Крышные котельные

В. Бабский
Крышные котельные как один из вариантов организации автономного отопления в Украине завоевывают все большую популярность. Такие котельные полностью могут обеспечить теплом и горячей водой промышленные и административные здания, жилые дома и спортивно-развлекательные комплексы. Крышные котельные особенно актуальны при дефиците свободных площадей в условиях плотной городской застройки и определенных сложностей подвода централизованных систем отопления и горячего водоснабжения.

Состояние сетей централизованного отопления и горячего водоснабжения (ГВС) в Украине, по мнению экспертов, плачевно. По их оценкам, котельные выработали свой ресурс, в среднем, уже на 70%, а 40-процентный износ магистралей тепловых сетей не обеспечивает стабильного теплоснабжения. Исправление ситуации требует немалых капиталовложений.

Один из альтернативных способов решения «сетевой» проблемы – это установка автономных котельных для обслуживания отдельного дома или микрорайона. Такие котельные могут устанавливаться вблизи здания, быть пристроенными к зданию, находиться рядом со зданием. Но самый экономный с точки зрения использования территории способ – это монтаж котельной непосредственно на крыше здания; такие котельные называют крышными.

Применение

Kr_1 В городах Украины построен уже не один десяток крышных котельных. Хотя первые крышные котельные появились в конце 90-х, более широкое распространение они получают только сейчас. Опыт, приобретенный при монтаже крышных котельных, изложен и закреплен в нормативных документах по проектированию и эксплуатации таких объектов. Независимо от того, где строится дом – на окраине или, тем более, в центре города – возникает вопрос о максимальной застройке выделенной площадки жилыми или офисными помещениями. При этом обязательно выполняется подключение к электросети, к централизованному водопроводу и системам канализации. Централизованное теплоснабжение и постоянное обеспечение горячей водой, помимо проблем со «свободными» мощностями тепловых станций, прибавляет к фактическим расходам еще и потери в магистралях.

Для обеспечения надежного теплоснабжения отдельного микрорайона можно построить автономную котельную. Это даст возможность решить вопрос с изношенными тепловыми сетями, но при этом котельная займет дорогую землю, которая потребуется еще и на охранную зону тепловых сетей. Не снижая требований по экологии, решить вопрос рационального использования земли позволяет монтаж котельных непосредственно на крыше здания. Такие котельные в зависимости от мощности могут обслуживать несколько прилегающих жилых домов, административных зданий и т. п.

Конструктивно крышная котельная своим оборудованием ничем не отличается от остальных видов котельных. Точно также для подогрева теплоносителя используются котлы различных типов и мощностей.

Применение крышных котельных имеет ряд преимуществ по сравнению с другими, а именно:

  • за счет отсутствия протяженных теплотрасс они имеют высокую энергоэффективность;
  • стоимость 1 Гкал тепла крышных котельных в среднем в 1,4 раза ниже стоимости тепловой энергии централизованных систем;
  • крышные котельные не требуют затрат на землеотвод и сооружение отдельного здания для котельной;
  • экономия газа снижает локальные выбросы в атмосферу;
  • обеспечивается оптимальный управляемый тепловой режим.

Крышные котельные особенно актуальны в качестве дополнительного источника тепла при использовании в качестве основного источника тепла гелиоколлекторных систем. Как показывает опыт, из-за особенностей климата на территории Украины, самостоятельно обеспечить потребности в тепле, особенно в зимний максимум, солнечная фототермальная система неспособна, и она нуждается в «поддержке» другими системами отопления. Учитывая, что солнечные установки располагаются на крыше, а крышные котельные размещаются рядом с ними, появляется возможность эффективно и оперативно регулировать совместную подачу тепла. При этом перекрытие самой крышной котельной может быть использовано как площадь для монтажа гелиоколлекторов и/или солнечных фотовольтаических панелей.

Такие смешанные системы уже получили широкое распространение в Европе.

Топливо и теплоносители

Нормативными документами в качестве топлива для крышной котельной определен только природный газ. Но в случае монтажа отдельностоящей или пристроенной котельной некоторые производители, например, Raypak, Wessex, предусматривают возможность использования сжиженного газа.

Kr_5 В качестве теплоносителя используется подготовленная вода, при этом, специальные котлы – исключаются. Некоторые производители котлов, например Raypak, предусматривают использование специальных жидкостей в котловом контуре. Такие котлы могут устанавливаться вне помещения. В системы с использованием котлов наружного монтажа необходимо заливать незамерзающую жидкость или предусматривать подогрев теплоносителя в случае аварийной остановки систем отопления зимой.

Состав крышной котельной

Kr_2 По составу крышная котельная не отличается от остальных видов котельных. Как показано на рисунке, основными элементами такой котельной являются: котел (котлы), теплообменник, расширительный бак, система водоподготовки, насосы, запорная и регулирующая арматура, комплект контрольно-измерительных приборов, аппаратура управления котлами и котельной в целом, трубы отвода отработанных газов, иногда (при использовании котлов с закрытыми контурами) устанавливаются воздуховоды непосредственной подачи воздуха в котел. Теплопункт такой котельной может размещаться в одном помещении с котельной или раздельно. Крышные котельные используютстандартные разъемы, и стыковка их с системами отопления здания не составляет сложностей.

Для подключения крышной котельной к газовым магистралям, как правило, используется магистраль среднего давления, выведенная на крышу здания; через распределительный щит газ подается к котлам.

Особенности монтажа крышной котельной

В связи с тем, что крышные котельные заведомо монтируются в здании, разработан ряд специальных требований именно к ним.

Оборудование, которое является источником повышенного шума и вибраций, что присуще всем котельным, должно соответствовать требованиям ДБН В.11-31. Поэтому предусматривается дополнительная шумо- и виброзащита, и подбирается оборудование с наименьшими показателями шума.

Крышная котельная должна быть расположена в одном помещении на одном уровне, без разделения по высотам межэтажными перекрытиями.

Мощность крышной котельной имеет определенное ограничение. В соответствии с ДБН В.2.5-77-2014, допускается монтаж крышной котельной с продуктивностью не более 5,0 МВт (с единичной мощностью котла не более 1,25 МВт), которые устанавливаются на горизонтальной поверхности. Если необходима большая мощность, то такие котельные можно разделить и установить отдельные агрегаты на крышах каждой секции высотного здания.

С целью обеспечения безопасности не позволяется монтаж котельных на крыше, где размещены медицинские, образовательные и дошкольные учреждения.

Котельные, которые имеют котлы наружного монтажа, должны иметь систему защиты от замерзания теплоносителя котлового контура, что указано в инструкции для этих котлов. Но также может использоваться и незамерзающая жидкость. Учитывая используемые материалы теплообменника котла, некоторые производители не рекомендуют использование в качестве теплоносителя незамерзающие жидкости, но, например, компания Raypak такие ограничения не устанавливает. Их оборудование предусмотрено именно для наружного монтажа. Следует отметить, что в Украине разрешено использование незамерзающих теплоносителей на основе пропиленгликоля.

Крышные котельные с наружным монтажом котлов

Котельные, в которых используются котлы наружного монтажа, имеют множество положительных сторон: к примеру, нет необходимости в отдельном помещении под котельную, что снижает нагрузку на строение; трубопроводы дымоудаления также могут отсутствовать; нет необходимости в установке сигнализации загазованности.

Как говорилось выше, при наружном монтаже котлов возникает необходимость в качестве теплоносителя использовать незамерзающие жидкости. Учитывая стоимость таких теплоносителей, использовать их во всей системе отопления будет несколько накладно. Это устраняется монтажом двухконтурной системы обвязки котла. В этом случае монтируется теплообменник, который обеспечивает передачу тепла между контуром котла с теплоносителем (например, пропиленгликолем) и водяной системой отопления или ГВС. На рисунке показано схематическое исполнение таких систем. Наличие теплообменника исключает гидравлическое влияние системы отопления (и/или ГВС) на котловой контур. В отличие от традиционных котлов в результате снижения тепловой инерции улучшается управляемость котлового контура.

Kr_4 Необходимо убедиться, что в котлах предусмотрена система управления холодным пуском при низких температурах наружного воздуха. Такая система необходима и при использовании нескольких котлов. Во время работы системы с использованием каскадной схемы подсоединения котлов, если наружная температура не слишком низка, для обеспечения нужд потребителя может быть достаточно одного котла. В этом случае остальные котлы отключены, и в их контурах нет циркуляции теплоносителя. Если резко начать подогрев холодного теплоносителя, на теплообменнике образуется конденсат и впоследствии появляется нагар, что приводит к нарушению работы котла и выходу из строя его элементов. Чтобы избежать этого, в каскадных системах предусмотрена плавная подача теплоносителя из общего контура, который подогрет предыдущим котлом. После чего происходит подача газа в горелки, его поджог и плавный вывод котла на рабочий режим.

Примеры управления

Немаловажное значение имеет и вопрос автоматизации управления крышной котельной. Современная автоматика позволяет учитывать не только температуру наружного воздуха, но и расположение солнца, направление ветра и другие внешние и внутренние факторы, которые влияют на мощность и экономичность системы.

Встроенная автоматика управления котлом позволяет без дополнительных средств и оборудования подключить отдельный котел к системе отопления и ГВС. Если в системе имеется несколько котлов или котел с многоступенчатой конструкцией, то возможно потребуется более сложная система с применением программируемых контроллеров. Схема подключения в таких случаях подбирается в зависимости от параметров потребления тепла или по заранее подготовленной программе.

KR_3 Рассмотрим примеры подключения многоступенчатых систем (в данном случае их четыре). Под ступенью (stage) понимается или отдельный котел, или определенная ступень котла.

В первом случае сигнал от автоматики по запросу на подогрев теплоносителя подается на первую ступень или котел (далее – ступень), а остальные ступени включаются с заданной задержкой по времени до момента нагрева теплоносителя до необходимой температуры.

Во втором случае – автоматика управляет первой и третьей ступенью, а вторая и четвертая подключаются от сигнала первой и третей, соответственно.

И, опуская третий, в четвертом варианте всеми четырьмя ступенями управляет автоматика, которая контролирует не только работу котлового контура, но и анализирует процессы в каждом контуре потребления. Такая схема управления более сложна, но и более рациональна для экономной и стабильной работы системы в целом. При выполнении проекта автоматизации необходимо также придерживаться требований строительных норм и правил НПАОП 0.00-1.20, НПАОП 0.00-1.26, ДБН В.2.5-20, ГОСТ 21204, а также требований завода-изготовителя. Учитывая постоянное развитие электроники, автоматизация управления котельной становится все более сложным процессом, но это позволяет полностью использовать возможности современного котлового оборудования и эксплуатировать его в экономичных режимах. Кроме того, при использовании комбинированных систем
отопления (совместно с солнечными коллекторами, с тепловыми насосами и т. п.) требуется учитывать особенности каждой такой системы.

Применение крышных котельных в определенной степени позволит сэкономить газ за счет минимальной протяженности тепловых магистралей, монтажа котлов с высоким КПД, использования погодозависимых систем и установки комбинированных систем отопления и горячего водоснабжения.



2 комментария

  • Тема очень актуальна. Тем более, что сети Киевэнерго, например, не справляются с увеличивающейся нагрузкой и стремительным старением. Сети нашего дома ремонтируются дважды за зиму. В этот период мы 2-3 недели чувствуем себя в "туманном альбионе". Хотелось бы, чтобы застройщики монтировали больше крышных котелен и жильцы могли, в том числе, сами управлять своим комфортом.

  • Цікава стаття, хоча написана навмисно ускладненою мовою. А "солнечные фотовольтаические панели" викликли посмішку ))) Але в цілому дякую автору. Було б дуже непогано додати до статті конкретний приклад розрахунку котла на будь-який типовий будинок, щоб розуміти різницю між Київенерго та котлом.

Оставьте комментарий