Шляхи зниження капітальних витрат при влаштуванні систем опалення

Статті
21 Серпня 2019
18:56

фінансових можливостей хворого». Як не сумно, але в цьому жарті є частка правди. Наприклад, в інженерній сантехніці виробникам обладнання часто невигідно, щоб проектувальник закладав прості та дешеві схеми. Замість цього нав'язуються свідомо неекономічні рішення та використання необґрунтовано коштовного обладнання. Грамотного техніко-економічного порівняння різних варіантів ніхто не робить, так як варіативне проектування, природно, відіб'ється на вартості проектних робіт.

Виходить, що проектувальник впроваджує в нові будинки схеми, які пропонує виробник обладнання, без будь-якої економічної оцінки реальної ефективності. Коли справа доходить до закупівлі обладнання, то забудовник вже пов'язаний узгодженим проектом та рішеннями, прийнятими в ньому.

У цій статті будуть розглянуті приклади того, як нав'язується коштовне обладнання, та як можна істотно знизити капітальні витрати на систему опалення без погіршення якості регулювання та надійності систем.

Необґрунтоване використання променевих внутрішньоквартирних схем опалення

Як би забудовник не монтував променеву систему опалення, і яким би чином він її НЕ комплектував, така схема завжди буде дорожче на 30-50% аналогічної трійникової, за рахунок збільшення витрат на трубопроводи, а також на колектори, шафи та супутнє обладнання. Які ж аргументи можна привести для обґрунтування використання променевих схем?

Однією з основних переваг цих схем є їх ремонтопридатність. Дійсно, якщо кожен опалювальний прилад можна незалежно відключити та замінити, це беззаперечний плюс. Але процедура заміни опалювальних приладів - не щоденне заняття, і навіть не щорічне. У більшості випадків прилади змінюють (якщо взагалі змінюють) в перший рік після здачі будинку.

Як правило, мешканець в'їжджає в новий будинок та насамперед вирішує переробити систему опалення. При цьому змінюються відразу всі опалювальні прилади, та «точкове» відключення радіаторів не потрібно.

Вибіркова заміна радіаторів може здійснюватися у виняткових випадках в якихось нештатних ситуаціях.


Рис. 1. Приклад нераціональної системи

Тобто, така «перевага» на практиці не затребувана та не може служити обґрунтуванням збільшення вартості системи.

Другою, дійсно вагомою перевагою променевої системи, є те, що в більшості випадків при гідравлічному розрахунку втрати тиску в ній істотно нижче, ніж в аналогічних трійникових схемах. Низькі втрати тиску дозволяють у низці випадків відмовитися від використання приладів, що стабілізують перепади тиску на вході в кожну квартиру, обмежившись встановленням цього обладнання тільки на стояках.

Однак, більшість компаній, що пропонують комплектні квартирні вузли обліку та розподілу теплоносія (квартирні станції), адаптовані під променеву систему, проте, забезпечують їх автоматичними регуляторами перепаду тиску (рис. 1).

Це все одно, що побудувати підземний пішохідний перехід, щоб не ставити світлофор, але при цьому світлофор на всякий випадок залишити. Здається дивним?

Але чомусь не вважається дивним те, що проектувальник закладає в проект променеву систему, щоб відмовитися від автоматичних регуляторів перепаду тиску перед кожною квартирою, але ці регулятори все одно встановлює.

У зв'язку з цим, при пошуках рішень щодо здешевлення систем опалення з променевою розводкою насамперед слід отримати обґрунтування від проектної організації в необхідності установки перепускного клапана або автоматичного регулятора перепаду тиску перед кожною квартирою.

Монтаж цих пристроїв може вважатися обґрунтованим лише в тому випадку, коли втрати тиску в розрахунковій петлі перевищують максимально допустимий перепад тиску на термостатичному клапані. В іншому випадку, досить встановити пристрої, стабілізуючі тиск тільки на стояках. Дане рішення дозволить заощадити від 5 до 20 тис. руб. на вузлі введення кожної квартири.

Необґрунтоване використання автоматичного регулятора перепаду тисків замість перепускного клапана

Природно, що виробники автоматичних регуляторів перепаду тиску дають рекомендації встановлювати ці коштовні прилади всюди, де тільки можна (прикладом може служити вузол на рисунку 1).

Однак, в більшості випадків цей регулятор може бути замінений на більш прості та економічні елементи.

Перш за все, потрібно з'ясувати, для чого встановлюється автоматичний регулятор перепаду тиску?

  • по-перше, він потрібен для підтримки розрахункового гідравлічного режиму системи в цілому;
  • по-друге, він запобігає підвищенню витрат теплоносія через ділянку при зниженні витрат по іншим ділянкам;
  • по-третє, клапан охороняє радіаторні термостатичні клапани від роботи у внерасчетном режимі.


Рис. 2. Поверховий колекторний вузол з автоматичним регулятором перепаду тиску

Як правило, клапани встановлюються перед поверховими колекторними вузлами (рис. 2), перед квартирними станціями або на стояках систем опалення.

Автоматичний регулятор перепаду тиску працює наступним чином: при зміні тиску на регульованій ділянці (між клапаном та місцем підключення імпульсної трубки) змінюється положення золотника клапана.

При збільшенні перепаду тиску клапан починає прикривати потік, а при зменшенні - відкривати потік теплоносія.

Хотілося б розвіяти деякі хибні уявлення, які можна почути в середовищі фахівців про автоматичні регулятори перепаду тиску:

Автоматичні регулятори перепаду тиску підтримують постійний перепад тиску на ділянці при будь-яких витратах. НАСПРАВДІ ЦЕ НЕ ТАК.

Автоматичний регулятор перепаду тиску працює в строго визначеному діапазоні тисків. Причому, в залежності від конструкції та моделі, перепади можуть змінюватися в досить широкому діапазоні.


Рис. 3. Графік залежності підтримуваного
перепаду тиску від витрат при різних
налаштуваннях клапана AB-PM Ду 20

Якщо розглянути графік (рис. 3), то можна виявити, що даний регулятор при налаштуванні на 50% буде підтримувати перепад тиску 10 кПа при витраті 300 л/год.

При зниженні витрат до 150 л/год перепад тиску збільшиться до 15 кПа. При збільшенні витрат до 400 л/год перепад тиску зменшиться до 5 кПа. Судячи з паспорту на цей клапан, він повністю закривається при перепаді тиску в 22 кПа.

Існують клапани з більш крутим графіком регулювання, у яких значна зміна витрат призводить до незначних змін підтримуваного перепаду тиску.

Але такі клапани, як правило, мають дуже великі габаритні розміри та більш складну конструкцію, ніж ті, які застосовуються в масовому житловому будівництві.


Рис. 4. Конструкція мембранного регулятора перепаду тиску з безсальниковою пружинною камерою

Автоматичні регулятори перепаду тиску не змінюють своїх налаштувань протягом всього режиму експлуатації.

Чим складніше пристрій та чим більше у нього рухомих елементів та елементів, що труться в процесі роботи, тим сильніше він схильний до старіння. Навіть нерегульовані діафрагми з часом змінюють свої характеристики через накип та відкладення.


Рис. 5. Пружина регулятора після декількох років експлуатації

У більшості автоматичних регуляторів перепаду тиску для спрощення конструкції пружина поміщається в теплоносій (рис. 4). Навіть якщо пружина виконана з нержавіючої сталі, через перепади температур та відкладення, вона неминуче змінює свої характеристики.

До того ж, відкладення на виконавчих елементах клапана (рис. 5) призводять до змін його характеристик. Шлам може потрапляти на сідло клапана та в імпульсну трубку, що призводить до втрати працездатності клапана.

Налаштування автоматичних регуляторів перепаду тиску необхідно коригувати щорічно. Якщо цю складну арматуру встановлювати на вході кожної квартири, то її обслуговування стає істотною статтею витрат керуючої компанії.

Крім автоматичного регулятора перепаду тиску, є ще один пристрій, який призначений для підтримки постійного перепаду тиску. Це перепускний клапан (рис. 6).


Рис. 6. Перепускний клапан VT.623 DN20

Його принцип роботи схожий з запобіжним клапаном (рис. 7), але працює він при менших перепадах тиску. Цей клапан встановлюється на байпас, між подаючим та зворотним трубопроводом. Якщо перепад тиску між трубопроводами зросте понад налаштоване значення, то клапан почне відкриватися та перепускати воду з трубопроводу, що подає в зворотний.


Рис. 7. Будова перепускного клапана 

Чим більше зростає тиск, тим сильніше відкривається перепускний клапан та більше води перепускається в зворотний трубопровід.

Пропускний клапан, як і автоматичний регулятор перепаду тиску, не здатний підтримувати постійний перепад при будь-яких витратах теплоносія. При певній мірі відкриття клапана, його характеристика при великих витратах стає аналогічною характеристиці звичайного вентиля.

Можна оцінити точність підтримки перепаду тиску перепускного клапана.


Рис. 8. Графіки характеристик перепускного клапана VT.623 DN20

На (рис. 8) зображена характеристика регулятора перепаду тиску VT.623.G.05 Ду 20. При налаштуванні клапана на 20 кПа (0,2 бар), при перепаді 20 кПа клапан буде закритий. При збільшенні перепаду тиску, він почне відкриватися. При досягненні перепаду 30 кПа, клапан пропускатиме теплоносій в обсязі 2000 л/год.

Таким чином, якщо стоїть завдання обмежити максимальний перепад тиску 30 кПа, то даний клапан буде працювати в діапазоні витрат від 0 до 2000 л / год з точністю підтримки перепаду тисків 10 кПа.

Таким чином, точність підтримки тиску за допомогою цього клапана в багатьох випадках вище, ніж у автоматичного регулятора перепаду тиску.

Крім того, перепускний клапан має більш просту та надійну конструкцію. У нього немає каналів малого перетину, здатних забруднитися від неякісного теплоносія.

У таблиці 1 представлені марки найбільш поширених на російському ринку автоматичних регуляторів перепаду тиску DN25 та їх роздрібна вартість. У таблиці 2 наведені дані про деякі перепускні клапани DN20 (перепускні клапани DN20 в більшості випадків мають робочий діапазон витрат такий же, як автоматичні регулятори перепаду тиску DN25).

Як видно з таблиць 1 та 2, середня роздрібна ціна на автоматичні регулятори перепаду тиску становить близько 13 000 руб. Середня роздрібна ціна на перепускні клапани становить 2 700 руб. Таким чином, економічна вигода від заміни становить 10 300 руб. з одного вузла. З урахуванням того, що вартість поверхового колекторного вузла з теплолічильниками становить від 50 до 100 тис. руб., перехід на перепускні клапани дозволить знизити його вартість на 10-20% (рис. 9).

Крім того, у рішення з перепускним клапаном є ще одна перевага - це постійна циркуляція теплоносія по магістралях та підводках до квартирних вузлів.


Рис. 9. Поверховий колекторний вузол з перепускним клапаном

У системах з автоматичними регуляторами перепаду тиску при тривалій відсутності запиту на опалення (закриті радіаторні клапани) теплоносій в трубах остигає.

При наступному відкритті радіаторних клапанів неминуча тривала затримка в надходженні нагрітого теплоносія. У системах з пропускними клапанами постійна циркуляція теплоносія по стояках дозволяє підтримувати температуру перед колекторними вузлами завжди на необхідному рівні.

У використанні перепускних клапанів є і свій недолік: в залежній системі опалення клапани можуть призвести до повернення на ІТП перегрітого теплоносія, що може викликати невдоволення енергопостачальної організації.

Однак, в більшості сучасних будинків з горизонтальним розведенням влаштовується ІТП незалежного типу або власна котельня. В цьому випадку центральна теплова мережа та система опалення будівлі гідравлічно розділені між собою.

Установка автоматичних регуляторів перепаду тиску виправдана лише тоді, коли без них дійсно важко обійтися, наприклад, в будинках з елеваторними змішувальними вузлами при залежній системі підключення до тепломережі.


Рис. 10. Термостатичний клапан с передналаштуванням

В інших випадках набагато економічнішим є рішення з пропускними клапанами на поверхових колекторних вузлах та квартирних станціях. Тому, при пошуку шляхів зниження витрат на опалення, може бути розглянутий варіант заміни автоматичних регуляторів перепаду тиску на перепускні клапани. Тим більше, що при заміні регуляторів перепаду тиску на перепускні клапани не потрібно робити перерахунок системи опалення.

Використання налаштувального клапана спільно з термостатичним клапаном з передналаштуванням

Зараз, щоб підключити радіатор до системи опалення, в основному використовують два клапана. Це термостатичний клапан для регулювання температури повітря та настроювальний клапан для балансування системи.

Але виробники радіаторної арматури вирішили впровадити більш економічне рішення та поєднати ці два клапана в один корпус. Так вийшов клапан з переналаштуванням (рис. 10). Цей пристрій об'єднує в собі функції термостатичного та налаштувального клапанів.


Рис. 11. Підключення радіатора через
термостатичний клапан з подвійним регулюванням

У таких клапанах регулювання температури повітря, також, як і в звичайних, здійснюється за допомогою термоелемента, який штовхає шток та замикає сідло золотником.

Але, на відміну від звичайних термостатичних клапанів, в цьому клапані за золотником встановлюється поворотна діафрагма або дросуючий циліндр, за допомогою якого й здійснюється балансування.

Дане рішення дозволяє істотно скоротити витрати на радіаторні вузли. Так як замість двох клапанів можна встановити лише один (рис. 11).

Але, як би не було це дивно, в проектах дуже часто зустрічаються рішення, де на трубопроводі, що подає, встановлено клапан з передналаштуванням, а на зворотному - налаштувальний клапан. У підсумку виходить, що в такому вузлі встановлені два налаштувальних клапана один за одним.


Рис. 12. Підключення радіатора через
термостатичний та налаштувальний клапан

Крім того, що монтаж зайвого налаштувального пристрою збільшує вартість радіаторного вузла, так він ще й створює додатковий гідравлічний опір.

Якщо в проекті значаться клапани з передналаштуванням та налаштувальні клапани, то можна істотно скоротити витрати на опалення, відмовившись від налаштувальних клапанів (рис. 11).

Якщо все ж потрібен монтаж клапанів до й після радіатора, то логічно буде замінити більш коштовні клапани з передналаштуванням на звичайні термостатичні клапани (рис. 12).

Висновки

Сьогодні на хвилі повального захоплення енергозберігаючими та інноваційними технологіями, проектувальники нерідко починають забувати, заради чого все це робиться. Такі рішення додаються до проектів без всілякого техніко-економічного обґрунтування.

Виробники елементів інженерних систем постійно анонсують нові «інноваційні» рішення, що дозволяють скоротити вартість та збільшити енергоефективність систем, які на перевірку виявляються вельми та вельми збитковими, з терміном окупності, що перевищує не тільки термін служби конкретного елемента, але й будівлі в цілому.

Ця система влаштовує більшість учасників інвестиційного процесу: виробники отримують надприбутки від реалізації більш коштовного обладнання, проектувальники сміливо ставлять галочку в розділі «енергозбереження», забудовники хваляться «зеленими технологіями», страждає тільки кінцевий споживач, для якого вартість за квадратний метр неухильно зростає.

Автор: Д.В. Жигалов