Выбирая энергоэффективность
Современные технологии позволяют повысить энергоэффективность и энергосбережение водного насосного оборудования. В результате достигается значительное уменьшение потребления энергии и улучшение общей производительности систем.
Рациональное использование ресурсов — тренд настоящего времени. Однако без применения в быту и промышленности современных энергоэффективных насосных установок для тепла и водоснабжения достаточно трудно ему следовать. Эксперты «Строительного Еженедельника» рассказали о технологических решениях, которые позволяют не только снизить энергопотребление данными системами, но и увеличить их производительность, надежность и срок службы.
Правильный подбор
Самый лучший способ повышения энергоэффективности — это правильный подбор оборудования, считает руководитель отдела обучения ООО «ДЖИЛЕКС» Александр Шамов. Насос как сердце системы — основной потребитель энергии, поэтому точный расчет снижает затраты пользователя. Второй важный фактор — автоматизация. Пиковые нагрузки при пуске и остановке насоса увеличивают энергопотребление и износ. Устройства плавного пуска и остановки снижают нагрузку на сеть, экономя до 5% энергии. Максимальную экономию (до 50%) дают инверторные блоки управления. Они регулируют производительность насоса, снижая мощность при неполной загрузке (обычно требуется 1/3–1/5 от максимальной производительности). К энергоэффективным насосам относятся модели с частотным регулированием (инвертором). На российском рынке это циркуляционные насосы для отопления и автоматические поверхностные станции. Для погружных скважинных насосов используется внешний блок управления с частотным регулированием.
«Перспективное направление — переход с двигателей переменного тока на постоянный. Это повысит производительность при снижении энергопотребления, особенно в сочетании с инверторным управлением. Наша компания выпускает одни из самых экономичных насосов — насосы серий ”ВОДОМЕТ” и ”ВОДОМЕТ 3Д”. Их конструкция обеспечивает минимальное энергопотребление при высокой производительности. Также готовится к производству поверхностный насос-автомат с водяным охлаждением двигателя “ДЖАМБО ПРО”», — отметил он.
Минимизировать потери
По словам руководителя отдела маркетинга ООО СИЭНПИ РУС Дмитрия Коньшина, чтобы определить пути повышения энергоэффективности насосного оборудования, необходимо рассмотреть источники энергетических потерь. Насосный агрегат состоит из двух основных частей: гидравлической и привода. Наиболее распространенный тип привода — электродвигатель. Для низковольтных электродвигателей классы энергоэффективности описаны в стандарте IEC (ГОСТ IEC 60034.30.1-2016). Во всех насосах CNP по умолчанию используются двигатели класса IE3, оптимального по соотношению КПД и стоимости. КПД таких двигателей может достигать 90–94% в диапазоне средних мощностей. Повышение класса выше IE3 экономически оправданно только в специфических задачах, так как прирост КПД незначителен, а стоимость существенно возрастает. Аналогичная ситуация — и с высоковольтными приводами.
Потери в гидравлической части, продолжает эксперт, делятся на гидравлические, механические и объемные. Эти потери можно минимизировать еще на стадии проектирования. На производстве CNP применяются современные методы численного моделирования (CFD), прототипирование и аддитивные технологии, что позволяет приближаться к максимально возможному КПД — порядка 80–85% для центробежных насосов. «Однако большинство типовых конструкций уже близки к своему технологическому пределу. Повышение эффективности идет за счет долей процента, требует значительных затрат и зачастую не подтверждается вне лабораторных условий. Действительно ощутимый эффект дает применение частотных преобразователей. При переменном потреблении они позволяют снизить энергозатраты на 20–50%, регулируя работу насоса в зависимости от реальной нагрузки. Именно такие решения, как частотно-регулируемые насосы и автоматизированные станции, сегодня наиболее актуальны для промышленного и коммунального сектора», — подчеркивает Дмитрий Коньшин.
Оптимизированная конструкция
Современный насосный агрегат невозможно представить без электродвигателя класса IE3 и выше или преобразователя частоты — это стандартное решение для энергоэффективных систем, отмечает менеджер по развитию продукта компании ИСТРАТЕХ Екатерина Волкова. «Компания ИСТРАТЕХ вносит свой вклад в развитие отрасли: в 2025 году мы запустили собственную линию сборки электродвигателей класса IE3 и представили серию насосов с интегрированным частотным управлением. При этом максимальная энергоэффективность наших одноступенчатых насосов серий ВО и KMG достигается благодаря тщательно продуманной гидравлической части. График наглядно показывает преимущество оптимизированной конструкции корпуса: КПД насоса ВО на 2–8% выше по сравнению с аналогами».
Чтобы сохранить высокий КПД в течение всего срока службы насоса, продолжает Екатерина Волкова, между рабочим колесом и корпусом устанавливается заменяемое уплотнительное кольцо. Оно защищает детали от прямого контакта и минимизирует внутренние утечки жидкости. Со временем из-за износа рабочего колеса и корпуса зазор между элементами увеличивается, что приводит к снижению эффективности, но замена кольца восстанавливает первоначальные характеристики. Для систем с постоянным режимом работы, где применение преобразователя частоты экономически неоправданно, оптимальным решением, по словам Екатерины Волковой, является подрезка рабочего колеса под требуемые параметры. Эта технология, используемая для консольно-моноблочных насосов KMG, обеспечивает снижение потребляемой мощности с минимальным снижением КПД.
Работа в экономию
Ведущий технический специалист компании «Альтерпласт» Сергей Лебедев отмечает, что их компания существует на отопительном рынке 24 года, и одним из направлений поставляемого на рынок оборудования является насосная техника, рассчитанная на бытовой сегмент. Говоря о энергоэффективности насоса, необходимо коснуться темы циркуляционных насосов для системы отопления. Компания поставляет как трехскоростные циркуляционные насосы, так и энергосберегающие для систем водяного отопления под тм ТЕВО. Конечно, все начинается с энергозатрат, мощности системы отопления, потому что на основании тепловых потерь и считается циркуляционный расход насоса. И тут логика проста: меньше мощность системы — меньше циркуляционный расход насоса и, следовательно, меньше энергопотребление. Что касается энергопотребления циркуляционного насоса, тут вывод однозначный: это энергосберегающий насос с мокрым ротором.
«Давайте рассмотрим два типа этих насосов. Возьмем трехскоростной насос ТЕВО 25/6-180 и энергосберегающий насос ТЕВО Е 25/6-180. В первом случае максимальная мощность насоса составляет 93 Вт, во втором — 45 Вт. При условии постоянной работы на максимуме трехскоростной насос будет потреблять около 67 кВт в месяц, энергосберегающий — около 32 кВт. Теперь давайте посмотрим на тарифы по потреблению электроэнергии, к примеру, по Московской области: для сельской местности это 5,13 руб./кВт. То есть месячные затраты не трехскоростном насосе составят 344 рубля, а на энергосберегающем — 164 рубля. Получается больше чем в два раза, хотя изначально кажется, что разница небольшая. Но остается только посчитать, через какое время окупится разница в цене на энергосберегающем и трехскоростном насосе, так как сам энергосберегающий насос стоит дороже. Получается около 16–17 месяцев, пусть грубо это 1,5 года. Дальше энергосберегающий насос работает только в плюс экономии», — подчеркивает Сергей Лебедев.
Совокупность технологий и методов
Руководитель по развитию бизнеса ООО «ВИЛО РУС» Константин Шинкарук рассказывает, что если брать насос как единичное изделие, то повысить его энергоэффективность можно за счет оптимизации конструкции и формы проточной части — повысить КПД агрегата за счет использования энергоэффективных двигателей. Совокупность технологий и методов даст максимальную экономию. «Возьмем самую популярную модель насоса для систем отопления для бытового применения — это насосы с мокрым ротором с резьбовым подключением Ду-25, подачей до 3 м3/ч и напором до 4 м. Стандартный насос модели NOC 25/4 — его максимальная потребляемая мощность составляет всего 70 Вт. Если же взять аналогичный по характеристикам энергоэффективный насос NOCE 25/1-4, то его максимальная потребляемая мощность составляет 25 Вт, что в 2,8 раза меньше. Безусловно, это значения при максимальной производительности насоса, нагрузка на насос меняется во времени. Поэтому при применении различных режимов регулирования мы получим дополнительную экономию за счет, например, снижения частоты вращения электродвигателя при снижении нагрузки. Ведь при снижении частоты вращения в два раза мощность, потребляемая насосом, снижается в восемь раз».
В продуктовой линейке компании WILO RUS, отмечает Константин Шинкарук, присутствуют энергоэффективные насосы с мокрым ротором как для бытового, так и для коммерческого применения: Native NOCE/NOCE F, оснащенные синхронным мотором на постоянных магнитах и интеллектуальной системой регулирования, индекс энергоэффективности EEI <=0,21. Также в этом году планируется запуск серийного производства энергоэффективных насосов с сухим ротором серии Wilo-IL-E и Wilo-Helix VE с синхронными моторами класса энергоэффективности IE5 и интеллектуальной системой регулирования: «Еще мы предлагаем решение для систем водоотведения, а именно: комплектные установки Native N-Lift с синхронными электродвигателями. А также приборы управления собственного производства SK-712, которые управляют стандартными насосами с сухим ротором с асинхронными двигателями класса энергоэффективности IE3, обеспечивая регулирование частоты вращения в зависимости от контролируемого параметра за счет применения частотных преобразователей, обеспечивая каскадный режим включения/выключения и другие функции», — сообщил представитель компании «ВИЛО РУС».
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: