Наладка и регулировка систем теплопотребления
В.С. Стрепетов, главный специалист-теплотехник, руководитель участка «Теплосеть-наладка», ООО «Арифметика Света», г. Москва
Введение
Долгое время занимаясь наладкой тепловых сетей и внутренних систем теплопотребления, постоянно разъезжая по всей стране, работая на производстве или жилых микрорайонах городов, постоянно встречаю одни и те же ошибки, связанные с непрофессионализмом службы эксплуатации и некоторых наладочных организаций. Хотел бы поделиться опытом, знаниями в области эксплуатации и наладки тепловых сетей и внутренних систем теплопотребления. Особенно это полезно будет молодым специалистам-теплотехникам, которые находятся в начале своего пути. Их впереди ждет интересная работа, которая потребует больших знаний и опыта.
Советская профессиональная строительная школа проектирования по разным причинам была полностью разрушена, хотя и она редко, но допускала ошибки, исправление которых стоило немалых государственных средств. Специалисты- теплотехники, занимающиеся профессионально наладкой тепловых сетей, нередко поругивали их. Но то, что происходит сейчас в проектировании, особенно касательно теплоснабжения, не поддается никакой критике. Крупных институтов по строительному проектированию в России почти не осталось. Сейчас на рынке строительного проектирования существуют небольшие проектные мастерские (бюро), которые в штате имеют трех-четырех специалистов средней квалификации, например: проектировщика-электрика, проектировщика пожарных трубопроводов и других специалистов, но при этом есть разрешение на проектирование практически всех (кроме газа) инженерных санитарно-технических коммуникаций — холодного и горячего водопровода, канализации, отопительной системы зданий, внутренних систем теплопотребления с калориферами, отопительно-вентиляционными агрегатами, тепловых сетей, ЦТП и т.д. Руководство этих «бюро», не имея ни опыта, ни знаний, даже, порой, и представления, берется за проектирование всех вышеперечисленных работ.
За последние годы пришлось изучить немало таких «проектов». По многим объектам уже были выполнены монтажные работы, они сданы. Долгое время после пуска в эксплуатацию данных объектов Заказчик и его служба эксплуатации была не в силах разобраться в низком качестве теплоснабжения и только после вмешательства профессионалов ситуация исправлялась, но Заказчику при этом приходилось многое переделывать, неся немалые финансовые затраты. Иногда на проектантов подавали в суд, но это долгая история.
Настоятельно советую потенциальным Заказчикам подходить к выбору проектной организации очень осторожно, а после выполнения проекта найти профессионала-теплотехника, который сделает его экспертизу. Это спасет вас от хронических головных болей и немалых финансовых затрат в будущем.
Элеваторные узлы
Основные ошибки, повторяемые службой эксплуатации тепловых сетей и внутренних систем теплопотребления, и влияющие на качество теплоснабжения на элеваторных тепловых узлах:
■ не соответствующий тепловой нагрузке здания номер элеватора — он слишком мал или велик;
■ неправильная установка сопла элеватора (расцентровка);
■ сопло слишком короткое или слишком длинное. От этого в систему отопления поступает больше требуемого обратного теплоносителя, или наоборот меньше. Как результат — здание недогревается или перегревается;
■ сильный шум в элеваторе (возникает от чрезмерно большого перепада давления, до и после элеватора — более 20 м вод. ст.). Чтобы удалить лишний шум требуется до элеватора установить расчетную дроссельную шайбу, которая «срежет» 5-7 м лишнего напора, шум сразу прекратится;
■ элеватор не работает, что свидетельствует о недостаточном перепаде давления до и после элеватора.
Не могу не заострить внимание еще на одном очень важном замечании, на которое служба эксплуатации и наладочные организации вообще не обращают внимание. На элеваторных и безэлеваторных тепловых узлах, как правило, жилых домов, имеются врезки на отопление фойе подъезда. Врезаны они после элеватора или дроссельной шайбы, но бывает и до элеватора и шайбы. Это вообще 100% перемычка. В фойе подъезда на 1-м этаже установлены, как правило, радиаторы из 12-15 секций или конвектор. Его тепловая нагрузка примерно составляет 1,5-2 тыс. ккал/ч, подводка Ду 15 или Ду 20, длина подводки
3-4 м по одной трубе. Если исходить из того, что теплоноситель идет охотнее туда, где меньше гидравлическое сопротивление, то нетрудно догадаться, на сколько увеличится расход теплоносителя в этом приборе (имея при этом большую скорость), оставляя концевые стояки в системе отопления на голодном пайке. Случаев из практики множество. А если жилой дом 8-подъездный и имеет соответственно 8 тепловых узлов? Плюс экономика — тепловой счетчик фиксирует неэффективно используемый теплоноситель, и в то же время происходит небольшое повышение температуры обратного трубопровода.
Есть простые способы ликвидировать эти перемычки, и при этом отопительный прибор в фойе подъезда будет всегда работать эффективно. Нужно установить на подводке в сгоне дроссельную шайбу с диаметром отверстия 3 мм. По расчету дроссельная шайба на этот прибор должна быть: 1,1-1,3 мм, но во избежание частых засорений минимальный диаметр шайбы принят равным 3 мм. После установки шайбы вентилями отрегулировать температуру обратной воды (на ощупь), чтобы она была примерно такой, которая приходит с отопительных стояков. Во многоподъездном доме старой постройки установлен, как правило, один тепловой узел. Если отопление фойе подъездов не отрегулировано, то это отрицательно сказывается на теплоснабжении концевых стояков. Порекомендовал бы в таких домах провести внутреннюю регулировку стояков. Установить на первых трех стояках от теплового узла левого и правого крыла в сгонах дроссельные шайбы в 3 мм, после этого посмотреть прогрев концевых стояков, если этого недостаточно, то установить еще. В конце концов концевые стояки прогреются не хуже первых. Проверено на практике много раз. То же самое рекомендуем делать в цехах предприятий, где по правой и левой стороне цеха проходит дежурное отопление, состоящее в основном из регистров гладких труб. Количество регистров доходит от 10 до 15 шт. по каждой стороне. Соответственно концевые 3-5 регистров совсем холодные или чуть теплые. Только не верьте слесарям, которые будут вас уговаривать все это сделать вентилями — требуемого эффекта не добьетесь.
Грязевики
Одним из важных элементов системы теплоснабжения являются грязевики. На источнике, в котельной или ТЭЦ грязевики, как правило, установлены на обратной магистрали перед сетевыми насосами. На тепловых узлах их два: на подающей магистрали для защиты системы отопления и на обратной магистрали для защиты системы теплоснабжения. Грязевик прост в исполнении и эксплуатации, надежен, неприхотлив, десятилетиями служит верой и правдой, подчищая нашу бесхозяйственность и низкую техническую культуру. Принцип действия грязевиков основан на резком снижении скорости движения теплоносителя. В некоторых конструкциях грязевиков скорость снижается до 0,03 м/с, в результате чего посторонние частицы, случайно попавшие в трубопровод, и примеси, находившиеся в воде, оседают на дно грязевика. Чисткой, промывкой грязевиков служба эксплуатации, как правило, не занимается, за редким исключением. У грязевика большой запас прочности, его не так просто засорить.
Но в последнее время наметилась нехорошая тенденция — грязевики стали потихоньку исчезать из ИТП, ЦТП и модульных котельных, а на их место пришли, так называемые, фильтры. По своим характеристикам они подходят для идеально чистого теплоносителя, примерно схожего с минеральной водой. За 43 года работы в наладке тепловых сетей такой теплоноситель ни разу не встретился. Плюс у фильтров большие гидравлические сопротивления, даже когда они чистые.
Изучая проекты по тепловым сетям за последние 5-7 лет с удивлением для себя обнаружил, что грязевиков в проекте вообще нет, их полностью заменили фильтрами. Вспоминаю десятки случаев значительного засорения сеток фильтров в модульных котельных, что приводило к резкому ухудшению теплоснабжения зданий. Служба эксплуатации, как правило, не может определить причину. За последние годы был накоплен отрицательный опыт эксплуатации подобных фильтров. При засоре по замерам давления до и после фильтра потери напора составляют от 5 до 20 м вод. ст. По нашей рекомендации служба эксплуатации вскрывает фильтр, чистит сетку и устанавливает его на прежнее место. То же, но реже происходит в жилых, административных зданиях, цехах предприятий. Служба эксплуатации, намучившись за отопительный сезон с чисткой сеток фильтров, просто потихоньку их снимает, устанавливает без сетки и пускает теплоноситель напрямую в систему отопления, тепловую сеть, при этом грязевики отсутствуют.
Считаю вытеснение грязевиков из наших тепловых систем большой ошибкой, которая нам уже аукается. Странно, почему никто об этом не говорит, не бьет тревогу? Обращаюсь к коллегам: требуйте от проектировщиков предусмотреть обязательный монтаж грязевиков! Устанавливать грязевики и фильтры одновременно не рекомендуется, возникают большие местные сопротивления.
Манометры и термометры
Ошибкой, но меньшего значения, является установка манометров на грязевиках. Теплоноситель, под давлением входя в грязевик, от резкого расширения частично теряет свой напор, а выходя из него — восстанавливает. Данные, которые показывает манометр, установленный на грязевике, не точны. Практически на каждом крупном объекте, выполняя пусконаладочные работы, встречаю 3-5 таких случаев. Снимайте их.
Для получения точных замеров давления на тепловом узле требуется, чтобы манометры были выставлены на одном уровне. Манометры, установленные на обратном трубопроводе (не выставленные), показывают, как правило, на 1 м вод. ст. меньше. Некоторые слесари и мастера даже считают это перепадом.
Термометр будет показывать точную температуру теплоносителя, только если гильза для него врезана на 50% диаметра трубопровода, прочищена и залита машинным маслом.
Узлы учета тепловой энергии
Хотелось бы обратить внимание уважаемых коллег на тепловые счетчики. Они появились сравнительно недавно, а в массовом порядке их стали устанавливать лет 15 назад. После окончания массовой установки счетчиков, стало ясно, что в тепловой сети появился новый дроссель, который надо обязательно учитывать. Заводы-изготовители в технических характеристиках предоставляют данные о гидравлических сопротивлениях прибора, но на практике они не всегда сходятся. Самое главное, на что надо обратить внимание, — это на диаметр труб на подводках к счетчику. На практике часто случается, когда установка тепловых счетчиков в модульных котельных на теплоснабжение или на ГВС приводила к резкому ухудшению циркуляции на концевых зданиях. И служба эксплуатации, в горячке, не разобравшись в чем дело, шла на радикальные меры — замену сетевых и циркуляционных насосов на более мощные.
Гидравлические расчеты тепловых счетчиков с подводками в котельных нередко показывают, что на этом маленьком участке, где установлен счетчик общей длиной
8 м (по двум трубам), потери напоров составляют от 5 до 18 м вод. ст. Это происходит в результате двух ошибок. Первая ошибка — сильно занижены диаметры подводов к счетчикам, были установлены на глазок дилетантами без всяких расчетов. В таких случаях часто после гидравлического расчета нужно увеличить подводки на два диаметра с Ду 32 на Ду 50, с Ду 40 на Ду 76. То же самое может быть на тепловых узлах зданий, особенно там, где напоры критические и лишний дроссель в 2-3 м вод. ст. может нарушить циркуляцию теплоснабжения абонента. Вторая ошибка заключается в отсутствии учета постепенного роста тепловой нагрузки в котельной в течение 3-4 лет приблизительно на 25-30%. При старой тепловой нагрузке потери напора на счетчиках близки к норме, но при увеличении нагрузки потери резко возрастают. Необходимо это знать и учитывать.
Внутренние системы теплопотребления промышленных объектов
Тепловая нагрузка крупных промышленных объектов включает отопительно-вентиляционную составляющую, доля которой в общем объеме теплопотребления предприятия значительна.
Система теплоснабжения таких объектов часто разрегулирована, ее работа осуществляется в неэкономичном гидравлическом и тепловом режимах.
Часто встречается ситуация, когда гидравлический расчет ветвей внутренних трубопроводов цеха с отопительно-вентиляционными агрегатами не делается и потери в трубопроводах в расчете дроссельных шайб не учитываются. На эти подводные камни всегда наталкиваются служба эксплуатации и так называемые «наладчики». Они устанавливают одну общую дроссельную шайбу на всю ветвь, что делать категорически нельзя. Своя расчетная дроссельная шайба должна быть установлена перед каждым агрегатом, т.к. на каждом расчетном участке разные гидравлические сопротивления в трубопроводах, расходы теплоносителя, сопротивления установок и т.д. При установке одной дроссельной шайбы на ветви с отопительно-вентиляционным агрегатом страдают больше всего установки с большим расходом теплоносителя и установки, удаленные от ввода (гребенки). Бывают вообще комичные случаи, когда на весь цех на гребенке устанавливают одну общую дроссельную шайбу, внося полный каламбур в теплоснабжение цеха.
Еще важный момент: нельзя к трубопроводам отопительно-вентиляционных систем подсоединять приборы отопления, т.к. сопротивления у них очень маленькие, и, даже если установить на каждый прибор шайбу Ду 3, они все равно будут работать как перемычки, этим «подсаживая» отопительно-вентиляционные установки. Например, гидравлическое сопротивление регистра из гладких труб будет
0,05 м вод. ст., а калориферной установки от 0,5 до 2,5 м вод. ст. Вопрос: «куда прежде всего пойдет теплоноситель?»
При эксплуатации приточных, отопительно-вентиляционных систем в дневное время, особенно ночью, установки работают в режиме рециркуляции, т.е. с выключенными вентиляторами, теплосъема нет, температура обратной воды аналогична подающей. В тепловой источник (котельную, ТЭЦ) по обратному трубопроводу приходит теплоноситель с сильно завышенной температурой. На сетевые насосы нельзя подавать теплоноситель более 80 О С. Хорошо, если у предприятия своя котельная. ТЭЦ же нещадно штрафует потребителей тепловой энергии за превышение температуры в обратном трубопроводе.
Влияние приточных отопительно-вентиляционных систем на температуру обратного трубопровода на предприятиях огромно, т.к. их тепловая нагрузка основная. Предлагается два сравнительно простых и дешевых варианта для борьбы с этим явлением. Первый — это монтаж на всех установках без исключения т.н. «отсекате- лей». Это простой прибор, который при выключенном вентиляторе существенно сокращает расход теплоносителя через установку до минимума, а при включении вентилятора требуемый расход теплоносителя моментально восстанавливается. Приборы отечественные, на рынке более 15 лет, недорогие, хорошо себя зарекомендовали, надежны, просты в монтаже и эксплуатации. Зарубежные аналоги стоят в 10-20 раз дороже. Окупают себя иногда за сутки, все зависит от тепловой нагрузки здания. Про их существование мало кто знает, нет рекламы, обмена опытом и т.д. Как правило, после их 100% установки изменение в расходах теплоносителя на предприятии происходят кардинальные.
Второй вариант считается беззатратным, хотя и требует небольших переврезок на гребенке и ежедневного внимания службы эксплуатации. Применяется с советских времен, когда «отсекателей» еще не было. Особенно он приемлем для предприятий российской глубинки, где на поддержание теплоснабжения отпускается недостаточно средств или вообще не отпускается. Принципиальная схема приведена на рисунке.
Принцип очень простой: теплоноситель, заходя в цех на гребенку, сразу весь поступает на ветви с калориферами и отопительно-вентиляционными агрегатами, при этом ветви на теплоснабжение отопительно-вентиляционных систем цеха и отопления на подающем трубопроводе разделены между собой задвижкой, которая закрыта. Возвращаясь от приточных систем, теплоноситель «уходит» не в обратную магистраль тепловой сети (поскольку задвижка на обратном трубопроводе от притоков закрыта), а в подачу ветвей отопления цеха через перемычку; пройдя системы отопления, теплоноситель возвращается уже в обратную магистраль тепловой сети. Если надо вернуть систему к обычной схеме, это очень легко делается. Расход теплоносителя существенно сокращается. Для экономичного теплоснабжения цеха в ночное время (когда нет третьей смены) перспективная схема. Утром эксплуатационный персонал за несколько минут возвращает теплоснабжение по обычной схеме, если это требуется. Схема внедрялась много раз, хорошо себя зарекомендовала, единственное — надо следить за переключениями. Может быть не обязательно ее применять во всех цехах, тут надо смотреть по месту. Эффективнее всего использовать данную схему на ближних к котельной цехах.
О профессиональной литературе
Высокопрофессиональная, качественная техническая литература по теплоснабжению для инженерно-технических работников, эксплуатационных и пусконаладочных предприятий, выпущенная более 30 лет назад и незаслуженно забытая, очень актуальна и востребована в наше время и нисколько не устарела. В 1972 г. была выпущена небольшая брошюра в мягком переплете под названием «Расчет и проектирование воздухонагревательных установок для систем приточной вентиляции», Л.Ф. Краснощекова, где очень подробно, с примерами показаны все теплотехнические расчеты по калориферным установкам, их компоновка, подсоединение и т.д. Можно с уверенностью сказать — ничего подобного по этой тематике за последние 44 года опубликовано не было. Сейчас эта брошюра забыта, а жаль. Нынешние молодые специалисты в области теплотехники очень многое могли бы почерпнуть из нее. Хочу предложить также молодым коллегам еще 4 издания, которые станут хорошими помощниками. Это: М.М. Апарцев «Наладка водяных систем централизованного теплоснабжения»; И.М. Сорокин с соавторами «Наладка систем централизованного теплоснабжения»; В.В. Белоусов «Пуск и наладка централизованных систем отопления»; Б.М. Мадорский, В.А. Шмидт «Эксплуатация центральных тепловых пунктов, систем топления и горячего водоснабжения».
