Автоматика регулирования теплоснабжения

Пожалуй, самая частая причина, которая мотивирует потребителя установить погодозависимую автоматику регулирования теплопотребления, это экономия при оплате за потребленное тепло. И с этой причиной можно согласиться на все сто процентов.

Особенно ярко эффект от такой экономии ощущается именно в переходные периоды отопительного сезона. Принцип работы погодозависимой автоматики – поддержание заданной температуры внутри помещений в зависимости от температуры наружного воздуха. Логика и знания начальных основ тепломеханики подсказывают, что, чем на большее количество градусов необходимо нагреть предмет, тем больше энергии надо затратить. Соответственно, когда зимой на улице температура -20 градусов Цельсия, то для нагревания воздуха в помещении до +24 градусов Цельсия, необходимо намного больше тепловой энергии, чем ранней весной или поздней осенью, когда уличная температура находится на уровне +5 градусов Цельсия и выше.

Основа комплекта погодозависимой тепловой автоматики – регулирующий клапан, который работает в автоматическом режиме по установленному алгоритму. Если говорить упрощенно, то поддержание температуры происходит путем изменения количества используемого нагретого теплоносителя, поступающего от теплоснабжающей организации. Клапан «запускает» во внутреннюю систему отопления здания необходимое количество теплоносителя, который, циркулируя по ней, остывает до нужного значения. По графику подачи теплоносителя его температура не может быть меньше +70 градусов Цельсия, а нагрев воздуха внутри помещения определяется лишь степенью тепловых потерь через стены (крышу, пол и другие ограждающие конструкции) здания. При фиксированных значениях теплопроводности таких конструкций, интенсивность тепловых потерь тем выше, чем ниже температура снаружи. То есть, чем холоднее на улице, тем быстрее остывает помещение. И наоборот, чем теплее на улице, тем дольше сохраняется тепло внутри здания.

По мере нагрева воздуха в помещении и, соответственно, остывания системы отопления, регулирующий клапан или прибавляет, или убавляет долю «свежего» теплоносителя в общем циркулирующем объеме. Вполне достижимы и два крайних положения клапана: максимально открытое положение при сильных и затяжных морозах зимой, до полностью закрытого, например, как в этом году в начале апреля, когда температура уличного воздуха прогревается до +20С0. Согласитесь, совсем не комфортно находиться в отапливаемой комнате, когда за окном практически лето. Тем самым, при полностью закрытом клапане тепловая энергия не потребляется, это учитывается тепловым счетчиком, что, в итоге, приводит к сокращению затрат на отопление, читай – к экономии.

А что происходит при отсутствии автоматического регулятора. В начале отопительного сезона, когда поставщик тепла только начинает давать отопление, персонал потребителя открывает входные задвижки системы отопления обычно на максимум, чтобы как можно быстрее запустить процесс прогрева здания в промозглую дождливую осеннюю погоду. Этот процесс растягивается во времени по мере вхождения в эксплуатационный режим огромной системы теплоснабжения поставщика тепловой энергии. В итоге, задвижки так и остаются в полностью открытом положении на всю зиму, а зачастую, вплоть до самого завершения отопительного сезона. При этом. Регулирование температуры внутри помещений производится самым простым образом – открытыми окнами и обогревом улиц.

В ручном режиме, конечно, тоже можно заниматься регулировкой, то поджимая, то снова открывая запорную арматуру, но дело это крайне неблагодарное и муторное по нескольким причинам:

• во-первых, система отопления большого здания весьма инертна, и до получения эффекта от некоторой манипуляции по регулированию могут проходить часы, если не дни;

• во-вторых, в элеваторных или шайбированных системах отопления в принципе нельзя уменьшать расход ниже определенного значения, так как в противном случае, это может привести к разбалансированию всей системы и неравномерности прогрева;

• в-третьих, частое (читай – ежедневное) манипулирование запорной арматурой может привести к ее протечке и выходу из строя;

• и, наконец, нужно время, желание и упорство прикрепленного к этой процедуре одного определенного конкретного человека, без которого достижение нужного эффекта невозможно по определению.

Автоматическая погодозависимая тепловая автоматика закрывает все эти факторы - контроллер работает в режиме 24/7, ежеминутно оценивая параметры тепловой сети, и единственное, что необходимо для его устойчивой и стабильной работы, это бесперебойное электропитание. Да, в холодные зимние месяцы, когда клапан подолгу находится в полностью открытом положении, ожидать экономию не следует, но в периоды март-апрель и октябрь-ноябрь, именно автоматика способна дать максимальный выигрышный экономический эффект.

В заключение добавлю, что ЗАО «ПРП «Теплоремонт» имеет многолетний опыт внедрения автоматизированных индивидуальных тепловых пунктов (АИТП). Построив и запустив уже не один десяток комплектов такого оборудования, сегодня мы предлагаем нашим заказчикам весь комплекс работ от проектирования до технического обслуживания.

Продолжу начатую в прошлой статье тему о важности поддержания равномерного распределения теплоносителя по внутренней системе отопления.

Принцип действия программируемого контроллера тепловой автоматики, как я говорил ранее, заключается в задании одной температуры относительно другой. За основу берут обычно температуру уличного воздуха, к которой привязывают либо температуру теплоносителя (в конкретной точке замера, например, на выходе из системы отопления), либо температуру внутри какого-то помещения (опять же, какой-то одной конкретной комнаты).

Поэтому, выстраивая «кривую» программирования, желательно быть уверенным, что мы работаем со всей внутренней системой отопления в комплексе, а не с какой-то лишь ее частью.



Повысит такую уверенность сбалансированность системы, при которой работа регулирующего клапана будет соответствующим образом менять расход теплоносителя равномерно по всей протяженности трубопроводов отопления, не смотря на ее разветвленность.

Чем здание больше, тем разветвленнее его система отопления и, соответственно, тем больше сопротивления она оказывает движению по ней воды. Скорость теплоносителя обусловлена перепадом давления между подающим и обратным трубопроводами на входе в здание: чем перепад выше, тем большее сопротивление теплоноситель преодолеет и наоборот, чем перепад меньше, тем сложнее будет воде пройти по всей длине системы трубопроводов.

За достаточным перепадом давления в сетях обязаны следить теплоснабжающие организации. Наверняка, следят, но на практике наблюдаются массы потребителей, у которых есть явная нехватка перепада. Причин тут может быть много, и в этой статье я не буду про них говорить, просто надо понимать, что проблемы с перепадом есть или могут быть.

Что же происходит при недостаточном перепаде давления. При заполнении системы теплоносителем, она, конечно, заполнится и даже успеет прогреться, создавая полное впечатление рабочей, но через какое-то время дальние концы начнут медленно, но уверенно остывать. Интерпретация такого остывания всегда одна – медленное течение теплоносителя внутри системы, а вот причины могут быть разные.

Чаще всего возникает предположение «завоздушенности» системы, когда застрявший в системе воздушный пузырь закупоривает трубопровод и останавливает циркуляцию. Опытный специалист, эксплуатирующий систему отопления, всегда знает, где и как можно сбросить воздух. И если система на самом деле была «завоздушена», то такая процедура проблему решить поможет.

Помимо воздуха, закупорить систему могут также наросты и отложения на внутренних стенках трубопроводов. Проводя мероприятия по подготовке систем отопления к отопительному сезону, мы часто сталкиваемся со случаями, когда при стандартном внешнем диаметре трубы 20мм, внутри с трудом проходит стержень от шариковой ручки. Особенности теплоносителя, жесткость или насыщенность солями, а также отсутствие профилактики могут приводить и к полному зарастанию внутреннего сечения трубопровода.

Однако, если воздуха нет, трубопроводы ежегодно промываются и гарантированно не являются заросшими, а система все равно остывает, то причина этого, скорее всего, в недостаточном перепаде давления. Перепад давления создается насосными станциями теплоснабжающей организации, которые создают необходимую разницу давлений в своих сетях, заставляю нагретую воду курсировать между источником тепла и конечными потребителями.

Доходя до здания и двигаясь по разветвленной и загруженной радиаторами и кранами внутренней системе трубопроводов, вода старается выбрать путь наименьшего сопротивления, чтобы как можно скорее «вырваться» из плена здания и уйти в обратный магистральный трубопровод. Если перепад давления достаточный, то теплоносителю «хватит» скорости, чтобы заполнить всю систему и обеспечить необходимую для нужной теплоотдачи скорость течения по всем трубопроводам. Но если же перепад слабый, то с большой вероятностью сложится ситуация, когда система заполнится, но скорость движения воды будет тем ниже, чем дальше трубопроводы будут находиться от теплового ввода.

Именно при недостаточном перепаде давления складывается ситуация, когда часть системы вроде бы работает нормально, а часть системы остывает. Причем иногда это приводит к «размораживанию» системы, когда, например, такие остывающие трубопроводы расположены на удаленных лестничных маршах или чердаке.

В многоподъездных жилых домах или в зданиях, конструкция которых состоит из отдельных секций или пристроек может случиться ситуация, когда ближние к тепловому вводу подъезды (секции) «задыхаются» от жары, а дальние замерзают. Здесь к недостаточному перепаду давления добавляется еще и несбалансированность внутренней системы отопления, приводящая к неравномерному распределению теплоносителя.

Поэтому, если такая проблема существует, необходимо обязательно указать ее специалисту организации, занятой в проектировании установки тепловой автоматики. На этапе проектирования можно будет более полно и обстоятельно обследовать систему отопления и заранее предусмотреть установку балансировочных клапанов, призванных иметь возможность плавного регулирования потока теплоносителя по трубопроводам.

А в случае технологических особенностей, возможно, необходимо и целесообразно будет изменить саму схему внутренней системы отопления, чтобы максимально эффективно распределить теплоноситель по зданию. Другими словами, разбить систему на функциональные контура отопления, причем с использованием трубопроводов разных диаметров, оптимально распределив сопротивление системы. Оснастив каждый такой контур балансировочным клапаном, можно достичь практически идеального равномерного распределения теплоносителя.

При настроенной таким образом системе, регулирующий клапан тепловой автоматики, ограничивая поток теплоносителя по заданной программе, будет регулировать скорость воды сразу по всему объему здания, задавая оптимальную температуру для каждого помещения.

Закон 261-ФЗ «Об энергосбережении…» ставит задачу постепенного, но неуклонного снижения энергопотребления. Шагом первым декларируется повсеместная установка приборов учета ресурсов и обязанность проводить взаиморасчеты только на основе их показаний. Но так как приборы учета по своей сути не могут никак влиять на процесс потребления, то логически напрашивается шаг второй – внедрение неких технологий, способных в автономном режиме проводить регулирование потока ресурса, оптимизируя процесс его потребления.

И такие технологии можно встретить все чаще и чаще. Самый частый пример их внедрения – регулирование потока воды в умывальниках в местах общего пользования. Различные системы дозирования, включения и выключения через фотоэлемент призваны максимально экономно расходовать, в данном случае, воду, причем акцент делается именно на отсутствие каких-либо действий со стороны самого потребителя. Автоматическое включение, автоматическое отключение заточено на минимизацию такого непредсказуемого явления как «человеческий фактор».

В мощных электропотребляющих приборах вовсю внедряют частотные преобразователи с той же целью – снизить, где можно, нерациональное использование ресурса.


Теплоэнергетика не отстает.

Автоматизация тепловых пунктов ни что иное, как внедрение таких же технологий, призванных в первую очередь свести к минимуму расточительное потребление тепловой энергии.

Но тепло (или тепловая энергия) кардинально отличается от других ресурсов – электричества, вода и газа. Причем как своим методом подсчета, так и скоростью фиксации эффекта. Чем больше система отопления объекта, тем более она инертна и эффект от ручной регулировки задвижкой может начать ощущаться лишь через несколько часов.

Автоматизированный же тепловой узел поддержание заданной температуры осуществляет в круглосуточном режиме, порой, ежеминутно «подрабатывая» положение клапана. А установленный насос (опять же, с предустановленным частотным преобразователем) позволяет частично компенсировать несбалансированность внутренней системы отопления и принудительно «доставить» теплоноситель в самые дальние и плохо прогреваемые зоны.

Особенно эффективно использование автоматизированного узла в начале и конце отопительного периода, когда на улице еще (или уже) тепло и горячий радиатор отопления приносит скорее уже раздражение, нежели уют и покой. Установленный трехходовой клапан позволяет взять ровно столько тепловой энергии, сколько необходимо для поддержания комфортной температуры.

Тут также надо понимать, что в большинстве многоквартирных домов, а также в ведомственных и общественных зданиях, приготовление горячей воды происходит теплообменниками, установленными в самих зданиях, из-за чего теплоснабжающая организация вынуждена поставлять теплоноситель температурой не менее +70 градусов. И такой теплоноситель распределяется на контур приготовления горячей воды и контур отопления.

Соответственно, в часы пиковой нагрузки на горячую воду, например вечером в жилых домах, на контур приготовления горячей воды желательно направить больше теплоносителя, чтобы не допустить «недогрева», а ночью, наоборот, приходится сокращать поток теплоносителя, чтобы избежать «перегрева». Автоматизация теплового узла направлена именно на решение этих вопросов, как я сказал в начале статьи, в автономном режиме, без дополнительного участия персонала.

Классический состав комплекта оборудования автоматики – программируемый контроллер, регулирующий клапан один или несколько, в зависимости от проектного решения, насосная группа и набор датчиков температуры, как погружных, так и наружного исполнения. Для больших и многоконтурных систем отопления зданий такой состав оборудования может быть дополнен набором балансировочных клапанов, которые могут устанавливаться не только в тепловых узлах на распределительных гребенках, но и по всей длине внутренней системы от отдельных «стояках» или ответвлениях. Они призваны максимально равномерно распределить теплоноситель по всей системе, а их настройка рассчитывается специальной программой.

Как резюме хочу еще раз подчеркнуть, что автоматизация системы отопления сможет не только повысить качество теплоснабжения объекта, но именно, что оптимизировать сам процесс потребления тепловой энергии. И наряду с другими энергосберегающими мероприятиями существенно сократить само потребление тепловой энергии и, как следствие, денежные средства на ее оплату.

Отопительный сезон начался. В этом году как никогда нервно и сумбурно. Вторая половина сентября уже который год пугает народ резким похолоданием, и, естественно, все сразу вспоминают про имеющееся, но не работающее центральное отопление.

И, как и в прошлые года, наступает октябрь, а вместе с ним приходит и неожиданное ожидаемое потепление. Начинается «бабье лето», воздух прогревается до +18 градусов. Хорошо, тепло. И если бы не жарящее уже центральное отопление, которое героически включили две недели назад, было бы совсем хорошо.

Вот в это время особенно эффективна тепловая автоматика. Правильно подобранная зависимость расхода теплоносителя от температуры наружного воздуха приводит к оптимальном подбору значения расхода на контуре отопления, либо, если есть теплообменник горячего водоснабжения, эффективно перераспределяя поступающую тепловую энергию между контурами. Температура внутри помещений держится на максимально комфортном уровне, позволяя разумное проветривание и не доводя до нагревания улицы через открытые настежь окна.

И именно в это время, в начале и конце отопительного периода, от работы автоматики достигается максимальный эффект экономии тепловой энергии, а, следовательно, максимальная окупаемость вложенных в автоматику средств. Все дело в тепловом режиме работы теплоснабжающей организации.


Для полноценного приготовления горячей воды температура греющего контура не должна быть меньше +70 градусов. Именно такую температуру поставщик тепловой энергии обязан держать на входе в здание. И именно теплоноситель с такой температурой начинает поступать в системы централизованного отопления в начале отопительного сезона. При отсутствии тепловой автоматики до такой температуры нагреваются и отопительные приборы (радиаторы) внутри помещений, что при средней уличной температуре +7 градусов, соответствующей началу отопительного сезона, приводит к их чрезмерному нагреву. Как следствие – открытые окна, через которые улетают гигакаллории, скрупулезно посчитанные теплосчетчиком.

Установленный автоматический регулятор температуры такой ситуации не допустит. В классическом варианте в память прибора вносится значение температуры «обратного» трубопровода, которое требуется поддерживать при той или иной температуре на улице. И обычно это значение выставляется +40 для температуры наружного воздуха выше +5 градусов. То есть, если на улице температура выше +5, то автоматика будет до такой степени ограничивать расход теплоносителя, чтобы на выходе из здания температура была не выше +40, вплоть до полного перекрытия трубопровода. Температура на радиаторах при этом будет от +40 до +50 градусов, что создаст комфортную обстановку внутри помещений, не приводя к их перегреву.

Что же нужно для установки тепловой автоматики. По сути, всего две вещи – решимость и средства. Причем, со вторым сейчас, как это не парадоксально звучит, даже проще, чем с первым. Многие монтажные организации, в том числе ЗАО «ПРП «Теплоремонт», готовы выполнить весь комплекс работ от проектных до монтажных и запускав эксплуатацию в рассрочку, даже, в некоторых случаях, без аванса. Именно отсутствие решимости у потребителя тепловой энергии в большинстве случаев является причиной отсутствия тепловой автоматики. Отчасти такое отсутствие решимости объясняется непониманием принципов работы оборудования и непредсказуемостью получаемого эффекта. Однозначно, эффект будет, но его величину, обычно измеряемую в процентах экономии, ни одна подрядная организация гарантировать не возьмется.

Но, тем не менее, наш пятнадцатилетний опыт внедрения подобного оборудования и уже десятки объектов, оснащенные им, направлены именно на отказ от стереотипов и на повышение решимости при внедрении новых современных энергосберегающих технологий.

Ранее я уже писал про необходимость технического обслуживания приборов учета тепловой энергии. Сегодня хочу поднять тему технического обслуживания приборов погодозависимой автоматики.

Начну немножко издалека. Когда подрядная организация берется за монтаж тепловой автоматики, когда можно будет считать работы выполненными? ЗАО «ПРП «Теплоремонт», в рамках строительно-монтажных работ, выполняет следующие этапы:

собственно, сварочные и электромонтажные работы;
предъявление смонтированного автоматизированного теплоснабжающей организации;
первичное программирование контроллера автоматики по рекомендуемому температурному графику;
отладка эксплуатационного режима в течение первого месяца после запуска;
передача инструкции по эксплуатации комплекса приборов персоналу заказчика.
После этого начинается эксплуатация автоматизированного теплового пункта. Естественно, приборы определенный промежуток времени, обычно это 18 месяцев, находятся на нашем гарантийном обслуживании, но тут не надо путать гарантийное и техническое обслуживание. Первое связано с ремонтном или заменой оборудования, вышедшего из строя в течение гарантийного срока, данного заводом-изготовителем, при условии выполнения всех требований по эксплуатации. Второе, именно текущие регламентные или настроечные работы, необходимость которых возникает в процессе работы оборудования.

Самые частые сложности, с которыми может столкнуться потребитель во время эксплуатации:

перевод режима работы оборудования из зимнего в летнее и наоборот;
дополнительная настройка графика температурной зависимости, необходимость которой возникает в течение отопительного сезона;
профилактическая ежегодная чистка оборудования;
регламентные работы с электрической частыми привода и насосов;
взаимодействие с поставщиком тепловой энергии по выбору оптимального режима работы оборудования.
По последнему пункту, хочу особо отметить, что тепловая автоматика, установленная в индивидуальном тепловом узле, влияет как на параметры системы теплоснабжения внутри здания потребителя, так и параметры магистральной тепловой сети поставщика тепловой энергии, отчего к режиму ее работы могут предъявляться повышенные требования и со стороны тепловой инспекции.

Все эти работы потребитель, при наличии технически грамотного персонала, в состоянии выполнить самостоятельно. Их алгоритм, периодичность и порядок прописаны в инструкциях по эксплуатации оборудования.

Однако, надо помнить, что, во-первых, периодичность и правильность проведения подобных работ напрямую влияет на гарантийные обязательства изготовителя, во-вторых, узел управления является тепловой энергоустановкой и допуск в него разрешается персоналу, прошедшему необходимую подготовку.

Для клиентов, которые не готовы взять на себя все риски эксплуатации подобного оборудования, мы предлагаем заключение договора на техническое обслуживание тепловой автоматики. В зависимости от различных комбинаций приборов, стоимость услуг по такому договору колеблется относительно средней цены 2000 рублей в месяц. За эту стоимость мы берем на себя всю заботу за работоспособность и эффективность комплекта тепловой автоматики:

ежемесячный осмотр и проверку надежности функционирования оборудования;
консультации и рекомендации относительно работы оборудования;
консервацию и расконсервацию оборудования в конце и начале сезона, а также помощь с пуском в работу в начале отопительного сезона;
подстройку и перенастройку режимов работы в течение отопительного сезона;
взаимодействия с теплоснабжающей организацией по вопросам к режиму работы и программированию контроллера автоматического поддержания температуры.
Главное, на мой взгляд, преимущество наличия договора на техническое обслуживание тепловой автоматики для потребителя в том, что у того появляется уверенность и спокойствие, и по любым, возникающим в течение отопительного сезона проблемам, связанным с тепловой автоматикой, он всегда может обратиться в специализированную организацию.