Котельные: основные этапы проектирования и монтажа
КЛАССИФИКАЦИЯ КОТЕЛЬНЫХ фото: BUDERUS
Котельные можно классифицировать по различным критериям, среди которых основными являются тип используемого топлива или энергии, мощность котельной и способ ее размещения. По типу используемого топлива или энергии Любая схема отопления способна обеспечить теплом жилые и коммерческие помещения, но наиболее распространенными считаются котельные на природном газе, гораздо реже встречаются котельные на дизельном топливе и электроэнергии. Кроме того, существуют водяные и воздушные системы отопления. Наиболее экономичными являются котельные на природном газе – эффективном, экономичном, безопасном и экологически чистом топливе. При этом можно использовать газовые котлы двух типов: со встроенной атмосферной горелкой (воздух для горения подается естественной тягой) и отдельной вентиляторной горелкой с принудительной подачей газовоздушной смеси. Котельная на дизельном топливе считается более дорогой за счет дополнительного оборудования, среди которого – топливные баки, фильтры и т.д. Однако сократить расходы на эксплуатацию можно грамотным подбором эффективной горелки и установкой автоматики. Котлы на дизельном топливе более подвержены засорению теплообменника сажей, что мешает нормальной работе котла и приводит к снижению эффективности системы отопления в целом. фото: BUDERUS
Электрическая система отопления требует минимального оборудования; она наиболее проста в монтаже и эксплуатации, удобна и безопасна. Безопасность обеспечивается высококачественной электропроводкой и подбором нагревающих устройств: масляные радиаторы, теплые полы, тепловые завесы. Электрическое отопление всегда готово к работе, не боится замораживания, такую систему проще других автоматизировать и настроить. Такие системы отопления очень распространены в Европе. Однако при этом у них есть два недостатка: большие расходы на оплату электричества и полное прекращение работы при его отключении. Не менее популярной является система водяного отопления, что объясняется рядом достоинств, среди которых экономичный расход материалов для водяного теплопровода; теплоноситель, имеющий высокую теплоемкость (например, теплоемкость воды в 4000 раз больше теплоемкости воздуха, нагретого до той же температуры); создание комфортного температурного режима и т.д. Относительно новой системой отопления можно назвать воздушную, представляющую собой комплект вентиляторов, которые направляют теплый воздух и тем самым обогревают помещение. Воздушное отопление имеет ряд преимуществ по сравнению с водяным. Это полностью автоматизированная система, не требующая дополнительных труб и позволяющая выбрать любой воздух (прохладный, свежий с улицы или влажный). Способ размещения По способу размещения среди котельных можно выделить крышные, отдельно стоящие, встроенные, пристроенные, транспортабельные и мобильные. Крышная котельная размещается непосредственно на покрытии здания или на специально устроенном основании. Такими котельными могут оборудоваться как строящиеся, так и реконструируемые здания. Решение об их проектировании и строительстве может приниматься при наличии у заказчика документа от специализированной организации о принятии этой котельной и ее систем на эксплуатацию и сервисное обслуживание. При проектировании крышных котельных должны предусматриваться технические решения, позволяющие их эксплуатацию без постоянного штата обслуживающего персонала. Такие котельные должны быть защищены от несанкционированного доступа. По словам Станислава Новицкого, руководителя торгового представительства компании Viessmann, «крышная котельная является наиболее популярным вариантом для новой жилой недвижимости. Оптимальным решением является вариант «одно здание – одна котельная», так как отпадает необходимость в теплосетях (поскольку, согласно различным исследованиям, в существующих теплосетях происходят потери от 5 до 50% тепла). Кроме того, крышная (и любая другая) котельная на все здание имеет ряд преимуществ в сравнении с оборудованием каждой квартиры настенными котлами. Так, в каждой квартире (для обеспечения достаточного количества горячей воды) стандартно устанавливается котел 20-24 кВт, несмотря на то, что, как правило, на отопление необходимо не более 5-10 кВт. Естественно это двух-, а иногда четырехкратно увеличивает пиковую нагрузку на газовые сети по сравнению с котельной. Кроме того, не всем соседям понравится дымоход в стене и дымовые газы вашего котла. Как правило, у стандартных настенных котлов гораздо меньше расчетный срок службы и ниже КПД, а также выше выбросы вредных веществ по сравнению со стационарными котлами в котельной. Обычно квартиры оборудуют стандартными двухконтурными котлами, которые не обеспечивают должный уровень комфорта в приготовлении горячей воды по сравнению с горячим водоснабжением из котельной, поскольку такое количество горячей воды (24 кВт – это 9,8 литра горячей воды при дельта Т 35°С) достаточно не для всех. Кроме того, нужно выждать время до появления воды после открытия крана. Не следует забывать также о том, что в момент приготовления горячей воды отопление отключено». Отдельно стоящая котельная находится на определенном удалении от промышленных, жилых или общественных зданий. Она может быть водогрейной, паровой или комбинированной (пароводогрейной). Здания и сооружения отдельно стоящих котельных могут быть стационарными и блочно-модульными. Встроенная котельная расположена в здании другого назначения. Ее тепловая мощность не должна превышать потребности в теплоте того здания, для теплоснабжения которого она предназначена. Пристроенная котельная пристраивается к зданию другого назначения. Не допускается ее размещение со стороны главного фасада. Расстояние от стены здания котельной до ближайшего окна должно быть не менее 4 метров по горизонтали, а от покрытия котельной до ближайшего окна – не менее 8 метров по вертикали. Не допускается смежное расположение таких котельных с помещениями, где одновременно пребывает более 50 человек. По словам Дмитрия Савкина, главного специалиста компании «Унитех Бау», «требования к помещению котельной определяются «Правилами устройства и безопасности эксплуатации паровых и водогрейных котлов», а также «Правилами безопасности в газовом хозяйстве Украины». Вкратце можно сказать, что котельная должна иметь достаточные размеры для размещения оборудования с учетом нормативных проходов и расстояний от оборудования до стен, относиться к высокому классу огнестойкости, быть обеспеченной достаточным естественным освещением и определенной площадью легкосбрасываемых конструкций». Мощность Как отмечает Дмитрий Савкин, «котельные следует делить на маломощные, средней и большой мощности. Маломощная котельная – примерно до 70 кВт, средней мощности – 70-1700 кВт, а свыше – большой мощности, хотя эти границы являются весьма условными. Иногда считается, что верхняя граница котлов средней мощности составляет 500 киловатт». Таким образом, это могут быть топочные, рассчитанные на помещения от 100 м2, и мегаваттные котельные на несколько десятков тысяч квадратных метров. По словам Станислава Новицкого, «мощность котельной определяется характеристиками здания (теплопотерями), его назначением, требуемыми температурными режимами, дополнительными нагрузками на вентиляцию, ГВС, наличием или отсутствием бассейна и т.д. Точную нагрузку (или мощность котельной) может правильно рассчитать только проектная организация. В среднем в «хрущевках» теплопотери составляют 100 Вт на 1 м2, то есть котельная мощностью 1000 мВт сможет отопить 10 000 м2 в зданиях такого типа без дополнительных тепловых нагрузок. Если же это новое современное здание со стеклопакетами и утеплением, теплопотери, как правило, не более 50-60 Вт/м2. Получается, что чаще для снижения расходов на отопление выгоднее вкладывать инвестиции в теплоизоляцию здания, чем в более экономичные котлы. А лучше это делать одновременно – в этом случае снижается общая мощность котельной и, соответственно, ее общая стоимость».
ЗАМЕНА ИСТОЧНИКА ТЕПЛА Централизованная система отопления имеет немало преимуществ, однако состояние коммунальных сетей во многих городах Украины плачевное, вследствие чего потребители испытывают серьезный дискомфорт. Оснований надеяться на скорый капитальный ремонт системы пока нет, поэтому одним из решений проблемы может быть установка автономного котла. Как отмечает Дмитрий Савкин, «замену источника теплоснабжения можно сравнить с хирургической операцией, когда один орган удаляется, а на его место вживляется другой. Не буду скрывать, что в большинстве случаев это процесс сложный. Поскольку существующие тепловые сети рассчитаны на подачу нужной тепловой нагрузки, а газовые – в большинстве случаев нет. Здесь нужно сразу определиться в конкретной ситуации. Первая – это строительство нового здания, когда возникает вопрос об источнике теплоснабжения. В данном случае все обстоит проще. Тепловая сеть в определенной части города может не обеспечивать новую нагрузку, а газовая – наоборот, и значит процесс строительства автономной котельной будет легче. В случае, когда объект уже подключен к тепловым сетям и речь идет об установке автономной газовой котельной, нужно четко определиться, что заказчик хочет от нее получить». По словам специалистов, к преимуществам автономной котельной мы можем отнести возможность обеспечивать более высокий уровень теплового комфорта, гибче реагировать на температуру окружающей среды и вырабатывать единицу тепловой энергии (без учета первоначальных затрат) с меньшей стоимостью. Станислав Новицкий называет три основных преимущества автономной системы отопления: «Независимость, комфорт и экономичность. Каждое из преимуществ имеет ряд аспектов, которые необходимо раскрывать отдельно». Дмитрий Савкин отмечает: «В некоторых случаях замена источника теплоснабжения не приводила к экономическому эффекту, например, тепловая сеть обеспечивала в зимний период температуру в здании на уровне +10°-12°С. Потребление тепла при этом было небольшое, но и температура некомфортная. При установке автономной котельной достигалась температура порядка +20°С, но возрастало количество потребленного тепла и даже при ее более низкой стоимости экономии не наблюдалось. Замену источника теплоснабжения я бы рекомендовал в тех частях города, где тепловая сеть не может обеспечить нормальную подачу тепла ввиду перегруженности».
ПРОЕКТИРОВАНИЕ Среди преимуществ автономной системы отопления – независимость, комфорт и экономичность фото: «Унитех Бау»
Проектированием котельных занимаются профильные отделы проектных институтов, частные проектные фирмы, а также проектные отделы инжиниринговых фирм, то есть организаций, которые занимаются поставкой, монтажом и обслуживанием котельных. Как отмечает Дмитрий Савкин, «европейский опыт показывает, что сначала выполняется проект, а затем заказчик объявляет тендер по выбору подрядчика на строительство. В принципе, это правильно. Заказ проектных работ в инжиниринговой фирме в какой-то степени подразумевает последующий заказ оборудования и монтажа в этой же фирме, то есть изначальную расположенность к определенному подрядчику. Таким образом, возможность проведения тендера затрудняется. Однако в случае, когда проект выполняется инжиниринговой фирмой, он в большей степени учитывает все нюансы, связанные с дальнейшей эксплуатацией, и более адаптирован к реальности». Проектирование отопительной системы – длительный и сложный процесс фото: «Унитех Бау»
Процесс проектирования отопительной системы довольно длителен и состоит из нескольких этапов. Первый – это предпроектные проработки. На данном этапе определяются проектировщики инженерных систем, в том числе котельных; общая мощность источника теплоснабжения и характеристики основного оборудования, а также месторасположение котельной. Чаще всего, чтобы предусмотреть соответствующие площади, архитекторы начинают сотрудничество со специалистами еще до начала проектирования. Второй этап – это сбор технических условий и подписание технических заданий между субподрядными организациями. Как отмечает Оксана Поплавская, брэнд-менеджер компании Buderus, «технических условий очень много, и нужно получить соответствующие разрешения во многих инстанциях, среди которых Межведомственная комиссия по теплоснабжению при местных органах исполнительной власти, газоснабжающая и энергоснабжающая организации, водоканал, инспекция по энергосбережению и экологии, пожарная служба, санэпидемстанция, госнадзор охраны труда и т.д. Кроме того, существуют также специальные разрешения, поскольку в Украине нормативная документация по отоплению пока еще не соответствует уровню современного строительства. На данный момент существуют документы, принятые еще при СССР, к ним выпущены дополнения, но строительство развивается намного интенсивнее, нежели нормативная документация, поэтому иногда нужно получить разрешения, выходящие за ее рамки. Особенно это касается высотного строительства». По словам Дмитрия Савкина, «некоторые проектные организации оказывают помощь в получении технических условий, то есть заказчик предоставляет в соответствующие организации письма с просьбой о выдаче ТУ, а проектная организация берет на себя всю рутинную работу (за дополнительную оплату) по их получению». На сбор технических условий уходит от 1-2 месяцев и более. Когда собраны все технические условия, специальные разрешительные документы и архитектурно-строительные чертежи, можно приступать собственно к проектированию. Третий этап – непосредственно проектирование. Поскольку получение технических условий занимает довольно много времени, то проектирование котельных начинается, как правило, еще на этапе сбора документов. Проектирование бывает одностадийным, когда в проекте сразу принимаются не только основные технические решения, но и выполняются детальные монтажные чертежи, и двухстадийным, когда на первой стадии принимаются основные технические решения, проект подается на комплексную экспертизу, а затем по результатам замечаний экспертизы разрабатывается необходимая документация. Одностадийное проектирование обычно производится на несложных объектах малой мощности, а также в случае замены источника теплоснабжения. В случае нового строительства проектирование обычно двухстадийное. В такой ситуации выполняется стадия «П», которая сдается на экспертизу как отдельная составляющая общего проекта всего здания, а затем выполняется рабочая документация. В процессе проектирования очень важна роль заказчика. Она заключается в том, чтобы предоставить полные и точные данные по нагрузкам, строительной части помещения котельной, содействовать подрядчику в своевременном оформлении писем в соответствующие организации с просьбой о выдаче технических условий, подаче на экспертизу и соответствующей своевременной оплате этих услуг. Дмитрий Савкин продолжает: «Стоимость услуг по проектированию зависит от мощности проектируемой котельной, сложности объекта, количества стадий. Стоимость зависит также от того, оказывает ли проектная организация техническую помощь в получении ТУ, сдаче проекта на экспертизы и согласования, или все это выполняет заказчик, а подрядчик осуществляет только проектирование и последующее снятие замечаний экспертиз». Четвертый этап – согласование проектной документации, включающей чертежи, пояснительную записку, приложения паспортов оборудования и т.д. Оксана Поплавская отмечает, что «каждая организация, выдававшая технические условия, проводит экспертизу. Если это новое строительство, то проводится комплексная экспертиза всего объекта, в состав которого входит и инженерная система, и источник теплоснабжения. Если же, к примеру, это существующий коттедж, то для его топочной (суммарная мощность которой составляет 200 кВт, если единичная мощность котла не выше 100 кВт) достаточно согласования газовой конторы и госнадзора охраны труда. В таком случае процедура согласования упрощается и, соответственно, ускоряется. Пятый этап – проектировщики снимают замечания экспертиз, которые существуют всегда. Оксана Поплавская рассказывает, что «какой бы опытный ни был проектировщик, он обязательно не учтет какой-то момент, а задача инспектора – выявить погрешности проекта и его несоответствие нормативным требованиям или техническим условиям. В любой сфере деятельности необходим контроль». Шестой этап – после устранения замечаний выдается положительное экспертное заключение, и только после этого котельную можно монтировать. В целом процесс проектирования котельных одинаков для объектов любого функционального назначения, но в многоэтажных зданиях он является более объемным. По словам Оксаны Поплавской, «не вдаваясь в технические детали, основное то, что в многоэтажном здании необходимо производить зонирование систем. То есть, мы не можем сделать одну общую систему отопления, а только отдельные для разных зон. К примеру, с 1 по 10 этаж – одна система отопления, с 10 – другая. По нашим нормам котельную нельзя устанавливать выше 30 метров от уровня земли. Это связано с пожарным обслуживанием. Конечно, бывают случаи, когда котельная все же размещается выше, но в таком случае предусматривается устройство дополнительных пожарных лестниц, огнетушения и т.д. Если это пристроенная котельная к многоэтажному зданию, то, соответственно, должна учитываться очень большая высота дымовых труб». Как правило, разными этапами проектирования котельных занимаются разные компании, поскольку отдельно взятая организация чаще всего не располагает достаточными ресурсами и соответствующей квалификацией. Но сейчас, по словам экспертов, коммерческие организации стремятся предлагать комплексные услуги – от помощи в сборе технических условий, проектирования до монтажа, пуско-наладочных работ и сервисного обслуживания. Подобная тенденция продиктована временем и развитием теплотехнического рынка, поэтому сейчас все крупные монтажно-отопительные организации развиваются именно в этом направлении, а компании, не предлагающие комплексные услуги, не имеют столь значительных перспектив.
ВЫБОР ОТОПИТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ Каждая котельная в обязательном порядке регистрируется в Котлонадзоре фото: «Унитех Бау»
По мнению специалистов, к критериям выбора отопительного оборудования относятся: площадь отапливаемого помещения, источник энергии (топливо), температурный режим в помещениях, необходимость применения резервного источника теплоснабжения, качество и дизайн оборудования. Как отмечает Дмитрий Савкин, «для того, чтобы правильно понять, по каким исходным данным подбирается оборудование, нужно четко знать, для чего предназначается котельная. Котельная должна обеспечить в достаточном количестве потребителей тепла в здании. К последним принадлежат: системы отопления, вентиляции, кондиционирования, горячего водоснабжения, бассейны и т.п. Поэтому, чтобы определиться, какова будет мощность котельной и подобрать соответствующее оборудование, нужно знать алгебраическую сумму этих нагрузок. Иногда процесс расчетов бывает довольно сложным. Существует практика, при которой заказчик приносит архитектурные чертежи здания и сразу же задает вопрос «Сколько?». Однако это в корне неправильно. Сначала нужно определить, каким образом будет отапливаться здание, сколько видов нагрузок будет, а котельная всего лишь должна покрыть их».
МОНТАЖ Монтажом систем автономного отопления занимаются как инжиниринговые компании, предлагающие полный комплекс услуг, так и профильные монтажные организации. Для начала монтажа котельной, по словам специалистов, необходима строительная готовность помещения (фундаменты, соответствующие проемы для заноса оборудования, выхода коммуникаций (труб), электроэнергия, внутренняя отделка). По словам Дмитрия Савкина, «монтаж начинается с первоначальной доставки в помещение котлов, труб, насосов и прочего массивного оборудования, которое устанавливается на свои постоянные места. Далее производится трубная обвязка (механомонтаж); выполняется электроосвещение котельной, установка электрических щитов, подвод кабелей к электроиспользующему оборудованию (электромонтаж). Затем выполняется монтаж датчиков, термометров, манометров и прочего точного оборудования (монтаж КИПиА). После этого производится предпусковая подготовка – гидравлические испытания, промывка трубопроводов, предпусковая проверка работоспособности автоматики, насосов, датчиков, контроллеров и т.п. Только после этого осуществляется пуск оборудования и выполняются пуско-наладочные работы, заключающиеся в выводе и испытании оборудования на номинальной мощности, обеспечении паспортной мощности и КПД (проведение пуско-наладочных работ на отопительной котельной в июле невозможно). Это называется физическая пуско-наладка. Далее выполняется технический отчет о пуско-наладочных работах и регистрируется в инспекции по энергосбережению и по экологии. Это очень важно, поскольку часто под пуско-наладкой подразумевают именно первую часть, то есть физическую пуско-наладку, но до регистрации технического отчета котельная не считается сданной в эксплуатацию и может быть остановлена и опечатана в любое время. А для сдачи отчета, фирма, выполняющая пуско-наладочные работы, должна иметь соответствующую Государственную лицензию на выполнение данного вида работ». Обязательной является регистрация котельной в котлонадзоре. Для этого составляется паспорт котельной, прикладываются основные чертежи, указывается заказчик и т.д. Срок монтажа, естественно, зависит от объема выполняемых работ. Как отмечает Дмитрий Савкин, «если две котельные имеют одинаковую суммарную мощность, но в первой отпуск тепла производится в один контур отопления, а в другой – в два контура отопления, вентиляции, фэнкойлов, горячего водоснабжения и т.д., естественно, в первой котельной будет меньше оборудования, она будет иметь меньшую стоимость и смонтировать ее будет легче. В любом случае можно сказать, что котельная офисного или жилого здания с небольшим количеством контуров можно смонтировать и подготовить к пуску в пределах месяца. Если котельная имеет большое количество контуров, например в высотном здании, где имеется зонирование по высоте, срок значительно увеличивается ввиду сложности схемы котельной и, соответственно, большее количество оборудования и монтажных работ».
СЕРВИСНОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И СРОК ЭКСПЛУАТАЦИИ Срок эксплуатации котельных составляет около 20 лет. Продолжительность «жизни» котельной зависит от того, насколько правильно подобрано и смонтировано оборудование, регулярно ли проводятся технические осмотры и т.д. При соблюдении всех требований котельная может эксплуатироваться и более длительный срок, примером чего могут служить котельные, построенные еще в СССР. Другой вопрос, насколько они соответствуют основным требованиям, например, по энергосбережению. Как отмечает Станислав Новицкий, «котельная и система отопления являются основной инженерной коммуникацией здания. Должным образом работающая система обеспечивает не только нормальный микроклимат помещения, но и обеспечивает сохранность здания в целом. Котельная и система отопления – это сложная и дорогостоящая часть здания, поэтому каждому владельцу котельной настойчиво рекомендуется заключить договор на сервисное обслуживание для того, чтобы гарантировать безаварийную эксплуатацию и длительный срок службы оборудования. Опыт подсказывает, что лучше всего его заключать с организацией, которая монтировала котельное оборудование и систему отопления. Сервисное обслуживание включает в себя регламентные работы, которые желательно проводить дважды в год, перед началом и в конце отопительного сезона. Сервисные специалисты тестируют, проверяют рабочие параметры оборудования, при необходимости проводят наладку, ремонт, замену износившихся деталей и расходных материалов, чистку системы и ее компонентов (котлы, горелки, насосы, регуляторы, автоматика, водоподготовка, счетчики и т.д.). Следует помнить, что, если сервисное обслуживание не проведено в первый год эксплуатации котельной, то многие производители снимают оборудование с гарантии. Здесь необходимо провести аналогии с сервисом автомобилей – для своей же безопасности, безаварийной службы и для обеспечения гарантии необходимо завозить авто на сервис каждые 7,5/15 тысяч километров. Почему-то это является правилом для всех владельцев автомобилей, а котельные, к сожалению, очень часто обслуживаются не так дисциплинированно». По словам Оксаны Поплавской, «заказчик вправе сам определять, какой организации доверить сервисное обслуживание. Такие организации есть в каждом регионе Украины. Как правило, они прошли путь от маленьких фирм и сейчас, имея более чем 10-летний опыт работы на рынке теплотехники, являются лидерами рынка. В основном в Украине устанавливается оборудование иностранных марок, потому что заказчики, которые способны вложить средства в автономное отопление, гарантировано хотят получать тепло и видеть котельную, работающую многие годы. До сих пор прослеживается невысокая степень доверия заказчиков к украинскому оборудованию, но, несмотря на это за последние годы появилось много теплотехнического оборудования, произведенного в Украине. Кроме того, есть инвесторы, готовые открывать в Украине заводы, но нет уверенности в том, что они смогут нормально существовать. В первую очередь, этому мешает политическая нестабильность и устаревшая нормативно-правовая база. Если бы в нашей стране существовали определенные льготы или проводились мероприятия на законодательном уровне, то развитие отечественного рынка теплотехники было бы более интенсивным. А пока нужно восполнить отсутствие отечественного высокоэффективного оборудования». Как правило, в сфере теплотехники работают люди, имеющие высшее инженерное образование, закончившие инженерно-строительный или политехнический институты. Однако многие специалисты попадают в эту сферу случайно. При этом каждый уважающий себя производитель технического оборудования старается проводить семинары всевозможного направления и для разных специалистов (проектировщиков, инсталляторов, менеджеров по продажам), а также внутреннее обучение (специалисты делятся опытом с молодыми сотрудниками). Кроме того, довольно часто на специализированных выставках проводятся тематические конференции.
