По результатам информационного обзора и анализа положения для схем индивидуального теплоснабжения многоквартирных домов лучшими решениями являются: квартальная котельная с ИТП в каждом доме; индивидуальное отопление (для одного дома); блочно-модульные котельные (БМК) — крышные на основе каскада из конденсационных котлов.

Последняя схема лидирует на Западе. Общая тенденция — распределённая (децентрализованная) энергетика и ВИЭ.

Предпочтительна независимая схема подключения систем теплоснабжения здания через теплообменники. Рекомендуется 100 %-е резервирование теплообменного оборудования.

Для нового строительства вопрос выбора схемы теплоснабжения не стоит: она должна быть независимой и закрытой (в соответствии с нормативными документами).

Вода для системы ГВС подогревается в отдельном теплообменнике (один или несколько) в составе ИТП.

В Европе в МКД применяют схемы с установкой ИТП с тепловыми аккумуляторами и теплообменником (бойлером) системы ГВС. При переходе на закрытые системы ГВС установка ИТП безальтернативна. Внедрение ИТП позволяет отказаться от ЦТП, удешевляет прокладку квартирных теплосетей.

В традиционном конденсационном котле глубокая утилизации тепла продуктов сгорания (ПС), осуществляется в конденсационном экономайзере (КЭ), размещённом в хвостовой части котла при подаче в него обратной сетевой воды с температурой tобр порядка 40 °C (ниже температуры точки росы tр, равной для ПС природного газа tобр = 50–55 °C).

Это условие, tобр порядка 40 °C, в целом выполняется в системах отопления стран Европы и США, работающих на пониженных температурных графиках тепловых сетей, а чаще — автономного контура отопления индивидуального объекта, дома, квартиры и пр. 50/30 °C. Российские тепловые сети работают с нормативными графиками 150/110, 115/70; ставится задача перехода хотя бы до 80/60 °C.

В этих условия конденсация водяных паров в ПС будет неполной (по времени отопительного сезона и по объёму ПС), и конденсационный режим с его высокими КПД (105–109 % по Qн р) недостижим. В таком смешанном режиме КПД котла порядка 95–97 %.

В предлагаемой автором системе отопления и ГВС (рис. 1) [1], в отличие от традиционной технологии, в конденсационный теплоутилизатор подают не обратную сетевую воду, а холодную воду из водопровода для ГВС, с её температурой 5–8 °C зимой и 12–15 °C летом. Таким образом, гарантируется надёжная полная конденсация, то есть глубокая утилизация тепла ПС в КЭ или конденсационном теплообменнике-утилизаторе (КТУ).

В качестве теплоутилизатора используется упомянутый конденсационный экономайзер — последняя секция хвостовых поверхностей котла либо КТУ, установленный в газоходе непосредственно за котлом (варианты 1 и 2).

На рис. 1 показан вариант с конденсационном теплообменником-утилизатором в газоходе за котлом. Тепловая нагрузка ГВС очень неравномерна: пики утром и вечером и провалы ночью и днём. Считается, что эта нагрузка составляет около 15 % от отопительной, однако, как правило, в большинстве случаев она значительно больше — до 40–50 %.

Система вписывается в технологическую схему теплового пункта (ТП), содержащего бойлер, трёхходовой клапан, КИПиА и участок обработки конденсата (штатное оборудование, соответственно, ТП и конденсационного котла). Установка оборудована байпасом, по которому направляются продукты сгорания при пониженных нагрузках ГВС, помимо КЭ или КТУ (рис. 1). Воду для системы ГВС греют в теплообменнике-бойлере острой водой из котла (в замкнутом контуре с котлом). Этот бойлер размещён на ЦТП (ИТП) и включён в замкнутый контур острой воды с котлом.

Преимущества схемы по сравнению с обычной утилизацией на обратной сетевой воде:

а) полная (100 %-я) конденсация паров, то есть глубокая утилизация (ГУ);

б) работа системы (эффективность) не зависит от погодных условий, температурного графика отопления;

в) расширяется область рентабельного применения, начиная с тепловой мощности котла 6–10 Гкал/ч (при утилизации на обратной воде 30–40 Гкал/ч) при расходе Gв = 9–10 т/ч;

г) компактность теплообменника (меньшие материалоёмкость, стоимость и пр.); д) схема работает непрерывно, в течение всего года.

Система применима во всех случаях, когда бойлер ГВС расположен рядом (десятки метров) с котлом или встроен в него (как в импортных «конденсатниках»). Нет принципиальных трудностей и в использовании технологии для паровых станционных и промышленных котлов и в случае подпиточной воды.

В случае импортных «конденсатников» вся реконструкция сводится к тому, что на вход конденсационного экономайзера подают водопроводную воду, а обратную из отопительного контура — в котёл.

 

Тенденция совмещения нескольких функций

Тенденция совмещения нескольких функций в одной установке характерна для большого числа решений. Наиболее простое решение — автономный бойлер, подключённый к отопительному котлу. Например, модель газового котла Antea RBTFS компании Fondital (Италия) оснащена встроенным трёхходовым клапаном, что позволяет подключать её к внешнему накопительному бойлеру для ГВС. Настенные конденсационные котлы бельгийской компании ACV собирают в каскад до восьми агрегатов. Для организации системы ГВС к каскаду подключают бойлер. Аналогично, напольные котлы Power HT и HT-A430 мощностью 230–320 и 430–659 кBт компании BAXI (Италия) можно опционально подключать к бойлеру системы ГВС.

Ещё примеры: отопительные котлы Delta и Heat Master (ACV) c встроенным бойлером. Они изготовлены по технологии «бак в баке», окружены со всех сторон теплоносителем (мощность от 25 до 210 кВт). B модели ACV Rus Smart Line Multe Energy совмещаются теплоаккумулятор и бойлер косвенного нагрева. В этой модели реализована концепция «бак в баке»: ёмкость из нержавеющей стали с санитарной водой помещена в резервуар с теплоносителем. Он нагревается от основного котла или с помощью змеевика из нержавеющей стали, к которому можно подключить котёл.

Ожидаемая экономия топлива от реализации предложенного решения (повышение КПД) — от 5 % летом до 10–12 % зимой от тепловой мощности котла; простой срок окупаемости в пределах одного-трёх лет. Второй эффект — экологический: снижение вредных выбросов вплоть до получения экологически безопасного процесса благодаря снижению расхода топлива и поглощению капельной влагой окислов СО2 и NOX при капельном орошении потока газов конденсатом в КТУ.