Обслуживание инженерных систем зданий

Любое здание представляет собой совокупность трех взаимосвязанных, взаимозависимых и взаимодополняющих составляющих: строительной, технологической и инженерной. В комплексе они определяют предназначение сооружения и обеспечивают его функционирование в течение заданного жизненного цикла.

При этом инженерно технические системы – самая сложная и многовариантная часть здания. Она предназначена для создания требуемых условий внутри объекта путем его обеспечения энергоресурсами, воздухом, водой, газом, а также для удаления отработанных компонентов за его пределы. Ее обязательными элементами являются целый ряд систем: водо-, тепло-, газо-, электроснабжения и электроосвещения, канализации, повышения давления, пожаротушения. Здания общественного назначения дополнительно оборудуются системами холодоснабжения, водоподготовки, вентиляции и кондиционирования воздуха, а также лифтовым и эскалаторным оборудованием.

Основой бесперебойной работы систем является своевременное и качественное техническое обслуживание (ТО). В интересах полного охвата регламентными работами всех механизмов и узлов, входящих в каждую из систем, разрабатывается План ТО, в котором определяются периодичность, сроки и объем выполняемых работ в соответствии с документацией на каждое изделие.

В качестве примера можно привести перечень основных мероприятий, проводимых на системе теплоснабжения здания:

детальный осмотр насосов, магистральной запорной арматуры, контрольно-измерительной аппаратуры, автоматических устройств (не реже одного раза в неделю) и разводящих трубопроводов (не реже одного раза в месяц);
систематическое удаление воздуха из системы;
контроль температуры и давления теплоносителя (ежедневно);
промывка грязевиков (периодичность зависит от степени их загрязнения);
проверка и регулировка задвижек и вентилей (закрываются до отказа с последующим возвращением в прежнее положение) – два раза в месяц;
замена уплотняющих прокладок фланцевых соединений (производится при каждом разбалчивании или снятии арматуры).

Практически каждая из систем базируется на разветвленной сети трубопроводов, по которым обеспечивается доставка горячей и холодной воды, циркуляция теплоносителя или отведение канализационных стоков. Подача воды в точки разбора и теплоносителя в отопительные приборы, а также транспортирование стоков в центральный канализационный коллектор осуществляется с помощью насосного оборудования. Очевидно, что надежное и эффективное функционирование систем жизнеобеспечения в определяющей степени будет зависеть от грамотного проектирования, качества трубных изделий и насосного оборудования, а также от их своевременного технического обслуживания.

Насосное оборудование: оптимизация обслуживания и ремонта

Известно, что в основе функционирования большинства компонентов, составляющих инженерную инфраструктуру зданий, лежит использование насосного оборудования. Предназначение агрегатов требует их безупречной работы, что обеспечивается в первую очередь своевременным техническим обслуживанием и, при необходимости, ремонтом. Перечень и объем работ по обслуживанию будет зависеть от марки и условий эксплуатации каждой конкретной единицы оборудования. Вместе с тем, едиными для всех являются такие мероприятия, как контроль за:

правильностью вращения рабочих колес центробежных насосов (по направлению разворота корпуса) и за отсутствием биения вала;
надежностью затянутых болтов – креплений насосов к основанию, а также плотностью и отсутствием сверхнормативных течей сальников насосов;
смазкой подшипников (должна пополняться не реже одного раза в десять дней, а при консистентной смазке – не реже одного раза в три – четыре месяца);
температурой корпусов подшипников насосов (не должна превышать 800С, в противном случае необходимо заменить смазку);
состоянием резиновых виброизоляторов и прокладок (смена - не реже одного раза в три года);
уровнем шума от работающих насосов (в жилых помещениях он не должен превышать санитарных норм).

Практика показывает, что наибольшее распространение в инженерных системах зданий получили насосы отечественного производства: консольные – типа К, моноблочные – типа КМ и линейные – типа КМЛ. Эти достаточно простые, адаптированные к отечественным условиям эксплуатации агрегаты успешно зарекомендовали себя на объектах промышленности и в сфере ЖКХ. Вместе с тем, ограниченное количество типоразмеров, отсутствие автоматики, позволяющей защитить агрегат от работы в аварийных режимах, а тем более включить насосы в единую систему диспетчеризации, в современных условиях являются сдерживающим фактором их массового использования. К тому же, ряд конструктивных недостатков требует повышенного внимания к агрегатам со стороны обслуживающего персонала.

Так, руководитель энергетического участка Московского филиала ОАО «ЦентрТелеком» С.Ф. Кузьмин, отмечает: «…Одним из наиболее ответственных узлов, определяющих эксплуатационные свойства насосов, является уплотнение вала. Этот элемент выполняет следующие функции: предотвращает утечки перекачиваемой жидкости из насоса, препятствует попаданию воздуха в проточную часть при работе с разряжением на входе, образует камеру для охлаждения вала насоса при перекачивании горячих жидкостей.

Существует несколько разновидностей уплотнений валов: механические, динамические, бесконтактные, магнитные, манжетные. Вместе с тем, производители отечественных насосов, в силу ряда обстоятельств, ограничиваются применением сальниковой набивки. Известно, что основным недостатком таких уплотнений является их крайне малый ресурс, а также необходимость в постоянном контроле и подтягивании, что приводит к значительным затратам труда обслуживающего персонала…».

Достаточно отметить, что затяжка сальникового набивного уплотнения должна быть такой, чтобы через него обеспечивалась протечка воды в количестве 0,2 – 0,3 л/ч для отвода, выделяющегося в результате трения тепла, и для смазки трущихся поверхностей. В случае перетяжки сальникового уплотнения увеличивается нагрузка на электродвигатель насоса и происходит «прогорание» набивки. Аналогичное явление будет иметь место при работе насоса «всухую». Замена традиционной льнопеньковой набивки с жировой пропиткой дорогостоящими сальниковыми набивками на основе терморасширенного графита или фторопласта улучшает ситуацию, но не решает проблему.

Рассматривая мировой опыт ведущих производителей насосного оборудования, например, компании GRUNDFOS, можно отметить, что агрегаты для систем тепло- и водоснабжения, такие как:

консольные насосы серии NK (аналог отечественных насосов типа К),
многоступенчатые серии NB (аналог отечественных насосов типа КМ),
линейные насосы серии TP (аналог отечественных насосов типа КМЛ), производятся с торцевым уплотнением валов.

В отличие от сальниковой набивки, уплотнение осуществляется за счет двух притертых колец: вращающегося и стационарного. Вращающееся кольцо изготавливается из графита, а стационарное – из керамики. В правильно подобранном в соответствии с условиями эксплуатации торцевом уплотнении уровень протечек между притертыми поверхностями чрезвычайно мал.

Наиболее подходящими для работы в условиях российских систем тепло- и водоснабжения являются сильфонные торцевые уплотнения из эластомеров. В уплотнении данного типа применяется пара трения графит – керамика (оксид алюминия 99,5%) или графит – карбид кремния. Материал эластомеров сильфона – фторкаучук, нитрильный каучук или этиленпропиленовый каучук. Уплотнения из эластомеров имеют компактную конструкцию, способную обеспечить высокую прочность и гибкость сильфона. Это свойство является основой надежной работы уплотнений данного типа, поскольку позволяет компенсировать несоосность, торцевой люфт и износ рабочей поверхности уплотнения. Профиль сильфона исключает его проворачивание на валу и предотвращает засорение торцевого уплотнения механическими частицами, содержащимися в перекачиваемой жидкости.

Помимо особенностей конструкции, определяющих удобство обслуживания и долговечность, современные агрегаты обладают другим, весьма существенным преимуществом. Например, модификации вышеупомянутых насосов семейства «Е» - серии NKE, NBE, TPE, имеющие электронную регулировку привода, поставляются с уже отлаженным программным обеспечением, позволяющим интегрировать их в компьютерные системы контроля и управления. А это значит, что с единого диспетчерского пульта можно осуществлять дистанционный мониторинг всего насосного оборудования, включенного в систему, вести автоматический учет расхода моторесурса, продлевать срок службы насосов за счет оптимизации режимов работы, предупреждать аварийные ситуации и сокращать время их устранения.
Конечно, приобретение и установка таких насосов сопряжены с определенными расходами, которые при первоначальной оценке могут показаться нецелесообразными. Однако практика показывает, что начальные инвестиции, вложенные в модернизацию существующих или создание новых инженерных систем зданий на базе современных насосов от ведущих производителей, окупаются в самые сжатые сроки, принося в дальнейшем существенную прибыль.

Подтверждением сказанного является авторитетное мнение ведущего инженера ЗАО «Горжилпроект» г. Самары Татьяны Матвеевой, прозвучавшее на совместной конференции SIEMENS, GRUNDFOS и ALFA LAVAL, посвященной вопросам теплоснабжения: «…Подобное оборудование крайне необходимо для снижения затрат на эксплуатацию и нормальной эксплуатации сетей».

Поддержание рабочего состояния трубопроводов
Известно, что основной проблемой водопроводных систем является зарастание труб отложениями. Причина подобного явления вызвана наличием в воде большого количества солей и инородных тел, которые, постепенно накапливаясь на внутренних поверхностях труб, со временем уменьшают проходное сечение, что отрицательно сказывается на их пропускной способности. Неоцинкованные изделия, кроме того, подвержены ржавчине. Отложения внутри труб не только препятствуют поступлению воды на верхние этажи здания, но и ухудшают ее гигиенические свойства, сводя на «нет» мероприятия водоподготовки.

Очевидно, что эта проблема носит повсеместный характер, поэтому было достаточно интересно услышать мнение специалистов и ознакомиться с практическими рекомендациями по устранению этого негативного явления.

Так, механик энергетического участка Московского филиала ОАО «ЦентрТелеком» Владимир Самбуров считает: «На настоящий момент единственным способом восстановления нормальной работоспособности трубопроводов является их промывка. Исходя из нашей практики, при малой толщине отложений отдельные участки труб промывают сильной струей воды, а для систем «со стажем» мы используем сжатый воздух. При этом скорость водовоздушной смеси в процессе промывки должна достигать 2 – 3 м/с, давление подаваемого воздуха – не менее 0,7 МПа при расходе 5 – 6 м 3 на 1 м3 воды. Воздух желательно подавать в сеть периодически, с перерывами в 1 – 3 мин. Поступающая в стояк воздушная смесь бурлит и хорошо удаляет со стенок все отложения. Очистка дает лучшие результаты, если предварительно перед началом работ в стояк ввести небольшое количество крупной поваренной соли, кристаллы которой в потоке действуют как наждак…».

В зависимости от качества используемой воды и материала, из которого выполнены трубопроводы, данная процедура должна проводиться один раз в 4 - 7 лет.

Для внутренних поверхностей трубопроводов и приборов системы отопления большой проблемой является их зарастание солями жесткости. Экспериментально определено, что отложения толщиной всего 1 мм снижают теплоотдачу на 15%. Слой накипи оказывает большое термическое сопротивление тепловому потоку, что ведет к снижению температуры теплоносителя и уменьшению теплопроводности системы отопления. Это значит, что уменьшается теплоотдача и пропускная способность труб. В результате температура в помещениях падает, и для ее поддержания на уровне санитарных норм приходится увеличивать затраты топлива на котельных. Для восстановления нормальной работы системы отопления в подобных условиях используются гидродинамический и пневмогидроимпульсный методы очистки.

Однако наиболее эффективным способом удаления накипи на сегодняшний день принято считать химическую промывку, при которой все отложения системы растворяются с помощью реагентов и впоследствии удаляются из системы под давлением. Метод основан на использовании водных растворов минеральных и органических кислот (или их композиционных растворов), а также щелочей, растворителей и комплексонов. Кроме того, в интересах продления срока службы труб, технологией предусматривается обязательное введение в промывающий раствор ингибиторов коррозии. Они обволакивают металл и не позволяют его разъедать, поэтому растворяется только накипь.

Состав применяемых химических реагентов для каждой системы отопления сугубо индивидуален. Он подбирается по результатам диагностики характера и состава накипи с обязательным учетом материалов, из которых выполнены элементы системы (медь, сталь, (в т.ч. нержавеющая), алюминий, латунь, чугун, легкие сплавы и оцинкованные поверхности). Необходимо учесть, что ряд отопительных приборов, например, алюминиевые радиаторы, нельзя промывать щелочными и кислотными растворами.

Обязательным условием для проведения работ по химической промывке является герметичность системы отопления. Если она нарушена, метод химической промывки неприемлем, поскольку выделяемые испарения (например, пары ингибированной соляной кислоты) могут привести к отравлению людей. В целом этот способ экологически безопасен, так как удаление растворов из системы происходит только после их нейтрализации. По окончании работ проводится антикоррозийная обработка внутренних поверхностей трубопроводов (пассивация).

Удаление накипи и отложений в системах отопления зданий методом химической промывки обеспечивает полное восстановление пропускной способности трубопроводов, увеличивает срок их службы в среднем на 10 – 15 лет, позволяет до 30% сократить расходы на потери тепла.

Таким образом, своевременное и качественное обслуживание основных элементов инженерных систем зданий и сооружений является непременным условием выполнения системой в целом задач по предназначению. При этом использование современного насосного оборудования позволяет существенно повысить ее надежность, исключить обслуживание механизмов между плановыми ремонтами и снизить эксплуатационные затраты.