Содержание

Оценки технического состояния системы отопления здания
Обследование технического состояния систем отопления
Оценка технического состояния систем отопления.
Оценка технического состояния систем отопления.
Диагностика теплогидравлических режимов и эксплуатационных характеристик систем отопления
Основные критерии оценки качества систем отопления
1. Коэффициент температурных отклонений (аварийности).
Литература

Оценки технического состояния системы отопления здания

При оценке технического состояния трубопроводов всех инженерных систем также определяется их коррозионное состояние, которое оценивается по глубине максимального коррозионного поражения стенки металла по сравнению с новой трубой, а также по средней величине сужения сечения труб коррозионно-на-кипными отложениями по сравнению с новой трубой. В системах отопления также оценивается коррозионное состояние нагревательных приборов.

Оценка максимальной глубины коррозионного поражения труб, как и нагревательных приборов, должна производиться в случаях, когда срок службы элемента близок к среднему сроку, предусмотренному «Положением о планово-предупредительном ремонте», а также при отсутствии или недостаточном количестве сведений о ремонтах элементов системы отопления в здании.

Коррозионное состояние и величина сужения живого сечения определяются по образцам. Образцы отбираются из элементов системы (стояков, подводок к нагревательным приборам, нагревательных приборов).

При отборе и транспортировке образцов-вырезок необходимо обеспечить полную сохранность коррозионных отложений в трубах (образцах). На вырезанные образцы составляются паспорта по прил. 8 ВСН 57-88(р) [11], которые вместе с образцами направляются на лабораторные исследования.

Количество стояков, из которых отбираются образцы, должно быть не менее трех в случае, когда отсутствовали аварийные ремонты стояков в результате сквозной их коррозии и образования свища. При обследовании системы с замоноличенными стояками образцы для анализа отбираются в местах их присоединения к магистралям в подвале.

Количество подводок, из которых отбираются образцы, также должно быть не менее трех, идущих от стояков в разных секциях и к разным отопительным приборам в здании.

Допустимая величина максимальной относительной глубины коррозионного поражения труб принимается в пределах 50% толщины стенки новой трубы.

Допустимая величина сужения трубопроводов коррозионно-накипными отложениями принимается в соответствии с гидравлическим расчетом для труб, бывших в эксплуатации (с величиной абсолютной шероховатости 0,75 мм). При этих условиях допустимое сужение, , составит для труб d = 15 мм – 20; d = = 20 мм – 15; dy= 25 мм – 12; dy = 32 мм – 10; dy = 40 мм – 8; dy = = 50 мм – 6.

Для конвекторов допустимым сужением живого сечения из условия допустимого снижения теплоотдачи отопительного прибора считается 10 .

Средний внутренний диаметр трубы с отложениями определяется в результате замеров индикатором часового типа, укрепленным на штативе.

Результаты замеров суммируются, и определяется среднеарифметическое значение толщины стенки. Из полученного результата вычитается толщина стенки новой трубы того же диаметра и вида.

Удвоенная средняя толщина кольца отложений вычитается от значения внутреннего диаметра трубы, тем самым определяется средний диаметр трубы с отложениями.

Обследование состояния трубопроводов начинается с выявления следующих дефектов:
— свищей в металле труб;
— свищей (течей) в резьбовых соединениях;
— непрогрева регистров (полотенцесушителей). Результаты обследования системы отопления оформляются по
форме, приведенной ниже.

Обследование технического состояния систем отопления

При обследовании технического состояния систем отопления руководствуются прилож. 1, п. 11 и проводят следующие работы:

• описывают систему (тип системы — централизованная, местная, однотрубная, двухтрубная; схема разводки подающей и обратной магистрали и др.);

• определяют типы и марки отопительных приборов;

• обследуют наиболее ответственные элементы системы (насосы, магистральную запорную арматуру, контрольно-измерительную аппаратуру, автоматические устройства);

• обследуют трубопроводы, отопительные приборы, запорно-регулирующую арматуру (в подвале, помещениях, на лестничных клетках, на чердаке);

• устанавливают отклонения в системе от проекта;

• выявляют следующие повреждения, неисправности и дефекты:

а) поражение коррозией и свищи магистральных трубопроводов, стояков, подводок, отопительных приборов;

б) коррозионное поражение замоноличенных трубопроводов;

в) следы ремонтов (хомуты, заплаты, заварка, замена отдельных участков), контруклоны разводящих трубопроводов, капельные течи в местах

врезки запорно-регулирующей арматуры, демонтаж и поломку отопительных приборов на лестничных клетках, в вестибюлях, выход из строя системы отопления лестничных клеток, вестибюлей, разрушение или отсутствие на отдельных участках трубопроводов теплоизоляции;

• проводят следующие инструментальные измерения:

1) температуры наружного воздуха (в районе здания);

2) температуры воды в подающем трубопроводе тепловой сети (на узле теплового ввода или теплового пункта до смесительного устройства или водонагревателя или после вводной задвижки);

3) температуры воды на обратном трубопроводе тепловой линии (на узле теплового ввода или теплового пункта перед вводной задвижкой);

4) температуры воды в подающем трубопроводе системы отопления (на узле теплового ввода или теплового пункта после смесительного устройства при его наличии или после водонагревателя при независимой системе отопления);

5) температуры воды на обратном трубопроводе системы отопления (на узле теплового ввода или теплового пункта);

6) температуры поверхности отопительных стояков у верхнего и нижнего оснований (на всех стояках);

7) температуры поверхности отопительных приборов (в помещениях-представителях) ;

8) температуры поверхности подводок подающих и обратных к отопительным приборам (в помещениях-представителях);

9) температуры воздуха в отапливаемых помещениях (в помещениях-представителях) ;

10) уклонов разводящих трубопроводов;

11) давления в системе: в подающем и обратном трубопроводе тепловой сети (на узле теплового ввода или теплового пункта), в подающем и обратном трубопроводах системы отопления.

На основе результатов обследования устанавливают степень соответствия прилож. 1, п. 11.

Оценка технического состояния систем отопления.

Оценка технического состояния системы отопления включает в себя следующие этапы:

-изучение проектной документации;

детальное обследование (по необходимости);

Результаты обследования системы предоставляются в следующем виде:

1.Тип системы (однотрубная или двухтрубная, с верхней или нижней разводкой и т. п.)

2.Тип и марка отопительных приборов (радиатор, конвекторы)

3.Тепломеханическое оборудование системы отопления, установленное на тепловом вводе (тепловом пункте)

При однотрубной системе имеет один стояк (магистральную трубу). По нему нагретая вода (или любой другой теплоноситель) поднимается на верхние этажи строения (если это многоэтажное здание). Все отопительные устройства (агрегаты для теплоотдачи – батареи или радиаторы) последовательно подключены к нисходящей магистрали.

Однотрубная вертикальная система отопления с верхней разводкой

По самой схеме реализации одностояковое отопление бывает двух видов: вертикальное; горизонтальное. Если подключение отопительных приборов происходит с верхнего этажа на нижний – это вертикальный стояк. Если батареи последовательно соединяются друг с другом по всем помещениям этажа здания – это горизонтальный стояк.

Двухтрубная вертикальная система отопления с нижней разводкой

Системы отопления бывают открытые и закрытые.

Открытой системой теплоснабжения считается система, из которой вода частично или полностью отбирается потребителями тепловой энергии.

Под закрытой системой теплоснабжения понимается система, в которой вода, циркулирующая в тепловой сети, из сети не отбирается. Схема присоединения системы теплопотребления к тепловой сети, при которой теплоноситель (вода) из тепловой сети поступает непосредственно в систему теплопотребления, является зависимой.

Схема присоединения системы теплопотребления к тепловой сети, при которой теплоноситель, поступающий из тепловой сети, проходит через теплообменник, установленный на тепловом пункте потребителя, где нагревает вторичный теплоноситель, используемый в дальнейшем в системе теплопотребления, называется независимой.

В открытых и закрытых системах теплопотребления на узле учета тепловой энергии и теплоносителя определяются:

-время работы приборов узла учета;

-полученная тепловая энергия;

-масса (объем) теплоносителя, полученного по подающему трубопроводу и возвращенного по обратному трубопроводу;

-масса (объем) теплоносителя, полученного по подающему трубопроводу и возвращенного по обратному трубопроводу за каждый час;

-среднечасовая и среднесуточная температура теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах узла учета.

В системах теплопотребления, подключенных по независимой схеме, дополнительно определяется масса (объем) теплоносителя, расходуемого на подпитку.

В открытых системах теплопотребления дополнительно определяются:

-масса (объем) теплоносителя, из расходованного на водоразбор в системах горячего водоснабжения;

-среднечасовое давление теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах узла учета.

В открытых системах теплопотребления дополнительно должна определяться масса теплоносителя, израсходованного на водоразбор в системе горячего водоснабжения.

Оценка технического состояния систем отопления.

Оценка технического состояния системы отопления включает в себя следующие этапы:

подготовительный этап-изучение проектной документации;

детальное обследование (по необходимости);

Результаты обследования системы предоставляются в следующем виде:

1.Тип системы (однотрубная или двухтрубная, с верхней или нижней разводкой и т. п.)

2.Тип и марка отопительных приборов (радиатор, конвекторы)

3.Тепломеханическое оборудование системы отопления, установленное на тепловом вводе (тепловом пункте)

Однотрубная вертикальная система отопления с верхней разводкой

Двухтрубная вертикальная система отопления с нижней разводкой

Системы отопления бывают открытые и закрытые.

-время работы приборов узла учета;

-полученная тепловая энергия;

-среднечасовая и среднесуточная температура теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах узла учета.

В открытых системах теплопотребления дополнительно определяются:

-масса (объем) теплоносителя, израсходованного на водоразбор в системах горячего водоснабжения;

-среднечасовое давление теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах узла учета.

Диагностика теплогидравлических режимов и эксплуатационных характеристик систем отопления

В. К. Аверьянов, член-корр. РАСН, доктор техн. наук, профессор;

А. Г. Михайлов, доктор науки и техники;

Н. В. Сулимов, инженер, Военный инженерно-технический университет Санкт-Петербурга;

А. В. Федоров, старший научный сотрудник, 26 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации

Управление качеством функционирования систем отопления (в дальнейшем СО) зданий представляет собой достаточно сложную задачу. Анализу эффективности функционирования СО посвящено значительное число работ [1–4]. В биотехническом комплексе «человек – здание – системы отопления и вентиляции» существует феномен малой чувствительности человека к отклонениям регулируемых параметров и характеристик установленного оборудования. Это связано, прежде всего, с тем, что он активно вмешивается в протекающие тепловые и вентиляционные процессы (включение дополнительных отопительных приборов, изменение кратности воздухообмена и др.) либо соглашается с нарушениями показателей теплового и воздушного режима. Такое свойство рассматриваемого комплекса привело к тому, что при расчетных параметрах теплоносителя в системах теплоснабжения 150/70 в последние годы без особо серьезных и видимых последствий во многих городах России текущие значения температуры теплоносителя в подающем трубопроводе не превышали за весь отопительный период 100 °C [5]. За этим дополнительно следует так называемый отложенный ущерб, связанный с ухудшением здоровья населения (за счет существенного снижения кратности воздухообмена в плохо отапливаемых помещениях). Несанкционированная установка у отдельных потребителей дополнительных отопительных приборов как отклик на пониженные параметры теплоносителя приводит к перерасходам теплоты (в целом по зданию) на нужды отопления. Как показано в цитируемой работе и в ряде других публикаций, такое нарушение теплового режима может приводить к перерасходу энергетических ресурсов и последующей разрегулировке СО.

Несоответствие термического сопротивления ограждения здания требуемым значениям

Главным признаком неэффективной работы СО служит ее неспособность обеспечивать нормируемый температурный режим воздуха во всех отапливаемых помещениях с соблюдением требуемой кратности воздухообмена и соответствия затраченной теплоты расчетным тепловым потерям здания. За относительно простой изложенной здесь формулировкой [1, 2] следует сложность диагностики состояния систем отопления. Вместе с тем, наладка систем отопления, своевременная оценка качества управления тепловыми и гидравлическими режимами в них может способствовать энергосбережению в топливно-энергетическом комплексе в размере 15–20 %.

Следует отметить многообразие как внутренних, так и внешних факторов, оказывающих дестабилизирующие влияние на нормальную работу СО.

Основными внутренними факторами являются:

• несоответствие термического сопротивления ограждения здания или его отдельных частей требуемым (проектным, нормативным) значениям (низкое качество строительных конструкций) (рис. 1);

• увеличение тепловых потерь и/или инфильтрации наружного воздуха из-за ухудшения теплотехнических качеств наружных ограждений вследствие физического износа конструкций или несоблюдения правил технической эксплуатации (неподготовленность здания к зиме и др.) (рис. 2);

• несоблюдение правил технического обслуживания СО и ее отдельных элементов при ее эксплуатации (завоздушивание, длительная эксплуатация СО без промывки и др.) (рис. 3);

• несанкционированное вмешательство потребителей в работу СО (установка дополнительных отопительных приборов, регуляторов и т. д.);

• отсутствие средств автоматизации на вводе в здание и в самой СО, позволяющих корректировать теплоотдачу отопительных приборов при изменении условий теплового баланса в помещениях.

Увеличение инфильтрации вследствие износа (старения) оконных рам

Кроме вышеперечисленных внутренних факторов, нарушения в работе СО могут быть вызваны и внешними причинами – несоблюдением графика регулирования температур теплоносителя в тепловой сети, занижением как перепада давлений (расхода воды) на вводе тепловой сети, так и напора в обратной магистрали (возникновение опасности опорожнения СО).

Существующая на сегодняшний день система оценки работы СО на основе показателей надежности не способна со всей полнотой ответить на вопросы о качестве ее функционирования. Требуется разработка системы показателей (критериев), дающих возможность оценить работу как СО в целом, так и ее отдельных составляющих. Имеющиеся в настоящее время подходы [1–4] не в полной мере соответствуют изложенным требованиям.

Оценка работы СО на основе системы критериев имеет две функции: административную и распорядительную. С одной стороны, на основе динамики изменения показателей функционирования СО администратор имеет возможность судить о работе обслуживающей здание организации. С другой стороны, именно на основе значений критериев можно обоснованно принимать решения о перераспределении материальных и технических ресурсов, о первоочередности тех или иных технических мероприятий: необходимости проведения регламентных и ремонтных работ, назначении аудита или реконструкции и др.

Исходя из главной задачи СО – обеспечения бесперебойного поддержания оптимальных (или задаваемых) условий теплового комфорта при минимуме энергетических затрат, следует выделить две группы показателей:

а) основные критерии, оценивающие качество выполнения основной задачи СО;

б) критерии, оценивающие состояние отдельных элементов СО.

Снижение теплоотдачи отопительных приборов вследствие низкого качества технического обслуживания

Основные критерии оценки качества систем отопления

1. Соблюдение температурных режимов в отапливаемых помещениях в течение отопительного периода характеризует величина и период отклонений фактических значений температуры воздуха от оптимальных значений и оценивается [2] коэффициентом температурных отклонений (аварийности) за отопительный период:

где A_j = (t н _в – t факт _в ) – амплитуда j отклонения;

Т – продолжительность (время) отклонения;

t – продолжительность отопительного периода;

m – число эпизодических отклонений;

t н _в – нормативное значение внутренней температуры.

Здесь характер отклонений может классифицироваться отказами I, II и III родов.

Отказом I рода считается отклонение отопительных параметров в зону допустимых значений. В случае отклонения параметров за пределы зоны допустимых значений, но не настолько, чтобы в системе здания (или зданий) наступили необратимые процессы – размораживание элементов, значительный технологический ущерб и др., считается, что произошел отказ II рода. При аварийных ситуациях, наступивших в результате несоблюдения параметров и повлекших за собой конкретные издержки (последующие ремонтные работы, технологические ущербы и др.), имеет место отказ III степени.

Коэффициент аварийности может определяться по вышеприведенной формуле отдельно для отказов I, II и III родов.

В ходе мониторинга (единовременного наблюдения) качество соблюдения температурных режимов в отапливаемых помещениях характеризуется коэффициентом рассогласования значений внутренней температуры воздуха в отапливаемых помещениях:

где t факт _вcp – фактическая средняя температура в здании, измеряемая или опосредованно вычисляемая на основе косвенных параметров [2];

t норм _в – средняя нормативная температура внутреннего воздуха в здании.

2. Эффективность использования энергоресурсов системой отопления за отопительный период можно оценивать коэффициентом эффективности СО:

q’_уд – расчетное, нормативное или базовое значение удельного расхода тепла на отопление здания;

q_уд – реальное или фактическое значение удельного расхода тепла на 1 м 2 жилой (полезной) площади здания;

W год’ _o – расчетный (паспортный) годовой расход тепла на отопление здания (за отопительный период);

A – общая жилая или полезная площадь здания;

ГСOП’ – расчетное значение градусосуток отопительного периода для данной местности.

При проведении мониторинга единовременная эффективность использования энергоресурсов в СО оценивается коэффициентом единовременной эффективности СО:

где Q_{норм i} – нормативное значение расхода тепла на отопление здания при текущей температуре наружного воздуха;

Q_{факт i} – фактический расход тепла на СО.

При определении основных критериев в ходе мониторинга или периодического обследования здания может быть предложена следующая градация оценок состояния СО.

1. Коэффициент температурных отклонений (аварийности).

При s _on ≥ 0,975 для отказов I рода и при отсутствии отказов II и III родов – техническое состояние системы отопления хорошее.

При 0,9 ≤ s _on s _on ≥ 0,975 для отказов II рода, при отсутствия отказов III рода – техническое состояние системы отопления удовлетворительное.

При s _on s _on e _co ≥ 0,95 – система отопления эффективна, функционирует хорошо.

При 0,85 ≤ e _co e _co e _co D t’_co – расчетный средний температурный напор в СО;

d t’_co = t’₁ – t’₂– расчетная разность температур в СО;

n – коэффициент, определяемый видом отопительного прибора и типом СО.

При кусочной линеаризации этих уравнений и исключении из них температуры наружного воздуха, получаются достаточно простые для использования обслуживающим персоналом (хотя и обладающие известной погрешностью) зависимости для оценки температуры внутреннего воздуха:

где t₁ и t₂ – текущие значения температур воды на входе и выходе из СО соответственно;

– относительный расход теплоносителя в СО – отношение текущего расхода теплоносителя к его расчетному значению;

C₁ и C₂ – коэффициенты, неизменные для некоторой области температур наружного воздуха.

Уравнения регулирования основаны на модели СО, в которой она представляется в виде единого сосредоточенного отопительного прибора. Основанные на этой модели зависимости могут применяться с приемлемой погрешностью при диагностике состояния двухтрубных СО в широком диапазоне изменяемых параметров.

Для однотрубных СО меньшей погрешностью обладают уравнения, полученные на основе представления СО в виде протяженного линейного отопительного прибора. При использовании этой модели параметры теплоносителя в СО связаны между собой известной зависимостью:

где A_t – коэффициент, определяемый расчетными параметрами СО.

На основе вышеприведенного уравнения для однотрубных СО может быть предложена следующая формула для оценки средней температуры внутреннего воздуха в здании:

где

Здесь B_t – коэффициент, определяемый расчетными параметрами СО.

Таким образом, при развитии систем мониторинга СО и энергетического аудита зданий различного предназначения весьма важным становится количественная оценка показателей функционирования технических систем.

В следующих публикациях будут предложены к рассмотрению критерии, оценивающие состояние элементов отопительной системы.

Литература

1. Лупей А. Г. О диагностике состояния систем отопления потребителей тепловой энергии // С.О.К. – 2004. – № 8.

2. Чистович С. А., Аверьянов В. К. и др. Автоматизированные системы теплоснабжения и отопления. – Л. : Стройиздат, 1987.

3. Кокорин О. Я. Энергосберегающие технологии функционирования систем вентиляции, отопления и кондиционирования воздуха. – М., 1999.

4. Фаликов В. С. Энергосбережение в системах тепловодоснабжения зданий. – М., 2001.

5. Шарапов В. И., Ротов П. В. Технологии регулирования нагрузки систем теплоснабжения. – Ульяновск : УЛГТУ, 2003.