Как снизить затраты при проектировании системы отопления

 

В процессе постройки своего дома, я несколько раз сталкивался с тем, что подрядчики пытались мне продать оборудование, которое в моей ситуации было или не обязательно для установки, или вообще не нужно. Например, мне пытались продать расширительный бак системы отопления и группу безопасности в то время, как эти приборы уже были встроены в отопительный котел. Такое поведение вынуждало меня досконально изучать каждый вопрос, чтобы не тратить лишние деньги. Именно это и побудило меня написать эту статью и на примерах показать как подрядчики навязывают дорогое оборудование, и как можно снизить затраты на систему отопления без ухудшения качества ее регулирования и надежности.

 

Стоит ли использовать лучевую схему отопления

 

Как бы проектировщик системы отопления не монтировал лучевую систему отопления и как бы ее не комплектовал для вашего дома, она все равно будет дороже на 30–50 % аналогичной тройниковой системы, за счет дополнительных затрат на трубопроводы, коллекторы, шкафы и другое сопутствующее оборудование. Какие же доводы используют проектировщики для обоснования использования лучевых схем?

Прежде всего, это ремонтопригодность лучевой схемы отопления, так как каждый радиатор можно независимо от других заменить. И действительно, это неоспоримый плюс. Однако радиаторы в доме меняются не каждый день и даже не каждый год. Чаще всего радиаторы меняют в первый год после сдачи дома в эксплуатацию или его покупки.

На практике, жильцы въезжая в новый дом сразу решают, переделывать систему отопления или нет. Если решение переделать систему отопления принимается, то замене подлежат сразу все радиаторы, естественно, что раздельное отключение радиаторов в этом случае не требуется.

Выборочная замена отопительных приборов может потребоваться в исключительных случаях, например, при аварийной ситуации. В данном случае, преимущество лучевой схемы отопления будет не востребовано, а, следовательно, не может служить обоснованием для увеличения затрат на отопление.

Другим преимуществом лучевой системы отопления, может быть то, что при ее гидравлическом расчете потери давления оказываются значительно ниже, чем в тройниковой схеме. Это обстоятельство позволяет в ряде случаев отказаться от использования устройств, стабилизирующих перепады давлений на входе в каждую квартиру, ограничившись их установкой только на стояках.

Не смотря на это, многие компании, предлагающие квартирные узлы учета и распределения теплоносителя, адаптированные под лучевую систему, снабжают их автоматическими регуляторами перепада давления (рис. «Пример нерациональной системы»).

По сути, проектировщики закладывают в проект лучевую систему с целью отказаться от автоматического регулирования перепада давления перед каждой квартирой, тем не менее, эти регуляторы зачем-то устанавливают. Поэтому, требуйте от проектировщиков обоснование в необходимости установки перепускного клапана или автоматического регулятора перепада давления перед каждой квартирой.

Установка устройств регулирования давления может считаться обоснованной только в случае, когда потери давления в расчетной петле превышают максимально допустимый перепад давления на термостатическом клапане. Во всех остальных случаях будет достаточной установка стабилизирующих давление приборов только на стояках.

 

Стоит ли использовать автоматический регулятор перепада давления вместо перепускного клапана

 

Производители автоматических регуляторов перепада давления рекомендуют устанавливать эти, далеко не дешевые устройства везде, где только можно, не смотря на то, что данный регулятор можно с успехом заменить на более простые и экономичные приборы. Примером таких рекомендаций может служить узел на рисунке «Пример нерациональной системы». Именно поэтому я рекомендую выяснить у них, для чего нужен автоматический регулятор перепада давления в вашей системе отопления?

Для того, чтобы вы понимали в каких случаях в системе отопления требуется установка регулятора перепада давления, ниже я приведу случаи, когда он действительно необходим:

• Регулятор перепада давления требуется для поддержания расчетного гидравлического режима системы в целом;
• Регулятор перепада давления предотвращает повышенный расход теплоносителя через участок при снижении расхода по остальным участкам;
• Регулятор перепада давления предохраняет радиаторные термостатические клапаны от работы в аварийном режиме.

 

Чаще всего, регуляторы перепада давления устанавливаются перед этажными коллекторными узлами (рис. «Этажный коллекторный узел с автоматическим регулятором перепада давления»), перед квартирными станциями или на стояках систем отопления.

 

 

Принцип работы автоматического регулятора перепада давления заключается в том, что при изменении давления на регулируемом участке (между клапаном и местом подключения импульсной трубки) меняется положение золотника клапана. При увеличении перепада давления он прикрывает поток, а при уменьшении – открывает поток теплоносителя.

Как ни странно, в среде специалистов бытуют неверные представления о работе автоматических регуляторов перепада давления. Так многие считают, что автоматический регулятор перепада давления поддерживает постоянный перепад давления на участке при любом расходе. На самом деле это не так. В действительности автоматический регулятор перепада давления работает в строго определенном диапазоне давлений. В зависимости от конструкции и модели прибора перепады могут меняться в достаточно широком диапазоне.

Если рассмотреть график (рис. «График зависимости поддерживаемого перепада давления от расхода при разных настройках клапана AB-PM Ду 20), то можно обнаружить, что регулятор перепада давления при настройке на 50 % будет поддерживать перепад давления 10 кПа при расходе 300 л/ч.

При снижении расхода до 150 л/ч перепад давления увеличится до 15 кПа. При увеличении расхода до 400 л/ч перепад давления уменьшится до 5 кПа. Судя по паспорту на этот клапан, он полностью закрывается при перепаде давления 22 кПа.

Производители выпускают регуляторы перепада давления и с более крутым графиком регулирования. У этих приборов значительное изменение расхода приводит к незначительному изменению поддерживаемого перепада давления.

Их недостатком является то, что они имеют достаточно большие габаритные размеры и более сложную конструкцию, чем те, которые применяются в массовом жилищном строительстве.

Как и у другого оборудования, чем сложнее устройство и чем больше у него трущихся и движущихся элементов, тем меньше их срок эксплуатации. Даже нерегулируемые диафрагмы со временем меняют свои характеристики из-за накипи и отложений.

Для упрощения конструкции у большинства автоматических регуляторов перепада давления пружина помещается в теплоноситель (рис. «Конструкция мембранного регулятора перепада давления с бессальниковой пружинной камерой»). Поэтому, несмотря на то, что пружина изготавливается из нержавеющей стали, из-за перепадов температур и отложений она через какое-то время изменяет свои характеристики.

Эти же отложения на исполнительных элементах автоматического регулятора, попадая на седло клапана и в импульсную трубку, приводят к изменениям его характеристик. Именно поэтому настройку автоматического регулятора перепада давления необходимо корректировать каждый год.

Наряду с автоматическим регулятором перепада давления существует еще одно устройство,  которое так же используется для поддержания постоянного перепада давления. Это устройство — перепускной клапан.

Принцип работы перепускного клапана во многом схож с предохранительным клапаном рис. «Устройство перепускного клапана», однако он используется при меньших перепадах давления. Он устанавливается на байпас, между подающим и обратным трубопроводами. Если перепад давления возрастет выше настроенного значения, то клапан открывается и начинает пропускать теплоноситель из подающего трубопровода в обратный. Чем больше перепад давления, тем больше открывается перепускной клапан.

Как и автоматический регулятор перепада давления, перепускной клапан, не может поддерживать постоянный перепад при любом расходе теплоносителя. При больших расходах его характеристики становятся аналогичными характеристикам обычного вентиля.

Существует методика оценки точности поддержания перепада давления перепускного клапана. Это можно увидеть на рис. «Графики характеристик перепускного клапана», где изображена характеристика регулятора перепада давления. При настройке клапана на 20 кПа (0,2 бара), при перепаде 20 кПа клапан будет закрыт. Если перепад давления увеличится, клапан начнет открываться. При достижении перепада 30 кПа клапан будет пропускать теплоноситель в объёме 2000 л/ч.

Исходя из этого, если требуется ограничить максимальный перепад давления 30 кПа, то клапан будет работать в диапазоне расходов от 0 до 2000 л/ч с точностью поддержания перепада давлений 10 кПа. Из этого следует, что точность поддержания давления с помощью перепускного клапана выше, чем с помощью автоматического регулятора перепада давления. К тому же, клапан имеет простую и надежную конструкцию. В нем нет каналов малого сечения, которые могут засориться грязным теплоносителем (рис. «Этажный коллекторный узел с перепускным клапаном»).

 

 

Еще одним преимуществом перепускного клапана является то, что в системе отопления происходит постоянная циркуляция теплоносителя по магистралям и подводкам к квартирным узлам. Это не дает теплоносителю остывать, как происходит с регулятором перепада давления вовремя отсутствия запроса на отопление.

Однако у использования перепускных клапанов есть и свой недостаток, так в зависимой системе отопления перепускные клапаны могут привести к возврату на ИТП перегретого теплоносителя, что может вызвать недовольство поставляющей тепло организации.

Использование автоматических регуляторов перепада давления оправдано лишь тогда, когда без них действительно невозможно обойтись, например, в домах с элеваторными смесительными узлами при зависимой системе подключения к теплосети. Во всех остальных случаях экономичнее использовать перепускные клапаны на этажных коллекторных узлах и квартирных станциях. Именно поэтому при оптимизации затрат на отопление может быть рассмотрен вариант замены автоматический регуляторов перепада давления на перепускные клапаны. Тем более, что при замене регуляторов на перепускные клапаны не надо пересчитывать систему отопления.

 

Как использовать настроечный клапан совместно с термостатическим клапаном

 

В настоящее время для того, чтобы подключить радиатор к системе отопления, как правило, используют два клапана. Для регулировки температуры воздуха — термостатический клапан, для балансировки системы — настроечный клапан.

Производители радиаторной арматуры придумали более экономичное решение. Они соединили эти два клапана в один корпус. В результате получился клапан с перенастройкой (рис. «Термостатический клапан с преднастройкой»), который объединил в себе функции термостатического и настроечного клапанов. В этих устройствах регулировка температуры воздуха, также, осуществляется с помощью термоэлемента, который толкает шток, запирая седло золотником. Балансировка системы осуществляется поворотной диафрагмой, которая устанавливается за золотником.

Такая конструкция позволила сократить затраты на радиаторные узлы, прежде всего за счет установки одного клапана вместо двух . Тем не менее, во многих проектах можно увидеть решения, где на подающем трубопроводе установлен клапан с предварительно настройкой, а на обратном настроечный клапан. В итоге мы можем увидеть два настроечных клапана, расположенных друг за другом. Такое решение не только увеличивает стоимость радиаторного узла, но и создает дополнительное гидравлическое сопротивление.

Если в проекте вы видите два клапана: с предварительной настройкой и настроечный, то у вас есть возможность сократить затраты на отопление, отказавшись от настроечного клапана.

Если все же требуется установка клапанов до и после радиатора, то логично будет заменить более дорогие клапаны с предварительно настройкой на обычные термостатические клапаны.

Подводя итог всему выше сказанному можно сделать вывод, что следуя моде по энергосбережению, проектировщики систем отопления часто забывают, для чего они включили в проект то или иное оборудование. Такое оборудование включаются в проекты без всякого технико-экономического обоснования. В результате мы имеем дорогостоящую систему отопления со сроком окупаемости, превышающим не только срок службы установленных приборов, но и всего здания в целом.

К сожалению, такая ситуация устраивает всех участников инвестиционного процесса: производители получают дополнительную прибыль от реализации более дорогого оборудования, проектировщики смело ставят галочку в разделе «энергосбережение», застройщики хвалятся «зелёными технологиями», страдает только конечный потребитель, т.е. вы, для которого цена за квадратный метр стала еще дороже.