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».
BIM выходит на большую дорогу
В соответствии с Постановлением Правительства РФ № 331 от 5 марта 2021 года, с начала будущего года проектирование всех объектов, строящихся с участием бюджетных средств, должно осуществляться с использованием BIM (или, в российском варианте, ТИМ — технологии информационного моделирования). Немалая доля госзаказа — транспортные объекты. Но специалисты не уверены в готовности дорожников к переходу на современные технологии.
Боеготовность
«Нет уверенности в готовности всей отрасли на 100%. Чуть лучше обстоят дела с крупными инфраструктурными объектами, на которых работают передовые проектные институты, самые квалифицированные подрядчики и заказчики», — констатирует заместитель генерального директора по развитию АО «Петербург-Дорсервис» Анатолий Пичугов.
О том же говорят и представители компаний, предлагающих программное обеспечение для BIM. «По официальной статистике, около 25% российских регионов пока не готовы к переходу государственных строек на ТИМ», — говорит региональный директор бизнес-направления «Технологии для строительства» Trimble Денис Купцов.
«Есть десятки проектных организаций, готовых полностью перейти на ТИМ с 1 января 2022 года. Это крупные институты, которые увидели преимущества BIM в первую очередь для себя и начали его внедрение еще до выхода Постановления Правительства № 331. Организации, имеющие опыт работы в BIM, крупные, поэтому и объекты, на которых они опробовали и применяли BIM, довольно масштабные: либо уникальные сооружения, либо множество малых и средних мостов в составе проекта автомобильной или железной дороги большой протяженности. Но основная масса малых и средних институтов, занимающихся проектированием инфраструктурных объектов (в том числе мостовых сооружений), либо вовсе не внедряет BIM, либо только встала на этот путь. В итоге, скорее всего, в контрактах не будет требований по созданию цифровой информационной модели (ЦИМ). Либо эти требования не будут выполняться в полной мере», — отмечает BIM-менеджер компании «Айбим» Дамир Ильясов, уточняя при этом, что готовность дорожных строителей к использованию BIM еще ниже, чем у проектировщиков.
Схожее мнение высказывает руководитель проектного направления КРЕДО Владимир Каредин. «С учетом озвученных пояснений со стороны Минстроя и Росавтодора в части того, к чему готовиться организациям, предполагается, что период перехода на BIM будет плавным и постепенным. И в первую очередь он коснется госзаказов, интересов самих заказчиков, большое внимание будет уделено системам документооборота, сметным расчетам и более глубокой интеграции с самой моделью, т. к. основная цель — это в первую очередь оптимизация экономических показателей», — говорит он.
Камни преткновения
По словам Дамира Ильясова, такая ситуация обусловлена недостатком ресурсов у малых институтов; отсутствием нужного количества квалифицированных кадров; неготовностью норм, регламентирующих процесс информационного моделирования в части инфраструктурных объектов, и, самое главное, неготовностью государственного заказчика принимать и вести информационные модели.
С этим согласен и Анатолий Пичугов. «Основные ключевые трудности — отсутствие грамотных специалистов, отсутствие финансовых ресурсов для обеспечения ТИМ. Наша компания развивается в этом направлении последние пять лет. Мы создали дополнительные рабочие места, обеспеченные квалифицированными специалистами, необходимыми программными продуктами и высокопроизводительной техникой и, как следствие, уже успешно реализовали несколько объектов. Причем несколько лет назад нам пришлось инвестировать в дополнительную разработку ПО для обеспечения внутренней технологии проектирования, которая является нашим ноу-хау и которую мы выстраивали в течение 30 лет работы», — говорит он.
Технический эксперт по направлению «Инфраструктура» Autodesk Алла Землянская выделяет также психологический фактор. «Мы часто говорим о том, что технологии BIM — это не только и не столько про софт. Информационное моделирование требует перестройки многих процессов взаимодействия внутри компании, потому что затрагивает информационный обмен, подразумевает разработку и следование новым регламентам работы, появление новых ролей, введение новой дисциплины и правил работы с информацией. Мне кажется, девять из десяти работников изменениям не рады, поэтому очень важно на старте проекта по переходу к BIM объяснять персоналу причины, по которым компания делает этот шаг, какие преимущества будут у бизнеса и у конкретного проектировщика. Если забирать у исполнителя привычный инструмент, обрушивать на него новые регламенты и объяснять все лишь на уровне "ну вот ты сюда файлы сохранял, а теперь вот сюда будешь" — это граничит с неуважением к инженерам. Успех проекта обеспечивают люди, они же могут его и похоронить», — подчеркивает она.
«Самые главные и наибольшие трудности, по крайней мере в проектировании линейных сооружений, в частности, объектов транспортной инфраструктуры, заключаются в отсутствии окончательно сформированных BIM-требований и правил работы, ведь они только сейчас формируются, а вместе с ними и механизмы по обеспечению прохождения экспертизы, а уж про этапы строительства и эксплуатации из всего жизненного цикла объектов упоминается лишь в общих чертах. Также много вопросов по определению общих правил работы при изысканиях по существующим коммуникациям, хотя, в свою очередь, мы предложили вариант реализации требований и правил на этапе формирования Единой инженерной информационной модели местности», — со своей стороны заявляет Владимир Каредин.
Денис Купцов отмечает неэффективность «автономной работы с цифровой моделью. «BIM — это совершенно новая технология, с которой взаимодействуют не только проектировщики. Здесь задействованы все участники строительного процесса — от заказчика до специалистов на стройплощадке, и работа с BIM требует от них готовности существовать в единой экосистеме. Перестроиться с автономной работы на интегрированную, межкомандную и есть основная особенность и одновременно сложность процесса перехода на BIM», — говорит он. «Кроме того, к переходу на ТИМ в мостах не готова и имеющаяся на данный момент нормативная база. Например, СП 333.1325800.2020 касается мостов и дорог очень поверхностно», — добавляет Дамир Ильясов.
Учиться, учиться и еще раз учиться
При всем обилии проблем, связанных с переходом на BIM, главной, по мнению экспертов, остается недостаток квалифицированных специалистов. «Нехватка кадров, причем не только на уровне проектной или подрядной организации, а, главным образом, на уровне государственного заказчика — основная преграда на пути общего перехода на BIM», — констатирует Дамир Ильясов.
Закономерным выводом из этого посыла становится необходимость организации эффективных обучающих программ по подготовке специалистов в сфере цифрового моделирования. Вариантов существует немало, хотя эксперты и придерживаются несколько разных мнений о том, какой из них наиболее целесообразен.
«Если говорить о работе с программным обеспечением для проектирования, например, мостов, то наиболее желательна очная форма обучения. Такой формат более эффективный, чем дистанционный. Кроме того, необходимо учитывать, что дистанционное обучение дает хорошие результаты, если оно проводится с помощью программного обеспечения, разработанного специально для этих целей. А такие решения есть не у всех компаний», — считает Денис Купцов.
Владимир Каредин занимает альтернативную позицию. «С учетом постоянно растущего уровня технологий и, конечно же, всеобщих эпидемиологических ограничительных мер самым востребованным и в то же время наиболее удобным является дистанционный формат обучения», — уверен он.
А Алла Землянская исходит из того, что заказчику нужно предоставить возможность выбирать форму обучения. «Многие из авторизованных учебных центров Autodesk из-за локдауна ввели онлайн-курсы, у некоторых они существовали и раньше. Со смягчением антиковидных ограничений и возвращением сотрудников в офисы вернулся и классический подход — старый добрый офлайн с компьютерными классами. Программы регулярных курсов составляются образовательными партнерами самостоятельно на основе их опыта работы с заказчиками. Как правило, они различаются по уровню сложности — от базового до специализированного. Наличие курсов в расписании учебных центров дает возможность отправить на повышение квалификации одного или двух специалистов, это удобно тем компаниям, у которых небольшой штат», — говорит она.
По словам эксперта, крупные компании обычно выбирают другой подход — разработку адаптированного курса с учетом своих задач и особенностей взаимодействия внутри и с внешними подрядчиками. Неоспоримое преимущество этого варианта в том, что сотрудники изучают возможности продукта на своих проектах, на тех исходных данных, с которыми обычно имеют дело. Это снимает с них задачу самостоятельно искать методы решения сложных задач. В этом случае инструктор заранее разбирается с проектом и во время практических занятий показывает готовые способы работы на реальных примерах.
«Еще один вид обучения — это выполнение пилотного проекта. Его отличие в том, что специалисты не просто осваивают инструменты на отдельных задачах из своей практики, но под руководством и при поддержке опытного инструктора проходят все стадии разработки проекта. Я бы сказала, что это максимально полезный метод. В том числе и потому, что после окончания обучения и выполнения пилота в компании остаются настроенные шаблоны, стили, разработанные библиотеки инструментов, которые при грамотной организации дел могут быть внедрены в рабочие процессы и использоваться на следующих проектах», — отмечает Алла Землянская.
МАТЕРИАЛЫ ПО ТЕМЕ:
BIM выходит на большую дорогу — 2
Опалубка «Вектора»: задавая высокий темп
В современном мостостроении — как при выполнении госзаказа, так и при реализации крупных концессионных проектов — ключевое значение имеет скорость производства работ. Существенно ее повысить позволяет использование несъемной опалубки из фибробетона, выпускаемой компанией «Вектор».
«С момента основания компании в 2008 году мы выбрали одним из ключевых направлений своего развития именно изготовление несъемной опалубки из фибробетона. Тогда для российского рынка это была достаточно новая технология, но мы сразу сумели оценить перспективность ее внедрения и широкого использования в сфере мостостроения», — вспоминает генеральный директор ООО «Вектор» Дмитрий Шантин.
Плюсы и еще плюсы
Использование фибробетонных плит и карнизных блоков позволяет значительно упростить строительство мостов, существенно сокращая время обустройства опалубки и объединяя в одном технологическом цикле сразу несколько операций (фото 2 и 3).
Кроме того, исключается время на демонтаж, снижаются расходы на реализацию подмостей и других методов подмащивания, которые используются в более консервативном строительстве (фото 4).
Консольные карнизные блоки из фибробетона незаменимы при строительстве современных мостовых сооружений. Хотя цена фибробетона несколько выше, чем у простых марок, разница в стоимости с лихвой покрывается скоростью ведения работ и меньшим объемом материала, что возможно благодаря его большей прочности. Особенно актуально использование этой технологии для проведения работ в труднодоступных местах, где проблематично применение грузоподъемных механизмов. Кроме того, при использовании несъемной опалубки не требуется дополнительной обработки поверхности — она получается гладкой и ровной, дающей возможность сразу приступать к работам по окраске подмостовой части плиты проезжей части.
Сравнение экономики применения несъемной опалубки из стеклофибробетона с использованием съемных систем позволяет сделать решительный выбор в пользу первого варианта.
В целом же можно выделить целый перечень серьезных преимуществ данной несъемной технологии. Прежде всего это минимизация временных и трудозатрат. В сравнении с традиционными методами существенно повышается скорость работ, сокращается число процедур, отсутствует необходимость снятия опалубки. Для монтажа плит или карнизных блоков нужны всего два человека, причем процесс не требует специфических знаний и умений.
Благодаря конструкции плиты, особенности сечения (чертеж 1), а также высоким механическим характеристикам прочности на сжатие и растяжение несъемная опалубка из этого материала обладает небольшим весом и низким уровнем прогиба.
Плотность фибробетона обеспечивает дополнительную защиту. Благодаря этому сооружение реже нуждается в ремонте и реконструкции, имеет более длительный срок эксплуатации. Кроме того, подобная защита оберегает стальную арматуру от проникновения внутрь вредных антиобледенительных солей и реагентов, которыми часто покрывают дорожное полотно.
Устойчивость к температурным перепадам фибробетона позволяет использовать его в любом регионе России.
Возможно создание фибробетонной опалубки для проектов со сложной конфигурацией. Высокий уровень пластичности армированного фиброй материала позволяет делать изделия любой сложности и по индивидуальным типоразмерам. Продукция подходит для обустройства плит проезжей части любых размеров и конфигураций в плане и поперечном сечении. Таким образом обеспечивается возможность создания различного архитектурного облика мостовых сооружений.
И не только
Неудивительно поэтому, что продукция ООО «Вектор» находит широчайшее применение при дорожно-строительных работах в разных частях России, включая самые крупные и ответственные объекты. Широкая география использования системы наглядно подтверждает ее универсальность, возможность работы в разнообразных климатических условиях.
«В числе наших заказчиков такие крупные строительные компании, как АО "ДиМ", АО "Мостострой 11", ООО "Мостоотряд 75", ООО "Московская мостовая компания", СК "Мосты и тоннели", ООО "СТМ-Центр", ООО "Горка" и многие другие, работающие по всей стране», — отмечает Дмитрий Шантин.
Среди наиболее значимых объектов, на которых использовались фибробетонные плиты, можно выделить Керченский мост (фото 5); развязку Северо-Восточной хорды в Москве; путепроводы и развязки в составе ЦКАД; развязки на автомагистрали «Таврида» в Крыму (фото 6); Фрунзенский мост в Самаре (фото 7), участок федеральной автодороги М-4 «Дон» в Ростовской области; автомобильный мост на юге Приморского края в рамках строительства дороги Владивосток — Находка — порт Восточный (интересно, что плиты изготавливались в непосредственной близости от объекта в целях сокращения временных затрат и издержек на доставку) (фото 8). Несъемную опалубку из фибробетона использовали также на объектах ЦКАД, при строительстве мостов на скоростной магистрали Москва — Санкт-Петербург (М-11 «Нева»), Бугринского моста в Новосибирске, путепровода через железнодорожные пути в Киришах (Ленобласть) — на данном объекте было применено техническое решение по надвижке пролета сразу с установленными плитами несъемной опалубки, и пр. Карнизные блоки нашли применение на строительстве «Тавриды» в Крыму (фото 10), мосте в составе федеральной трассы М-5 «Урал» в Башкирии, путепроводе через железную дорогу на Киевском шоссе под Обнинском, в составе ЦКАД над р. Москвой (фото 11) и др.
«Сегодня наша компания готова не только поставлять продукцию на строительные объекты, но и предлагает услуги по монтажу несъемной опалубки с последующей сдачей заказчику, а также возможно выполнение дальнейших работ по армированию и бетонированию плиты проезжей части. Квалифицированные бригады, хорошо знающие особенности наших опалубочных систем, могут быстро и качественно произвести весь комплекс работ. Это позволит заказчику не только получить комплексную услугу и не отвлекать своих работников от выполнения иных задач, но и даст дополнительный выигрыш в темпах. Нашим специалистам не надо тратить даже небольшого времени, чтобы изучить технологию. Так что теперь мы готовы предоставить услугу "под ключ", полностью освобождая заказчика от любых сложностей или нестыковок», — подчеркивает Дмитрий Шантин.
