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 крышных котельных

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 фотовольтаических панелей.

Такие смешанные системы уже получили широкое распространение в Европе.

Топливо и теплоносители для крышной котельной

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.

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

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.

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.

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.

Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі та корисні відео на Youtube-каналі та у TikTok.  Долучайтесь!

Переглянуто: 12 531