Тепло нового тысячелетия.
Системы теплоснабжения развиваются уже не одно столетие, и пройденный за это время путь поражает неискушенное воображение. Примитивные печки на дровах и чугунные «буржуйки» уступили место высокотехнологичным и экономичным котлам с электронным управлением. Ныне эти «умные» агрегаты могут обогревать и небольшие частные дома, и целые городские кварталы.
Казалось бы, в последние десятилетия развития отопительного оборудования уже все изобретено и оптимизировано до совершенства. Однако сегодня современные технологии позволяют выйти на новый уровень производительности и безопасности. Какие же разработки сейчас наиболее актуальны для нашей страны, и какие инновации будут играть ключевые роли в теплоснабжении в недалеком будущем?
Котельное оборудование.
В России в последние годы наблюдается колоссальный интерес к автономным системам теплоснабжения, способным стать альтернативной не всегда эффективным централизованным теплосетям. Поэтому становятся все более востребованными современные отопительные котлы, которые могут работать в мини-котельных на предприятиях, в многоэтажных или индивидуальных жилых домах.
За десятилетия технической эволюции из простого резервуара, где нагревалась вода, котел превратился в сложный прибор, в котором в одном корпусе собраны не только тепловая группа (камера сгорания, теплообменник, горелка), но и циркуляционный насос, расширительный бак, управляющая автоматика и системы безопасности. Сейчас эксперты выделяют несколько наиболее четких тенденций развития отопительных котлов для промышленного и бытового применения. Это повышение эффективности работы теплогенерирующих приборов, увеличение их надежности и срока службы, а также самое широкое внедрение электронных средств контроля и управления.
Увеличение эффективности котлов является одним из основных направлений, на которых сконцентрировано внимание разработчиков еще с середины 1970-х гг., когда в Европе разразился энергетический кризис. С тех пор повышение экономичности этого ключевого элемента отопительных систем становится важнейшим вектором развития. С ростом цен на все виды топлива и в России увеличивается интерес к энергоэффективным новациям, уже активно используемым европейцами.
Одним из серьезных прорывов стала разработка в начале 1980-х гг. котлов конденсационного типа. С помощью особой конструкции камеры сгорания и теплообменников они получили возможность утилизировать скрытую теплоту парообразования, которая ранее не использовалась и терялась вместе с продуктами сгорания. Благодаря этому, их КПД превышает на 10–15% параметры обычных котлов и по традиционной схеме расчета (по низшей теплоте сгорания топлива) составляет 105–107%. На сегодняшний день значительная доля отопительных агрегатов, продаваемых в Западной Европе, —это именно конденсационные котлы.
Сейчас производители ведут исследования в направлении повышения компактности приборов при сохранении высокой тепловой мощности. Хорошим примером здесь являются разработки RENDAMAX (входит в MTS Group). Например, настенные конденсационные котлы серии R30 имеют мощность 120 кВт при весе всего в 90 кг! Благодаря компактным размерам такие модели могут монтироваться на стене в небольших помещениях, скажем, в реконструируемых зданиях. Для мини-котельных, где также актуальна экономия места, предназначены компактные конденсационные котлы серии R600 шириной всего 77 см (при мощности до 539 кВт).
Еще одним важным направлением повышения эффективности котлов стало внедрение электронного управления и интеграция в единую интеллектуальную систему управления домом. Скажем, настенные конденсационные котлы GENUS PREMIUM, разработанные специалистами ARISTON, имеют функции самодиагностики, выбора оптимального режима работы для экономии топлива и предупреждения нештатных и аварийных ситуаций. Важной особенностью современных интеллектуальных котлов также является возможность обмена данными с широким спектром проводных и беспроводных внешних устройств. Во-первых, это уличные и комнатные цифровые датчики температуры, с помощью которых возможна регулировка выработки тепла в зависимости от температуры окружающей среды. Во-вторых, это блок комплексного управления микроклиматом в доме (Clima Manager), позволяющий контролировать все параметры отопительной системы и задавать необходимый режим работы котла в зависимости от дня недели и времени суток. Более того, сейчас в Западной Европе активно внедряются протоколы, позволяющие управлять работой котла через Интернет или по мобильному телефону.
Все эти высокотехнологичные устройства не просто делают управление котлом простым и доступным, но позволяют оптимизировать его работу и тем самым снизить непродуктивное потребление энергоресурсов.
Направлять и регулировать.
В современных сложнейших системах теплоснабжения не последнюю роль играет запорная и регулирующая арматура. Так, для обеспечения оптимального распределения гидравлического давления в системе отопления применяются балансировочные клапаны (регулирующие вентили). Они разделяют систему отопления на независимые контуры и тем самым стабилизируют ее работу, упрощают наладку и т.п. В результате каждый контур получает ровно столько тепла, сколько необходимо в данный момент времени, что позволяет существенно снизить энергопотери.
Для Европы подобная арматура уже давно не является новинкой, напротив, без ее применения немыслима ни одна сколько-нибудь сложная система отопления. В России же балансировочные устройства пока воспринимаются как инновации. Кстати, во многих проектах модернизации отечественных централизованных систем теплоснабжения жилых зданий именно установке балансировочных кранов уделяется особое внимание. Они позволяют устранить характерную для наших многоквартирных домов ситуацию, когда нижние этажи получают тепло в избытке, а верхние тем временем замерзают.
Между тем, инженерная мысль в Европе не стоит на месте. Регулировка теплового баланса «на глазок» уже не может удовлетворять современных потребителей, особенно если в системе присутствует множество разнородных ветвей, таких как водяные «теплые полы», радиаторы отопления и т.п. Подсчитано, что превышение теплового режима всего на 1 °C приводит к возрастанию энергопотребления на 15%. Поэтому разработаны специальные измерительные компьютеры (в частности, компании OVENTROP), которые подключаются непосредственно к регулирующему вентилю. Они анализируют текущее состояние конкретной ветви системы (перепад давлений, расход теплоносителя) и вычисляют оптимальный режим работы.
Еще одним безусловно полезным типом арматуры, лишь в последние годы получившим широкое распространение в России, является радиаторный терморегулятор. Во всем мире эти небольшие устройства, устанавливаемые перед радиатором, стали неотъемлемой составляющей систем отопления, направленной на сбережение энергии. Они регулируют подачу теплоносителя в отопительный прибор в зависимости от потребности пользователя в тепле. Терморегуляторы могут поддерживать температуру на желаемом уровне в диапазоне от 6 до 26 °С с точностью до 1 °С. Подсчитано, что таким образом эти устройства позволяют сэкономить до 20% тепловой энергии.
Основное требование, предъявляемое специалистами к этому типу арматуры, — это надежность. Впрочем, устойчивость к гидравлическим ударам, коррозии и низкому качеству теплоносителя, по сути, стала уже нормой для продукции ведущих европейских производителей регулирующей арматуры. Так что для западного потребителя сейчас на первый план выходят не столько функциональность терморегуляторов, сколько их внешний вид. Поэтому производители уделяют самое серьезное внимание дизайну изделий, чтобы они подходили к радиаторам отопления и интерьеру в целом. Для этого выпускаются модели широкой цветовой гаммы (прозрачные, хромированные, позолоченные, белые, черные и т.п.). Более того, ведутся эксперименты с формой приборов. Любопытно, что в создании некоторых моделей термостатов Oventrop принимала участие студия известнейшего дизайнера Луиджи Колани.
Тепло по адресу.
Обращаясь к инновациям в секторе приборов отопления, стоит отметить, что самые существенные из них направлены на преодоление многочисленных недостатков отечественных централизованных сетей теплоснабжения. Высокое рабочее и опрессовочное давление, большая вероятность гидравлических ударов, низкое качество теплоносителя (повышенное содержание кислорода и разного рода взвесей) — все это является серьезными негативными факторами, влияющими на срок службы радиаторов.
Для популярных ныне стальных радиаторов в российских условиях особую актуальность приобретает коррозионная устойчивость, от которой прямо зависит срок службыприбора. Установлено, что в российских централизованных системах теплоснабжения зависимого открытого типа, где в теплоносителе растворено много кислорода, стальной радиатор без внутреннего антикоррозионного покрытия проработает не дольше 2–3 лет. Поэтому усилия производителей направлены на разработку эффективных и долговечных защитных покрытий, предотвращающих появление ржавчины. Для этого используются металлы (цинк, алюминий, цирконий), керамические композиты и разнообразные полимеры (смолы, пластики).
Исследования показали, что наилучшая защита внутренней поверхности радиатора обеспечивается при использовании многослойного покрытия с металлическими и полимерными компонентами. Интересно, что подобный принцип используется при защите металлических деталей от воздействия морской воды в судостроении. Специалистами концерна ZEHNDER GROUP было запатентовано антикоррозийное покрытие Dacromet, состоящее из внутреннего металлического слоя (частицы алюминия и цинка), структура которого напоминает рыбью чешую, и внешнего полимерного слоя, обеспечивающего дополнительную защиту. Это инновационное покрытие применяется для защиты стальных трубчатых радиаторов Charleston Pro, срок службы которых, по оценкам независимых экспертов, превышает 25 лет.
Важной особенностью защитного покрытия Dacromet является способность самовосстанавливаться. Если в процессе эксплуатации твердые частицы, содержащиеся в некачественном теплоносителе, повреждают поверхность защитного слоя, то он «залечивает» повреждение и предотвращает коррозию стали.
Не менее актуальна для российского рынка проблема разработки радиаторов с повышенной прочностью, которые подходят для применения в централизованных системах отопления с большим рабочим давлением (более 10 атм.). Надо сказать, такие условия эксплуатации не характерны для Западной Европы, где распространены автономные и централизованные независимые системы теплоснабжения с относительно низкими рабочими давлениями. Потому западным разработчикам приходится использовать исследования российских институтов, в частности НИИ Сантехники. Результатом такого взаимодействия стало создание на итальянском заводе FARAL (концерн ZEHNDER GROUP) литого алюминиевого радиатора двухканальной конструкции. Благодаря такому строению удалось добиться впечатляющей прочности. Давление на разрыв этого прибора — более 60 атм., в то время как тот же параметр для литых радиаторов традиционной одноканальной конструкции достигает лишь 45 атм.
В Западной Европе в последние годы выделилось и еще одно направление инноваций, о котором уже упоминалось в связи с развитием терморегуляторов. Относится оно не к улучшению функциональных характеристик радиаторов, а к увеличению разнообразия дизайнерских решений. Вопрос внешнего вида этих приборов приобретает все большую значимость. Сейчас выделяется отдельное направление дизайн-радиаторов, назначение которых в первую очередь — служить украшением жилища. Например, инженеры и дизайнеры ZEHNDER разработали стильные радиаторы в форме скамьи или же интегрированные с зеркалом, которые хорошо подходят для концептуальных и стильных интерьеров. Приборы отопления все более изысканных форм каждый год представляются вниманию публики на крупнейших дизайнерских выставках — в одном ряду с предметами интерьеров, мебелью и модными аксессуарами. Так, модель Zehnder Dualis Plus за три года с момента появления собрала несколько наград в области дизайна и функциональности, наиболее значимыми из которых являются Design Plus и Plus X Award.
Рассмотренные инновации современного отопительного оборудования — лишь малая часть того неиссякаемого потока новинок, которые ежегодно появляются в этой быстроразвивающейся отрасли. Производители используют новые материалы, формы и технические решения, которые не только повышают эксплуатационные характеристики приборов, но и делают их более эстетичными. Отечественный рынок сейчас жадно впитывает все европейские модные веяния. Какие из них найдут свое место в условиях российской специфики — покажет время. Но уже сейчас понятно, что с ростом цен на энергоресурсы предпочтение будет отдаваться инновациям, направленным на повышение энергоэффективности систем отопления.
