Реконструкция крышных котельных: технические решения при замене оборудования

Крышные котельные, введенные в эксплуатацию в 1990–2000-х годах, постепенно достигают срока, когда основное теплогенерирующее оборудование требует капитального ремонта или замены. Для многих многоквартирных и административных зданий эта проблема становится все более актуальной.

Об особенностях реконструкции подобных объектов рассказывает Феликс Моисеевич Кантор, генеральный директор компании «Бертекс», имеющий многолетний опыт проектирования, строительства и реконструкции котельных. На практике специалисты компании все чаще сталкиваются с объектами, где установленные 20–30 лет назад котлы выработали значительную часть своего ресурса, а заменить их по первоначальной технологии уже невозможно.

• Реконструкция крышной котельной — это не просто замена старого котла новым, а комплексная инженерная задача, требующая отдельного технического решения.

Проектирование, строительство и сдача в эксплуатацию крышной котельной для гостиницы

Почему возникает необходимость реконструкции

На многих объектах продолжают эксплуатироваться водогрейные котлы, установленные 20–30 лет назад. Даже при регулярном техническом обслуживании длительная работа приводит к износу теплообменных поверхностей, развитию коррозии, снижению герметичности и увеличению количества отказов.

На фактический ресурс оборудования влияют качество водоподготовки, соблюдение температурных и гидравлических режимов, состояние горелочных устройств и своевременность обслуживания.

Дополнительной проблемой становится прекращение выпуска отдельных моделей котлов и комплектующих к ним. Это увеличивает сроки ремонта и усложняет поддержание оборудования в работоспособном состоянии.

Для автономной системы теплоснабжения здания надежность котельной имеет критическое значение. Поэтому, как отмечает Феликс Кантор, решение о реконструкции целесообразно принимать до возникновения аварийной ситуации — когда еще существует возможность обследовать объект, разработать проект и выбрать оптимальное оборудование.

Пример монтажа и проектирования крышной ТГУ (теплогенераторной установки), В.О., СПб 

Технические ограничения при замене котлов

При строительстве здания крупногабаритное котельное оборудование доставлялось на верхний технический этаж или кровлю с помощью башенного крана. После завершения строительства такая технология, как правило, становится недоступной.

Размеры дверных проемов, лестничных клеток и лифтов зачастую не позволяют вывести существующий котел из помещения в собранном виде. Поэтому при реконструкции применяется поэлементный демонтаж: оборудование разбирается или разделяется на транспортируемые части непосредственно в котельной.

Но демонтировать старый котел — только часть задачи. Новое оборудование также необходимо доставить и смонтировать в существующем помещении без масштабного вскрытия кровли и применения тяжелой грузоподъемной техники. Именно это ограничение во многом определяет выбор технического решения.

Пример работ по замене и монтажу нового оборудования с разбором здания и применением тяжелой грузоподъемной техники:

Такелажные работы по установке деаэратора в котельной завода «Радиоприбор»

Два варианта замены котельного оборудования

В практике реконструкции крышных котельных можно выделить два основных подхода: 

• применение разборных напольных котлов 
• либо переход на каскадную систему из нескольких настенных котлов.

Разборные напольные котлы

Такие котлы конструктивно рассчитаны на транспортировку отдельными узлами и последующую сборку непосредственно в помещении котельной. Отдельно могут доставляться теплообменные блоки, рама, горелочное устройство и другие элементы.

Это позволяет получить высокую единичную мощность даже на объекте, куда невозможно доставить крупногабаритный котел в собранном виде.

Подобное решение было реализовано компанией «Бертекс» в котельной здания Биржи в Санкт-Петербурге. Здесь были установлены три котла Aguna суммарной мощностью 3 МВт. Оборудование доставлялось отдельными узлами и собиралось непосредственно в машинном зале.

Разборные напольные котлы особенно актуальны для объектов большой мощности, где необходимо сохранить традиционную тепломеханическую схему и разместить значительную мощность на ограниченной площади.

Каскад из нескольких котлов

Другой вариант — заменить один крупный теплогенератор несколькими котлами меньшей мощности, объединенными общей системой управления.

Для крышных котельных жилых зданий могут использоваться настенные газовые котлы. Их размеры и масса существенно упрощают доставку оборудования через существующие проемы.

У каскадной схемы есть и эксплуатационное преимущество: тепловая мощность распределяется между несколькими агрегатами. Автоматика подключает необходимое количество котлов в зависимости от текущей нагрузки, а при остановке одного агрегата остальные продолжают работу.

Например, компанией «Бертекс» выполнялась комплексная реконструкция котельной ООО «Витим» в Санкт-Петербурге, где в ходе работ было установлено 7 новых котлов фирмы Thermona, работающих в общем режиме:

Такой принцип повышает ремонтопригодность и снижает риск полной остановки теплоснабжения.

В одном из проектов «Бертекс» предусмотрена замена котла Buderus мощностью 400 кВт, находившегося в эксплуатации с 1996 года, на систему из пяти настенных котлов Navien. Необходимая мощность котельной сохраняется, но вместо одного крупного источника тепла формируется каскад из нескольких агрегатов.

Как выбирается техническое решение

Универсального варианта реконструкции крышной котельной не существует. Выбор оборудования выполняется после обследования объекта и зависит от нескольких факторов.

• Тепловая мощность. При большой мощности установка значительного количества настенных котлов может неоправданно усложнить систему. В таких случаях рациональнее рассматривать разборные напольные агрегаты. Для объектов малой и средней мощности каскадная схема часто оказывается более удобной.

• Условия транспортировки. Необходимо определить максимальные размеры и массу элементов, которые можно безопасно доставить в помещение через существующие лестницы, лифты и технологические проемы.

• Компоновка котельной. Учитываются площадь помещения, расположение трубопроводов, насосов, теплообменников, газопроводов и дымоходов. Новое оборудование необходимо интегрировать в существующую инженерную систему.

• Требования к резервированию. Каскад из нескольких агрегатов позволяет сохранить часть тепловой мощности при остановке одного котла. Для схемы с крупными напольными котлами необходимый уровень резервирования определяется отдельно.

• Характер тепловой нагрузки. При существенном изменении потребления в течение отопительного периода каскад позволяет ступенчато изменять производительность за счет подключения необходимого количества агрегатов.

• Эксплуатация и ремонт. Учитываются доступность сервисного обслуживания и запасных частей, а также возможность проведения ремонта без полной остановки котельной.

Таким образом, сравнивать необходимо не только стоимость котлов. Оценивается комплекс затрат на оборудование, монтаж, обвязку, автоматику, дымоудаление и последующее обслуживание.

Что подлежит замене при реконструкции

Реконструкция крышной котельной не обязательно предполагает полную замену всего установленного оборудования.

По результатам технического обследования определяется состояние насосов, теплообменников, трубопроводов, запорной и регулирующей арматуры, газопровода, дымоходов и автоматики.

Оборудование, сохраняющее необходимый технический ресурс и соответствующее параметрам новой схемы, может продолжить эксплуатацию. Это позволяет уменьшить объем строительно-монтажных работ и оптимизировать стоимость реконструкции.На практике объем модернизации определяется индивидуально. 

Особого внимания при замене теплогенерирующего оборудования требует система дымоудаления. Характеристики новых котлов могут отличаться по температуре и объему дымовых газов, допустимому сопротивлению тракта и требованиям к отводу конденсата. Поэтому возможность дальнейшего использования существующих дымоходов должна подтверждаться расчетом.

Примером такого комплексного подхода является реализованный «Бертекс» проект, представленный на иллюстрации ниже:

 Комплекс работ по строительству крышной котельной с монтажом дымовых труб:

Основные этапы реконструкции

Работы начинаются с обследования существующей котельной. Специалисты оценивают состояние оборудования и инженерных систем, транспортные ограничения, компоновку помещения и возможность дальнейшего использования отдельных элементов.

На основании полученных данных разрабатывается техническое решение, выполняются необходимые расчеты и подбирается оборудование.

Следующий этап — разработка проектной документации и проведение необходимых согласований. Проект определяет тепломеханическую схему, газоснабжение, автоматизацию, электроснабжение, дымоудаление и необходимые строительные решения.

После этого выполняются демонтаж существующего оборудования, доставка и монтаж новых котлов, подключение инженерных систем. Завершают работы пусконаладка, испытания и подготовка исполнительной документации.

На действующих объектах дополнительной задачей может стать организация работ с минимальным перерывом в теплоснабжении. Подробнее этот вопрос рассмотрен в отдельном материале Бертекс — «Реконструкция котельной без остановки производства».

Когда реконструкцию следует планировать заранее

О необходимости технического обследования и подготовки к реконструкции могут свидетельствовать несколько признаков:

• срок эксплуатации котлов составляет 20–25 лет и более;
• увеличивается количество аварийных остановок и ремонтов;
• появляются повреждения теплообменников и утечки;
• установленное оборудование или комплектующие сняты с производства;
• увеличиваются сроки поставки запасных частей;
• растут затраты на поддержание оборудования в рабочем состоянии;
• существующая система не обеспечивает необходимого резервирования мощности.

Плановая реконструкция позволяет провести обследование, сравнить возможные технические решения и выполнить проектные работы до того, как состояние оборудования потребует срочной замены.

По опыту Феликса Кантора и специалистов компании «Бертекс», для крышных котельных, проработавших несколько десятилетий, особенно важно рассматривать состояние не отдельного котла, а всей системы в комплексе. Оптимальный вариант реконструкции определяется сочетанием требуемой мощности, конструктивных особенностей здания, состояния существующих инженерных систем и требований к дальнейшей эксплуатации объекта.

Компания «Бертекс» выполняет реконструкцию котельных в комплексе — от обследования объекта и разработки проектной документации до монтажа, пусконаладочных работ и ввода оборудования в эксплуатацию.