Автономная газификация: что это такое

Когда магистральный газопровод недоступен, можно воспользоваться альтернативой: автономной газификацией частного дома.

При автономной газификации газ подаётся в дом не по централизованному магистральному газопроводу, а хранится в собственном резервуаре. Простейший способ автономной газификации знаком каждому - это красные баллоны с пропан-бутаном, от которых работают дачные газовые плитки. Однако для чего-то большего такие баллоны не годятся. Если газ будет использоваться для отопления, нужна более вместительная ёмкость — газгольдер.

Пропан-бутан

Системы автономной газификации частных домов работают не с природным газом, а со сжиженной пропан-бутановой смесью — той же самой, которую используют для заправки газовых автомобилей.

Дело в том, что природный газ, который подаётся по магистральным газопроводам, гораздо труднее хранить, чем пропан-бутан. Он сжижается при температуре -160°C под давлением 200 бар. Поддерживать такие условия непросто. Кроме того, сжиженный природный газ сложно достать , тогда как сжиженный углеводородный газ (пропан-бутан) есть почти на каждой автозаправочной станции.

Для газификации частного дома в России используют подземные газгольдеры, а в ЕС надземные газгольдеры. Это связано с составом газа - в России для отопления используется пропан-бутановая смесь, которая испаряется при положительной температуре, в ЕС используется отопительный пропан, который может испаряться до минус сорок градусов. Газ испаряется в газгольдере. Парциальное давление газа значительно понижается в редукторе, затем газ попопадает в дом по подземному газопроводу через цокольный ввод и направляется потребляющему оборудованию: отопительной системе, водонагревателю, газовой плите или электрогенератору.  В России, в связи с использованием пропан-бутана, допустимы только газопроводы, расположенные глубже 1 метра под землей, а для сбора конденсирующегося на участках газопровода с отрицательной температурой бутана необходимо обязательно применять специальные емкости - сборники-испарители бутана (конденсатосборники).    

Специальный резервуар для хранения сжиженного газа (пропан-бутан), установленный под землёй.

Отсек, в котором располагается оборудование газгольдера: редуктор, заправочный клапан, уровнемер, манометр и т.д.

Современные подземные газопроводы изготавливаются из полиэтиленовой газовой трубы. Надземные и внутренние газопроводы делают из стали.

Цокольный ввод служит для вывода газопровода из-под земли и состоит из трубы, крана и сильфонного компенсатора.

Газовый котёл

Водонагреватель

Газовая плита

Радиатор

Газгольдер

По способу установки газгольдеры бывают двух видов: надземные и подземные.

По способу исполнения газгольдеры различаются на защищенные от коррозии и не защищенные от коррозии.

Газгольдеры без защиты от коррозии стоят почти в два раза дешевле, однако каждые 5 лет нуждаются в откапывании для проведения гидроиспытаний водой с пенетрантом (проникающим веществом) и поиска капиллярных утечек вследствие сквозной коррозии, которые обнаруживаются при освещении газгольдера снаружи ультрафиолетовой лампой после гидроиспытаний.

Газгольдеры, защищенные от коррозии дороже из-за более сложной и дорогой технологии их изготовления, зато служат без утечек и не нуждаются в откапываниях и проверках 40 лет. 

Дешевые (не защищенные от коррозии) газгольдеры выгодно устанавливать над поверхностью земли, дорогие (защищенные от коррозии) газгольдеры выгодно устанавливать под землей, так как экономия на коррозионной защите подземного газгольдера неминуемо приводит к капиллярным утечкам на 5-й год его эксплуатации. Годовые потери от недиагностируемых безопасных утечек 5 грамм в минуту за 1 год (525 600 минут) обычно составляют 2,6 тонн газа (5,2 тыс. литров на сумму более 100 000 рублей), работы по откапыванию, испытаниям и ремонту, которые проводятся каждые 5 лет стоят более 100 тыс. рублей. Газгольдеры, защищенные от коррозии никогда не дают утечек в течении 40 лет, поэтому не нуждаются в откапываниях все 40 лет. 

С 2015 года в Евросоюзе разрешено использовать для подземной установки только газгольдеры, защищенные от всех видов коррозии.

Технологическое оборудование для производства газгольдеров, защищенных от всех видов коррозии, окупается только при сопутствующем производстве транспортных резервуаров - газовых железнодорожных цистерн  и контейнеров. Кроме того для производства требуется входной контроль и отбор стали, только 4% которой может использоваться для защищенных от коррозии газгольдеров, остальные 96% стали должны быть израсходованы на надземные газгольдеры.  В Евросоюзе имеется только один производитель, который имеет возможность производства газгольдеров, защищенных от коррозии - концерн Chemet на своих заводах в Польше и Франции. 

Газгольдеры, не защищенные от коррозии, в ЕС можно устанавливать в землю в специальных газо-водонепроницаемых пластиковых мешках или футлярах для возможности непрерывного контроля капиллярных утечек. В России таких норм нет, поэтому до сих пор продолжаются установки непосредственно в грунт дешевых газгольдеров, несмотря на высокий риск значительных недиагностируемых потерь газа. До 2015 года в России устанавливались преимущественно дорогие газгольдеры Chemet и Bagoma, защищенные от всех видов еоррозии. После девальвации рубля 2015 года приобрели популярность дешевые газгольдеры без защиты от коррозии.  Более 80% установленных в 2015 году газгольдеров нуждались в 2019 году в замене и ремонте в связи со значительными потерями газа. Капиллярная, не заметная без откапывания и не определяемая газоанализатором утечка всего 5 грамм в минуту приводит к потере 2628 килограмм (5000 литров на сумму 100 000 рублей) в год. 

Арматурный отсек

Двухступенчатый редуктор с клапанами безопасности понижает давление с 1-16 бар внутри емкости до 0,03 бара.

Газопровод низкого давления

Клапан отбора паровой фазы

Манометр

Заправочный клапан

Клапан отбора жидкой фазы

Уровнемер

Предохранительный клапан

Слив неиспарившихся остатков из сборника конденсата

В верхней части горловины находится арматурный отсек, внутри которого находится запорная арматура - оборудование для управление потоком газа. Под крышкой скрываются регулятор давления (редуктор), заправочный клапан, уровнемер и другие приборы.

Кроме оборудования, там может находиться герметичный люк-лаз, который снимается при освидетельствовании, чтобы внутрь резервуара мог проникнуть специалист для осмотра. Резервуары эконом-класса, лишённые люка, осматривают эндоскопом. Для газгольдеров Chemet люк-лаз при бытовом применении понадобится только через 40 лет, для газгольдеров всех других производителей он понадобится через 5 лет для чистки от коррозии изнутри и установки привариваемых накладок в местах сквозной коррозии. Если газгольдер планируется использовать на объекте с частыми заправками, то люк-лаз также нужен для диагностики трещин, возникающих после 1000 заправок.  

Газопровод

От резервуара к аппаратуре потребления газ подводится по газопроводу низкого давления. Газопроводы низкого давления делятся на наружные и внутренние: наружные проложены снаружи помещений, внутренние — внутри. Современные подземные газопроводы изготавливаются из полиэтиленовой газовой трубы, надземные и внутренние могут быть только стальными.

В российских климатических условиях подземный газопровод размещается ниже глубины промерзания грунта и выполняется с уклоном. При этом в нижней точке газопровода необходим сборник-испаритель бутана, который предотвращает попадание конденсировавшегося газа в котел. Это необходимо для того, чтобы обеспечить полную безопасность системы.

Цокольный ввод

Правила безопасности запрещают подземный ввод газопровода в дом, поэтому вывод газопровода из-под земли осуществляется с помощью специальной конструкции — цокольного ввода.

Цокольный ввод состоит из стальной трубы, крана и устройства, обеспечивающего возможность перемещения дома (усадки или поднятия от вспучивания грунта) — сильфонного компенсатора. Конструкция сильфона позволяет компенсатору растягиваться, сжиматься, деформироваться и изгибаться, сохраняя герметичность.

По желанию заказчика в стальной коробке на цокольном вводе может быть установлен клапан, перекрывающий подачу газа в случае утечки в доме.