Сравнительный анализ европейских и отечественных инженерных систем

Все чаще на повестке дня рассматриваются вопросы по сопоставлению европейских и отечественных нормативов. Все чаще в наших новых строительных нормах можно увидеть отражение европейских наработок. В то же время у нас еще не выработана целостная концепция перехода к европейским нормам, и порой новые положения соседствуют с несочетаемыми устаревшими.

Автоматизированные системы горячего водоснабжения современных европейских зданий имеют существенные отличия от наших традиционных систем.

Основные задачи, которые реализуют при проектировании современных систем:

терморегулирование циркуляционных трубопроводов;

термическую дезинфекцию трубопроводов;

стабилизацию температуры воды у потребителя;

стабилизацию давления воды у потребителя.

 

Декларативно эти функции в том или ином виде прописаны в отечественных нормативах, однако в действительности их почти никогда не реализовывали из-за отсутствия соответствующей регулирующей арматуры, а также должного отношения к энергосбережению и обеспечению качества предоставляемой услуги.

Как следствие, в настоящее время к горячему водоснабжению накопилось много претензий — отсутствие воды у некоторых потребителей, разрывы подключающих к водоразборным точкам гибких шлангов, колебания температуры смеси c холодной водой…

Не допустить таких нареканий к системе и получить энергосберегающий эффект позволяют специальные клапанытерморегуляторы, терморегуляторы с функцией термической дезинфекции, регуляторы температуры, стабилизаторы давления (рис. 1).

Рис. 1. Регулирующие клапаны современных систем горячего водоснабжения:

1 - термостатический циркуляционный клапан MTCV версия А

2 - термостатический циркуляционный клапан MTCV версия B с функцией термической дезинфекции

3 - регулятор температуры TVM

4 - регулятор давления RP

Представленные клапаны постепенно начинают внедрять в отечественной практике.

И если еще не всегда их применяют, то, по крайней мере, предусматривают возможность модернизации системы горячего водоснабжения в ближайшем будущем.

Ведь темпы роста цен на энергоресурсы предопределяют возрастающую значимость эксплуатационных затрат над капитальными и вскоре заставят модернизировать инженерные системы зданий для снижения энергопотребления.

Современные здания строят со сроком эксплуатации 100 и больше лет, поэтому уже сегодня следует отслеживать мировые тенденции развития энергосберегающих систем и избегать таких технических решений, которые бы усложнили их модернизацию.

Однако проектировать со взглядом в будущее довольно сложно, особенно если на пути стоит несовершенство нормативной базы.

Шаг вперед и два назад.

Так можно охарактеризовать требования ДБН 2.2-15-2005 «Жилые здания. Основные положения», относящиеся к системам горячего водоснабжения (ГВС).

Положительным моментом данной нормы является п. 6.9 об обязательном применении повысительных насосов с автоматикой, обеспечивающей уменьшение электроэнергии при сокращении потребления воды.

Европеизации ГВС способствует п. 5.16 о допустимости прокладки циркуляционного стояка рядом с водоразборным без объединения их в секционные узлы.

Современным подходом является также примечание 2 к табл. 4 о допустимости применения электрических полотенцесушителей, хотя в тоже время п. 5.18 обязывает присоединять полотенцесушители к водоразборному стояку и допускает присоединять его к циркуляционному стояку, что является энергозатратным нормированием.

Основным недостатком указанного норматива является то, что он не отразил мировые тенденции проектирования энергоэффективных ГВС.

В основу энергосбережения современных ГВС положено снижение потерь на перекачивание теплоносителя и уменьшение теплопотерь в трубопроводах.

Первое требование достигают применением насосов с частотным регулированием.

Второе — за счет теплоизоляции трубопроводов, применения переменного теплового режима в ванных комнатах, уменьшения теплопотерь в циркуляционных трубопроводах.

Остановимся подробнее на двух последних подходах.

Переменный тепловой режим в жилых комнатах сегодня уже стал достоянием отечественного потребителя в современных зданиях.

Путем обеспеченной возможности прикрытия терморегуляторов на радиаторах потребителю предоставлено право экономить тепловую энергию в помещениях.

В тоже время, в ванной комнате такое право не обеспечено, поскольку полотенцесушитель работает круглосуточно целый год.

Работа полотенцесушителей заключается в догреве воздуха ванной комнаты в холодный период года и переходные условия до нормируемых параметров, т. е. от 20 до 25 °С.

В теплый период года параметры микроклимата не нормированы и, соответственно, необходимость в работе полотенцесушителей, с этой точки зрения, отпадает.

Да и в отопительный период температура воздуха в 25 °С необходима эпизодически.

Поэтому потребитель должен сам определять насколько ему требуется такая температура и включать полотенцесушитель по мере необходимости, безусловно, за дополнительную плату.

Присоединение полотенцесушителей к ГВС не дает возможности экономить энергоресурсы.

Это является принудительным сервисом, навязываемым потребителю за его же коммунальные платежи.

За рубежом реализуют иной подход: применяют электрические, либо комбинированные (в отопительный период работают от системы водяного отопления с установленным терморегулятором, а в остальное время, когда необходимо,— от электросети) полотенцесушители, чем обеспечивают переменный тепловой режим в ванной комнате и экономят тепловую энергию.

Уменьшения теплопотерь в циркуляционных трубопроводах достигают терморегулированием ГВС.

Такой подход закреплен в п. 8.6 СНиП 2.04.01-85 «Внутренний водопровод и канализация зданий», где указано, что при невозможности увязки давлений в сети трубопроводов систем горячего водоснабжения путем соответствующего подбора диаметров труб следует предусматривать установку регуляторов температуры или диафрагм на циркуляционном трубопроводе системы.

Регуляторами температуры на циркуляционных трубопроводах, или, как их сейчас принято называть, терморегуляторами, достигают автоматического термогидравлического регулирования динамической системы, поскольку расход воды и ее температура являются взаимосвязанными параметрами.

При этом, во-первых, достигают выравнивания температуры воды во всех стояках системы за счет ее перераспределения с ближних к тепловому пункту стояков на дальние, чем устраняют излишние теплопотери в ближних стояках и обеспечивают водой дальние стояки.

Во-вторых, сочетают положительные свойства ГВС без циркуляционных трубопроводов и ГВС с их наличием, чем уменьшают теплопотери во всех циркуляционных трубопроводах и снижают затраты на перекачивание воды при обеспечении требуемых ее параметров у потребителя.

В-третьих, получают динамически подстраиваемую систему под неравномерный водоразбор с ограничением расхода воды в циркуляционных трубопроводах до минимально необходимого уровня, пропорционального теплопотерям в трубопроводах.

Экономический эффект за счет снижения расхода и теплопотерь в циркуляционных трубопроводах находится в диапазоне 0...55 % по DINV 4701-10:2003* «Energetische Bevertung heiz-undraum-lьfttechnischer. Anlagen. Heizung, Trinkwassererewarmung, Luftung».

Безусловно, реализовать все это возможно только в ГВС с насосной циркуляцией, а с гравитационной циркуляцией обрекают ГВС на энергетическую неэффективность в будущем.

Следует отметить, что по п. 8.11 СНиП 2.04.01-85 «Внутренний водопровод и канализация зданий» гравитационная циркуляция допускается только в ночное время в верхней зоне системы при ее зонировании.

Наличие постоянной гравитационной циркуляции либо нормирование минимальной температуры воды в циркуляционном трубопроводе в п. 5.16 ДБН 2.2-15-2005 «Жилые здания. Основные положения» не позволяет в полной мере достичь энергосберегающего эффекта в ГВС.

Есть циркуляция и перепад температур — есть теплопотери.

Разъединить этот замкнутый круг можно только терморегуляторами на циркуляционных трубопроводах.

Они поддерживают требуемую температуру воды у последнего по стояку потребителя.

Если температура равна заданной, терморегулятор прекращает циркуляцию.

Если вода остывает до установленного на терморегуляторе уровня, терморегулятор приоткрывается и пропускает через циркуляционный трубопровод ровно такой расход воды, который пропорционален теплопотерям, т. е. поддерживается нормируемая температура воды у потребителя.

При этом температура воды в циркуляционном трубопроводе переменна и при отсутствии циркуляции может достигать температуры воздуха.

Нормирование температуры в циркуляционном трубопроводе не ниже 40 °С, повидимому, продиктовано желанием применения гравитационной циркуляции.

При этом, безусловно, достигают экономического эффекта за счет отказа от циркуляционного насоса, но увеличивают теплопотери в циркуляционных трубопроводах, которые куда более значительны, особенно в многоэтажных зданиях.

В европейских ГВС изменение температуры воды в трубопроводах составляет около 5 °С.

У нас при определении циркуляционного расхода оно нормируется в п. 8.2. СНиП 2.04.01-85 — 8,5 и 10 °С, в зависимости от конструктивного исполнения системы.

С увеличением температуры воздуха в здании на 2 °С (с 18 °С по старой норме до 20 °С по новой норме), согласно таблицы 4 п. 5.23 ДБН 2.2-15-2005 «Жилые здания. Основные положения», в трубопроводах ГВС уменьшаются теплопотери, поскольку уменьшается перепад температур между трубопроводами и воздухом.

Это должно было привести к уменьшению нормируемого изменения температур до 6,5 и 8 °С, что приблизило бы нас к европейским показателям.

Однако нормативно произошло увеличение этой разницы до 50…75 - 40 = 10…35 °С, где 50…75 °С — нормируемый диапазон температуры воды по п. 2.2 СНиП 2.04.01-85, а 40 °С — минимально допустимая температура воды по п. 5.16 ДБН 2.2-15-2005 «Жилые здания. Основные положения».

Таким образом, в 10…35/2 = 2…17,5 раз произошло ухудшение энергоэффективности отечественных ГВС, по сравнению с европейскими.

Все же мы продолжим о приятном — о достижении энергоэффективности ГВС и повышении качества предоставляемой ею услуги.

Схема системы горячего водоснабжения с многофункциональным термостатическим циркуляционным клапаном MTCV версии «А» показана на рис. 2, а.

При превышении температуры теплоносителя в циркуляционном трубопроводе над заданной на клапане он закрывается, ограничивая циркуляцию.

Если температура воды становится ниже заданного значения, клапан открывается и увеличивает циркуляцию теплоносителя.

Таким образом, вся система находится в равновесном температурном и гидравлическом состоянии.

Рис. 2. Схемы системы горячего водоснабжения с термостатическими клапанами на циркулярных трубопроводах: а - европейская; б - отечественная.

 

Системы горячего водоснабжения в подавляющем большинстве случаев имеют переменный гидравлический режим.

Гидравлически уравновесить такие системы возможно лишь автоматическими клапанами.

В соответствии с п. 8.6 СНиП 2.04.01-85следует предусматривать установку регуляторов температуры или диафрагм на циркуляционном трубопроводе системы, а п. 5.16 ДБН 2.2-15-2005 «Жилые здания. Основные положения», обязывает установку на циркуляционных трубопроводах балансировочных вентилей.

Перед проектировщиками возникает дилемма: что же ставить?

Ведь применять одновременно терморегулятор для термогидравлической увязки системы и балансировочный клапан для статической увязки системы дорого и нет смысла, поскольку первые уравновешивают систему не только в статическом, но и в динамическом состоянии.

Выход, по-видимому, один: п. 5.16 ДБН 2.2-15-2005 «Жилые здания. Основные положения» предназначен для проектировщиков, которым нравится регулировать системы с переменным режимом ручными клапанами и затем бегать по подвалам и пытаться их наладить, а п. 8.6 СНиП 2.04.01-85— для передовых проектировщиков, доверяющих работе автоматического оборудования.

К положительному моменту п. 5.16 ДБН 2.2-15-2005 «Жилые здания. Основные положения» можно отнести то, что экономически он стал соизмерим с п. 8.6 СНиП 2.04.01-85, поскольку разница в стоимости ручных балансировочных клапанов и терморегуляторов незначительна, и для передовых проектировщиков стало легче экономически обосновывать применение терморегуляторов.

Спецификой отечественных ГВС, до ввода п. 5.16 ДБН 2.2-15-2005 «Жилые здания. Основные положения», являлась необходимость объединения в группы водоразборных стояков кольцующими перемычками в секционные узлы с присоединением каждого секционного узла одним циркуляционным трубопроводом к сборному циркуляционному трубопроводу системы.

В секционные узлы объединяли от трех до семи водоразборных стояков (по п. 5.7 СНиП 2.04.01-85).

Для таких систем целесообразно устанавливать терморегуляторы на циркуляционноных участках (рис. 2, б), расположенных между точками присоединения последних водоразборных приборов на стояках и кольцующей перемычкой.

Тогда терморегуляторы будут полностью справляться с возложенной на них функцией — терморегулирования системы.

Кроме терморегулирования, клапаны MTCV (версия «В») реализуют еще и термическую дезинфекцию трубопроводов.

Тепловой способ обеззараживания системы от патогенных бактерий повсеместно применяют за рубежом вместо трудоемкого, экологически и санитарно-гигиенически опасного хлорирования, предписываемого нашими правилами СанПиН № 4723-88 «Санитарные правила устройства и эксплуатации системы централизованного горячего водоснабжения», но не получившего широкого практического применения.

При повышении температуры свыше 65 °С, свидетельствующем о начале дезинфекции системы, перекрывается основной проход клапана и открывается его внутренний байпас.

Как только температура воды достигает 75 °С, клапан полностью закрывается, защищая систему от образования коррозии и осаждения на стенках труб кальциевого налета.

Организовать такую термическую дезинфекцию возможно только при полной автоматизации теплогидравлического режима системы с насосной циркуляцией воды.

Управление процессом дезинфекции осуществляют электронным регулятором, например EСL, запрограммированным на выполнение данной функции.

При этом задают периодичность, время, длительность и температуру дезинфекции.

Регулятор EСL по алгоритму приоткрывает клапан регулятора температуры РТ и запускает в систему горячего водоснабжения воду с повышенной температурой.

Во избежание вероятности образования ожогов у потребителей при повышении температуры воды в момент термической дезинфекции, а также для стабилизации температуры воды, например в смесителе душа, у потребителя при колебании давления или расхода воды в системе применяют регулятор температуры TVM.

Его устанавливают на трубопровод горячей воды Т3 непосредственно перед водоразборным краном либо смесителем (рис. 3).

Он поддерживает заданную температуру за счет подмешивания воды из хозяйственно-питьевого водопровода В1.

Рис. 3. Схема системы горячего водоснабжения с функциями:

термостатирования термической дезинфекции;

стабилизация температуры у потребителя.

 

Такой клапан создает переменное гидравлическое сопротивление, и потому требует насосного побуждения движения воды в системе горячего водоснабжения.

Особенностью систем высотных зданий является неравномерность давления у потребителей разных этажей, вызванная действием статического давления, которое не должно превышать 0,6 МПа по п. 5.12 СНиП 2.04.01-85, либо 0,45 МПа по п. 5.14 ДБН 2.2-15-2005 «Жилые здания. Основные положения», а также неравномерность давления, вызванная увеличением количества потребителей.

Устраняют эти недостатки установкой регулятора давления после себя RP 226 непосредственно перед потребителем, например квартирой (рис. 4).

В такой системе каждый потребитель находится в равных гидравлических условиях и не допускается разрушительное воздействие избыточного давления на водоразборные краны и пр.

Кроме того, данный регулятор устраняет недовольство потребителей в необходимости постоянного регулирования температуры воды смесителя, например в душе, из-за неравномерности водоразбора в системе горячего и холодного водоснабжения.

Рис. 4. Стабилизация давления воды у потребителей.

 

Таким образом, сегодня есть все технические и нормативные возможности для создания современных систем горячего водоснабжения.

Сделать системы энергосберегающими и обеспечивающими качественную услугу позволяет, прежде всего, терморегулирование циркуляционных стояков.

При этом создаются всем потребителям равные условия подачи горячей водой с требуемыми параметрами; обеспечивается рациональная циркуляция воды; предусматривается возможность термической дезинфекции трубопроводов.

 

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ИТОГОВОЙ АТТЕСТАЦИИ

Вопрос № 1.

Имеет ли право Заказчик вносить изменения в техническую документацию на строительство или ремонт?

Гражданский кодекс, статья 744.п.1

Вопрос №2

Какие документы передаются Заказчиком Генподрядчику?

СНиП 12-01-2004

Вопрос №3

Кто определяет необходимость проектирования внутренних водостоков?

СНиП 2.04.01-85*

Вопрос №4

Какая схема подключения стояков хозяйственно-питьевого водопровода рекомендуется?

СНиП 2.04.01-85*

Вопрос №5

Допускается ли объединение системы противопожарного водопровода с с другими системами водопровода?

СНиП 2.04.01-85*

Вопрос №6

В каких случаях разрешается не предусматривать циркуляцию горячей воды в системах централизованного горячего водоснабжения?

СНиП 2.04.01-85*

Вопрос №7

В каких случаях в помещениях залов с большим пребыванием людей число струй на внутреннее пожаротушение требуется принимать на одну более требуемых по СНиП?

СНиП 2.04.01-85*

Вопрос № 8

Какова величина максимального гидростатического напора в системах хоз-питьевого и хоз-противопожарного водопровода на отметке низшего сантехприбора?

СНиП 2.04.01-85*

Вопрос № 9

Какова максимальная величина свободного напора у внутренних пожарных кранов в зданиях высотой до 50 м и свыше 50 м?

СНиП 2.04.01-85*

Вопрос №10

Каково расчётное время работы пожарного крана (не на системах автоматического пожаротушения)?

СНиП 2.04.01-85*

Вопрос №11

По какому расходу воды производится гидравлический расчёт сетей внутреннего водопровода холодной воды?

СНиП 2.04.01-85*

Вопрос №12

Какова максимальная скорость движения воды в трубопроводах внутренних водопроводных сетей/ в спринклерных и дренчерных системах?

СНиП 2.04.01-85*

Вопрос №13

Сколько вводов систем внутреннего водопровода холодной воды предусматривается для зданий с 12 и более пожарными кранами?

СНиП 2.04.01-85*

Вопрос №14

Каковы расстояния по горизонтали в свету между вводами хоз-питьевого водопровода и выпусками канализации (водостоков) при диаметрах вводов до 200 мм и выше?

СНиП 2.04.01-85*

Вопрос №15

При каких условиях допускается совместная прокладка хоз-питьевых вододопроводов с канализационными трубопроводами?

СНиП 2.04.01-85*

Вопрос №16

Какова минимальная толщина теплоизоляции трубопроводов горячего водоснабжения с теплопроизводительностью не менее 0,05 Вт/(м х°С)?

СНиП 2.04.01-85*

Вопрос №17

На какое рабочее давление рассчитывается арматура для хоз-питьевого водопровода / противопожарного водопровода?

СНиП 2.04.01-85*

Вопрос №18

В каких случаях устанавливаются регуляторы давления в системах водоснабжения на вводе в здание?

СНиП 2.04.01-85*

Вопрос №19

Из каких материалов следует применять арматуру на системах горячего водоснабжения (диаметром до 50 мм)?

СНиП 2.04.01-85*

Вопрос №20

В каких случаях предусматривается установка обводной линии у счётчиков холодной воды?

СНиП 2.04.01-85*

Вопрос №21

Где разрешается располагать насосные установки с противопожарными насосами в зданиях 1 и 2 степеней огнестойкости?

СНиП 2.04.01-85*

Вопрос №22

В каких случаях перед насосной установкой водопровода требуется устройство приёмного резервуара?

СНиП 2.04.01-85*

Вопрос №23

На какую продолжительность тушения пожара из внутренних пожарных кранов (при одновременном максимальном расходе воды на производственные и хоз-питьевые нужды) должен быть рассчитан неприкосновенный противопожарный запас воды?

СНиП 2.04.01-85*

Вопрос №24

Какого диаметра должны быть трапы в душевых на 1-2 душа/ свыше 3-х?

СНиП 2.04.01-85*

Вопрос №25

Возможно ли применение прямых крестовин в горизонтальной плоскости на системах канализации?

СНиП 2.04.01-85*

Вопрос №26

На каком расстоянии по горизонтали от открываемых окон и балконов могут размещаться вытяжные части канализационных стояков?

СНиП 2.04.01-85*

Вопрос №27

Не менее какой величины должен быть угол присоединения выпусков канализации к наружной сети?

СНиП 2.04.01-85*

Вопрос №28

Допускается ли размещение канализационных насосных станций под рабочими помещениями административных зданий?

СНиП 2.04.01-85*

Вопрос №29

Каково максимальное расстояние между водосточными воронками при любых видах кровли?

СНиП 41-01-2003

Вопрос №30

Из какого материала должны быть трубопроводы пожарных насосных станций и всасывающие линии за пределами станций.?

СП 10.13130.2009

Вопрос №31

Какое количество насосных станций противопожарного водопровода на атомных станциях допускается иметь на каждом из двух резервуаров?

СП 10.13130.2009

Вопрос №32

При каких условиях допускается присоединение противопожарного водопровода к к трубопроводам системы нормальной эксплуатации на атомных станциях?

СанПиН 2.6.1.24-03*

Вопрос №33

Какие требования к установке питьевых фонтанчиков для персонала АС и помещениях ЗKД должны быть обеспечены?

СанПиН 2.6.1.24-03*

Вопрос № 34.

При какой ширине (диаметре) воздуховодов требуется дополнительная установка спринклерных или дренчерных оросителей?

НПБ 88-2001

 

Вопрос №35

Какое допустимое расстояние от перекрытия д розетки спринклерного оросителя?

НПБ 88-2001

 

Вопрос №36

Какова минимальная температура срабатывания спринклерного оросителя?

НПБ 88-2001

 

Вопрос №37

Какое количество оросителей спринклерной системы допускается устанавливать на одной ветке- диаметром 12мм/ более 12 мм?

НПБ 88-2001