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».
Преобразуя мосты и города
Группа компаний «АМИРА» на протяжении 34 лет лидирует в сегменте освещения магистралей, транспортных развязок, мостов и путепроводов по всей территории России, в самых разных климатических условиях, в том числе на территориях с вечной мерзлотой.
Среди крупных проектов «АМИРА» — такие значимые объекты, как мост через реку Сура в Чувашии, Высокогорский и Николаевский мосты через Енисей в Красноярском крае, Президентский мост через Волгу в Ульяновске, Аксайский и Темерницкий мосты в Ростове-на-Дону, Красный Дракон через Иртыш в Ханты-Мансийске, а также знаменитые мосты Санкт-Петербурга — Дворцовый, Литейный, Тучков, Биржевой и многие другие.
Наличие собственных производственных мощностей позволяет компании создавать осветительные комплексы любой сложности, которые успешно эксплуатируются как в России, так и за ее пределами. Благодаря высоким стандартам качества результаты работы выдерживают температурные колебания от -50 °C до +50 °C и функционируют в зонах с сейсмической активностью до девяти баллов.
Компания активно развивается, внедряет инновационные решения, умеет воплощать даже самые смелые идеи, не останавливаясь на достигнутом.
В процессе работы над проектами «АМИРА» стремится оптимизировать предлагаемые решения, адаптируя их к нуждам заказчиков и эксплуатирующих организаций. Одним из серьезных достижений стали опоры двойного назначения, которые одновременно выполняют функции освещения и поддержки сотовой связи. Это решение позволяет улучшить покрытие связи на дорогах, заменяя стандартные опоры похожими, но усиленными двойного назначения. Такие опоры отличаютcя небольшими габаритами фундамента, а значит, их можно устанавливать в городах. Также за счет окраски и дополнительных декоративных элементов их можно вписать в любую городскую концепцию оформления.
Специально для мостовых переходов в компании разработаны опоры для интеграции с шумозащитными экранами, что позволяет одновременно решать вопросы освещения и шумоизоляции. Такое решение избавляет от необходимости устанавливать опоры вблизи пешеходных переходов или за экранами, экономя полезное пространство. Нередко на мосту нужно обеспечить и освещение, и шумоизоляцию. Обычно в таких случаях опоры ставят либо за экранами, используя выносные фундаменты, либо перед экраном, но тогда «съедается» часть пешеходного перехода. Гораздо проще встроить опору в ряд экранов. За счет двухсекционной конструкции возможно использовать стандартный экран. А при необходимости с помощью разнонаправленных кронштейнов можно осветить и проезжую часть, и пешеходную.
Важное направление работы компании «АМИРА» — реконструкция исторического освещения. Для Дворцового, Литейного и Биржевого мостов в Петербурге была произведена реставрация светильников с заменой оптических блоков и установкой защитных стекол собственной разработки.
Группа компаний «АМИРА» продолжает внедрять инновации в освещение. В компании уверены, что это оборудование сделает дороги и мосты России безопаснее и красивее. Интересная и нужная работа — преобразовывать городской ландшафт с помощью современного освещения.
Создавая мосты
В России активно ведется строительство современных мостов-гигантов. Государственная поддержка и передовые технологии способствуют успешной реализации этих проектов.
За последние шесть лет в России ввели в эксплуатацию более 1,8 тыс. мостов и путепроводов в рамках национального проекта «Безопасные качественные дороги». В их числе — мосты-гиганты протяженностью более тысячи метров.
Напомним, самым длинным мостом в России и одним из крупнейших в Европе считается Крымский. Его протяженность составляет 19 км, был открыт в 2018 году. Это один из самых значимых проектов в сфере транспортной инфраструктуры России, обеспечивающий непрерывное сообщение между Крымом и остальной частью страны.
За последнее десятилетие были введены в эксплуатацию в России и другие мосты-гиганты, меньшие в сравнении с Крымским по протяженности, но также важные для развития региональной, федеральной и международной транспортной инфраструктуры. Так, в 2024 году были открыты мост через Волгу в обход Тольятти (общая протяженность 3750 м), мостовой переход в районе Уфы (2670 м), мост через Суру в Чувашии (2416 м), мост через Каму на обходе Нижнекамска на строящемся продолжении трассы М-12 «Восток» (1300 м) и др.
В рамках национального проекта «Безопасные качественные дороги» до 2030 года планируется построить более 100 мостов общей протяженностью более 40 км, включая и мосты-гиганты. Самым большим из них должен стать 12-километровый мост через Волгу на южном обходе Саратова, который станет вторым по протяженности после Крымского.
Государственный интерес
По словам главного инженера АО «Институт “Стройпроект”» (входит в ГК «Нацпроектстрой») Бориса Суровцева, рост числа знаковых объектов, в том числе больших мостов, напрямую связан с общим ростом инвестиций в дорожно-строительную отрасль, а именно: в крупные государственные проекты федеральных трасс и развитие ГЧП-договоров в регионах. За последние 25 лет в России реализовано огромное количество таких объектов. Выделить особые в определенной степени затруднительно. Но, конечно, это Крымский мост, мосты-гиганты на Дальнем Востоке. Интересные проекты – Живописный мост в Москве, Бугринский мост в Новосибирске.
«Как житель Санкт-Петербурга я не могу не отметить проект Западного скоростного диаметра. Совершенно уникальный проект и для своего времени, и в целом. Из реализуемых сейчас объектов особо выделяется мост через реку Лену в Якутии. Проект во всех смыслах выдающийся, мост с такими рекордными параметрами в настолько суровых условиях строительства, пожалуй, не имеет никаких даже приближенных мировых аналогов. И еще долгое время, полагаю, не будет их иметь», — считает эксперт.
Мосты-гиганты действительно сейчас активно строятся в России, подтверждает главный эксперт направления «Дороги и мосты» ГК «Нацпроектстрой» Сергей Минаев. Из построенных компаниями НПС за последние два года можно отметить мосты через Волгу около Казани на обходе Тольятти, через Каму на обходе Нижнекамска: «Чтобы построить мосты такого уровня, необходимо объединять ресурсы — как денежные, так и технические. Например, сейчас в Перми строится внеклассный железнодорожный мост через Каму. В этом задействованы ресурсы сразу четырех мостоотрядов компаний, входящих в НПС».
Директор по развитию ГК ПСК Рубен Чинарьян считает, что упор на строительство мостов-гигантов — это, безусловно, непосредственное решение высшего руководства страны. «Мы в ПСК хорошо помним, какое внимание Владимир Путин, а также Дмитрий Медведев уделяли строительству вантовых мостов во Владивостоке. С тех пор тренд на мосты-гиганты уже 15 лет идет только по нарастающей. Нам как производителю приятно, когда президент страны открывает вантовый мост через Оку в Муроме и слышит от строителей М-12 положительный отзыв о нашей скользящей опалубке. В целом незначимых мостов в стране не строится, это всегда очень продуманные проекты», — добавляет он.
Ускорить процесс
По мнению экспертов, ускорить реализацию проектов помогают новые технологии в проектировании и строительстве мостов, использование инновационных методов работ, принятие нестандартных решений.
Одно из главных достижений последних лет — это ускоренный рывок в развитии информационных систем, рассказывает Борис Суровцев. BIM-технологии прочно вошли и закрепились на всех этапах жизненного цикла сооружений, в том числе в мостостроении. «Также можно отметить, что постепенно в РФ начали разрабатываться стали повышенной прочности, в том числе отлажено производство высокопрочной проволоки, необходимой для вантовых систем. Большое развитие получили системы мониторинга, диагностики строительных конструкций. Развивается и заводское производство мостовых конструкций — как металлических, так и железобетонных. Надо понимать, что мосты относятся к очень сложным инженерным сооружениям как с точки зрения проектирования, так и строительства. Для реализации таких объектов требуется очень высокая квалификация специалистов».
Схожие выводы делает и Сергей Минаев. Принципиально новые технологии относятся, скорее, к теме проектирования — в первую BIM-технологии. Новшества непосредственно в строительстве есть, но, видимо, это развитие уже имеющихся технологий сварки и резки металла, контроля за состоянием сооружений, использования более современной и эффективной техники. «В частности, при строительстве мостов через Волгу применялось такое новшество, как плавучий бетонный завод. Он позволил вести непрерывное бетонирование русловых опор. Разработаны и применяются новые типы опускных ящиков и скользящей опалубки».
Внедрение новых технологий в массовое мостовое строительство, полагает Рубен Чинарьян, — это во многом бюрократический и организационный процесс, где много и долго необходимо взаимодействовать с профильными институтами. «Так, очень важный итог 2024 года — введение нового ГОСТ 34278-2024 по механическим муфтовым соединениям, которые все больше заменяют сварку. Похожие процессы происходят и в других отраслях строительства, например, в 2024 году вместе с Госкорпорацией “Росатом” мы доработали СТО СРО-С 60542960 00011-2024 ”Требования к механическим соединениям арматуры железобетонных конструкций при строительстве”».
В ходе реализации проектов довольно часто требуется внедрение новых производственных решений для достижения наилучших результатов, отмечает генеральный директор ООО «Мостмеханика» Григорий Яблочков. В частности, это произошло при строительстве моста через Суру. «Основной особенностью при выполнении работ было совместное с заказчиком БТС-Мост решение по изменению проектного решения по технологии надвижки пролетного строения моста суммарным весом 10 500 тон и длиной 930 метров. Выполнив анализ вспомогательных конструкций, нам удалось существенно сократить их объем за счет применения прядей из высокопрочного каната и тросовой гидравлической системы, при этом обеспечить достаточно высокие скорости движения не менее 15 м/час, в том числе в зимний период», — подчеркнул он.
Светотехнический расчет
После завершения строительства моста не менее важно обеспечить его качественную эксплуатацию. На ряде мостов-гигантов нашей страны установлены опоры освещения нашей компании, отмечает коммерческий директор АО «АМИРА» Андрей Ермаченков. В их числе — Президентский мост через Волгу в Ульяновске, Николаевский и Высокогорский мосты через Енисей в Красноярском крае, Красный Дракон через Иртыш в Ханты-Мансийске, мост через Кольский залив в Мурманске. На мостовых сооружениях, эстакадах и подъездных дорогах используются разные опоры — чаще обычные граненые конические силовые и несиловые. К примеру, для моста через Суру в Чувашии установлены 200 таких опор. Они удобны тем, что при относительно небольшом весе устойчивы к ветровым и климатическим нагрузкам; легки в монтаже; цинковое покрытие защищает изделие от коррозии, продлевая срок службы опоры и сохраняя ее внешний вид.
«Но не всегда на мостах используется именно это решение для освещения. Для Высокогорского моста через Енисей, например, выбрали граненые изогнутые опоры, продолжая линию подъездной дороги. Таким образом, сложился единый ансамбль, где ряд изогнутых, арочных опор плавно перетекает в конструкцию моста. В целом особых сложностей в области освещения мостов нет. В плане импортозамещения и нормативной базы все отрегулировано, много крупных российских производителей, способных сделать грамотный светотехнический расчет. Как правило, производственные мощности крупных производителей и квалификация их сотрудников позволяет воплотить в жизнь любые идеи проекта», — резюмирует он.
