Крышные котельные — это эффективное решение для отопления как жилых многоэтажных домов, так и зданий общественного назначения. Они устанавливаются на крыше здания, что позволяет отказаться от покупки или аренды дополнительной площади земельного участка для размещения наземной, пристроенной или отдельно стоящей котельной. Размещение источника тепла непосредственно на его потребителе уменьшает теплопотери при доставке теплоносителя, а это большие цифры. Например, нормативные тепловые потери при централизованном отоплении составляют 13-18%, а в реальности могут быть и в несколько раз выше. Все выше обозначенное позволяет снизить как стоимость строительства объекта, так и удельную стоимость тепловой энергии. 

Встроенная крышная котельная жилого дома по улице Сибирский тракт, 12а, г. Казань

Общество и техника развиваются по спирали, возникающие технические идеи сначала обгоняют развитие общества и поэтому, через некоторое время, затухают, а потом снова, когда и сознание людей и технологии изменяются, эти технические идеи расцветают новыми гранями. В российской истории тенденция строительства крышных котельных имела уже свой расцвет в конце 90-х годов. Во многих городах России появлялись здания с крышными котельными, сначала в Санкт-Петербурге, а потом уж в Москве и остальных городах. Например, в Казани одним из первых жилых домов с крышной котельной был дом по Сибирскому тракту, 12а, 2002 года постройки.

Почему же первоначальный бум крышных котельных снизошел почти до нуля в дальнейшем? 

В первую очередь в этом виновато само общество, которое на тот момент не смогло разработать действенные нормативные акты по строительству крышных котельных, обслуживанию и эксплуатации оборудования, применяемых в них. Не было четких указаний по расположению котельной и ее устройству, комплектации дополнительными системами и устройств безопасности, а главное, что с момента принятия котельной в эксплуатацию, она оставалась без должного надзора и обслуживания. В то время у нас не было достаточного количества специалистов по проектированию подобных котельных средней мощности и систем отопления на их основе, так и подготовленных и опытных сервисных специалистов по ПНР и обслуживанию.
 

В первых крышных котельных устанавливались традиционные стальные, а часто и чугунные котлы, которые требуют защиты от низкой температуры обратной магистрали, либо от большого перепада температур на подаче и обратке, а с этим не всегда было в порядке. Здесь все упиралось в отсутствие проектной документации на оборудование, так как первыми котлами в проектах часто оказывались котлы фирм однодневок, у которых была самая низкая цена на оборудование и агрессивный маркетинг. Производители этих котлов, не утруждали себя организацией сервисных центров, созданием складов запасных частей и написанием излишней документацией, из которой можно было бы почерпнуть в каких режимах необходимо эксплуатировать оборудование для его долговременного использования. Проектировщики, обученные проектировать крупные ТЭЦ, мощные котельные с водотрубными котлами, не имели достаточных знаний по котлам малой и средней мощности, и поэтому тепломеханические схемы первых котельных, иногда не имели устройств для контроля и регулирования температуры обратных магистралей. Погодозависимое регулирование отпуска тепла зачастую не реализовывалось. Таким образом традиционные котлы загонялись в режим работы, когда дымовые газы начинали конденсироваться в дымоходе или в теле самого котла, вызывая быстрый выход их из строя. В первых котельных редкостью были и устройства водоподготовки теплоносителя, усугубленное отсутствием контроля за утечками и количеством подпитки системы отопления. Это приводило к интенсивному образованию накипи на теплообменных поверхностях, с первоначальным снижением КПД теплотехнического оборудования, и к последующей его поломке. После ввода котельной в эксплуатацию, ради экономии, «забывали» о том, что оборудование требует периодического обслуживания, регулирования и замены расходных материалов, например, в виде соли для регенерации станций водоподготовки.

Встроенная котельная с двумя основными котлами Vitoplex 100 тип PV1 и "летними" настенными котлами Vitopend 100-W

Эксплуатацией котельной по факту занимался не специализированный обученный персонал, а председатель ТСЖ, который в меру своего понимания включал и выключал котлы и регулировал температуры теплоносителя. Это еще более усугубляло ошибки проектирования, заставляя котлы работать в конденсационном режиме, убивая, таким образом, традиционное оборудование. Защитой от такого неквалифицированного использования котлов могут служить современные электронные контроллеры Viessmann Vitotronic. Они имеют в своем составе кодирующий штекер, с записанными данными «красных линий» параметров безопасности котлов, и не дают опустить температуру теплоносителя ниже значений, при которых возможно образование конденсата в теле котла. А также контроллеры следят за температурой обратной магистрали и включают устройства повышения ее температуры.

Проблемой для долговременной и беспроблемной эксплуатации крышной котельной, являлась установка в котельной котлов большой единичной мощности. Летом, при работе на ГВС, ограниченный диапазон модуляции котельной приводил к тактованию горелки котла, быстрому вырабатыванию ее ресурса и ресурса теплообменника котла. Необходимо закладывать либо котлы с большим диапазоном модуляции, либо большее количество котлов с меньшей единичной мощности, либо специальные "летние" котлы на ГВС

Другой распространённой проблемой крышной котельной, является шум при ее работе, особенно если в ней применены котлы с наддувными горелками. Уровень шума таких горелок, в зависимости от производителя, достигает 70 – 90 dB(A). Конечно, сейчас эта проблема частично нивелирована новыми строительными нормами, когда между крышной котельной и жилыми помещениями должен обязательно находиться технический этаж, служащий демпфером для передачи шума и вибрации. И тогда, и сейчас, вполне можно было применять звукоизолирующие кожуха на горелочном устройстве и шумоглушители в дымоходе. Хотя, справедливо будет сказать, что в котельной шум от котла далеко не всегда на первом месте. Так, при недостаточном уровне проработки проекта котельной и системы отопления, часто применяют переразмеренные циркуляционные насосы, установленные на раме без виброопор и подключённые к трубопроводам без антивибрационных вставок, как и сами трубопроводы должны закрепляться с помощью гибких подвесов или опор. При неправильном монтаже проходов трубопроводов через стену, может наблюдаться несоосность прокладываемого трубопровода и закладной гильзы, с взаимным их касанием и передачей вибрации от насоса через трубопровод на перекрытия жилых этажей.

Следующим этапом развития крышных котельных, стало стремление повысить КПД котельной, за счет применения в ней как традиционных котлов, так и конденсационной техники. В таких котельных основным является конденсационный котел, а пиковым выступает традиционный котел. Из-за особенностей климата России пиковый котел основную часть отопительного сезона не работает, а включается только в самые холодные дни, т.е. не больше чем на 10 - 11% времени отопительного сезона.  Причем, ведущий и пиковый котлы, подключаются не параллельно, а последовательно. 

Современное состояние 

В 2018 году был представлен СП 373.1325800.2018 «Источники теплоснабжения автономные. Правила проектирования», хоть он и не является обязательным к использованию, а только рекомендован, но с его появлением серьезно измененились требования к оборудованию, используемого в крышных котельных. Появились требования к котлам: «Для крышных АИТ следует использовать агрегаты с нагрузочным весом не превышающим 1,5-2 кг/кВт мощности, с учетом веса воды в рабочем состоянии, основное и вспомогательное оборудование которых может разбираться на малогабаритные узлы и блоки, транспортироваться и подниматься без использования большегрузных подъемных механизмов». Теплообменники котлов изготовляются из сплавов алюминия или из нержавеющих сталей, не требующей такой же толщины стенки как применялась для жаротрубных котлов из котловой стали, что позволяет сделать теплообменник котла более легким и вписаться в требования СП.
Из обширной номенклатуры оборудования Viessmann, после появления СП 373.325800.2018, для комплектации крышных котельных стали широко применяться настенные конденсационные котлы Vitodens 200-W и напольные конденсационные котлы Vitocrossal 100 тип CIB.

Настенные газовые конденсационные котлы Vitodens 200-W тип В2НА, мощностью от 49 до 150 кВт, предназначены для теплоснабжения различных потребителей: многоквартирных жилых домов, частных домов и коттеджей, производственных и общественных объектов. Глубина модуляции котлов составляет от 20 до 100%. Максимальная рабочая температура подачи 820С. Благодаря компактным размерам и классическому дизайну котлы хорошо вписываются в любой интерьер, а возможность полного технического обслуживания с фронта котла позволяет встраивать котел в проемы и ниши, экономя пространство. Теплообменные поверхности Inox-Radial котла Vitodens 200-W выполнены из нержавеющей стали AISI 316Ti, что позволяет обеспечить долгий срок службы котла. Коэффициент полезного действия до 109% при расчете по низшей теплоте сгорания. Конденсационный котел Vitodens 200-W затрачивает на производство 1 кВт тепла меньше энергии, чем обычный традиционный котел, благодаря использованию скрытой теплоты парообразования, содержащейся в уходящих газах. В результате снижаются издержки на отопление и уменьшаются вредные выбросы в окружающую среду. Разработанные и изготовленные фирмой Viessmann цилиндрические горелки MatriX выполнены из высококачественной нержавеющей стали и оптимально согласованы с котлом для любых режимов эксплуатации.

Данные котлы предлагаются до 6 штук в каскаде, как готовое решение из прайса, а каскадная автоматика позволяет объединять до 8 котлов в каскад. Таким образом, на основе котлов Vitodens 200-W, можно получить котельную до 1200 кВт с диапазоном модуляции от 3 до 100%.

Рисунок 10. Встроенная котельная на основе каскада котлов Vitodens 200-W тип B2HA

Котлы Vitodens 200-W имеют низкий уровень шума от 38 до 67 dB(A)‏ и низкие выбросы вредных вещество в окружающую среду: NOx, не более 52 мг/кВт; CO не более 61 мг/кВт.

Напольный конденсационный котел Vitocrossal 100 CIВ от 80 до 318 кВт, до 636 кВт в варианте двойного котла, имеет нормативный КПД 109%, при расчете по низшей теплоте сгорания. Эта отопительная установка является особо экономичным решением как для жилых зданий, так и для промышленных предприятий. Максимальная рабочая температура подачи 950С.

 

Котел оборудован проверенным в эксплуатации теплообменником Inox-Crossal и прочной цилиндрической инфракрасной горелкой MatriX. Диапазон модуляции 1:5 (при использовании сдвоенного котла, модуляция 1:10) в сочетании с большим водонаполнением гарантирует длительный срок службы горелки и экономный расход энергии. Ширина котла Vitocrossal 100 без облицовки составляют всего 680 мм, а с ней, всего 750 мм, благодаря чему он пригоден для модернизации котельных, когда, при замене старого оборудования, могут наблюдаться стесненные условия подачи на место установки. Теплогенератор можно заказать в виде комплектного модуля или поставляемых отдельно компонентов. Он поставляется с завода в предварительно собранном блочном исполнении с выполненным кабельным подключением и на транспортирующих роликах. За счет этого сокращаются время монтажа и трудозатраты в месте установки. Масса собранного котла от 238 до 385 кг позволяет его транспортировать лифтом.

Встроенный регулятор сгорания Lambda Pro Control автоматически адаптирует горелку в соответствии с используемым видом газа, изменениями атмосферного давления и температуры воздуха, обеспечивая равномерно высокое и эффективное качество сжигания топлива с малым выбросом вредных веществ. Котел Vitocrossal 100 может работать в режиме эксплуатации с забором воздуха для горения из помещения установки или извне. Низкий уровень шума от 42 до 71,7 dB(A)‏ и низкие выбросы вредных вещество в окружающую среду: NOx, не более 45 мг/кВт, NOx класс 6; CO не более 100 мг/кВт.

Данные котлы можно объединить в каскад до 4 штук.

Появление СП 373.325800.2018 внесло и некоторый отрицательный эффект, сродни эффекту от появления тендеров в строительстве, когда в нем побеждает не лучший, кто может в срок и качественно построить, а тот, кто предложит самую низкую цену. Так, в сравнение по удельной массе, выигрывает самый легкий котел, но это свидетельствует о том, что в котле применены более тонкие конструкционные материалы, а значит наблюдается снижение надежности оборудования и его реального срока эксплуатации. Аналогичная ситуация и с габаритами котла, более крупный котел имеет более габаритную камеру сгорания с меньшей теплонапряженностью, а значит большим сроком службы. Пониженная теплонапряженность топки котла Vitocrossal 100 свидетельствует о более щадящем процессе теплопереноса на теплообменных поверхностях котла и соответственно о более долгом его сроке эксплуатации. Также снижение теплонапряженности топки ведет к снижению количества вредных веществ в дымовых газах.

 
 

 

 

Удельный объем котловой воды влияет на инерционность работы котла, т.е. на тактование горелочного устройства котла, а также на требования к протоку через котел. Чем больше объем воды в котле, тем дольше может работать горелка котла в летнем режиме при рванной нагрузке на ГВС.

У котлов с большой теплонапряжённостью и малым удельным объемом котловой воды в документации может иметься жесткое требование к максимальному перепаду температур, который не должен превышать определенную величину. Т.е. при проектировании тепломеханических схем с такими котлами, надо обязательно закладывать в нее гидравлический разделитель и котловые насосы с жесткими требованиями к их производительности.

 
 

 

 

В котлах Viessmann Vitocrossal 100, как и у других типов конденсационных напольных котлов Viessmann, таких требований нет:

Рисунок 15. Таблица требований при проектировании котельных с котлами Viessmann Vitocrossal 100

При выборе теплового оборудования для крышных котельных, можно еще обратить внимание на количество датчиков температуры, контролирующих теплоноситель. Если в документации указано, что имеется датчик температуры, как на подающей магистрали, так и на обратной магистрали котла, то надо задуматься: а для чего нам знать температуру обратки в котел? При большом перепаде температур на входе и выходе из теплообменника котла, за счет теплового расширения в нем, образуются температурные напряжения, которые могут привести к его разрушению. Как раз для того, чтобы не возникали критические напряжения и нужны показания датчика обратной магистрали. Ориентируясь на разницу температур между подачей и обраткой, контроллеры котлов, в которых есть проблемы с прочностью и пластичностью теплообменников, сварных швов, и ограничивают текущую мощность горелочного устройства, чтобы не перейти через предельное значение перепада температур. В котлах Viessmann Vitodens 200-W и Vitocrossal 100, как и в остальной номенклатуре конденсационных котлов, нет требований к максимальному перепаду температур между подающей и обратной магистралью, и поэтому, нет и дополнительных датчиков для контроля обратной магистрали.

Рекомендации по применению котлов Viessmann Vitocrossal 100 в крышных котельных:

Температурный график 95/70, самый распространённый в жилищном строительстве и закладываемый проектировщиками, но не всегда это связано напрямую с устаревшей системой отопления которой требуется такая большая температура подачи, а более вероятно, связано с отсутствием учета расположения котельной и ИТП потребителей. В температуру подачи от крышной котельной уже закладываются потери при транспортировании теплоносителя по устаревшим магистралям с плохой теплоизоляцией, а в них то, как раз, эти величины незначительны.

Температурный график 95/70 может быть реализован на конденсационных котлах Viessmann, но эффективнее они себя чувствуют на более низких температурах, а это возможно при работе котлов в погодозависимом режиме.

Рисунок 16. Характеристики КПД конденсационного котла Viessmann при различных расчетных температурах системы

Чаще всего котлы работают по постоянной температуре, а погодозависимость реализуется только в ИТП. Лучше реализовать погодозависимость в самой котельной и ИТП, но тогда в ИТП должны стоять в качестве контроллеров, контроллеры Viessmann под названием каскадный Vitotronic 300-K (если ИТП рядом с котельной) или контроллер отопительного контура Vitotronic 200-H HK3B, которые могут управлять в независимом режиме тремя контурами с трехходовыми смесителями при количественном регулировании и ГВС, и связан с котельной информационной шиной LON (компьютерный провода с разъёмами RJ-45). В таком случае каскадный контроллер, котловые контроллеры и контроллер отопительных контуров будут находиться в единой информационной среде и, при снижении требуемой температуры в отопительных контурах по погодозависимому графику, котлы тоже смогут снижать свою температуру подачи, переходя в конденсационный режим работы, повышая КПД котельной и снижая расход газа.

Возможности контроллеров Viessmann:
А.  Vitotronic 300-K MW1B с доп. модулем 2-го и 3-го контура:
 

Рисунок 17. Возможности по управлению отопительными контурами каскадным контроллером Vitotronic 300-K MW1B


Б.  Vitotronic 200-Н НК3B:  
 

Рисунок 18. Возможности по управлению отопительными контурами контроллером отопительных контуров Vitotronic 200-Н НК3B

2. Для уменьшения тактования котлов и снижения требуемой температуры отопительной воды в период малого водоразбора ГВС, например ночью, целесообразнее реализовать приготовление ГВС по схеме с буферной емкостью запаса горячей воды:

Рисунок 19. Возможности по управлению отопительными контурами и ГВС в скоростном теплообменнике, каскадным контроллером Vitotronic 300-K MW1B и (или) контролером отопительных контуров Vitotronic 200-Н НК3B


 

В системе подпитки буферной емкости в процессе подпитки (при перерыве в водоразборе, например ночью) холодная вода ХВ отбирается из нижней части буферной емкости 10 насосом подпитки 6, нагревается в скоростном теплообменник 3 и возвращается в верхнюю часть буферной емкости 10. Чтобы не допустить нарушения термического расслоения в буферной емкости, насос подпитки емкостного водонагревателя 6 включается только после получения сигнала от температурного датчика 7 о том, что заданная температура достигнута. Смесительная группа 4 смешивает теплоноситель на первичной стороне в соответствии с заданной температурой контура.

Основная нагрузка покрывается эксплуатационной мощностью скоростного теплообменника. В режиме пиковой нагрузки дополнительный расход горячей воды обеспечивается объемом буферной емкости.

После окончания или во время водоразбора, объем буферной емкости вновь нагревается с помощью скоростного теплообменника до заданной температуры. После подпитки (при перерыве в водозаборе) подпиточный насос буферной емкости 6 и циркуляционный насос греющего контура 5 в скоростном теплообменнике находятся в отключенном состоянии.

В данной схеме рециркуляция ГВС идет не через скоростной теплообменник, а через буферную емкость и, соответственно, не требует постоянного поддержания высокой температуры греющего контура. В ночное время суток, малый водоразбор будет покрыт запасом ГВС в буферной емкости без включения котлов. За счет большой разницы температур в контуре водоразбора ГВС – начальная/конечная температура подпитки (10/60 ºC) в греющем контуре устанавливается низкая температура воды в обратной магистрали, что способствует повышению степени конденсации при использовании конденсационной техники.

Энергоэффективность является важнейшим устремлением современного мира, и комплексная программа Viessmann предлагает индивидуальные решения с энергоэффективными системами для всех источников энергии и решения задач любой сложности.

 

Вход в портал

Новости компании

Полезные статьи

Социальные сети