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».
Требуется доработка
Внедрение ТИМ в изыскательскую деятельность, по мнению специалистов, требует не только адаптации существующих нормативных документов, но и разработки специализированных стандартов.
Технологии информационного моделирования активно внедряются в изыскательскую деятельность, позволяя повысить точность и эффективность реализации проектов. Благодаря ТИМ изыскания становятся более детализированными и информативными.
Вектор на цифровизацию
По словам генерального директора ЗАО «ЛенТИСИЗ» Николая Олейника, ТИМ-визуализация существенно повышает эффективность работы с данными изысканий. Трехмерное представление геологических слоев, экологических факторов, а также цифровые модели местности позволяют быстрее принимать проектные решения. Интерактивные модели дают возможность анализировать различные сценарии освоения площадки, оценивать риски и оптимизировать проектные решения на ранних стадиях. «За последние два года спрос на ТИМ-модели изысканий вырос более чем в три раза. Около 50% наших заказчиков теперь требуют предоставления данных в формате информационных моделей. Особенно высокий интерес проявляют девелоперы крупных проектов и государственные заказчики. Мы прогнозируем дальнейший рост спроса, особенно в связи с постепенным переходом госзаказа на ТИМ-технологии», —добавляет он.
С данными выводами согласен и генеральный директор проектно-изыскательской компании «ЭПИР» Константин Бакиров. Все больше заказчиков, отмечает он, начинают понимать, что качественная цифровая модель участка — это инвестиция в успешную реализацию проекта. Особенно востребованы BIM-модели в следующих случаях: при реализации крупных инфраструктурных и промышленных проектов, в государственных закупках, где ТИМ становится обязательным требованием, при строительстве в сложных геологических условиях. «Если раньше инженерные изыскания предоставлялись в виде текстовых отчетов, таблиц и чертежей, то теперь заказчики все чаще запрашивают ТИМ-модель, содержащую пространственно привязанные геоданные, слои грунтов, гидрогеологические объекты, подземные коммуникации и т. д. С уверенностью можно сказать, что использование ТИМ-моделей инженерных изысканий неуклонно растет, особенно среди клиентов, ориентированных на современные технологии и комплексный подход к управлению проектами. Эта тенденция отражает общий вектор цифровизации строительной отрасли и стремление всех участников проекта к большей точности, наглядности и эффективности».
«На данный момент отмечаем очень высокую востребованность технологий информационного моделирования в инженерных изысканиях, в частности геодезических. Использование ТИМ-модели позволяет наглядно увидеть существующий рельеф местности, расположение зданий и инженерных сетей, выполнить оптимальную посадку зданий. Предварительное моделирование инженерных изысканий особенно актуально для местностей с характерно выраженным рельефом. Оптимальная посадка здания существенно оптимизирует затраты на реализацию проекта», — считает руководитель отдела генерального плана WE-ON Илья Самохвалов.
По словам руководителя отдела инженерных геологических изысканий ГК ОЛИМПРОЕКТ Ивана Якушева, ТИМ в инженерных изысканиях — тема сложная. Спрос на него есть, но чаще он продиктован недавно введенными нормативами, а не реальной необходимостью, особенно на госконтрактах. «Изыскательская отрасль к этому просто не готова: у большинства компаний нет подходящих инструментов, а трудозатраты остаются высокими. Конкретно наша компания прошла большой путь, прежде чем у нас появилась собственная система, которая позволяет собирать, обрабатывать и визуализировать данные в пригодной для передачи в проектные программные комплексы форме, но даже при этом все требует проверки и доработок вручную. Подавляющее большинство коллег-изыскателей, особенно в регионах, до сих пор работают в привычном режиме: отчеты, фото, PDF. Пока ТИМ-модель — это, скорее, дополнительная работа, чем реальный стандарт. При этом ее ценность часто недооценивают: заказчики не всегда понимают, что качественная модель стоит денег. Но тренд задан. Мы не ждем, когда ТИМ в изысканиях станет нормой, мы уже учимся работать в этом контексте, чтобы не догонять, а опережать».
Необходимы спецстандарты
В настоящее время российскими властями продолжается разработка правил и регламентов использования технологий информационного моделирования. По словам Николая Олейника, профессиональное сообщество поддерживает инициативы Минстроя России и Главгосэкспертизы о включении изысканий в состав информационной модели согласно Постановлению Правительства РФ № 614 от 17 мая 2024 года, а также разработку классификаторов, соответствующих видам изысканий, в рамках ГК «Цифровая экономика» и методических рекомендаций ФАУ «Главгосэкспертиза России» по представлению информационных моделей для экспертизы. Также представители отрасли считают важным развитие национальных стандартов и сводов правил, таких как ГОСТ Р 21.1101-2020 и ГОСТ Р 57563-2017, которые регулируют представление результатов инженерных изысканий в цифровом формате. Кроме того, изыскатели видят необходимость в общественном обсуждении СП «Требования к представлению геологических изысканий в BIM». Поддерживают внедрения стандартов обмена информацией между участниками ИМ, таких как IFC, а также открытых форматов обмена геоданными.
«На наш взгляд, для более эффективного применения ТИМ в изыскательской сфере необходимо разработать дополнительные отраслевые регламенты и стандарты, учитывающие аспекты их деятельности. Геология имеет уникальную структуру, в которой важны стратиграфия, лабораторные данные и прослеживаемость пластов, но сейчас нет единого стандарта для цифрового моделирования геологических тел в ТИМ. Экологические изыскания собирают множество точечных и распределенных данных, требующих систематизации, точной привязки и интеграции с результатами мониторинга. Унификация представления данных в этих областях повысит качество проектирования, упростит прохождение экспертизы, а также обеспечит возможность анализа и повторного использования информации на стадии эксплуатации объектов. Таким образом, создание специализированных стандартов для инженерных изысканий в рамках ТИМ является логичным и необходимым шагом на пути цифровой трансформации изыскательской отрасли», — считает Николай Олейник.
Мы также поддерживаем создание единых стандартов, продолжает тему Иван Якушев, но с четким разделением: геология и экология — разные дисциплины с разной ролью в проектировании. «Геология — это основа для расчета конструкций и фундаментов, а экология, за редкими исключениями, конструктив не затрагивает. Поэтому BIM для экологии — скорее, табличная модель с приоритетными индикаторами, локализованными под особенности конкретного региона. В то же время для геологии необходимо аккумулировать лабораторные и полевые данные в структурированную, проверяемую базу. Главное — не перегружать ее деталями, не несущими практической ценности, а фокусироваться на информации, пригодной для повторных расчетов и моделирования», — констатирует представитель ГК ОЛИМПРОЕКТ.
По словам Ильи Самохвалова, в сопроводительной документации к изысканиям хотелось бы видеть приложенными исходные модели xml. Это бы значительно повысило и качество, и оперативность работы с ТИМ-моделью инженерных изысканий. «Было бы здорово объединить некоторые изыскания или так же в объеме получать комбинированные изыскания, например геодезические объединить с геологическими или дендрологическими изысканиями. Это позволило бы наглядно, на ранних стадиях видеть существующее положение. Отображение существующих инженерных сетей, зданий и сооружений в ТИМ стало бы огромным приобретением на ранних этапах», — полагает он.
Подготовка 3D-моделей грунтов, отмечает Константин Бакиров, — важный этап в геотехническом моделировании, позволяющий визуализировать геологическое напластование, учитывать сложные пересечения слоев грунта, зоны ослабленных пород, карстовые полости, уровень и направление движения подземных вод. Это дает возможность заранее выявить потенциально проблемные зоны и снизить неопределенность в дальнейших инженерных расчетах. «Интеграция этих моделей в геотехническое 3D-моделирование существенно упрощает и ускоряет расчеты, обеспечивая более точную оценку взаимодействия системы “фундамент — основание”. Это особенно важно при проектировании, реконструкции, усилении зданий и сооружений, когда даже небольшие особенности грунтового основания могут существенно повлиять на поведение конструкции», — резюмирует глава ПИК «ЭПИР».
Использование ИИ на производствах минеральной изоляции
ТЕХНОНИКОЛЬ планирует создать цифрового двойника технологической линии для проведения экспериментов в виртуальной реальности, а также внедрять системы машинного зрения и анализа данных с помощью ИИ. В прошлом году вложения в цифровые проекты достигли 50 млн руб.
Совместно с Российским технологическим университетом МИРЭА ТЕХНОНИКОЛЬ начнет проект по использованию искусственного интеллекта для анализа данных, накопленных в системе управления и мониторинга производством компании (MES). Также планируется создание цифрового двойника технологической линии по выпуску каменной ваты. Цифровая модель даст возможность проводить эксперименты с рецептурой продуктов и настройками оборудования в виртуальной реальности и отслеживать, как при этом меняется качество материалов и эффективность производственных процессов. И только после этого исходя из результатов принимать решения о практической реализации.
«Цифровизация позволяет повысить качество управления предприятием, уйти от рутины, решить проблему с кадрами и, конечно, снизить текущие расходы и производственные издержки. Например, применение ИИ для анализа данных может помочь найти те зависимости, которые мы сейчас не способны увидеть, а в дальнейшем – принимать более взвешенные, продуманные и правильные решения», – отметил Денис Гусев, технический директор направления «Минеральная изоляция» ТЕХНОНИКОЛЬ.
Ряд проектов по цифровизации производства ТЕХНОНИКОЛЬ направлен на импортозамещение. Так, на заводе каменной ваты в Белгороде удалось заменить систему управления оборудованием Infor EAM, прекратившую поддержку российских пользователей, на отечественный аналог. Уже началось масштабирование этого решения на предприятия в Заинске (Татарстан), Челябинске и Юрге. До конца года ею оснастят остальные заводы каменной ваты.
Для обходов и осмотров оборудования компания разработала собственное программное обеспечение «Мобильный обходчик». Это приложение к EAM-системе, которое использует VR-технологии для обслуживания производственных установок. Его тестирование завершается на заводе каменной ваты в Заинске. В промышленную эксплуатацию приложение запустят в конце мая. Инвестиции в создание ПО составили 5,5 млн рублей и окупятся всего за 4 месяца. Это решение позволит ежегодно экономить около 10-12 млн руб.
Часть средств ТЕХНОНИКОЛЬ потратит на внедрение цифровых технологий на новых заводах минеральной изоляции на основе стекловолокна в Московской (Серпухов) и Новгородской (Чудово) областях. Здесь установят системы машинного зрения на основе нейросетей, направленные на повышение безопасности труда. Они будут интегрированы с системой управления производством и смогут отключать оборудование при появлении человека в опасной зоне. Аналогичными системами уже оснащено 7 заводов каменной ваты на территории РФ. Завершить проект планируется в 2027.
Кроме того, на заводах в Серпухове и Чудове появится система управления производством MES. Она позволяет оперативно получать данные с технологических линий, использовать их для дальнейшей аналитики и вести отчетность на единой платформе. MES-системы уже действуют на 8 заводах каменной ваты ТЕХНОНИКОЛЬ в России. В Чудове проект будет завершен уже в июне 2025, затем к его реализации приступят в Серпухове.