Отопление и ГВС завода «Диамант» в Костроме каскадом из котлов Vaillant atmoCraft и ecoCraft

Для отопления здания завода «Диамант» использованы три напольных котла Vaillant atmoCraft VK INT 1254/9, установленные каскадом

Несколько десятилетий назад подавляющее большинство строений и производств в небольших населённых пунктах было принято отапливать с помощью единых узлов теплоснабжения, например общей котельной, рассчитанной на все нужды потребителей. Централизованное теплоснабжение удобно для пользователей, но требует значительных затрат на прокладку, обслуживание и особенно замену протяжённых подземных магистралей, к тому же потери тепла в этих магистралях неизбежны. С учётом того, что стоимость топлива, а значит, и тепла увеличилась, в настоящее время более интенсивно развиваются системы индивидуального теплоснабжения. Вместо одной большой котельной «на весь район» ставят несколько меньших, обслуживающих отдельные участки, или вообще пользуются схемой «один дом или участок — одна котельная». При этом резко снижаются затраты на обслуживание, да и топливо расходуется экономнее. Неважно, идёт речь об одном доме, квартире или небольшом заводе — в случае отопления с помощью газа к ним достаточно подвести буквально одну трубу, а потери тепла в теплотрассах между котельной и потребителем будут минимальны (в случае с квартирой или небольшим домом их вообще не будет).

Проектирование системы и монтаж котлов Vaillant в общежитии

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

На этот раз наш объект — ювелирный завод «Диамант», расположенный в 30 километрах от Костромы, в поселке Красное-на-Волге. Этот завод — первый в России производитель ювелирных изделий из золота и второй — по серебру. Ассортимент насчитывает около двадцати тысяч моделей продукции из золота и серебра, с драгоценными, полудрагоценными и синтетическими камнями. Конечно, в сравнении с крупными, порой градообразующими предприятиями завод можно считать небольшим, но по сути это целый производственный комплекс полного цикла со множеством зданий, цехов и сооружений, расположенных на нескольких, в том числе и достаточно удалённых друг от друга, территориях.

Объект был построен «с нуля», отдельные административные, производственные и жилые здания вводились в эксплуатацию в 2000–2012 годах. Площадь зданий составляет от 1500 до 4000 м2, суммарное количество работающих — около 1500 человек в две смены.

Разумеется, такое масштабное строительство потребовало и создания сложной системы обеспечения теплом. Точнее, целого комплекса систем: отопление, подогрев вентиляции там, где это необходимо, и горячее водоснабжение обеспечивают в общей сложности 13 сравнительно небольших котельных. В целом котельные более или менее одинаковы, отличаются в основном типами и мощностями применённых котлов: обычными и конденсационными, с максимальной мощностью от 24 до 280 кВт.

Мы рассмотрим две котельные: с традиционными и конденсационными котлами, использующиеся для отопления здания общежития и одного из цехов.

Проектирование системы и монтаж произведены компанией «Гидротерм», г. Кострома.

Система отопления здания общежития на базе газовых котлов Vaillant atmoCraft

Система отопления здания общежития на базе газовых котлов Vaillant atmoCraft

Общая площадь общежития, введённого в эксплуатацию в 2011 году, составляет 3850 м2. Количество проживающих — примерно 300 человек. С точки зрения расхода тепла, особенности общежития примерно такие же, как и у многоквартирного дома: расход тепла на отопление — величина относительно постоянная, а вот горячей воды для нужд жильцов требуется довольно много (конечно, если сравнивать с неким условным загородным домом, в котором в пересчёте на единицу площади живёт гораздо меньше людей). Для нагрева и поддержания необходимого запаса горячей воды требуются бойлеры большого объёма, чтобы обеспечить потребности в течение пиковых нагрузок (основной расход приходится на утренние и вечерние часы) и компенсировать израсходованный запас горячей воды в периоды, когда её потребление снижается.

Для отопления здания были использованы три напольных котла «Вайлант» — atmoCraft VK INT 1254/9, установленные каскадом. Это котлы традиционного типа, оснащённые двухступенчатой газовой горелкой с плавным розжигом от пилотного пламени, имеющие КПД до 92 %. Котлы относятся к низкотемпературным — температура отходящих газов на номинальной мощности составляет 120 °C, на половинной — 78 °C. Это позволяет максимально полно использовать энергию, выделяющуюся при сгорании газа. С учётом каскадного подключения котельная способна обеспечить шесть ступеней мощности нагрева. Мощность каждого котла составляет 78 кВт при работе на одной ступени и 124 кВт при номинальной нагрузке на двух ступенях. Поскольку модели довольно габаритны, они поставляются в виде отдельных блоков и собираются непосредственно в помещении котельной. Кстати, можно заметить, что суммарная мощность трёх котлов практически совпадает с рассчитываемой по известной формуле «1 кВт на 10 м2». Разумеется, полный расчёт любого здания гораздо сложнее.

Для сгорания газа требуется обеспечить постоянную подачу воздуха к котлам: он попадает в помещение котельной через дополнительный вентиляционный контур подогрева приточного воздуха. Горячее водоснабжение реализовано с помощью двух бойлеров косвенного нагрева объёмом 1000 л (модель SF Reflex), также находящихся в помещении котельной.

Цех ювелирного завода «Диамант»

Система отопления здания цеха на базе газовых котлов Vaillant ecoCraft

Для отопления производственных помещений уже упоминавшаяся формула «1 кВт на 10 м2 при хорошей теплоизоляции здания» неприемлема: тепловой расчёт таких сооружений гораздо сложнее. Во‑первых, строго говоря, считать надо не «по площади», а «по объёму» с учётом высоты потолков. Во‑вторых, следует учитывать, что помещения используются не постоянно: в выходные температуру отопления есть резон уменьшать, чтобы сэкономить средства, а во время работы необходимо быстро восполнять потери тепла, например при выгрузке и разгрузке. Потери тёплого воздуха через постоянно открывающиеся двери (а персонал в цехах далеко не всегда сидит на одном месте) тоже следует учитывать. Уже из этого понятно, что суммарная пиковая мощность котлов должна быть гораздо выше. К тому же следует учитывать специфику производства: многие рабочие места на ювелирном заводе должны быть оснащены развитой системой вентиляции. Правда, санитарной горячей воды (той, которая льётся из кранов) в цехах требуется гораздо меньше, чем в жилых зданиях.

Расчёты такого уровня включают в себя эти и ряд других факторов. И в данном случае суммарная мощность котлов, необходимая для обеспечения всех потребностей, составляет порядка 750 кВт при площади отопления 2900 м2. В котельной, предназначенной для отопления цеха, установлены четыре напольных конденсационных котла Vaillant ecoCraft exclusiv типа VKK: две модели 1606/3‑E и по одной — 2006/3‑E и 2406/3‑E. Внешний вид, размеры и особенности котлов одинаковы, по большому счёту они отличаются только мощностью. Габариты котлов (ВхШхГ — 1285х695х1240 мм) и относительно небольшая для такой мощности масса позволяют установить их в котельную в сборе, занеся через стандартный дверной проём.

Система отопления здания цеха на базе газовых котлов Vaillant ecoCraft

Котлы оборудованы модулируемыми горелками. Нижняя граница диапазона модуляции у них составляет от 17 до 22 % в зависимости от модели. При температуре подающей/ обратной линии 80/60 °C максимальная мощность составляет примерно 140, 200 и 240 кВт. Часовой расход топлива одного котла, работающего на полной мощности, составляет, грубо говоря, более 1 м3 на 10 кВт, а КПД конденсационных по сравнению с обычными котлами возрастает примерно на 15 %. Здесь все цифры приблизительны: мощность и КПД конденсационного котла в значительной степени зависят от температуры подающей и обратной линий отопления, они тем выше, чем ниже эти температуры. Но с учётом того, что стоимость кубометра газа в Костромской области на текущий момент составляет 4,80 руб., прибавка от использования конденсационной техники достаточно серьёзна. Несмотря на то что конденсационные газовые котлы сложнее, дороже сами по себе, да ещё и требуют ряда дополнительных узлов и устройств для работы, их использование в данном случае экономически выгоднее, чем применение традиционных котлов.

Котлы оборудованы раздельной системой подвода воздуха и отвода дымовых газов: приток воздуха, необходимого для горения, и выброс дымовых газов осуществляются по двум трубам. Такая конструкция удобна ещё и тем, что входящий холодный воздух может быть подан непосредственно в котёл, без использования специальных мероприятий по подогреву приточного воздуха, которые необходимы при эксплуатации традиционных котлов с атмосферной горелкой.

Для обеспечения цеха горячей водой используется один бойлер косвенного нагрева объёмом 500 л, установленный в котельной.

ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМЫ И УСТРОЙСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ

Настенный погодозависимый многофункциональный регулятор управления Vaillant calorMatic 630/3, установленный в котельной, отапливающей общежитие

Котёл — основной, но далеко не единственный элемент любой системы отопления и ГВС. И чем больше размер отапливаемых помещений, тем сложнее полная схема. Для двух рассмотренных объектов схемы, даже включающие в себя только оборудование самой котельной (котлы, насосные группы, бойлеры, расширительные баки, контуры поступления и подогрева санитарной воды и её рециркуляции и т. д.), слишком масштабны для их публикации в журнале. Полные схемы включают в себя ещё и сами системы отопления внутри зданий: теплотрассы, коллекторные системы отопления с радиаторами и тёплыми полами, систему вентиляции для производственных процессов, ГВС. Кстати, и сами отдельно стоящие здания котельных требуют сравнительно несложных, тем не менее полноценных контуров отопления пусть и невысокой мощности. В общем, любая система включает в себя множество различных устройств для управления, контроля и обеспечения безопасности эксплуатации в соответствии с пожеланиями клиента и нормами Ростехнадзора.

Установленные в данных котельных котлы Vaillant atmoCraft и ecoCraft относятся к наиболее мощным линейкам в ассортименте компании Vaillant. Номинальная мощность различных моделей котлов в линейке atmoCraft составляет от 65 до 157 кВт, а у ecoCraft — от 80 до 280 кВт. Разумеется, этим моделям редко находится применение в частном жилом секторе: подходящие для них коттеджи — редкость. Их основная область применения — отопление многоквартирных домов, производственных помещений, складов, крупных магазинов и офисных зданий. Но общие принципы построения всех систем отопления одинаковы и зависят не столько от итоговой мощности системы, сколько от её сложности. Все элементы систем собираются из стандартных компонентов. В этом заключается основное преимущество современных систем управления: одинаковые элементы могут использоваться в системах практически любой сложности. Если функций одного устройства недостаточно, систему управления можно легко расширить, подключив дополнительные модули. Для «сольной» работы котлов, когда каскадное подключение не требуется, обходятся штатными панелями управления, входящими в комплект поставки. При создании более сложных систем с расширенными возможностями управления используют дополнительные регуляторы, функционала которых вполне достаточно для создания сложных систем отопления. Ну а для особо сложных систем требуются и соответствующие регуляторы.

Автоматика Vaillant calorMatic 630/3, управляющая котельной, отапливающей цеха

Основой системы управления обеих рассматриваемых каскадных котельных являются погодозависимые регуляторы Vaillant calorMatic 630/3, предназначенные для управления каскадными установками. С их помощью можно объединить в каскад до 8 котлов и создать до 15 независимых контуров отопления с нагрузками различных типов. Все компоненты системы связываются в единое целое с помощью двухпроводного интерфейса стандарта e‑bus. Независимо от сложности систем, «подгонка», согласование и настройка отдельных компонентов управления технически достаточно просты. Конечно, производить эти операции могут только специалисты, но и на пользовательском уровне имеется большое количество разнообразных настроек и программируемых функций, позволяющих автоматизировать работу и свести к минимуму необходимость ручного управления.

Точно такие же регуляторы и системы управления применяются и на котлах меньшей мощности, которые используются для создания систем отопления сравнительно небольших частных домов и коттеджей. У Vaillant имеются и все остальные компоненты, необходимые для создания систем отопления и ГВС: тепловые насосы и солнечные коллекторы, дымоходы, насосные группы и группы безопасности, ёмкостные водонагреватели и принадлежности к ним.

ПЕРСПЕКТИВА

Подобная каскадная система имеет высокую надёжность и обеспечивает экономию топлива свыше 30% в сравнении с использованием обычного неконденсационного котла без современной системы управления. Это достигается за счёт глубокой модуляции, использования режима конденсации и работы погодозависимой автоматики.

Cхема может быть реализована на сходных по размеру объектах: при отоплении многоквартирного жилого дома, крупного домовладения, ТЦ или офисных зданий в тех случаях, когда обеспечить центральное отопление по тем или иным причинам невозможно. Впрочем, с учётом того, что мощность котлов и их количество подбираются в каждом случае индивидуально, использовать аналогичные решения можно и в сравнительно небольших частных домовладениях, и при отоплении гораздо более крупных объектов и комплексов.

Реальный объект опубликован в журнале «Потребитель. Все для стройки и ремонта ОСЕНЬ-ЗИМА 2013 (№ 12` 2013)
ноябрь 2013 г.