Потребителей мало интересует техническая часть, несколько больше волнуют материальные затраты, главное — решить проблему «еле текущей воды». Установка насоса-повысителя в отдельной квартире — тернистый путь, малоэффективный и, как правило, технически некорректный, особенно в части воздействия на систему водоснабжения дома. Следует понимать, что насос не «вырабатывает» воду из трубопровода, а лишь перекачивает воду, поступающую по нему. Может ли трубопровод пропустить необходимое количество воды за единицу времени? Если сечение мало (либо из-за ошибки проектирования, либо по причине «зарастания» труб), то насос в отдельной квартире решит проблему за счет других потребителей временно, пока насосы не появятся в других квартирах. После этого труба того же сечения все равно не сможет пропустить больше воды (все будет потеряно на рост сопротивления на перегруженном трубопроводе). Таким образом, начинать надо с трубопровода (стояка). Для нас важно, что диаметр и материал трубопровода повлияют на потери напора на трение при протекании воды по трубе, т.е. определят график характеристики системы и повлияют на решение о необходимости повышения давления воды и величине потребного повышения. Если трубопровод не «зарос» и его диаметр соответствует количеству воды, а напор у потребителей мал, то есть проблема с давлением воды «на входе». Решать такую проблему надо с учетом всех потребителей, а не для отдельно взятой квартиры. Аналогичная задача и в новом строительстве (второй взгляд на проблему), когда согласно условиям входного давления недостаточно и застройщик (подрядчик) должен применять соответствующие установки повышения давления. Уровень решений при наличии проекта и технадзора становится выше, чем в индивидуальных случаях, но единая техническая политика просматривается слабо, экономия на всем — вот лозунг дня. Эксплуатационные затраты — понятие, которое в жилищном строительстве пока не очень известно. Зачем строителям учитывать затраты на эксплуатацию оборудования (на электроэнергию, на сервис и ремонт). По насосному оборудованию действительна следующая статистика за срокслужбы: стоимость оборудования — от 10 до 15 % от общих затрат; затраты на сервис — от 7 до 15 %; затраты на электроэнергию — более 70 %. За счет чего экономить, применяя установки повышения давления? Что допустимо, а что не очень? Каким требованиям должно соответствовать оборудование? Что такое совокупные затраты, кто и как их должен определять и учитывать? Это вопросы отдельного разговора. Территориальный водоканал, обеспечивающий определенные условия централизованного водоснабжения, в силу положения может и должен формировать третий — комплексный — взгляд на проблему и пути решения. Подход к определению технических условий для нового строительства и к мероприятиям по совершенствованию систем водоснабжения может быть только следующим: необходимо подавать заданное количество воды с заданным напором (график во времени суток) и делать это с наименьшими затратами и с соблюдением технических требований. Принимая решение о снижении напорной характеристики на повысительной насосной станции, например на 4 м водн. ст., с одновременным применением установок в конкретных «критических» домах, может учесть и сокращение затрат на электроэнергию по мощному оборудованию насосной станции (несколько насосов с мощностью двигателей около 400 кВт каждый), и сокращение затрат на ликвидацию аварий на изношенных трубопроводах (в силу снижения давления), включая расходы на послеремонтную промывку, и снижение уровня утечек на трубопроводах. К «критическим» будут отнесены дома, как правило, повышенной этажности, входное давление на которых после снижения выходного давления на насосной станции станет недостаточным для водоснабжения квартир верхних этажей. Исходя из объема подачи крупной насосной станции на уровне 430 тыс. м3/сут, можно рассчитать экономию расхода электроэнергии при снижении напора: формула ~1~ Пример условный. Если предположить возможным снижение напора на насосной станции на 4 м, то экономия за год — 2900 тыс. кВт?ч, снижение затрат только на этом (при условной расценке 1 руб. 20 коп./(кВт?ч)) — 3500 тыс. руб. Если при этом надо оборудовать 150 «критических» домов установками повышения давления (затраты на приобретение, монтаж и ввод в эксплуатацию составят 300 тыс. руб. на одну установку), то грубая оценка окупаемости — около двух лет даже с учетом затрат на электроэнергию по таким установкам (мощность двигателей приблизительно от 0,55 до 1,1 кВт на насос). При постоянном давлении на входе в сбалансированную гидравлическую систему водоснабжения объекта каждый из потребителей в пределах системы должен быть обеспечен водой в достаточном объеме, независимо от удаленности точек водоразбора от входа в систему. В случае многоэтажного жилого здания это означает, что при открытии крана на верхнем этаже во время пикового расхода (в вечерние часы) будет получен приемлемый для потребителя напор. В городе, где плотность застройки неравномерна, суточное потребление колеблется, этажность даже в пределах одного квартала различна, необходимо и экономически целесообразно применять насосные станции повышения давления. Как повышать напор, с помощью насоса или с помощью автоматической насосной установки? Если все-таки использовать автоматическую насосную установку, то сколько должно быть насосов и каких? Значительную экономию можно получить за счет правильного выбора типа установок. Применение частотного регулирования целесообразно в связи со значительными изменениями объема водопотребления на дом (Q — расхода в единицу времени) в течение дня. Насосы с частотным регулированием автоматически подстраиваются под изменение гидравлических характеристик системы. Это означает, что энергопотребление будет всегда минимальным для данных характеристик системы. При помощи частотного регулирования скорости вращения электродвигателя насос изменяет свою гидравлическую характеристику — происходит «сдвиг» насосной кривой зависимости напора от расхода. В системе водоснабжения, как правило, фиксируется параметр напора. Когда расход (потребление воды) уменьшается, частота вращения электродвигателя уменьшается тоже, пока не будет достигнут требуемый напор. Аналогично и в сторону увеличения расхода (рис. 1). Таким образом, можно отметить, что при использовании насосов с частотным регулированием оптимизируется сопротивление в трубопроводах, улучшаются комфортные показатели работы системы (отсутствие гидроударов по трубопроводам, скачков давления у потребителя, звуковых эффектовот превышения скорости протекания), достигается гидравлическая комфортность системы, снижается потребляемая мощность и экономится электроэнергия. Современный подход заключается в использовании нескольких насосов со встроенными преобразователями, установленными в параллель на едином основании. Стандартная насосная станция состоит из двух (1 рабочий, 1 резервный), трех (2 рабочих, 1 резервный), четырех (3 рабочих, 1 резервный) и более насосов. Пока наиболее распространенным в силу величины капитальных затрат является станция из двух насосов. Но частотное регулирование в подобной схеме не позволяет работать с высоким КПД во всем диапазоне требуемых расходов. Область высоких КПД по объему перекачиваемой воды лежит в диапазоне от 70–75 % до 125–130 % от рабочей точки насоса с максимальным КПД. Правильный выбор количества насосов и, соответственно, их номинала требует понимания условий работы установки. Из того, что неочевидно на первый взгляд, но важно при подборе, необходимо отметить, что глубина регулирования производительности насоса за счет частоты вращения составляет 30 % от номинала насоса. При подборе номинала подачи одного насоса (Q) надо учитывать, что его производительность не должна более чем в три раза превосходить минимальные расходы в ночные часы. Из представленного на рынке насосного оборудования для систем водоснабжения наибольшую известность и распространение получили установки повышения давления фирмы GRUNDFOS — Hydro 2000. Такая установка представляет собой малогабаритную насосную станцию, состоящую из многоступенчатых центробежных насосов вертикальной компоновки конструктивного ряда CR/CRE, число которых может изменяться от 2 до 6 шт. На рынке Северо-Запада широко применяются аналогичные по конструкции установки «Гидро-Про» (Hydro-PRO), производимые и поставляемые «Промэнерго» с незначительно сокращенным набором функций, достаточным для решения задач повышения давления в системах водоснабжения объектов/зданий. За счет этого, а также в силу сборочной экономии последние имеют более низкую цену, при этом потребителям предлагаются как обычные мультинасосные установки с позиционным регулированием по давлению (каскадное включение/выключение двух-трех насосов с чередованием работы), так и установки с частотным регулированием насосов, что обозначается индексами MF или MFV. Опыт совместной работы Левобережного водоканала Санкт-Петербурга и ЗАО «Промэнерго» При эксплуатации энергоемких производств, какими являются системы водоснабжения и водоотведения г. СанктПетербурга, стоимость энергоресурсов в значительной мере определяет себестоимость продукции и тарифы на услуги ГУП «Водоканал СПб». В настоящее время работа насосных станций 2-го и 3-го подъемов контролируется по выходному давлению, а оно для большинства этих станций составляет от 36 до 50 м водн. ст. Если принять во внимание весьма значительную производительность насосных станций, становится понятной цена снижения выходного давления даже на несколько метров. При этом нельзя допускать ухудшение качества услуг населению. В 2000 г. ГУП «Водоканал СПб» приступил к решению задачи по снижению расхода электроэнергии на Московской насосной станции(МНС) 3-го подъема — самой крупной из подобных станций в бывшем Советском Союзе и России. Производительность МНС составляет около 600 тыс. м3/сут. Выходное давление на тот период составляло 38–50 м. За счет насосов-повысителей в 11 домах повышенной этажности Московского района удалось снизить выходное давление МНС на 2–4 м водн. ст., сэкономить более 2000 тыс. КВт?ч электроэнергии в год и окупить затраты на установку насосов-повысителей менее, чем за два года. При этом одновременно с экономией было обеспечено достижение следующих целей: ??повышение надежности и устойчивости водоснабжения; ??снижение аварийности на городских сетях водоснабжения; ??снижение нагрузки на канализационные сети и очистные сооружения. Проблема изношенности городских коммуникаций, в т.ч. и водопроводных сетей, хорошо известна. Для ее исправления помимо значительных средств необходимо время, ибо за короткий срок невозможно заменить разветвленную сеть большой протяженности. Оснащение домов повышенной этажности насосными установками позволяет постепенно снижать давление, сокращая количество аварий и продлевая срок службы сетей. При снижении количества аварий соответственно уменьшается объем вытекания воды из водопроводных сетей (потери при аварии), а также количество воды на промывку трубопровода после ликвидации аварий. Соответственно снижается нагрузка на канализационные сети и очистные сооружения. Последовательность работ: ??обследование помещений под насосные установки; ??требования к помещению; ??выбор места под насосную установку; ??натурные замеры Q и Н; ??подбор насосных установок. Выбор в пользу насосного оборудования «Грундфос» во многом определялся той квалифицированной и полноценной консультационной и сервисной поддержкой, которую Левобережный водоканал получил по насосному оборудованию «Грундфос» в ЗАО «Промэнерго» (авторизованное сервисное предприятие GRUNDFOS, давно известно на рынке как крупнейший поставщик насосного оборудования для систем водоснабжения, повышения давления, канализации и водоотведения, обеспечивающее весь комплекс работ, включая проектные, монтажные и сервисные услуги). Работы с «Промэнерго» были начаты Левобережным водоканалом в 2001 г. с восьми домов в Московском административном районе Санкт-Петербурга, в 2002 г. к ним добавились еще три дома в Московском районе и один дом в Центральном районе. В 2003 г. из-за ограниченности средств насосы были установлены только в одном доме в Московском районе, а за счет средств Академии гражданской авиации установками были оборудованы пять зданий Академии. Следует сказать о том, что по мере накопления опыта совместной работы и сведений о функционировании установленного оборудования, задачи постепенно усложнялись. Если на первых порах монтировались, как правило, однонасосные установки Hydromono («Грундфос»), то уже в текущем году в целях повышения надежности и устойчивости водоснабжения было принято решение об использовании насосных станций с двумя агрегатами, оснащенными преобразователями частоты. В 2004 г. была разработана программа по Гавани Васильевского острова, в которой предусмотрено приобретение по лизингу насосных установок повышения давления по 40 адресам (в т.ч. по 9 адресам в Московском районе). Район Гавани снабжается водой от Гаваньской насосной станции 4-го подъема и 4-х ПНС 5-го подъема. Выходное давление на Гаваньской НС составляет 61 м. Этого давления достаточно для подачи воды в 15-этажные дома. Была поставлена задача снизить давление в городской сети до уровня, достаточного для обеспечения 9-этажных домов, что в итоге означало снижение давления в сети на 10 м днем и на 20 м ночью, в домах с этажностью 10 и более установить насосные станции повышения давления. В результате состоявшихся тендеров Водоканал остановил свой выбор на установках Hydro-PRO («Промэнерго») на базе насосов CR («Грундфос») с частотным регулированием (MF/MFV). Средняя стоимость насосной установки, состоящей из двух насосных агрегатов (один рабочий плюс один резервный), с учетом монтажных и пусконаладочных работ силами «Промэнерго», составила около 260 тыс. руб. (в ценах апреля 2004 г.). Установка HydroPRO MF/MFV («Промэнерго») представляет собой комплект насосного оборудования на базе насосов CR. Насосы смонтированы на раме и обвязаны запорной арматурой с обеспечением байпаса и защиты от «сухого хода». Управление обоими насосными агрегатами — автоматическое. Шкаф управления с частотным преобразователем в установках типа MF управляет насосами по очереди при малых расходах, при пиковых нагрузках работают оба насоса, а в установках типа MFV — в режиме «один — рабочий, один — строго резервный (со сменой по времени)». В комплект установки «Промэнерго» входят виброопоры и вибровставки (в соответствии со СНиП2.04.01–91). Насосы, шкаф управления, трубы и арматура обвязки, КИПиА и остальные элементы Hydro-PRO имеют необходимые сертификаты. На сегодняшний день по установкам Hydro-PRO предоставляется гарантия — два года с момента продажи или с момента ввода в эксплуатацию силами «Промэнерго». Инженерные системы современного здания жилого или производственного назначения развиваются в сторону повышения качественного и технического уровня, увеличения надежности и долговечности. Система хозяйственно-питьевого водоснабжения также находится под влиянием этой тенденции. На наш взгляд, вопросы, связанные с обеспечением требуемого напора, в ближайшее время будут являться предметом обсуждения специалистов, что позволит выработать наиболее взвешенные и оптимальные решения. РИСУНКИ:1~4~; ~3~;