
- Фильтры. Устанавливаются перед запорной арматурой с целью задержания посторонних предметов.
Газ, как топливо, обладает повышенной горючестью, поэтому ко всем котельным установкам предъявляются очень высокие требования.
Жидкотопливные
В качестве жидкого топлива чаще всего используется дизельное горючее. Это очень доступный вариант, поскольку солярку всегда можно купить и удобно хранить. Чаще всего дизельное топливо используется при оборудовании домашних котельных или в случае отопления промышленных объектов.
Также в качестве горючего может быть использовано отработанное масло, которое хорошо работает в котлах. Применяется оно в тех случаях, когда использование по назначению уже становится невозможным. Очень редко в качестве жидкого топлива используются мазут и нефть. Исключение составляют только тепловые электростанции.
Во время монтажа жидкотопливных котельных обязательно следует продумывать хранение горючего. Для его содержания специально устанавливаются недалеко от объекта баки, сделанные из металла, пластика или стекловолокна. Монтаж возможен на земле или в небольшом углублении.
При попадании топлива в камеру котла оно сжигается, что приводит к формированию тепловой энергии. При этом горючая смесь поступает вместе с воздухом, который предварительно проходит очистку. На следующем этапе происходит нагрев теплоносителя, который начинает свою цикличную циркуляцию.
Твердотопливные
Если котельная работает на твердом топливе, то для сжигания используются древесные щепы, уголь или специальные гранулы. Во время их сгорания энергия преобразуется в тепло, подогревающее воду или пар. Работа такого оборудования имеет КПД, составляющее порядка 90%, что немного ниже, чем при использовании солярки или газа. При этом цена на твердое топливо полностью компенсирует такой недостаток. Установленная система имеет несложную конфигурацию, в которой отсутствуют многие дорогостоящие компоненты. Здесь нет баков-накопителей и топливных насосов.
Мощность котельной, работающей на твердом топливе, обычно составляет интервал 100 кВт-20 МВт. Подача горючего происходит в ручном или полуавтоматическом режиме. В зависимости от размера загрузочной камеры, повышается или понижается выработка котлом тепла в единицу времени.
В качестве оборудования используются котлы КВМ. Поступающее топливо здесь равномерно распределяется по колосниковому полотну. Образующийся шлак и зола через некоторое время удаляются вручную, путем поворота колосника, установленного на оси. Обычно такого типа котельные создаются в организациях с небольшим бюджетом, которые не могут себе позволить приобретать дорогостоящее оборудование.
Паровые
В специальных установках происходит формирование из воды пара, который поступает в циркуляционную систему. Работают такое оборудование на разных видах топлива. В котлах может формироваться два вида пара:
- Насыщенный. Чаще всего используется в бытовых и коммунальных службах.
- Перегретый. Применяется на объектах промышленного масштаба.
При этом в оборудовании может присутствовать давление следующей силы:
- Низкое. Составляет порядка 1 атм.
- Высокое. Находится в интервале от 1 до 10 атм.
- Сверхвысокое. Оно равняется 18-20 атм.
Котел выглядит в виде сосуда, где происходит процесс превращения воды в пар. Внутри проложена система труб, имеющая широкий диапазон размеров. В состав котельной установки кроме основного оборудования входят дополнительные агрегаты:
- Пароперегреватель. Устройство нагревает воду свыше 100°. В результате формируется пар, температура которого составляет 500°. Иногда такие агрегаты встраиваются в общую установку или могут располагаться отдельно.
- Паровой сепаратор. Здесь из пара удаляется вся оставшаяся жидкость с целью максимального обезвоживания. В результате эффективность котла существенно повышается.
- Аккумулятор. Его наличие стабилизирует работу оборудования. Сначала им поглощается выработанный избыточный пар и по мере необходимости обратно возвращается в систему.
- Водоочиститель. Присутствие такого прибора уменьшает наличие в воде различных примесей, что снижает со временем в котле количество накипи.
Кроме того, в состав оборудования входят клапаны, воздухонагреватели, блоки управления системой и регуляторы использования энергоресурсов.
Водогрейные
В водогрейной котельной используется оборудование специальной конструкции. Здесь устанавливаются котлы, в которых ведется подогрев жидкости до температуры 95°. Временами этот показатель увеличивается и превышает 115°, но за счет высокого давления закипания жидкости не происходит, и это исключает ее превращение в пар.
Водогрейные котельные разделяются на два типа:
- Водотрубные. Теплоноситель движется трубкам, которые располагаются внутри котла, а нагревается он в результате сгорания топливной смеси.
- Жаротрубные. В этом случае по установленным трубкам передвигаются уже продукты сгорания горючего, а теплоноситель располагается снаружи и нагревается от соприкосновения с металлом.
В качестве исходного топлива может быть использован газ, уголь, топливные гранулы, мазут и солярка.
Водогрейные котлы имеют высокий коэффициент полезного действия. Этот показатель достигается в результате небольшого количества теплопотерь. Такие виды котельных разрабатываются 3 типов:
- Для отопления населенных пунктов. Размер котельных зависит от площади отапливаемой территории.
- Для отопления крупных промышленных комплексов. Это крупные системы, способные обеспечить обогрев масштабных производственных предприятий.
- На теплоэлектростанциях. Такие системы вырабатывают горячий пар, необходимый для функционирования электрогенераторов.
Коэффициент полезного действия водогрейных котельных может достигать 93%.
Комбинированные
Котельные такого типа способны вырабатывать разные виды теплоносителей, к которым относятся вода или пар. При этом работают они на двух видах топлива. Один тип у них считается основным, а второй — резервным. Именно поэтому такие котельные получили название комбинированные. Чаще всего для работы используется дизельное горючее и газ.
Комбинированные котельные чаще всего используются для отопления ответственных промышленных объектов. Связано это с тем, что в случае перебоев с поставками основного горючего всегда можно перейти на резервный вариант. В результате у производственного предприятия исключаются возможные экономические потери.
Обычно в качестве основного топлива используется газ потому, что он является наиболее экологически чистым горючим. Дизельное топливо удобно применять как запасной вариант ввиду его доступности. Использование твердого топлива на комбинированных котельных наблюдается редко. Иногда такое происходит на начальном этапе с перспективой дальнейшего перехода на газ.
На диатермическом масле
Иногда в качестве теплоносителя используется диатермическое масло, обладающее особыми физическими характеристиками. Преимущества такого материала заключаются в следующем:
- Высокая плотность. Этот параметр значительно превышает показатель воды.
- Длительное время удерживает тепло и очень медленно охлаждается.
- Теплоноситель способен разогреваться до температуры 300-360°.
- На поверхности металла от диатермического масла не остается накипи.
При использовании термомасла следует постоянно следить за его качеством и регулярно проводить замену. Кроме того, требуется постоянно наблюдать за состоянием трубопровода из-за повышенного его нагрева. С этой целью сюда ставятся бесшовные трубы, изготовленные из стали Ст. 20. Данный материал является пороговым, который подвергается цементации на глубину 1-1,5 мм.
Повышенные требования предъявляются к запорной арматуре, разработанной с учетом ее возможности выдерживать большие температуры. Во всех установленных клапанах присутствуют пневматические приводы регулирования. Проектирование котельных такого типа совершается не только по классическим нормам, но и с учетом особенностей характеристик теплоносителя.
Особенности блочно-модульных котельных
Блочно-модульные котельные относятся к зданиям облегченной категории. Фактически это передвижные помещения, полностью готовые для работы. Изготавливаются они из легких панелей, скрепленных между собой уголками разного размера. Конструкции обладают универсальностью и легкостью.
Такие системы не имеют больших затрат на обслуживание. Они часто оснащены блоком управления, который выполняет следующие функции:
- осуществляет непрерывный контроль над работой приборов;
- ведет управление всеми котлами;
- проводит подключение в случае необходимости резервных контуров;
- отключает подачу газа при возникновении аварийной ситуации.
Блочно-модульные котельные представляют собой конструкции, состоящие из отдельных составляющих. После изготовления они могут по отдельности транспортироваться в предназначенное место различными видами транспорта, что представляет большое удобство. Затем они составляются, образуя единое целое.
Встроенные котельные
Если в здании имеется свободное пространство, то сюда можно устанавливать встроенные котельные. Обычно это делается в тех случаях, когда отсутствует возможность подключения к централизованному отоплению. Для такой цели подойдет территория любого этажа, где есть возможность установить оборудование. При расчете обязательно следует в качестве исходных данных закладывать нужную мощность котельной, чтобы она обеспечивала подачу тепла на все помещение.
Однако для встроенных котельных существует ряд ограничений. Их не допускается устанавливать на следующих территориях:
- В школьных заведениях, учебных учреждения и многоквартирных домах.
- В оздоровительных организациях.
- В различных общественных и административных зданиях. Также нельзя устанавливать такие котельные на смежных с ними территориях. Однако это невозможно только в том случае, когда на них проживает более 50 человек.
Во время установки оборудования следует придерживаться следующих условий:
- Водонагревательные котлы должны иметь ограничение по нагреву 115°.
- Паровые установки — создавать давление не выше 70 КПа.
- Предел мощности для котлов, работающих на жидком или газообразном топливе, должен быть не больше 3 МВт.
- Если оборудование работает на твердом топливе, то предел его мощности должен составляет 1,5 МВт.
Данные положения для встроенных котельных являются обязательными.
Крышные конструкции
Более подробно о них мы рассказывали здесь. Обычно крышные котельные оборудуются в специально отведенном месте помещения. Это может быть не только крыша, а и подвал. Их задача состоит в выработке необходимого количества тепла, чтобы они полностью обслужили территорию. Это может быть промышленное предприятие или большой жилой район.
Для обустройства крышных котельных выдерживайте следующие требования:
- полное соблюдение всех норм пожарной безопасности;
- вывод газовых отходов исключительно через крышу;
- дверные приемы оборудованы так, чтобы через них свободно могло пройти любого размера оборудование;
- в каждом из агрегатов наличие всех датчиков и регуляторов, которые предусмотрены на основании технологической схемы.
Для такого вида котельных устанавливается оборудование повышенной мощности, которое может вырабатывать большое количество нагретой воды и пара. Примером являются котлы Clever L, о которых хорошо рассказано здесь.
Итого, каждая котельная представляет собой помещение, состоящее из целого технического комплекса. Основной фигурой в нем является котел. Также здесь присутствует дополнительное оборудование и трубопроводы. Чтобы вся система работала надежно, требуется поддерживать ее в надлежащем техническом состоянии.
Исследования ТЕХНОНИКОЛЬ и НИИСФ РААСН стали основой для обновления СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»
Осенью 2021 года стало известно об актуализации методики расчета и требований к тепловой защите заглубленных конструкций отапливаемых зданий. Соответствующие изменения уже внесены в СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» и вступят в силу в 2022 году. В основу изменений легло масштабное исследование, проведенное совместно РАПЭКС и НИИСФ, при участии специалистов ТЕХНОНИКОЛЬ.
В обновленном СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» появилось несколько важных нововведений:
- представлены отдельные методики расчета для заглубленных вертикальных конструкций и полов по грунту. Это связано с тем, что тепловые потоки через эти конструкции различаются;
- теперь в расчете учитываются локальные особенности грунта и теплотехническая однородность узлов. При этом роль грунта как утеплителя значительно снижена;
- в процессе расчета толщины теплоизоляции новая методика учитывает среднесуточную температуру в течение всего года, а не только отопительного периода, как было раньше.
Исследовательская работа, проведенная учеными, производителями и профессиональным сообществом, продолжалась два года.
В Москве на фундаменте здания НИИСФ РААСН были установлены датчики температуры и теплового потока, которые проводили измерения каждые 10 минут. За год исследователи накопили колоссальный объем данных— около 2,5 млн измерений. По итогам анализа было установлено, что величина тепловых потоков превышает показатели, прогнозируемые действовавшей ранее методикой, в два-три раза. Исследование подтвердило, что теплопотери в грунт через неутепленные конструкции достигают 10 % от всех теплопотерь здания.
На основе исследований была разработана методика, которая значительно увеличила точность теплотехнических расчетов.
«Важно, что исследование не только показало превышение прогнозируемых тепловых потерь в грунт, но и установило, что они происходят в течение всего года, — рассказывает Дмитрий Михайлиди, директор по развитию направления «Полимерная изоляция» ТЕХНОНИКОЛЬ. — В этом главное отличие конструкций, соприкасающихся с грунтом, от фасадов. Также исследование показало, что наблюдаются различия в размерах тепловых потоков через вертикальные и горизонтальные конструкции в грунте».
«Изменения в СП — это важный шаг для отрасли, — говорит Мария Бочковская, исполнительный директор РАПЭКС. — Методика расчета не обновлялась более 50 лет, устаревшая методика расчета не отвечала современным представлениям, была сложной в применении, а потому ее чаще всего игнорировали. Изменения позволят обдуманно подойти к процессу утепления конструкций, соприкасающихся с грунтом, сократить теплопотери и повысить энергоэффективность».
BIM выходит на большую дорогу — 2
Газета «Строительный Еженедельник» продолжает рассказ о перспективах распространения BIM-технологий (или, в российском варианте, ТИМ — технологий информационного моделирования) в сфере дорожно-транспортного строительства.
ПО к бою готово
По оценкам экспертов рынка, специализированное программное обеспечение (ПО), необходимое для работе в BIM с объектами транспортной инфраструктуры, присутствует в России и хорошо известно специалистам отрасли. Причем это современные решения, используемые во всем мире.
«Программные продукты на российском рынке ничем не отличаются от решений, распространенных в других странах. Рынок программного обеспечения для строительного проектирования зданий и сооружений, дорожной инфраструктуры давно является международным, и производители разрабатывают универсальные решения, применимые во всех регионах. Различия могут проявляться только в деталях», — отмечает региональный директор бизнес-направления «Технологии для строительства» Trimble Денис Купцов.
При этом, по его словам, стоит учитывать, что российское программное обеспечение в основном поддерживает только российские стандарты, а зарубежное представляет собой локализованный продукт, работающий в соответствии как с российскими, так и с международными нормами.
«Выбор специализированный программных продуктов для моделирования мостовых сооружений невелик. Его предлагают Bentley (OpenBridge) и Allplan (Allplan Bridge). Но в России они широко не применяются. Чаще используются не предназначенные для мостов Revit от Autodesk и Tekla Structures, широко применяемые в промышленном и гражданском строительстве. На рынке труда гораздо больше специалистов, владеющих этими инструментами. И есть гораздо больше обучающих материалов на русском языке в сравнении с OpenBridge и Allplan Bridge», — добавляет BIM-менеджер компании «Айбим» Дамир Ильясов.
По мнению руководителя проектного направления КРЕДО Владимира Каредина, инфраструктурные продукты мировых лидеров, прежде всего Autodesk и Bentley, при всех их выдающихся качествах носят излишне универсальный характер. «Они не обладают функциональностью, имеющейся у качественных специализированных систем моделирования автомобильных дорог, и в значительной степени (безусловно, прогрессивной, но не всегда конструктивной) маскируются BIM-методологией. Сегодня большинство проектно-изыскательских организаций имеют в своем распоряжении продукты разных производителей, т. к. разные задачи лучше или хуже решаются в разных ПП. Ключевыми факторами на сегодняшний день, кроме наличия необходимого инструментария для проектирования, конечно же, являются возможности интеграции и обмена данными, т. к. эти возможности позволяют внедряться в технологические цепочки, основанные на применении ПП разных производителей», — говорит он.
Со своей стороны технический эксперт по направлению «Инфраструктура» Autodesk Алла Землянская отмечает, что на российском рынке программное обеспечение для проектирования дорог представлено шире, чем в других регионах, где работает Autodesk. «Кроме того, в России работают не только крупные международные компании, но и локальные вендоры. Их сильные стороны заключаются в отличном знании специфики проектирования в России, большом опыте работы с местными пользователями — все компании были созданы задолго до всех этих волн импортозамещения и заполучили своих клиентов, создавая хорошие продукты», — отмечает она.
По словам специалиста, именно поэтому сравнение программного обеспечения впрямую, с разбивкой возможностей на отдельные функции и заполнением таблиц, здесь не особо работает. «Все разработчики САПР для дорог представляют довольно зрелые продукты, которые обладают схожим базовым функционалом. Не вижу смысла составлять длинный список из 100 позиций, чтобы найти отличие в одном или двух пунктах. Ключевые отличия лежат явно за пределами стандартного функционала, и поэтому к выбору платформы я бы предложила подходить исходя из задач организации с учетом потенциального роста бизнеса и расширения предоставляемых услуг. Оценивайте, насколько комплексным будет решение: какие возможности предусмотрены для совместной работы, какие форматы данных и файлов поддерживаются, как будет происходить обмен заданиями и моделями между дисциплинами, как формируются сводные модели и выполняется координация, каким образом добавляются атрибуты к элементам модели. Еще я бы обратила внимание на такие факторы, как поддержка картографических сервисов и интеграция с ГИС, а также возможности для расширения функциональности ПО за счет открытых интерфейсов программирования (API) или, например, среды визуального программирования», — говорит Алла Землянская.
Почем внедриться?
Универсальные советы по процессу внедрения программного обеспечения для BIM давать сложно: слишком многое зависит от специализации компании, уровня подготовки сотрудников и размеру организации.
«Время, требуемое для внедрения, может существенно разниться: от полугода до двух лет. Оно зависит от количества сотрудников, их стартового уровня, выбора программных инструментов и пилотного проекта, сложившихся методов работы и процессов взаимодействия участников», — констатирует Дамир Ильясов.
По его словам, рынок подобных услуг довольно широк. От обучения работе в определенных программных комплексах до комплексного внедрения, включая сопровождение реальных проектов и перестроение бизнес-процессов. Порядок внедрения, как правило, такой: анализ существующей ситуации в организации; обучение специалистов; выполнение пилотного проекта; разработка регламентов и шаблонов.
По означенным причинам сильно варьируется и сумма оплаты внедрения BIM-технологий. «Итоговая стоимость внедрения, без учета количественных показателей по имеющимся ресурсам (количество специалистов и др.), в основном зависит от уровня существующей технологии в организации, т. к. при более высоком технологическом уровне цифрового проектирования и отлаженной системе электронного документооборота процесс внедрения ТИМ в целом на порядок проще и менее затратен. Что касается средней стоимости, то здесь может быть достаточно большой разрыв между минимальной и максимальной стоимостью, т. к. надо понимать, от чего отталкиваться и к чему стремиться, но в любом случае стоимость ПО для обеспечения технологии BIM будет в несколько раз выше услуг по ее внедрению», — отмечает Владимир Каредин.
По его данным, на российском рынке стоимость только услуг (без цены ПО) варьируется от 500 тыс. до 3 млн рублей для организации со штатом порядка трех-пяти групп по проектированию в составе трех-пяти человек. «Именно поэтому среднее значение в данном случае не несет в себе какого-либо ориентира», — добавляет эксперт.
Новации BIM, и не только
Все компании, предлагающие на российском рынке программные продукты для BIM, говорят о том, что совершенствование их ПО продолжается. Создаются новые, более эффективные версии, предлагаются новые специализированные продукты.
«Мы постоянно работаем над совершенствованием наших программных продуктов, чтобы сделать их еще более удобными для пользователей. Так, в этом году мы выпустили обновление программного обеспечения Tekla Structures 2021. Для проектирования мостов у нас есть решение Tekla Bridge Creator, позволяющее создавать информационные модели мостов разного назначения и конструкции. Работа над обновлениями — это постоянный процесс, который никогда не останавливается», — отмечает Денис Купцов.
Продуктовые менеджеры из Autodesk один-два раза в год публикуют дорожные карты по ключевым продуктам. «Они дают представление, как будет развиваться продукт. Самыми значительными изменениями в линейке ПП для проектирования автодорог я бы назвала следующие: усовершенствование инструментов передачи данных по коридорам между Civil 3D и InfraWorks; поддержка формата DWG в BIM Collaboratе Pro, открывающая проектировщикам линейных сооружений полный доступ к рабочим пространствам и работе с пакетами данных; появление шаблонов коридоров; полная переработка рабочих процессов по управлению целевыми объектами в коридорах; копирование свойств областей коридоров; появление нового модуля Project Explorer, полностью меняющего возможности работы с геометрическими данными моделей за счет нового интерфейса быстрого доступа к объектам; появление среды визуального программирования Dynamo для Civil 3D; появление связанных трасс, упрощающих проектирование развязок и примыканий; усовершенствование инструментов создания элементов обустройства дорог в InfraWorks и др.», — рассказывает Алла Землянская.
Владимир Каредин считает, что нецелесообразно, используя современные цифровые технологии, ограничиваться только BIM. «На текущий момент, невзирая на всеобщий бум вокруг фантастических перспектив, которые якобы принесет технология BIM, мы все же реально смотрим на ситуацию и не сомневаемся в том, что получение реальных выгод произойдет еще не скоро. Поэтому стремимся уделять внимание и другим выгодным, быстрым и эффективным технологиям как по части получения высокоточных цифровых моделей окружающего пространства, так и по части повышения уровня автоматизации во всех процессах. Мы продолжаем совершенствовать и активно развиваем следующие направления: обработка данных лазерного сканирования и распознавания объектов при помощи обучаемых нейронных сетей; интеграция и обмен данными; повышение степени автоматизации формирования информационных моделей; технологии строительного контроля; совершенствование методов оценки проектных решений и другие развивающиеся эффективные технологии изысканий и проектирования», — говорит он.
МАТЕРИАЛЫ ПО ТЕМЕ: