Современные энергосберегающие технологии в системе водоснабжения и водоотведения

Реализация в типовых проектах смешанной схемы присоединения водонагревателей горячего водоснабжения с ограничением максимального расхода сетевой воды на вводе и авторегулированием подачи тепла на отопление позволила обеспечить приоритетность поступления теплоносителя на горячее водоснабжение (используя аккумулирующую способность зданий при переменном режиме работы отопления) и тем самым стабильное поддержание заданной температуры горячей воды на выходе из водонагревателей независимо от уровня водоразбора.

Устранение колебаний в температуре горячей воды и увеличения ее выше 60°С за счет применения электронной системы авторегулирования снизило зарастание водонагревателей коррозионными отложениями и, соответственно, их сопротивление движению воды.

Однако вопросы разрегулировки систем горячего водоснабжения и излишней циркуляции остаются актуальными и сегодня, особенно при реконструкции существующих систем.

В условиях расчета за расходуемую горячую воду по водосчетчикам нарушения в циркуляции приведут к значительной переплате, т. к. недостаточная циркуляция вызовет слив воды до достижения воды нужной температуры, а при постоянно недостаточной температуре горячей воды – к сокращению подмешивания холодной воды и тем самым к увеличению потребления горячей воды, а вместе с ней и расхода тепла на горячее водоснабжение, поскольку последний получается умножением измеренного количества воды на постоянный расчетный перепад температур.

Современные централизованные системы горячего водоснабжения от ЦТП представляют собой разветвленные многокольцевые системы, требующие квалифицированного проектирования. На практике в их проектировании допускались серьезные ошибки. Не учитывались требования для обеспечения равномерной циркуляции в сети, заключающиеся в соблюдении определенного соотношения между сопротивлениями отдельных ответвлений и разводящих трубопроводов. В результате интенсивная циркуляция осуществлялась через ближайшие стояки; в удаленных стояках и секционных узлах она была меньше или отсутствовала совсем, вследствие чего в водоразборные краны вода поступала охлажденной.

На практике с целью доведения циркуляции до дальних стояков предусматривалась установка более мощного циркуляционного насоса. При этом циркуляционный расход приближался по величине к расчетному секундному расходу на водоразбор. Это мероприятие приводит только к отрицательному эффекту. Вследствие еще большей перегрузки подающего трубопровода и водоподогревателя второй ступени резко увеличиваются потери давления и возникают перебои в подаче воды на верхние этажи. Это влечет за собой установку более мощных высоконапорных насосов хозяйственного водопровода, что приводит к значительному росту капитальных затрат и перерасходу электроэнергии на перекачку.

Учитывая, что потери давления в системе горячего водоснабжения из-за водонагревателей больше, чем в системе холодного водоснабжения, а давление в них создается одной и той же насосной установкой, вышеперечисленные мероприятия могут быть заменены более экономичным и рациональным инженерным решением – созданием дополнительной подкачивающей установки в системе горячего водоснабжения. Для этой цели могут быть использованы циркуляционные насосы путем перестановки их на подающий трубопровод (до или после водонагревателя второй ступени).

При такой схеме установки насосы работают как циркуляционно-повысительные. В циркуляционном режиме насос работает как циркуляционный, не нарушая принятого распределения расхода воды, а при водоразборе он становится циркуляционно-повысительным, компенсируя своим напором повышенные сопротивления подогревателей и трубопроводов и увеличивая давление в системе. В большинстве существующих ЦТП перестановку циркуляционных насосов можно выполнить без замены насосов в связи с тем, что последние, как правило, обеспечивают пропуск расчетного секундного расхода воды на водоразбор. В сравнении с общепринятой схемой такое решение позволяет сократить расчетный напор хозяйственных насосов и уменьшить период их использования.

Учитывая переменный режим водопотребления, а также то, что в часы максимального водоразбора наблюдается падение давления в городском водопроводе (из-за увеличения потерь давления в трубопроводах), целесообразно хозяйственные подкачивающие насосы устанавливать с регулируемым числом оборотов двигателя. Регулирование выполняется за счет поддержания заданного давления после первой ступени водонагревателей горячего водоснабжения, принимая изменяющееся сопротивление водонагревателя при прохождении через него воды на горячее водоснабжение за аналог изменения потерь давления в трубопроводах холодной воды до последнего водоразборного крана. Как показывает практика, при этом расход электроэнергии на перекачку сокращается более чем в 2 раза по сравнению с работой насоса в режиме максимального давления и создания необходимого напора регулирующим клапаном.

Регулирование числа оборотов циркуляционно-подкачивающих насосов проводить не следует, т. к. они работают в постоянном режиме – по мере сокращения водоразбора увеличивается объем циркуляции.

Для снижения разрегулировки потокораспределения циркуляции необходимо повысить гидравлическую устойчивость системы горячего водоснабжения. Это достигается увеличением сопротивления стояков системы, объединяя все стояки одной секции дома в единый секционный узел с одним циркуляционным стояком вместо распростаненного решения с самостоятельным стояком на каждый водоразборный стояк. При этом к водоразборному стояку подключаются полотенцесушители по проточной схеме, и все стояки, обслуживающие квартиры одной секции, в верхней части объединяются перемычками в один узел, от которого отводится один циркуляционный стояк малого диаметра.

Далее даже при обеспечении минимально необходимого давления у последнего водоразборного крана за счет описанных выше решений установки циркуляционных насосов по циркуляционно-повысительной схеме и регулирования числа оборотов хозяйственных подкачивающих насосов, остается разный уровень давлений у водоразборных кранов, расположенных на разных этажах из-за различия гидростатического давления. Для устранения этого системы водоснабжения разбивают на зоны, и, кроме того, на подводках холодной и горячей воды в каждую квартиру устанавливают самостоятельные квартирные регуляторы давления, снижающие при протекании через них воды давление в нижних этажах до уровня верхнего этажа.

Поддержание давления воды перед каждым водоразборным краном на минимально необходимом уровне – очень важное мероприятие с точки зрения сокращения потерь воды, а для горячего водоснабжения и теплопотребления – снижается расход воды при изливе и утечки через арматуру. При стабилизации давления в системе водоснабжения среднесуточный расход горячей воды на одного жителя соответствует норме СНиП – 105–110 л/(чел.•сут.). С повышением давления в системе выше минимально необходимого расход горячей воды резко возрастает, достигая, 150–180 л/(чел.•сут.).

Дальнейшее сокращение водопотребления зависит от жителей – это мытье посуды и станков для бритья в непроточной воде, а бывают случаи, что хозяйка открыла воду и ушла по своим делам; это закрывание крана при намыливании и другие индивидуальные для каждого жителя мероприятия. Однако это будет выполняться только тогда, когда жители будут заинтересованы в сокращении водопотребления, т. е. когда будут платить не по норме, а по водосчетчику.

В соответствии с нормами по энергосбережению во всех строящихся зданиях должны быть установлены квартирные водосчетчики на холодную и горячую воду (в проектах они есть). Разработана и действует система автоматического считывания показаний этих водосчетчиков вместе с квартирными электросчетчиками («ЭНЭЛЭКО»), но по-прежнему расчет с жителями ведется по нормативам, которые по расходу воды в 1,5 раза превышают норму СНиП.

Консольные и консольно-моноблочные агрегаты используются довольно длительный период на рынке стран СНГ, они служат для повышения напора потока жидкости и обеспечения ее циркуляции при горячем и холодном водоснабжении в жилых домах и промышленных сооружениях.

При этом имеют массу недостатков и проблем. Для установки консольного агрегата необходимо сооружение массивного фундамента для снижения уровня вибрации. Агрегаты создают повышенный шум. Для нормальной эксплуатации необходимо монтировать дренажную систему для отвода воды, которая со временем начинает просачиваться из-под сальника, который нуждается в регулярной замене. При его износе смазка попадает в перекачиваемую воду, что недопустимо по санитарным нормам. Все это требует систематического технического обслуживания и обслуживающего персонала.

После проведения ремонтных работ консольный насос с электродвигателем нуждается в центровке, которая выполняется на месте, в условиях для этого не приспособленных, что влечет за собой скорый выход агрегата из строя и новый ремонт.

В Северо-Западном регионе в последнее время употребляются экономичные и бесшумные (аналоги консольным агрегатам) — бустерные насосы. Бустерный агрегат представляет собой герметичный корпус, в котором размещен погружной электронасосный агрегат. Благодаря своим конструктивным особенностям, агрегат не требует центровки, так как она выполнена на заводе, он не требует прочного фундамента, так как агрегат значительно легче своих консольных аналогов и при работе не испытывают вибрации, не нуждается в постоянном наблюдении, так как агрегат является бессальниковым и не требует технического обслуживания. Подшипники бустерных агрегатов смазываются водой, не загрязняя воду.

При затоплениях помещений с консольными агрегатами объект остается без водоснабжения на весь срок устранения последствий аварии, а электродвигатель выходит из строя и подвергается сушке или ремонту.

Бустерный агрегат герметичен и лишен этого недостатка. Использование погружного электродвигателя позволяет ему работать неограниченное время в затопленном помещении, после устранения аварии агрегат не требует профилактических работ и внешнего осмотра.

Соответствие агрегата требованиям системы водоснабжения означает, что он должен подавать нужное количество воды и создавать требуемое давление. При этом он должен работать в допустимом диапазоне подач и в нем не должна возникать кавитация. Организации, проектирующие системы водоснабжения, при обосновании выбора электронасосного агрегата, зачастую не в полной мере учитывают эти обстоятельства. А эксплуатирующие организации не уделяют должного внимания обеспечению соответствия реальных режимов работы допустимым.

Эксплуатация электронасосного агрегата не в допустимых режимах приводит к негативным последствиям:

- снижение экономической эффективности систем водоснабжения;

- увеличению расхода воды в системах;

- увеличению расхода электроэнергии;

- повышению шума и вибрации агрегата и трубопроводов; преждевременному износу и выходу из строя подшипников электронасосного агрегата;

- поломке вала насоса или электродвигателя;

- разрушению рабочего колеса насоса;

Зачастую консольные агрегаты не соответствуют требованиям системы. Их конструктивные особенности не позволяют получить широкий диапазон подач и напоров. Пример - бустерный агрегат для создания необходимого давления в системе сальников запирающих выход пара из размольного отделения щепы, а также для охлаждения крышки этих сальников. Здесь используются агрегаты с подачей 4 м³/ч и напором 120 м с мощностью электродвигателя мощностью 3 кВт.

Капитальные затраты, напрямую связаны с полезной площадью, занимаемой электронасосными агрегатами, что довольно важно при существующих в данной момент затратах на строительство.

Эксплуатационные расходы включают в себя оплату электроэнергии, содержание обслуживающего персонала, а также затраты на ремонт агрегатов.

Оплата электроэнергии составляет большую долю эксплуатационных расходов, перекрывая цену агрегата. Например, консольный агрегат К-80-50-200 мощностью 15кВт потребляет за год 131400 кВт ч.

В настоящее время существует большое разнообразие бустерных агрегатов с широким диапазоном подач и напоров. И даже если требуется агрегат с заданными подачами серийно не выпускаемыми, то завод имеет такую возможность этот агрегат изготовить. Это должны сегодня знать все и проектировщики и эксплуатационники. Например, если требуется агрегат с параметрами 30 м³/ч, напор 35 м, придется применить ближайший большой агрегат марки К (КМ)80-50-200, имеющий номинальную подачу 50м³/ч и напор 50 м. При этом запас по расходу составит 20м³/ч, а по напору -15м.

Принятый запас увеличит потребляемую мощность на 6,5 кВт, а годовой перерасход электроэнергии составит 57685 кВт ч при условии непрерывной работы в течение года. Для уменьшения этого перерасхода следует применить бустерный агрегат нестандартного ряда.

Заключение

Энергосбережение в водоснабжении и водоотведении должно строиться на основе следующих мероприятий: учет тепло- и водоподачи, затрат на энергоснабжение и сокращение их потерь; сокращение потребляемой электроэнергии о оптимизация электроснабжения; сокращение количества непроизводительного ручного труда (сокращение численности обслуживающего персонала); повышение КПД технологического оборудования за счет энергосберегающих технологий; создание автоматизированных информационных систем сбора данных и управления инженерными сетями и объектами; оперативность и оптимальность управления технологическими объектами; информирование общественности о результатах реализации мероприятий по энерговодосбережению.

При применении технологий энергосбережения анализом назначения объектов энергетики в технологической цепи выработки, транспортировки и распределения тепловой энергии и подачи потребителям воды прослеживается взаимосвязь всех производств для соблюдения баланса «выработка-потребление» в зависимости от времени года, погодных условий и тепло- и водоразбора потребителем, и очевидна необходимость комплексного подхода к решению задач энергосбережения и повышения надежности тепло- и водоснабжения.

Требования к качеству отопления (температура в помещениях), горячей воды (напор, температура) и холодной воды (напор) строго нормируются. Эти требования обеспечивают тепловые станции с водогрейными котлами, магистральные трубопроводы с транспортируемым теплоносителем, центральные тепловые пункты (ЦТП), подающие тепловую энергию и воду с определенными характеристиками непосредственно потребителю.

Список использованной литературы

1. Врублевский Б.И. Основы энергосбережения. – Гомель, 2003. - 200 с.

2. Гинзбург А.В. Основные направления государственной технической политики модернизации ЖКХ РФ. // Новости теплоснабжения. - 2013. - №12. С. 3-12

3. Кинах А. Проблемы отечественного ЖКХ должны быть среди приоритетов государственной политики. // Мир недвижимости. - 2009. - №4. - С. 3

4. Орлова Р.И., Зайцев Л.К., Пронин А.З. Экономика жилищно-коммунального хозяйства. - М.: Экономика, 2008. - 270 с.

5. Теплоэнергетика и теплотехника. Общие вопросы /Под ред. В.А. Григорьева, М.И. Зорина. - М.: Энергия, 2011. - 143 с.

Приложение А

Производственная структура ЗАО «Челныводоканал»

баня, химчистка, стирка билья, реставрация матрасов, парикмахерские услуги и т.д.

ДИРЕКТОР

БЫТОВОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ
	главный инженер		АУП

Поиск по сайту: