Вероятность гидравлического удара в системе теплоснабжения, причины и последствия
Журнал «Новости теплоснабжения» № 2, 2005 г., www.ntsn.ru
С.А. Иванов, инженер ООО «Термоизол», г. Вологда
Явление гидравлического удара (ГУ) в трубах водяных систем теплоснабжения хорошо известно как наиболее разрушительная по своим последствиям разновидность неустановившегося движения сетевой воды волнового характера. ГУ — это резкое изменение (увеличение или снижение) давления в трубах тепловой сети (ТС) и подключенным к ней приборам отопления. От силы ГУ (величины скачка давления) напрямую зависят его последствия: от незначительных повреждений до многометровых раскрытий стальных трубопроводов ТС и массового выхода из строя нагревательных приборов, требующих значительных материальных и трудовых затрат на восстановительные работы.
Причинами, вызывающими ГУ, могут быть:
□ включение сетевого насоса при неправильно собранной его тепловой схеме;
□ неверное маневрирование задвижками;
□ отключение или включение крупного потребителя, повлекшее скачкообразное изменение давления;
□ снижение давления в системе ниже уровня расчетного статического давления, вызвавшее вскипание (фазовый переход) теплоносителя в верхних точках системы;
□ перерыв в электропитании насосной установки с последующим ее самозапуском или срабатывание АВР насосов с большим запаздыванием по времени;
□ ошибочные действия обслуживающего персонала или несанкционированное вмешательство в работу системы посторонних лиц;
□ дефекты системы и другие причины, приведшие к резкому изменению давления сетевой воды в системе теплоснабжения.
При анализе потока отказов ТС должны выявляться факты ГУ, их причины, приниматься меры по исключению их повторения. Предотвращение причин возникновения ГУ в трубопроводах ТС — это основная задача повышения надежности систем теплоснабжения.
С точки зрения физики ГУ представляет необратимый вынужденный колебательный процесс, имеющий одну степень свободы ввиду значительного превышения длины трубопровода над его диаметром. С точки зрения термодинамики водяная ТС является гомогенной термодинамической системой со своими параметрами состояния. Скорость распространения ГУ в трубопроводе ТС приблизительно равна скорости звука в сетевой воде. Скорость распространения ГУ определяется по формуле Н.Е. Жуковского
Скорость распространения ГУ обратно пропорциональна диаметру трубопровода, зависит от толщины его стенок и параметров теплоносителя. Например, для стального трубопровода диаметром 57×4 мм скорость распространения ГУ в сетевой воде составляет 1355 м/с, а для трубопровода диаметром 1020×12 мм — 1060 м/с при тех же параметрах.
В теории ГУ за единицу времени принимают время «фазы удара», т.е. удвоенный промежуток времени пробега по трубопроводу ударной волной:
Течение жидкости при ГУ можно описать системой из 2-х волновых уравнений, описанных в[1].
Примеры возникновения ГУ
1. Рассмотрим пример ошибочного включения сетевого насоса типа СЭ-1250-140 при открытой напорной задвижке на магистраль Dу 500 мм, протяженностью 8 км. Магистраль заполнена водой и находится под расчетным статическим давлением 20 м вод. ст. Насос оснащен системой плавного пуска (ЧРП). Время разворота насоса до номинальной производительности 1200 м 3 /ч составляет 30 с. Оценим последствие воздействия на ТС при таком включении насоса.
Время распространения ГУ в трубопроводе ТС составит: T=L/a = 8000/1125=7,1 (c). Фаза удара составит:
Время разворота насоса до номинальных оборотов, составляющее около 30 с, больше времени «фазы удара». В этом случае имеет место «непрямой» ГУ в трубопроводе теплосети. Ударное воздействие напора в конце трубопровода в этом случае рассчитывается по формуле:
Подставив значения параметров в формулу (3), получим 
; Н=32,7 м, это свидетельствует, что ГУ не вызовет разрушений трубопровода и арматуры, рассчитанных на 1,6 МПа, а также не повредит подключенных приборов отопления, рассчитанных на давление 0,5-0,6 МПа.
2. Рассмотрим случай пуска того же насоса типа СЭ-1250-140, не оснащенного системой плавного пуска, на ту же магистраль Dу 500 мм. Время разворота насосной установки до номинальной производительности составляет около 5 с. В этом случае ГУ называется «прямым» ударом, т.к. время разворота насоса меньше времени «фазы удара». Проведя расчет, аналогичный предыдущему, получим результат: Н = 353,8 м или 3,54 МПа, что свидетельствуето ГУ, который вызовет разрушения трубопровода и приведет к массовому повреждению отопительных приборов систем отопления потребителей.
3. Для наглядности и полноты представления возможных последствий ГУ рассмотрим еще один пример — это случай несанкционированного закрытия секционирующей запорной арматуры на магистрали Dу 500 мм как и в выше приведенном примере ТС. Для случая внезапного (время закрытия арматуры менее «фазы удара») прекращения движения сетевой воды по трубопроводу, движущейся со скоростью 1,7 м/с при расходе 1200 м 3 /ч, ударное воздействие потока (изменение напора) на стенки трубопровода рассчитывается по формуле Н.Е. Жуковского для прямого удара, м: ленных сетевых насосов; 0,633 — длительность отопительного периода для Вологодской обл.
Учитывая, что для стальных трубопроводов скорость распространения волны a приблизительно равно 1000 м/с, можно принять: 
Внезапная принудительная остановка циркуляции в тепловой сети, вызванная закрытием секционной арматуры, приведет в данном примере к скачку давления на 1,7 МПа, что повлечет за собой самые серьезные последствия для трубопровода и отопительных приборов ТС.
Оценка вероятности возникновения ГУ
Как оценить вероятность возникновения ГУ в трубопроводах системы теплоснабжения? Эта вероятность равна произведению вероятностей событий возникновения причин, которые могут вызвать ГУ. Таких причин достаточно много и они перечислялись выше. Может происходить совпадение во времени 2-х или нескольких причин, способных привести к возникновению ГУ, но математическое ожидание случайных совпадений этих событий слишком мало. Большая вероятность возникновения одного из числа возможных событий, способного явиться причиной возникновения ГУ. В этом случае возникает необходимость ранжирования вероятных причин (событий) и выделения наиболее значимых. Рассмотрим вероятность включения центробежного сетевого насоса на открытую напорную задвижку, которая достаточно велика ввиду необходимости частого перехода по насосам (например, не менее 1 раза в месяц по графику) или по другим причинам. Воспользуемся методикой расчета вероятностей аварийных ситуаций на насосных подстанциях [2]. Эта вероятность может быть рассчитана по формуле:
где n = 1 — случай ошибочного включения сетевого насоса на открытую напорную задвижку; t=2 — число лет наблюдения; N = 3 — число установ-
Полученный результат вероятности ошибочных действий обслуживающего персонала в 2 раза превышает параметр потока отказов и поражает величиной значения вероятности возможной аварийной ситуации, т.е. почти в каждый отопительный сезон имеет место случай вероятного включения сетевого насоса на открытую напорную задвижку со всеми вытекающими последствиями. Зачастую случаи гидроударов выявить достаточно сложно по целому ряду причин, о которых в данной статье не идет речь, но они могут быть оценены специалистами для конкретной ТС и специфики ее эксплуатации.
1. Многие случаи появления неплотностей в ТС могут быть следствием ударного воздействия среды (увеличения или снижения) на ее элементы, причем место повреждения и причина, его вызвавшая, могут находиться на значительном расстоянии друг от друга.
2. При анализе потока отказов необходимо выявлять случаи ГУ, вероятность появления которых достаточна высока и реально существует.
3. В эксплуатационных инструкциях для обслуживающего персонала должно указываться время постепенного повышения (понижения) давления в трубопроводах ТС, которое должно превышать время «фазы удара», во избежание «прямого» ГУ.
4. Возможность проведения защитных мероприятий на трубопроводах ТС [3] и установка ЧРП на двигателях насосов (сетевых, подпиточ-ных), несомненно, положительно решает проблему возникновения ГУ и защиты трубопроводов и приборов ТС при условии их правильного проектирования, монтажа и обслуживания.
1. Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент: Справочник. Е.В. Аметистов, В.А. Григорьев, Б.Т. Емцев и др. /Под общ. ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина. -М.: Энергоиздат, 1982. -512 с.
2. Ионин А.А. Надежность систем тепловых сетей. — М.: Стройиздат, 1989. — 261 с.
3. Шмырев Е.М. О защите оборудования источников тепла, тепловых сетей, систем теплопотребления от недопустимых изменений давления сетевой воды и гидравлических ударов // Электрические станции, 1998. №5. С. 57-64.
Нарушение гидравлического режима системы отопления
Сейчас все больше владельцев различных предприятий задумываются о вопросах энергосбережения. и в этом нет ничего удивительного – зачем переплачивать за отопление или водоснабжение, когда на этом можно. Отсутствие в составе СТ специализированных устройств защиты от названных явлений в значительной степени усугубляет аварийную ситуацию, приводит к цепному характеру ее распространения и серьезным последствиям для системы теплоснабжения, таким как:
— повреждение тепломеханического оборудования источников теплоснабжения;
— разрыв сетевых трубопроводов с затоплением помещений источников теплоснабжения, выводом из строя электрооборудования и потерей собственных нужд;
— прекращение теплоснабжения объектов ЖКХ и социальной сферы, предприятий, влекущее с серьезные социальные последствия и нанесение материального ущерба;
— разрыв отопительных приборов внутренних систем теплопотребления с затоплением помещений.
Подобные инциденты могут сопровождаться травматизмом обслуживающего персонала ТСО и третьих лиц.
Нарушения нормального гидравлического режима СТ имеют следующие технические причины:
— аварийные отключения сетевых и подпиточных насосов ТСО;
— закрытие (открытие) регуляторов, запорной, предохранительной и обратной арматуры на источниках теплоснабжения, в тепловых сетях и в тепловых пунктах потребителей (причем разрывы коррозионно-ослабленных трубопроводов могут происходить даже в случае плановых переключений в тепловых схемах, при перепуске насосов, уменьшении или увеличении подпитки сети);
— вскипание воды в котлах и оборудовании ТСО;
— разрывы магистральных сетевых трубопроводов.
В зависимости от инерционности системы трубопроводов и характеристик возмущения переходные гидравлические режимы можно подразделить на условно-стабильные и на гидравлические удары. Обе разновидности могут носить характер затухающего колебательного процесса.
Последние отличаются высокими значениями мгновенных давлений, высокой скоростью нарастания и спада давления (т.е. динамическим воздействием на оборудование) и высокой скоростью распространения. Вероятность гидравлического удара в СТ выше с увеличением длин и диаметров трубопроводов, а так же при оснащении СТ такими устройствами, отказ или срабатывание которых приводит к быстротечному знакопеременному изменению скорости теплоносителя (в т.ч. локальному), нарушению неразрывности потока, локальному понижению давления с достижением температуры кипения, вскипанию и последующей конденсации теплоносителя. Кроме того, величина скачкообразного приращения давления и скорость распространения ударной волны, вызванной гидроударом, находятся в пропорциональной зависимости от скорости и расхода теплоносителя в трубопроводе, а так же от степени упругости материала трубопровода.
Условно-стабильные режимы характеризуются монотонными нарушениями стационарного гидравлического режима, при которых скорость изменения (в т.ч. нарастания) давления невысока. Подобные режимы наиболее часто являются следствием операций с регулирующими клапанами, закрытия или открытия арматуры с электроприводом.
Кроме того, СТ обладают следующей особенностью: существует значительный разброс допустимых давлений для оборудования и трубопроводов, установленных в ТСО, тепловых сетях и системах теплопотребления. Например, системы теплопотребления, укомплектованные чугунными радиаторами, имеют допустимое давление 0,6 МПа и присоединены по зависимой схеме к тепловым сетям, имеющим допустимое давление 1,6 МПа. А эта разница обусловливает необходимость применения защиты от повышения давления, так как колебания последнего, возникающие, к примеру при отключении сетевых насосов, недопустимы для такой отопительной системы.
Таким образом, учитывая вероятность возникновения названных аварийных режимов необходимо разработать принципы практического применение для СТ комплекса работ по расчету параметров переходных гидравлических процессов и режимов, выявлению необходимости оснащения системы специальными устройствами защиты с определенными характеристиками (быстродействие; пропускная способность; простота в настройке и эксплуатации; стоимость). Следует сделать вывод, что приступать к проектированию и монтажу защитных устройств рационально только после проведения анализа гидравлического режима СТ.
Помимо технических проблем существуют и организационные. Заключаются они в необходимости разграничения степени ответственности субъектов теплоснабжения единой СТ, по соблюдению требований НТД, которые регламентируют предельные отклонения параметров и объем оснащения элементов СТ устройствами автоматики, регулирования и защиты, а так же договорных обязательств сторон по качеству тепловой энергии, в т. ч. и в аварийных ситуациях. Такие вопросы необходимо решать в порядке, определяемом Гражданским кодексом РФ (гл. 6 Энергоснабжение ). Действующие же НТД предписывают установку специальных защитных устройств на всех элементах единой СТ, что вызывает многочисленные споры на всех стадиях взаимоотношений субъектов теплоснабжения:
разработка проектов; выдача технических условий на присоединение систем теплопотребления; заключение договоров теплоснабжения; подготовка к ОЗП и получение акта готовности к эксплуатации систем теплопотребления; расследование технологических нарушений; определение долей ущерба, подлежащего погашению различными ведомствами. Юридические взаимоотношения между субъектами теплоснабжения регламентируются следующими основными документами: Гражданским кодексом РФ, часть 2-я, в основном главой 6 Энергоснабжение , а также договорами теплоснабжения, исходя из которых, требования, учитываемые при решении вопросов по защите оборудования СТ от недопустимого повышения давления теплоносителя, таковы:
· надежность теплоснабжения, т.е. глубина и длительность ограничений, а также количество и длительность отключений;
· качество тепловой энергии, т.е. взятое ТСО обязательство выдерживать на границе балансовой принадлежности (или эксплуатационной ответственности) с потребителем оговоренных в договоре параметров: минимального перепада давления в подающем и обратном трубопроводах при давлении в подающем трубопроводе не более оговоренного значения; давления в обратном трубопроводе в пределах , удовлетворяющих по условиям прочностных характеристик оборудования потребителя и обязательном заполнении теплопотребляющих установок (ТПУ) потребителя и др.;
· требования к режимам теплопотребления, т.е. соблюдение потребителем обусловленных договором максимального часового расхода теплоносителя в подающем трубопроводе, максимального часового расхода теплоносителя, не возвращенного абонентом в тепловую сеть ТСО (в т.ч. несанкционированный водоразбор) и др.
В случае если в договоре теплоснабжения не отображены обязательства сторон по качеству тепловой энергии и режимам теплопотребления, могут быть приняты требования действующих НТД, устанавливающих допускаемые пределы отклонений указанных выше параметров. В соответствии требований п. 4.11.8 «ПТЭ электрических станций и сетей РФ» (ПТЭ) на каждом источнике теплоснабжения должна быть предусмотрена защита обратных трубопроводов от внезапного повышения давления , при этом должно быть обеспечено поддержание заданного давления на всасывающей стороне сетевых насосов в рабочем режиме тепловой сети и при останове сетевых насосов. Эксплуатационный режим работы СТ определяется требованиями п. 4.11.1 и п. 4.12.38 ПТЭ, в которых оговорены пределы отклонения давления в рабочем режиме. Кроме того, п. 4.12.36 и 4.12.39 определяют требования к качеству тепловой энергии в случае отсутствия таковых в договорах теплоснабжения. Пункт 4.12.40 ПТЭ содержит также требования по необходимости оснащения тепловых сетей специальными устройствами, предохраняющими систему теплоснабжения от гидроударов при аварийном прекращении электроснабжения сетевых и перекачивающих насосов . Таким образом, ПТЭ не допускают отклонений давления сетевой воды в статических и переходных режимах во всех точках подающих и обратных трубопроводов, для всех видов оборудования по тракту сетевой воды вне зависимости от места нахождения оборудования и, соответственно, его балансовой принадлежности.
Правила эксплуатации теплопотребляющих установок и тепловых сетей потребителей (п. 2.2.17); СНиП 2.04.07-86 Тепловые сети (п. 12.14); СП 41-101-95 «Проектирование тепловых пунктов» (п.п.3.5; 4.47) так же требуют безусловной установки на тепловых пунктах потребителей автоматических устройств, которые в т.ч.: должны обеспечивать. заданное давление в обратном трубопроводе… защиту систем теплопотребления от повышенного давления и температуры воды в случае превышения допустимых предельных параметров . «Правила и нормы технической эксплуатации жилищного фонда» (1998г.) изд. п.п. 5.1.5 и 5.2.15 так же устанавливают требования к ТСО в части выдерживания параметров теплоносителя и недопустимости повышения давления.
Обобщая сказанное, можно сделать вывод: каждый элемент единой СТ (источник тепла, тепловые сети, системы теплопотребления) должен быть оборудован специальными устройствами защиты от недопустимого повышения (колебания; изменения ) давления теплоносителя, обеспечивающими поддержание заданного давления на границах эксплуатационной ответственности субъектов теплоснабжения при внезапных изменениях гидравлического режима, вызванных оборудованием данного элемента СТ. То есть, устройства защиты должны обеспечить поддержание давления в допустимых пределах для собственного оборудования независимо от источника возмущения и причин повышения давления.
В целях предотвращения вышеоговоренных аварийных ситуаций, а также для разграничения степени ответственности между ТСО и потребителями в таких ситуациях можно предложить проведение следующих оргтехмероприятий:
1. Во всех СТ (в первую очередь – крупных) провести работы по анализу параметров переходных гидравлических режимов с участием проектных и наладочных организаций и определением вероятных величин отклонений параметров.
2. По результатам анализа принять решение о внедрения соответствующих защитных устройств. Необходимо так же учесть, что максимальный эффект может быть достигнут при установке устройств защиты в точках наиболее близко расположенных к источнику нарушения нормально принятого гидравлического режима (например: всасывающие коллекторы насосов, участки обратных магистральных трубопроводов от источника теплоснабжения до ответвлений к потребителям).
3. При установке устройств защиты в сетях и на оборудовании лишь ТСО, может остаться незащищенным оборудование потребителей в случае повышения давления при закрытии арматуры, установленной на обратных линиях до места установки защитных устройств (по ходу воды) или на ответвлениях к потребителям. Этот вопрос решается установкой защитных устройств на вводах тепловых пунктов потребителей.
4. Применять следующие устройства защиты:
быстродействующие клапаны МСУ (фирма ОРГРЭС; D у от 80 до 300 мм; давление настройки до 1,0 МПа; высокой плотности в закрытом положении); мембранные предохранительные устройства МПУ (СКБ ВТИ; D у от 80 до 350 мм; быстродействие – 3 мс; давление настройки в диапазоне 0,25-6 МПа; для предотвращения крупных утечек теплоносителя возможно комбинированное комплектование устройства защиты: последовательно либо параллельно включенным с МПУ предохранительным клапаном или двумя МПУ – основным и дополнительным, срабатывающим при меньшем давлении и рассчитанным на сброс до 10 о/о сброса основного); демпфирующие устройства RS .8, RS .10 для защиты чувствительных элементов — манометров, регуляторов, датчиков, от воздействия гидроударов (быстродействие – 0,5-2 сек). 4. Подвергать пломбированию сбросные устройства защиты, находящиеся в оперативном ведении потребителей и периодически контролировать целостность пломб.
5. Применять юридически обоснованные санкции за превышение договорного водоразбора (утечки), а из этого вытекает необходимость внедрения приборного коммерческого учета тепловой энергии и количеств теплоносителя, а так же регистрирующих КИП в тепловых узлах потребителей и на источниках теплоснабжения.
6. Применять тепловые схемы с автоматической отсечкой потребителя при открытии сбросных устройств с небольшой выдержкой времени.
Учитывая результаты работ по анализу параметров переходных гидравлических режимов следует проводить пересмотр договоров теплоснабжения — в части дополнения их положениями о соблюдении сторонами режимов потребления и показателей качества тепловой энергии. В договорах должны находить отражение гарантии ТСО по поддержанию предельных отклонений гидравлических режимов и параметров теплоносителя, но с учетом влияния на единую сеть нарушений, вызываемых воздействием потребителей. А так же необходимо предусматривать в договорах распределение ответственности между сторонами при невыполнении договорных условий, в частности – по организации и эксплуатации защитных устройств.
При выдаче технических заданий на проектирование СТ и их структурных частей, следует включать в них позиции по конструкторской проработке вопросов защиты оборудования и сетей от недопустимого повышения давления сетевой воды в аварийных ситуациях; а так же отказывать в согласовании проектов, в которых не обоснованно исключены устройства защиты.
При разработке графиков аварийных ограничений и отключений рациональнее изначально учитывать возможность возникновения аварий в СТ и их дальнейшего распространения.
В заключение следует отметить что с целью достижения максимальной эффективности, мероприятия по организации защиты оборудования и сетей от недопустимых изменений давления должны иметь комплексный подход, проводиться с участием соответствующих специализированных организаций и обязательно учитывать взаимовлияние всех элементов единой СТ. На практике при реализации этих предложений прослеживается стремление субъектов теплоснабжения, например в Брянской области, обходиться минимальными затратами на комплектацию устройств защиты и тенденция применения в этих целях общеизвестных предохранительных клапанов с высокой инерционностью и наличием нерегулируемой протечки теплоносителя. На предприятиях имеются случаи самодеятельной модернизации предохранительных клапанов с благими намерениями, но не приводящие в итоге к достижению положительного результата. А с учетом возросшей юридической грамотности населения и персонала организаций-потребителей и увеличением числа исков потребителей по возмещению ущерба, внедрение защитных мероприятий является менее дорогостоящим по сравнению с выплатами компенсаций пострадавшим в результате технологических нарушений и участием в судебных разбирательствах. То есть предупреждение технологического нарушения обходится дешевле его ликвидации и устранения его последствий, т.е. перефразируя — скупой платит дважды. Однако понимание этих положений на практике встречается редко, а до реализации дело доходит еще реже. И это несмотря на факты, что по Брянской области за последние годы зарегистрировано несколько технологических нарушений, вызванных повышением давления сетевой воды.
Что же касается стоимости и объема работ по организации защиты, то для обоснования перед РЭК они должны определяться специализированными организациями.
Настоящей публикацией хотелось бы не только определить свою точку зрения, но и высказать приглашение обсудить затронутую тему, изложить свои взгляды и поделиться опытом решения подобных проблем, а может быть и конкретными разработками защитных устройств всем заинтересованным сторонам: работникам эксплуатирующих организаций, знающих о существовании данных проблем из собственного опыта, представителям специализированных исследовательских и проектных организаций, изготовителям энергетического оборудования.
Новинка в сфере теплосбережения – Термомайзеры.
Зачем платить больше?
Сейчас все больше владельцев различных предприятий задумываются о вопросах энергосбережения. И в этом нет ничего удивительного – зачем переплачивать за отопление или водоснабжение, когда на этом можно реально экономить? Самый простой вариант экономии – установка счетчиков. Но можно пойти в этом вопросе дальше. На рынке энергосберегающего оборудования появился новый класс продуктов – термомайзеры. Они могут применяться практически в любых системах отопления и горячего водоснабжения. Термомайзеры предназначены для автоматического регулирования температуры горячей воды в системах водоснабжения и температуры теплоносителя в системах отопления. С помощью прибора можно создать необходимый для конкретного помещения микроклимат. Кроме того, термомайзер позволяет экономить расход первичного теплоносителя, а, значит, и денежные средства.
Из чего состоит термомайзер?
Термомайзер состоит из двух частей – регулятора и электронного устройства управления. Регуляторы бывают нескольких видов. Одни из них служат для автоматического регулирования температуры подаваемой воды в систему отопления, другие прежде всего направлены на горячее водоснабжение, но могут использоваться и в системах отопления. Сам принцип работы зависит от типа регулятора.
Вторая часть термомайзера – электронное устройство. По сути, оно и регулирует температуру воды, а также температуру теплоносителя. К устройству подключено несколько датчиков. Они снимают показания температуры воздуха внутри помещения и на улице, температуру теплоносителя на входе в систему отопления и на выходе из нее. В соответствии с полученными данными программа устройства делает необходимые расчеты и посылает сигнал на регулятор. В зависимости от выбранной программы устройством обеспечивается:
— поддержание заданной температуры воды в системе горячего водоснабжения;
— поддержание заданного температурного графика в системе отопления;
— ограничение температуры теплоносителя в обратном трубопроводе системы отопления;
— коррекция температуры теплоносителя в подающем трубопроводе системы отопления по отклонению температуры внутри помещения от заданной;
— снижение температуры объекта регулирования или теплоносителя при включении таймера (при использовании этой функции вы можете ограничивать подачу теплоносителя в выходные и праздничные дни, а также ночью, когда предприятие не работает).
Благодаря наличию датчика уличной температуры, термомайзер чутко реагирует на изменения климата. Это особенно важно весной, когда наблюдаются резкие перепады дневной и ночной температуры. Происходит отслеживание динамики, и поэтому внутри здания всегда поддерживается заданная температура.
Выбор типа термомайзера зависит от вида системы отопления и водоснабжения. Но любой тип прибора будет экономить расход первичного теплоносителя и позволит создать в помещении необходимый микроклимат. Термомайзеры с одним типом регуляторов температуры используются в системах теплоснабжения жилых, общественных, и административных зданий, другие подходят для открытых систем горячего водоснабжения и систем отопления, третьи — для закрытых систем горячего водоснабжения и систем отопления с насосным смешением, и в виде дополнительной опции для систем вентиляции и кондиционирования воздуха. От типа регулятора зависит та экономия, которую можно получить при установке термомайзера.
Срок службы и эксплуатация
Срок службы термомайзера определить сложно. По сути, он практически вечен. Здесь все зависит от качества теплоносителя. При существующих реалиях, регулятор может свободно отработать 15-20 лет. Российские термомайзеры, сделаны из нержавеющей стали, латуни и чугуна. Эти материалы отличаются своей долговечностью. Импортные приборы делают из углеродистой стали. При выборе термомайзера стоит обратить внимание на то, что в России качество первичного теплоносителя находится не на самом высоком уровне. Поэтому при эксплуатации импортных термомайзеров, не рассчитанных на характеристики российского теплоносителя, скорее всего возникнут проблемы. Неисключена необходимость использования дополнительных дорогостоящих приборов.
В плане технического обслуживания термомайзеры неприхотливы. Основная работа связана скорее с первоначальной настройкой, чем с эксплуатацией. Термомайзер в случае профессиональной установки не требует никакого обслуживания.
Зачем ставить термомайзер?
Экономия, получаемая при установке термомайзера, объясняется двумя факторами. Во-первых, в случае если после прохождения через систему отопления теплоноситель сохраняет высокую температуру, она снова задействуется системой, а не уходит в теплоцентраль. Вторичное использование теплоносителя дает неоспоримый плюс, так как для обеспечения необходимой температуры требуется гораздо меньшее количество первичного теплоносителя, чем без использования термомайзера. Этот вариант подходит для жилых, общественных и административных зданий.
Во-вторых, благодаря термомайзеру, мы можем устанавливать необходимую нам температуру теплоносителя в то время, когда помещение не используется. Таким образом, происходит сокращение расхода тепловой энергии, а, следовательно – ее экономия. В случае необходимости, уменьшается проходное сечение регулятора на прямой, и температура носителя падает до минимально допустимой. При использовании термомайзера на производстве или торговых площадях, вы будете получать немалую экономию тепловой энергии, а, значит, и средств, которые придется платить по счетчику. В ночное время и праздничные дни, когда предприятие не функционирует, расход теплоносителя по умолчанию не снижается. А, значит, вам приходится платить гораздо больше, чем вы могли бы. Установив термомайзер, можно снижать температуру теплоносителя на ночь. Благодаря устройству управления, вам необходимо лишь ввести нужные для вас параметры, и термомайзер будет экономить расход теплоносителя.
Плюсы термомайзера не ограничиваются экономией денег. Благодаря устройству, можно поддерживать необходимую температуру внутри помещения. Для работы многих предприятий, офисов и торговых центров создание определенного микроклимата имеет большое значение.
Сколько экономит термомайзер?
Чтобы рассчитать экономию, которую дает установка термомайзера, надо воспользоваться следующей формулой:
(формула представляет собой расчет эффективности использования термомайзеров в производственных и административных зданиях при применении их для поддержания температуры в нерабочее время на уровне 50% от температуры в рабочее время и считая зависимость температуры от расхода тепла линейной)
Q – общий расход тепла за отопительный сезон (рассчитывается индивидуально в зависимости от помещения).
Q — общий расход тепла за отопительный сезон с учетом применения термомайзера
а- длительность отопительного сезона. В Центральном регионе России она составляет 220 дней или 5280 часов (220*24).
b- число рабочих часов за время отопительного сезона. Для того чтобы вычислить эту величину, надо разделить количество дней отопительного сезона на 7 (количество дней в неделе) и умножить на пять (количество рабочих дней). (220/7)*5=157. Пусть рабочий день составляет 9 часов, тогда b=157*9=1413
Число нерабочих дней – (220/7)*2=63
Число нерабочих часов – 63*24=1512
c- общее число нерабочих часов. Для того чтобы его рассчитать, необходимо сложить число нерабочих часов в выходные и число нерабочих часов в будни ((24-9)*157=2355)
Таким образом, а=5280, b=1413,c=3867.
Подставив эти данные в исходную формулу, получаем:
Получается, что применяя термомайзер при пятидневной рабочей неделе можно получать экономию тепла приблизительно равную 35%.
В среднем, термомайзер стоит около 25 тысяч рублей.
Экономия, получаемая от установки термомайзера, зависит от площади отапливаемого помещения. Вместе с экономией средств вы получаете и необходимый микроклимат в помещении.
Для расчета возьмем самый теплоемкий месяц зимы в центральном регионе – февраль. При площади здания в 7000 квадратных метров (отапливаемый объем 60000 кубометров), расчетная тепловая нагрузка будет составлять приблизительно 0,926 Гкал/час (данная величина рассчитывается индивидуально в зависимости от отапливаемого объема и фиксируется в специальном договоре).
1Гкал стоит 526 рублей 75 копеек
Если не устанавливать прибор учета, то расход тепла будет следующим:
Средний расход при применении прибора учета – 352,92Гкал
При использовании термомайзера средний расход тепла за февраль составил бы 294,1Гкал.
Таким образом, с помощью термомайзера каждый месяц можно экономить порядка 58.82Гкал или 30983 рубля.
После установки термомайзера возможно снижение теплопотребления за счет уменьшения температуры в цехах и офисе в нерабочие дни:
(294,1/28)*7*0,35=25,7Гкал или 25,7*526,75=13537 рублей 47 копеек
0,35 – возможное уменьшение температуры.
Если использовать термомайзер для снижения тепловой нагрузки в межсменное время, то можно получить еще большую экономию. Допустим, смена на предприятии длится 9 часов и организация работает в одну смену:
15 – межсменный перерыв в сутки
21 – количество рабочих дней
0,35 – возможное уменьшение температуры
48.51*526.75=25552 рубля 64 копейки
Уменьшение теплопотребелния за счет снижения температуры в нерабочее время составит 25,7+48,51=74,21Гкал, что ровно экономии 39090 рублей.
Общая экономия с учетом использования всех функций термомайзера составит 70073 рубля.
Для примера возьмем меньшее предприятие. Допустим, площадь помещения равна 3000 квадратных метров. При высоте 9 метров отапливаемый объем составит 27000 кубометров. Расчетная тепловая нагрузка для него примерно будет равна 0,42 Гкал/час.
Таким образом, расчетная тепловая нагрузка за февраль составит 282,24 Гкал
С учетом применения приборов учета тепловая нагрузка будет равна – 160,87 Гкал
С учетом применения приборов учета и термомайзера – 128,7 Гкал
Экономия за счет установки термомайзера – 32,17Гкал или 16945 рублей
Экономия при снижении теплопотребления за счет уменьшения температуры в цехах и офисе в нерабочие дни – 11,26 Гкал/месяц или 5931 рубль.
Если использовать термомайзер для снижения тепловой нагрузки в межсменное время при работе в одну девятичасовую смену, можно сэкономить еще 21,1 Гкал/месяц или 11114 рублей.
Экономия при уменьшение теплопотребелния за счет снижения температуры в нерабочее время составит 17045 рублей
Общая экономия с учетом использования всех функций термомайзера за февраль составит 33990 рублей.
При площади предприятия равной 300 квадратным метрам и высоте помещения в 4 метра, отапливаемый объем составит 1200 кубометров. Расчетная тепловая нагрузка для него примерно будет равна 0,02 Гкал/час. Расчетная тепловая нагрузка за февраль составит 13,44 Гкал. С учетом применения приборов учета – 8,06 Гкал. С учетом применения приборов учета и термомазера – 6,44 Гкал.
Экономия за счет установки термомайзера – 1,62 Гкал или 853 рубля.
Экономия при снижении теплопотребления за счет уменьшения температуры в цехах и офисе в нерабочие дни – 1,61 Гкал или 848 рублей.
Если использовать термомайзер для снижения тепловой нагрузки в межсменное время при работе в одну девятичасовую смену, можно сэкономить еще 1,06 Гкал/месяц или 558 рублей.
Экономия при уменьшение теплопотребелния за счет снижения температуры в нерабочее время составит 1406 рублей.
Общая экономия с учетом использования всех функций термомайзера за февраль составит 2259 рублей[1].
Площадь помещения и отапливаемый объем
Экономия за счет установки термомайзера (без применения доп. функций)
Экономия за счет уменьшения температуры в цехах и офисе в нерабочие дни
Экономия за счет снижения тепловой нагрузки в межсменное время
7000 квадратных метров (отапливаемый объем 60000 кубометров)
3000 квадратных метров (отапливаемый объем 27000 кубометров)
300 квадратных метров (отапливаемый объем 1200 кубометров)
[1] Расчеты являются примерными. Для того, чтобы провести точный расчет экономии необходимо знать отапливаемый объем конкретного помещения и расчетную тепловую нагрузку по договору.
