А.А. Арешкин, ГИП по теплоснабжению,
Н.В. Горобец, руководитель группы по теплоснабжению,
А.В. Москаленко, руководитель группы по теплоснабжению,
ООО «Институт «Каналстройпроект», г. Москва

Существующие системы теплоснабжения

Многие системы теплоснабжения российских городов рассчитаны на максимальную тепловую нагрузку, а в качестве режима отпуска тепловой энергии используют отопительный график, спрямленный в «точке излома» при температуре прямой сетевой воды Т 1 =70 "C для закрытой и при температуре Т 1 =60 "C для отрытой системы теплоснабжения. В ходе эксплуатации при температурах воздуха близких к расчетной на отопление производится «срезка» температурного графика (рис. 1). Например, 150 "C со «срезкой» на 130 "C (или 130 "C со «срезкой» на 120 "C). При этом значительное количество отопительных систем зданий присоединены по зависимой схеме через элеваторы. В данных системах, как правило, наблюдается разрегулировка теплового режима в «зоне спрямления» отопительного графика с перетопами абонентов и разрегулировка теплового режима в «зоне срезки» отопительного графика с недотопами абонентов, что вызвано совместным транспортом тепловой энергии на отопление и ГВС.

Разрегулировка теплового режима в «зоне срезки» во многом происходит в виду заниженной поверхности нагрева подогревателя отопления, который рассчитывается на температуру прямой сетевой воды без учета «срезки» графика отпуска тепловой энергии в процессе эксплуатации. Другой причиной разрегулировки теплового режима является неравномерность температурного графика ГВС в отопительный период, который связан с общим графиком отпуска тепловой энергии. Для исключения этого, при проектировании систем теплоснабжения целесообразно использовать более реальный температурный режим тепловых сетей, основанный на минимизации расхода сетевой воды на ГВС.

В некоторых городах эксплуатируются так называемые комбинированные системы теплоснабжения, в которых часть нагрузки на ГВС присоединена по независимой схеме (закрытая система), а часть - по зависимой схеме (открытая система). С энергетической точки зрения такие системы изначально являются неэффективными, поскольку для абонентов с независимой схемой присоединения ГВС необходимо производить спрямление линии температуры прямой сетевой воды в «точке излома» Т 1 =70 "C, т.е. на 10 "C выше, чем для абонентов с зависимой схемой ГВС. В результате чего у абонентов с зависимым присоединением системы ГВС наблюдаются перетопы. Исходя из этого, реконструкция открытых систем путем частичного перехода с зависимой схемы присоединения ГВС на независимую схему также неэффективна и в дальнейшем не рассматривается.

В последние годы в некоторых системах теплоснабжения производится постепенный переход на независимую схему отопления с установкой авторегуляторов и бесканальную прокладку тепловых сетей в ППУ изоляции, надежность которой снижается при повышении температуры прямой сетевой воды, а ее использование при температуре 130 "C и более вообще запрещена. В то же время, переход на независимую схему отопления и снижение температуры прямой сетевой воды приводят к увеличению расхода сетевой воды (до 20%) и соответствующему увеличению диаметров тепловой сети. В связи с чем, оптимальным направлением реконструкции тепловых сетей является одновременный переход на температурный режим 130/70 "C (120/70 "C) и на повышенные графики отпуска тепловой энергии со спрямлением в «точке излома» для закрытой системы при температуре Т 1 =80-85 "C и при температуре Т 1 =70-75 "C для открытой системы теплоснабжения (рис. 2). В настоящее время повышенные графики отпуска тепловой энергии широко используются в закрытых тепловых сетях ОАО «Московская теплосетевая компания», присоединенных к теплоэлектростанциям ОАО «Мосэнерго».

Реконструкции систем теплоснабжения целесообразно придавать комплексный характер, на предварительном этапе которой рекомендуется осуществить:

■ уточнение тепловых нагрузок абонентов;

■ уточнение тепловых нагрузок на источник тепла и тепломагистрали с учетом суточной неравномерности потребления тепловой энергии абонентами ;

■ оптимизацию трассировки тепловых сетей с учетом их резервирования ;

■ уточнение нормативных потерь в тепловых сетях и величину собственных нужд источника тепла;

■ определение располагаемого резерва мощности на источнике тепла;

■ определение по возможности перспективы развития источника тепла и тепловых сетей на ближайшие 10 лет;

■ уточнение схем присоединения и методов регулирования подачи тепловой энергии в теплопотребляющие системы здания.

Повышенный график отпуска тепловой энергии по суммарной нагрузке на отопление, вентиляцию и ГВС в закрытой системе теплоснабжения целесообразно использовать для следующих типов ИТП и ЦТП:

■ присоединение системы ГВС по двухступенчатой последовательной схеме с установкой регулятора давления, присоединение системы отопления по зависимой схеме через элеватор, присоединение системы вентиляции по зависимой или независимой схеме с установкой авторегуляторов ;

■ присоединение системы ГВС по двухступенчатой смешанной или одноступенчатой схемам с установкой авторегуляторов, присоединение системы отопления по независимой схеме через подогреватель с установкой авторегуляторов, присоединение системы вентиляции по зависимой или независимой схеме с установкой авторегуляторов;

В случае, если более 80% тепловой нагрузки закрытой системы теплоснабжения присоединены через такие ИТП и ЦТП, переход на повышенный график отпуска тепловой энергии экономически оправдан. Это связано с тем, что в других типах ИТП и ЦТП переход на повышенный график приводит к перетопам в зоне его «спрямления». Исходя из этого условия, рекомендуется разрабатывать мероприятия по реконструкции ИТП и ЦТП с переходом на независимую схему присоединения системы отопления через подогреватель с установкой авторегуляторов. Переход на независимую схему присоединения системы отопления приводит к увеличению удельного расхода сетевой воды, поскольку температура обратной сетевой воды повышается до 75-80 "C.

Согласно , при повышенном графике отпуска тепловой энергии расход сетевой воды на отопление и вентиляцию в магистралях является постоянной величиной и определяется по максимальной нагрузке, а расход сетевой воды на ГВС принимается равным нулю, что вполне оправдано для мощных систем теплоснабжения с нагрузкой более 1000 Гкал/ч. Для менее мощных систем теплоснабжения расход сетевой воды на вентиляцию и ГВС в тепломагистралях может быть принят по усредненной максимальной нагрузке для вечернего периода , а для ГВС - с понижающим коэффициентом K=0,5. В этом случае для односменных предприятий (комбинаты бытового обслуживания и пр.) и организаций (учреждения, школы, детские сады, поликлиники и пр.) расход сетевой воды на вентиляцию и ГВС практически минимизируется до нуля, поскольку потребление тепловой энергии условно принимается на уровне 20% от расчетного значения. При этом для внутриквартальных теплопроводов и абонентских вводов расход сетевой воды для односменных предприятий и организаций рекомендуется определять по усредненной максимальной нагрузке здания, характерной для дневного периода, т.е. на уровне 100% от расчетного значения. При переходе с температурного режима 150/70 "C на температурный режим 130(120)/70 "C также увеличивается удельный расход сетевой воды на отопление и вентиляцию. Удельные расходы сетевой воды для отопительного графика отпуска тепловой энергии в зависимости от температурного режима и схемы присоединений теплопотребляющих систем зданий приведены в таблице.

Вид нагрузки		Температурный	Закрытая		Открытая
			зависимое присоединение	независимое присоединение	зависимое присоединение	независимое присоединение
Отопление и вентиляция		150/70	12,5	13,3	12,5	13,3
		140/70	14,3	15,4	14,3	15,4
		130/70	16,7	18,2	16,7	18,2
		125/70	18,2	20	18,2	20
		120/70	20	22,2	20	22,2
		115/70	22,2	25	22,2	25
		110/70	25	28,6	25	28,6
		105/70	28,6	33,3	28,6	33,3
		100/70	33,3	40	33,3	40
		95/70	40	50	40	50
ГВС	Одноступенчатый подогреватель		-	25	-	-
	Двухступенчатый подогреватель		-	18,2	-	-
	Открытый водоразбор		-	-	20	20

Для анализа пропускной способности диаметров существующих тепловых сетей рекомендуется производить поверочный гидравлический расчет всей теплосети, включая квартальные теплопроводы и абонентские вводы. При этом головные участки тепломагистралей целесообразно рассчитывать с учетом перспективы на полную мощность источника тепла. По результатам гидравлического расчета разрабатываются мероприятия по реконструкции тепловых сетей.

Опыт реконструкции систем теплоснабжения, включая реконструкцию ИТП и ЦТП, показал, что капитальные затраты на реконструкцию закрытых систем теплоснабжения с преимущественным присоединением абонентов через ИТП относительно невелики, поскольку требуют лишь замены элеваторов на пластинчатые подогреватели и установки насосного оборудования для циркуляции теплоносителя в системах отопления здания. Более затратным мероприятием является перевод с элеваторной схемы на независимую схему отопления абонентов, присоединенных через ЦТП, поскольку кроме установки пластинчатых подогревателей с циркуляционными насосами требуется произвести реконструкцию отопительного контура от ЦТП до абонентов с увеличением диаметров трубопроводов. В то же время опыт теплоснабжающих организаций в г. Москве продемонстрировал, что поэтапную реконструкцию закрытых систем теплоснабжения можно осуществить за счет средств, отпускаемых на капитальный ремонт.

Повышенный, так называемый скорректированный, график отпуска тепловой энергии в открытой системе теплоснабжения целесообразно использовать для следующих типов ИТП и ЦТП:

■ непосредственный водоразбор из тепловой сети с установкой авторегулятора, присоединение системы отопления по зависимой схеме через элеватор, присоединение системы вентиляции по зависимой или независимой схеме с установкой авторегуляторов;

■ непосредственный водоразбор из тепловой сети с установкой авторегулятора, присоединение системы отопления по независимой схеме через подогреватель с установкой авторегуляторов, присоединение системы вентиляции по зависимой или независимой схеме с установкой авторегуляторов;

■ при отсутствии нагрузки ГВС, присоединение системы отопления по независимой схеме через подогреватель с установкой авторегуляторов, присоединение системы вентиляции по зависимой или независимой схеме с установкой авторегуляторов.

В случае, если более 80% тепловой нагрузки открытой системы теплоснабжения присоединено через такие ИТП и ЦТП, то переход на повышенный график отпуска тепловой энергии эффективен. Это вызвано тем, что на ИТП и ЦТП без нагрузки ГВС переход на повышенный скорректированный график приводит к перетопам в зоне его спрямления.

Многочисленные попытки перевода открытой системы теплоснабжения на закрытую показали, что это требует значительных капитальных затрат и экономически не оправдывается (установка подогревателей отопления с насосным оборудованием, установка подогревателей ГВС с насосным оборудованием, строительство новых и реконструкция существующих тепловых сетей отопления и вентиляции от ЦТП с увеличением диаметров трубопроводов, реконструкция сетей холодного водоснабжения, рассчитанных на потребление абонентами только холодной воды). Единственным положительным результатом перевода открытой системы теплоснабжения на закрытую является улучшение качества горячей воды. В связи с этим вопрос перевода открытой системы теплоснабжения на закрытую в дальнейшем не рассматривается.

В то же время экономически оправданным является поэтапный переход на независимую схему присоединения системы отопления с установкой авторегуляторов и на повышенный скорректированный график отпуска тепловой энергии с «точкой излома» Т 1 =70-75 "C, т.е. реконструкция аналогичная реконструкции закрытой системы теплоснабжения, сопровождаемая увеличением расхода сетевой воды на отопление и снижением расхода сетевой воды на ГВС. Схема теплового пункта открытой системы теплоснабжения с независимым присоединением отопления и с зависимой схемой присоединения ГВС приведена на рис. 3. Переход на независимое присоединение системы отопления приведет к улучшению качества горячей воды, поскольку от системы теплоснабжения будут отключаться системы отопления зданий, которые являются наиболее загрязненными контурами.

Согласно при повышенном скорректированном графике тепловой энергии расход сетевой воды на отопление и вентиляцию в магистралях также является постоянной величиной и определяется по максимальной нагрузке, а расход сетевой воды на ГВС обнуляется для систем теплоснабжения с нагрузкой 1000 Гкал/ч и более. Для систем теплоснабжения меньшей мощности расход сетевой воды на вентиляцию и ГВС в тепломагистралях рекомендуется принимать по усредненной максимальной нагрузке для вечернего периода , а для ГВС - с понижающим коэффициентом Kn=0,5.

Отличительной особенностью открытых систем теплоснабжения является присоединение абонентов в основном через ИТП. Для ИТП с незначительной нагрузкой (0,2 Гкал/ч и менее) переход на независимую схему присоединения не всегда экономически оправдан. В связи с этим реконструкция открытой системы теплоснабжения может сопровождаться и переключением части абонентов на строящиеся ЦТП.

Реконструкция комбинированных систем теплоснабжения

Реконструкцию комбинированных систем целесообразно проводить путем поэтапного перехода на независимую схему присоединения системы отопления с установкой авторегуляторов и на повышенный скорректированный график отпуска тепловой энергии с «точкой излома» Т 1 =70-75 "C, т.е. путем реконструкции аналогичной для закрытой и открытой систем теплоснабжения, сопровождаемых увеличением расхода сетевой воды на отопление и снижением расхода сетевой воды на ГВС.

Для абонентов с зависимым присоединением ГВС (открытая система) расход сетевой воды на ГВС для мощных систем теплоснабжения с нагрузкой более 1000 Гкал/ч рекомендуется принимать равным нулю. Для систем теплоснабжения с меньшей нагрузкой расход сетевой воды на вентиляцию и ГВС в тепломагистралях рекомендуется принимать по усредненной максимальной нагрузке для вечернего периода , а для ГВС - с понижающим коэффициентом Kn=0,5.

В то же время повышенный скорректированный график с «точкой излома» Т 1 =70-75 "C для абонентов с независимым присоединением ГВС

(закрытая система) фактически является исходным отопительным графиком. Для таких абонентов расход сетевой воды на ГВС должен рассчитываться в зависимости от мощности системы по среднечасовой или усредненной максимальной нагрузке, т.е. не должен обнуляться или приниматься с понижающим коэффициентом.

Литература

1. Липовских В.М., Арешкин А.А. Снижение капитальных затрат и платы за присоединяемую нагрузку в закрытых системах теплоснабжения // Новости теплоснабжения. № 7. 2009. С. 43-47.

2. Арешкин А.А. Расчет характеристик источника тепла и теп- ломагистралей закрытых систем теплоснабжения с учетом суточной неравномерности потребления тепла абонентами // Новости теплоснабжения. 2009. № 9. С. 32-33.

3. Арешкин А.А. Резервирование тепловых сетей подземной прокладки в закрытых системах теплоснабжения // Новости теплоснабжения. 2009. № 8. С. 42-47.

4. Арешкин А.А., Москаленко А.В., Горобец Н.В. Резервирование тепловых сетей подземной прокладки в открытых системах теплоснабжения // Новости теплоснабжения. 2009. № 10. С. 26-29.

5. Справочник «Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей», Москва, Стройиздат, 1986 г.

Причины низкой температуры воздуха в жилом или рабочем помещении могут быть самые разные. Сразу не рассматривая плохую работу автономного котла, в котором можно увеличить мощность, или центральной котельной, на которую следует пожаловаться коммунальщикам, остановимся на наиболее часто возникающих, внутренних системных проблемах:
Вследствие долгой эксплуатации, внутренние стенки подводящих трубопроводов и самих отопительных приборов, покрываются толстым слоем известковых, а иногда железистых отложений. В результате движение теплоносителя по системе может значительно снизится, а иногда вообще прекратиться. Этот случай не безнадежен и квалифицированно произведенный ремонт системы отопления восстановит ее работоспособность;
Другое дело, когда система отопления досталась вам в наследство от советских времен. Стальные трубы давно заржавели и не только на муфтовых соединениях, соединительные резинки, герметизирующие стыки секций чугунных радиаторов сопрели, вентиля и краны потеряли способность к регулировке и всюду капает вода. В этом случае текущий ремонт и прочистка труб вряд ли поможет, а потребуется ремонт капитальный и замена тепловых коммуникаций отопления вашего дома;
Иногда реконструкция и изменение планировки самого здания заставляет собственника переделывать систему отопления. Повышая комфортно квартирного жизненного пространства, он захочет устроить дополнительный теплый пол или оранжерею в своем доме. Но, любое изменение распределения тепловых потоков в сети - это уже реконструкция систем отопления, и требует компетентного и профессионального подхода.

Восстановление работоспособности систем отопления

Специалистам СК “МИРОН” удавалось восстанавливать самые безнадежные нарушения работы тепловых систем. Обычно, ремонт систем отопления здания происходит в следующем порядке:
Производится диагностика труб отопления, радиаторов, запорно-регулирующей арматуры;
Неработающие участки трубопроводов вырезаются, для определения состава отложений на внутренних поверхностях;
Явно поврежденные коррозией участки трубопроводов меняются, как и не подлежащая ремонту, запорно-регулирующая арматура. Работоспособные задвижки и вентиля подлежат ревизии и регламентному обслуживанию;
В зависимости от результатов анализа отложений на трубах, производится гидрохимическая очистка труб и радиаторов, или гидропневматическая. Качество того и другого метода, наши специалисты обеспечивают использованием дорогостоящего импортного оборудования;
При необходимости выполняется техническое усовершенствование отопительной системы. Это может быть установка циркуляционного насоса, или автоматического воздушного клапана;
В централизованной отопительной системе по просьбе заказчика мы установим тепловой счетчик;
Финальным этапом ремонта всегда бывает опрессовка системы.

Сделаем реконструкцию и согласуем ее с заинтересованными службами

Реконструкция систем отопления частного дома может потребовать замены большинства труб. При этом монтаж системы отопления происходит по абсолютно новому проекту и здесь заказчик может переделывать все как ему угодно. Сложнее в многоквартирном доме. Даже если вы захотите сделать в своей квартире автономное газовое отопление, вам придется оставить в ней стояки, соединяющие верхние этажи с нижними, а сам проект реконструкции согласовать с коммунальными службами. Необходимость сделать не просто ремонт, а реконструкцию, возникает у собственника в следующих случаях:
Когда делается капитальный ремонт или реконструкция всего здания;
Когда отопительная система и оборудование устарели и не соответствуют представлениям собственника о надлежащем комфорте проживания в доме;
Когда обнаружены очевидные ошибки допущенные при монтаже или проектировании, используемой системы отопления.
Любая реконструкция систем теплоснабжения подразумевает:
Теплотехнический расчет новой системы;
Оформление проектной и исполнительной документации;
Получение необходимых разрешений и согласований;
Демонтаж прежней, монтаж обновленной отопительной системы.

Город Менделеевск. Менделеевский район находится в северо-восточной части Республики Татарстан европейской части России на реках Кама и Тойма. Город Менделеевск расположен в 220 км от г. Казани. Население района составляет почти 30,5 тыс. чел., из них 22 тыс. чел. - городские жители.

Менделеевское Предприятие тепловых сетей обслуживало 4 котельные, 16 автономных топочных и 11 ЦТП. Суммарная установленная мощность источников тепла - 99 Гкал/ч, присоединенная тепловая нагрузка потребителей - 56 Гкал/ч. Основной вид топлива - природный газ.

Система теплоснабжения в Менделеевском районе была построена в основном на базе центральной котельной № 3 с подключенными к ней ЦТП. Котельная должна была работать по температурному графику 130/70 ОС, но работала по графику 95/70 ОС из-за неисправности у потребителей смесительных устройств, циркуляционных линий горячего водоснабжения (ГВС) и ветхости внутренних систем отопления. Как следствие - завышенный расход электроэнергии, большие потери тепловой энергии при транспортировке.

Кроме того, имеется 5 небольших котельных (по 2 котла в каждой) как в черте города на ул. Гунина, так и в н.п. Татарские Челны, Тихоново, Гришкино, Мунайка, из которых первые две котельные требовали реконструкции вследствие изношенности оборудования. В 2005 г. были приняты на баланс топочные, основная часть которых находится в сельской местности, имеющие незначительные присоединенные нагрузки и требующие наличия обслуживающего персонала, что ухудшало экономические показатели предприятия. Центральная котельная № 3 с двумя водогрейными котлами ПТВМ-30М, двумя водогрейными котлами ТВГ-8 и двумя паровыми котлами ДКВР-4-13 (для подогрева резервного топлива - мазута) находилась в удовлетворительном состоянии.

Протяженность тепловых сетей Предприятия в двухтрубном исчислении составляла 38,7 км, из которых 30,8 км приходилось на трубопроводы отопления, остальные на ГВС. Диаметры трубопроводов - от 32 до 530 мм.

Проведенный анализ показателей производственной деятельности Предприятия показал, что большой удельный вес имели потери тепловой энергии. Большая часть тепловых потерь возникала при транспортировке теплоносителя вследствие нарушения теплоизоляции на теплопроводах с надземной прокладкой и бесканаль- ной прокладки труб с теплоизоляцией из минва- ты или вообще без теплоизоляции (рис. 1). Кроме того, существовала необходимость перевода работы тепловых сетей на температурный график 130/70 ОС, для чего необходимо было подготовить сети, восстановить инженерные устройства компенсации температурных напряжений и установить у потребителей тепловые узлы.

Также был проведен анализ финансово-хозяйственной и производственной деятельности ГП «Менделеевск-водоканал». В ходе анализа были выявлены основные проблемы этого предприятия, изучены его взаимосвязи с предприятием тепловых сетей, а также оценена экономическая целесообразность их объединения в одно. В результате было принято решение об объединении этих предприятий в рамках филиала «Менделеевский» ЗАО «Татгазэнерго».

Город Бавлы. Бавлинский район находится в юго-восточной части Республики Татарстан европейской части России в пределах Бугульминско-Белебеевской возвышенности на р. Бавлинка (приток р. Ик). Город Бавлы расположен в 370 км от Казани. Население района составляет почти 37 тыс. чел., из них 23 тыс. чел. - городские жители.

Бавлинское Предприятие тепловых сетей обслуживало 11 котельных с 43 котлами, из которых 38 водогрейных и 5 паровых, с суммарной установленной мощностью 91,4 Гкал/ч. Присоединенная нагрузка потребителей - 37,8 Гкал/ч. Все котельные работают на природном газе. Протяженность тепловых сетей составляла 19,7 км в двухтрубном исчислении, в т.ч. трубопроводы отопления - 15,7 км, трубопроводы ГВС - 4 км. Диаметры трубопроводов - от 25 до 273 мм.

Система отопления основной части города была построена по принципу квартальных источников с локальными сетями. В старой части города располагались небольшие котельные № 9, 10, 15, 17, 23 с установленной мощностью 4,5-6 Гкал/ч каждая, а на окраинах города эксплуатировались котельные № 28, 29, Наркологического диспансера, санатория «Иволга» и н.п. Александровка мощностью от 0,34 до 1,9 Гкал/ч. Все котельные были оборудованы низкоэффективными, морально и физически устаревшими котлами типа НР или «Рамзина», работали по несовершенной технологии, имели изношенное вспомогательное оборудование, требующее существенных затрат на ремонты, низкий уровень автоматизации и, как следствие этого, большую численность обслуживающего персонала. В тепловых сетях, проложенных, главным образом, бесканальным способом с теплоизоляцией из минваты, также имели место большие потери тепловой энергии и теплоносителя.

Кроме квартальных источников имелась Центральная бытовая котельная (ЦБК) с установленной мощностью 50 Гкал/ч. От нее теплоноситель по графику 115/70 ОС подавался на ЦТП 27 микрорайона и на социальные объекты города с общей присоединенной нагрузкой около 8 Гкал/ч. Теплосеть от ЦБК до 27 микрорайона имела протяженность 2,6 км в четырехтрубном исполнении, что составляло 25% общей протяженности теплосетей предприятия. Территориально Центральная бытовая котельная расположена на окраине старой части города, диаметрально противоположной от 27 микрорайона. В ЦБК стояли паровые котлы (ДКВР-10, ДЕ-25) со значительным сроком эксплуатации, теплоноситель подогревался в пароводяных теплообменниках, горячая вода приготавливалась методом прямого барботирования, что приводило к потерям конденсата с горячей водой.

Из показателей производственной деятельности было видно, что основные потери происходили в Центральной бытовой котельной и тепловых сетях от нее. В летнее время удельный расход топлива увеличивался в несколько раз из-за неэффективной работы котлов на малых нагрузках, затратной технологии подготовки горячей воды, потерь в тепловых сетях. Кроме того, картину портил значительный расход электроэнергии на транспортировку тепловой энергии.

За 40 лет «Мытищинская теплосеть» прошла большой и сложный путь технического перевооружения и организационного реформирования . От типового коммунального предприятия , которому были переданы городские квартальные угольные котельные, до современной холдинговой компании , специализированной не только на производстве, передаче и распределении тепловой энергии, но и на программной реконструкции систем теплоснабжения районного масштаба, производстве узлов технологического и коммерческого учета тепловой энергии, проектировании, строительстве и обслуживании высокоэффективных теплоэнергетических объектов, оснащенных автоматизированными системами дистанционного контроля и управления . Итог проделанной работы - энергетическая эффективность системы теплоснабжения Мытищинского района приближается к европейскому уровню.

Статья: "Организационная и техническая модернизация системы теплоснабжения Мытищинского района", автор - к.т.н. Ю.Н. Казанов, генеральный директор, ОАО «Мытищинская теплосеть», г. Мытищи Московской области

Страницы истории
40 лет - это исторически небольшой период. Для предприятия и его коллектива - это период становления и развития, время разработки планов на ближайшее будущее и дальнюю перспективу.
Мытищинское предприятие объединенных котельных и тепловых сетей (первоначальное название нашего предприятия) образовано в октябре 1969 г. Тогда закладывались основы Предприятия, оно было организовано на базе мелких разрозненных квартальных котельных. Квалификация персонала соответствовала техническому уровню оборудования. В качестве источников тепла в котельных в большинстве случаев использовались чугунные котлы. Не во всех котельных была химводоподготовка, поэтому котлы «трещали, как орехи» - не хватало бригад для их ремонта. Подобная ситуация продолжалась, пока не ввели в работу районную тепловую станцию (РТС) мощностью 150 Гкал/ч (рис. 1).
На заре своей деятельности предприятие было планово-убыточным. Предприятию досталось 90 квартальных котельных, половина которых работала на угле. В это же время уже строились мощные газовые котельные, такие как РТС, введённая в эксплуатацию в 1979 году, прокладывались магистральные тепловые сети. Поэтому другой альтернативы, кроме как создание городской системы централизованного теплоснабжения (ЦТ) и закрытие морально и физически устаревших котельных, не было. Ежегодно закрывались десятки старых котельных, а потребителей присоединяли к централизованным источникам, у которых КПД было гораздо выше. Высвобождался персонал, а надежность и устойчивость теплоснабжения повышалась.
С 1973 г. стали реконструировать квартальные котельные в центральные тепловые пункты (ЦТП).
В 1987 г. в результате реорганизации предприятие вошло в состав ПТО «Городское хозяйство». В 1990 г. было образовано ОАО «Мытищинская теплосеть».

Начало работы по модернизации системы ЦТ района
«Мытищинская теплосеть» идет новым для нее путем технической и организационной модернизации, поэтому неизбежны неоптимальные решения и не самые прямые пути достижения эффекта, потому что в перспективе были ясны только генеральные направления и цели. Задачи и тем более средства их решения в процессе работы менялись, что-то и сейчас уточняется, проясняется .
По состоянию на 2000 г. основным потребителем тепловой энергии в Мытищинском районе являлся жилищно-коммунальный сектор(75%), в котором жилищный фонд занимает большую часть. Как показали результаты технического аудита системы теплоснабжения района, проведенного до 2000 г., энергетическая эффективность существовавшей системы ЦТ не превышала 65%. При этом 80% тепловой энергии производилось на оборудовании с полностью исчерпанным сроком амортизации с КПД котлов 60-80%, а 75% трубопроводов имели полностью исчерпанный срок амортизации. Аварийность тепловых сетей составляла 1,5 отказа в год на 1 км трубопровода, что в 5 раз превышало нормативы. Средства тратились, в основном, на «латание дыр», на текущий и капитальный ремонты. Тепловые, а, следовательно, и экономические потери тяжелым бременем лежали на бюджетах района и предприятия. Снижение этих потерь до европейского уровня (а это не более 5-6%) стало экономической целью программной, поэтапной реконструкции системы теплоснабжения района. Достижение ее задач при нынешних энергосберегающих технологиях не вызывало технических сложностей и позволило бы при тех же расходах топлива обеспечить тепловой энергией большую часть прироста жилого фонда района.
Присоединенная нагрузка города (договорная) - 300 Гкал/ч, она включала до 30% нерационального использования тепловой энергии из-за неоптимального регулирования на объектах потребителей. В итоге, с учетом потерь на тепловых сетях, для обеспечения этой потребности вырабатывалось 400 Гкал/ч. Если выбирать интенсивный путь обеспечения растущей потребности города за счет наращивания мощности теплоисточников, сохраняя структуру потерь, то уже в 2008 г. мы столкнулись бы еще и с проблемой ограничения пропускной способности трубопроводов, которая сейчас имеет по магистральным тепловым сетям двойной запас, относительно транспортируемой мощности 2000 г. Поэтому направление на ресурсосбережение и в производстве, и при потреблении тепловой энергии должно было стать стержнем развития системы ЦТ района.
К 2000 г. была разработана концепция реконструкции, формулирующая направления долгосрочных технических, политических и социальных целей:
. полная реконструкция тепловых сетей и оборудования на основе внедрения высокоэффективных теплогенераторов и модульных котельных, автоматизированных индивидуальных тепловых пунктов (ИТП), надежных средств транспортировки и распределения тепловой энергии, самообеспечение электроэнергией, использование бытовых и древесных отходов;
. внедрение автоматизированной системы, обеспечивающей контроль и управление технологическим процессом производства, диагностику технического состояния оборудования, а также учет и обработку коммерческой информации;
. создание самодостаточной структуры группы предприятий, позволяющей своими силами реализовывать любые сложные и нестандартные проекты «под ключ» и расширить деятельность компании за пределы Мытищинского района и Московской области;
. формирование коллектива сотрудников компании, обладающих высокой квалификацией и корпоративной идеологией.
На основании принятой концепции, прогнозов и материалов территориального планирования, результатов технического аудита состояния системы ЦТ была разработана программа развития теплоснабжения. Она давала картину системы ЦТ, к которой нужно стремиться.
Реконструкция системы теплоснабжения района - это крупный, долгосрочный проект, имеющий несколько этапов. В программе предусматривалось:
. реконструкция и расширение существующих источников тепла, обеспечивающих приросты тепловой мощности и техническую доступность присоединения потребителей, расположенных в зоне их действия;
. расширение зоны действия источников, обеспечивающее перевод в пиковый режим, вывод из эксплуатации, консервацию или ликвидацию источников с неэкономичными принципами использования топлива;
. развитие, реконструкция и модернизация тепловых сетей в зонах действия существующих и реконструируемых источников, обеспечивающих транспортировку тепловой мощности в зоны прироста тепловой нагрузки;
. повышение эффективности производства, транспортировки и распределения тепловой энергии;
. резервирование источников теплоснабжения за счет повышения связности тепловых сетей;
. повышение надежности теплоснабжения за счет резервирования систем жизнеобеспечения источников и теплосетевых объектов;
. повышение экологической безопасности теплоснабжения.
Программа развития также включала и перспективное направление реконструкции - внедрение технологии когенерации (одновременное производство тепловой и электрической энергии). Когенерация реализует концепцию полного самообеспечения основного производства электроэнергией. Это и улучшение экономики производства, и независимость теплоснабжения района в условиях чрезвычайных ситуаций в электроснабжении.
Ставилась задача и поиска альтернативных источников тепла, в первую очередь, использование отходов жизнедеятельности района.
Одновременно с реконструкцией имеющегося теплоэнергетического хозяйства, планировалась реализация и политической концепции развития предприятия - расширение производственной деятельности за пределы района.
Энергетические обследования свидетельствовали, что основные потери сосредоточены в звеньях потребления, распределения и транспортировки тепла. В звене распределения тепла между потребителями внедрение технологии полностью автоматизированного количественно-качественного регулирования в ИТП обеспечивает качество и количество тепловой энергии в точном соответствии с погодными условиями, без «недотопов» и «перетопов» и наиболее эффективное использование частотно-регулируемого электропривода. А сокращение потерь может быть достигнуто только в том случае, если потребитель будет иметь возможность сам регулировать количество потребляемой тепловой энергии и оплачивать то количество, которое фактически потребил по физиологическим потребностям и экономическим возможностям.
Поэтому реконструкция тепловых сетей, оснащение потребителей автоматизированными ИТП и узлами коммерческого учета потребления тепловой энергии зданий жилого фонда стали первым этапом модернизации системы ЦТ.
Однако это возможно только при комплексном внедрении энергосберегающих технологий во все звенья системы теплоснабжения: производство - транспортировка - распределение - потребление. Например, переход на трубопроводы в ППУ теплоизоляции, оснащенные элементами и всеми необходимыми техническими средствами для оперативного дистанционного контроля их состояния при эксплуатации, требует создания системы оперативного дистанционного контроля (ОДК). А ОДК, может функционировать только как часть общей системы дистанционной диспетчеризации. Переход на автоматизированные ИТП и теплоисточники также требует дистанционного контроля. Поэтому реконструкция не может выполняться отдельными частями. Только комплексно, затрагивая всю структуру системы теплоснабжения.
Тактическое планирование реализации программы реконструкции теплоснабжения района было типичной задачей на оптимизацию результата при ограниченных ресурсах. А реально - при очень ограниченных. Финансирование, производство специального оборудования - ИТП, трубы в ППУ изоляции, проектирование, строительно-монтажные работы - все это было в ограниченных возможностях. Но, в первую очередь, финансирование. Специфика производства, передачи, распределения и потребления тепловой энергии, с точки зрения вложения средств в эту отрасль и получения экономического эффекта, в том, что экономия топливно-энергетических ресурсов в производстве возникает сразу же после ликвидации источника непроизводительных потерь тепловой энергии. Нет ожидания получения экономии, потому, что производимый продукт - тепловая энергия - имеет гарантированный, упорядоченный сбыт и оплату.
Система теплоснабжения функционирует и в ситуации, когда часть ресурсов и производительных сил, затрачиваемых на него, теряются в виде потерь тепловой энергии. Прекратить производство, как нерентабельное, для реконструкции нельзя, это функция жизнеобеспечения населения. В потери уходят огромные средства. Снижение потерь на 10% уже дало бы экономию, достаточную для дальнейшего развития системы теплоснабжения.
Привлечение достаточно больших, первоначальных кредитных средств и точный технико-экономический расчет - единственный путь выхода из этого тупика. Кредит Международного банка реконструкции и развития (МБРР) по программе «Городское теплоснабжение» позволил нам создать первоначальную базу для самоокупаемости проекта реконструкции и выполнения первого этапа модернизации.

Источники финансирования реконструкции
На сегодняшний день уже завершена реализация проекта МБРР, активно поддержанного руководством Мытищинского района и Московской области. По проекту заменено 54,2 км тепловых сетей, установлено 236 ИТП. Технико-экономическая эффективность системы теплоснабжения, оцениваемая суммарным КПД, увеличилась с 60 до 85%. Высвобожденные экономические резервы позволили расширить объемы реконструкции и приступить к реализации более масштабных задач.
По результатам выполнения этого проекта Международная рейтинговая служба дала высокую оценку способности Мытищинского района своевременного и полного выполнения своих долговых обязательств в условиях российского финансового рынка. Это, в свою очередь, открыло для нас новые возможности финансирования реконструкции. Сейчас решается вопрос о привлечении кредитных средств Международной финансовой корпорации, входящей в Группу Всемирного банка, на дальнейшую реконструкцию тепловых сетей и строительство ИТП.
На рис. 2 представлено распределение источников финансирования реконструкции в период с 2003 г. по 2011 г. На рис. 3 показана структура расходов Предприятия.
Нам стала под силу реконструкция и мощных котельных, которая дает наибольший экономический эффект, но и требует больших вложений.
Также нам стало под силу и строительство новых теплоисточников в других районах Московской области: уже построены и работают котельные в городах Одинцово, Пушкино и Щелково, возводится котельная в Дмитрове.

Основные результаты реконструкции
Выполнение первого этапа реконструкции уже дало реальные результаты.
Темпы реконструкции системы ЦТ района, выполняемой ОАО «Мытищинская теплосеть», опережают рост потребности в тепловой энергии, который заложен в генеральные планы развития поселений района.
Предприятие обеспечивает тепловой энергией 180-тысячное население Мытищинского района и около 1000 предприятий и организаций. К системе ЦТ подключено 1643 здания, в том числе 1200 жилых дома, 72 детских учреждения. Доля ОАО «Мытищинская теплосеть» в обеспечении жизнедеятельности района теплом и горячей водой составляет 90%. В год вырабатывается 1,3 млн Гкал тепловой энергии, для этого потребляется 175 млн м3 природного газа, около 300 т мазута, 470 тыс. м3 воды, 46 млн кВт электроэнергии. Практически на всех котельных в качестве топлива выступает природный газ, только на 5 источниках тепла используется дизельное топливо. Также на балансе ОАО «Мытищинская теплосеть» находится 57 центральных и 633 автоматизированных индивидуальных тепловых пунктов, 215 км тепловых сетей в двухтрубном исчислении (см. таблицу). Шесть котельных, вырабатывающих 80% всей тепловой энергии, имеют резервный запас топлива с общей емкостью резервуаров на 2800 т мазута. 65% всех тепловых сетей (из них 100% магистральных) - это трубопроводы в ППУ изоляции со встроенной системой ОДК.
Модернизировано 16 котельных. Неэффективные источники тепла выведены из эксплуатации или переведены в резерв. Четыре крупных теплоисточника закольцованы. Это повысило надежность теплоснабжения и снизило потребление ресурсов в летний период. В ближайших планах - подключение в «кольцо» еще двух теплоисточников, что даст возможность обеспечивать население ГВС круглогодично, без отключения летом. Новые теплоисточники, снабженные автоматической системой управления горелками, частотным управлением электродвигателями, обеспечивают КПД котельных не менее 95%.
Потери при производстве и транспортировке тепловой энергии в целом по району снижены с 30 до 10%. Удельное потребление тепловой энергии жилым фондом уменьшено на 10% за счет оптимизации регулирования. В итоге - значительная часть прироста потребности города в тепловой энергии за эти годы обеспечена за счет снижения потерь без увеличения мощности котельных.
Второй год эксплуатируется котельная, работающая на древесных отходах, обеспечивающая ГВС целого поселка. При этом в районе решена задача утилизации этого вида отходов. Начато проектирование ТЭС на твердых бытовых отходах.
Построенные за последние 10 лет жилые дома (80 шт.), дома с ИТП, и все промышленные потребители тепловой энергии оснащены системами учета потребляемой тепловой энергии и воды. На предприятии создана служба по установке и обслуживанию квартирных тепловодосчетчиков - их по инициативе жителей уже установлено 50 тыс. шт.
Все объекты системы ЦТ (в том числе тепловые сети) охвачены автоматизированной системой диспетчерского контроля и управления, технологического и коммерческого учета.
Реализуется задача самообеспечения производства электрической энергией.
Внедрена АСУ ТП с дистанционной диспетчеризацией производственных объектов и управлением экономикой и персоналом.
Полностью заменен парк автомашин и спецтехники.
Создана производственная цепочка - от разработки проекта до строительства объектов теплоснабжения «под ключ».
Акцент работы с персоналом перенесен на повышение уровня квалификации, как главной составляющей высокоэффективной эксплуатации нового, современного оборудования и систем управления. Создан учебно-информационный центр. Принята комплексная программа работы с персоналом.
При этом сформировался крепкий интеллектуальный капитал Предприятия, которым являются наши специалисты, их квалификация и отношение к работе. Техническая реконструкция производства, внедрение самых современных технологий и оборудования основывается на квалификации персонала. Без грамотных, опытных, ответственных специалистов не внедришь ни современные технологии проектирования, ни высокоэффективные, автоматизированные системы управления.
Реконструкция набирает обороты с каждым годом. Если вначале реконструкции замена нескольких сотен метров аварийных тепловых сетей уже была для нас достижением, то только за один 2008 г. было проложено более 11 км трубопроводов, построено 10 современных теплоисточников, 102 ИТП, введенных в эксплуатацию и позволили исключить 6 км трубопроводов ГВС.
И, хотя, все дается очень сложно и трудно, напряженно, но это воспринимается как нормальный, запланированный результат, не нанесший какого-либо ущемления работе предприятия по теплоснабжению района.
В 2006 г. завершена полная реконструкция системы теплоснабжения пос. Пироговский - образец модернизации (рис. 4). Число жителей, подключенных к системе теплоснабжения поселка, - 7500 чел. Индивидуальными тепловыми пунктами оборудовано 66 многоквартирных жилых домов, в том числе 8 бюджетных учреждений, установленная мощность всех котельных (7 шт.) поселка составляет 31,8 Гкал/ч, протяженность тепловых сетей в двухтрубном исчислении - 16,1 км. Средняя годовая потребность в тепловой энергии 70 тыс. Гкал.
Все котельные оснащены современными автоматизированными газовыми котлами с КПД 95%, трубопроводы тепловых сетей проложены в ППУ изоляции, дистанционная система диспетчеризации контролирует все ИТП и тепловые сети с представлением информации в Оперативно-диспетчерскую службу Предприятия.

АСУ ТП
В настоящее время на нашем предприятии внедрена автоматизированная система дистанционного контроля и управления объектами теплоснабжения района (ИТП, ЦТП, автоматизированными теплоисточниками, тепловыми сетями), позволившая контролировать и управлять оборудованием, не выезжая на удаленные объекты. Это повысило оперативность работы и качество теплоснабжения .
Система построена на оборудовании различных фирм-производителей, являющимися мировыми лидерами в производстве и инновациях. Все оборудование является модульным, что позволяет, в случае необходимости, наращивать без больших изменений существующую структуру системы.
В оперативный зал диспетчерской службы поступает информация со всех подключенных объектов в удобном для восприятия текущих параметров виде - на мнемосхемах тепловых схем, показаний приборов технологического и коммерческого учета тепловой энергии, параметров электроэнергии, состояние работы насосов, клапанов, заданных режимов работы, а также контрольных сигналов состояния тепловых сетей.
Все основные параметры объектов архивируются с неограниченной глубиной хранения на главном сервере. Соответствующие данные автоматически обрабатываются и в виде расчетной коммерческой информации направляются в отдел сбыта энергоресурсов.
На сегодняшний день АСУ ТП охвачено 355 объектов теплоснабжения, что составляет 60% от их общего числа. К ним относятся и удаленные объекты пос. Пироговский, пос. Марфино, г. Щелково, г. Дмитров, г. Пушкино.
Учитывая удаленность контролируемых объектов, существенным фактором являются каналы связи. В АСУ ТП применена система, позволяющая использовать различные каналы связи, включая только что созданные. К ним относятся как проводные сети (выделенные линии, оптоволоконные линии, телефонные линии), так и беспроводные (WIFI сети, GSM GPRS сети, CDMA SkayLink сети, Yota, WiMax).

О системе ОДК тепловых сетей
На сегодняшний день ОАО «Мытищинская теплосеть» эксплуатирует 130 км трубопроводов тепловых сетей в ППУ изоляции, оснащенных системой ОДК. Это система, обязательность которой в трубопроводах с ППУ изоляцией прописана в ГОСТе 30732-2006. Система ОДК позволяет уже на раннем этапе обнаружить любое нарушение целостности конструкции теплосетей и своевременно принять необходимые меры .
За основу системы контроля взята система ОДК, разработанная ООО «Термолайн». Данная система позволяет контролировать состояние трубопроводов, оперативно сигнализировать о появившейся неисправности и указать место любого дефекта. Принцип действия системы контроля основан на том, что пенополиуретан, применяемый в качестве теплоизоляционного материала, имеет практически бесконечное электрическое сопротивление, уменьшающееся в миллионы раз при увеличении влажности, например, при появлении воды из-за повреждения полиэтиленовой оболочки или самой металлической трубы.
В качестве контрольно-монтажного тестера системы ОДК применяется мегомметр. В качестве прибора, определяющего место неисправности (намокания ППУ изоляции или обрыв сигнального проводника), - рефлектометры, позволяющие определить расстояние от точки подключения приборов до места неисправности с точностью до 2 м.
Применение GSM комплексов совместно с детектором повреждений «ПИККОН» ДПС-2АМ/ТВ позволило вывести информацию о состоянии контролируемых участков трубопроводов в режиме реального времени в оперативно-диспетчерскую службу предприятия (рис. 5).
Отличительными особенностями данной системы является высокая надежность, неограниченная дальность подключения детекторов повреждений на один GSM-контроллер, контроль свыше 100 объектов на одном диспетчерском пульте, удобный и доступный интерфейс диспетчера, опрос в автоматическом режиме и сигнализация аварии на трассе, а также приемлемая стоимость оборудования.
Эксплуатация системы ОДК позволяет делать анализ причин повреждаемости труб в ППУ и принимать упреждающие меры. Так, учитывая, что подавляющее большинство отказов трубопроводов является результатом нарушения технологии монтажа, был введен 100% ультразвуковой контроль качества сварки трубопроводов. Для этого на предприятии в службе технического надзора создана и сертифицирована собственная испытательная лаборатория.

Информационно-графическая система «ТеплоГраф»
Информационно-графическая система (ИГС) является мощной базой данных, фактически являющейся электронным архивом. Она содержит большой объем технологической и справочной информации: схемы тепловых сетей и объектов, привязанных к плану города; паспортные сведения об узлах и участках тепловых сетей (диаметры и длины участков, нагрузки потребителей и др.); гидравлические и тепловые режимы; величины потерь; температурные графики; сведения о дефектах и повреждениях и многое другое. Программа позволяет быстро находить нужный объект и заложенную в него необходимую информацию, ускоряет его поиск при выезде на место.
Подсистема паспортизации оборудования объектов тепловых сетей г. Мытищи на базе ИГС «ТеплоГраф» предназначена для создания базы данных по техническому состоянию оборудования тепловых сетей и электронной паспортизации оборудования.
В рамках подсистемы паспортизации оборудования объектов теплосетей ИГС «ТеплоГраф» выполняются следующие функции:
. паспортизация технологического оборудования тепловых сетей;
. паспортизация электрического оборудования тепловых сетей;
. ведение классификаторов описания параметров элементов оборудования;
. формирование справок и отчетов по паспортным параметрам элементов оборудования теплосетей.
Объектами тепловых сетей, на которых установлены элементы оборудования, подлежащие паспортизации, являются узлы теплосетей и участки трубопроводов теплосетей. ИГС «ТеплоГраф» обеспечивает возможность паспортизации оборудования, с возможностью отображения на схемах обозначений узлов и участков теплосетей, соответствующих типам элементов оборудования, подлежащих паспортизации.
В ИГС предусмотрена возможность ведения классификаторов и справочников.
Требования к составу информации по технологическому оборудованию узлов и участков включают требования к технологической информации по котлам, дымовым трубам, тягодутьевым устройствам, теплообменникам, оборудованию химводоочистки, деаэраторам, регулирующим клапанам, запорной арматуре, регуляторам, вентиляторам, опорам, грязевикам, обратным клапанам, регуляторам давления, манометрам.
Создание и внедрение ИГС процесс сложный, дорогой и трудоемкий, но, вложив средства, мы получили продукт, который позволяет решать задачи стратегического планирования, осуществлять информационно-расчетную поддержку текущего функционирования систем теплоснабжения - решать эксплуатационные, производственные, диспетчерские, режимные и многие другие задачи.

Система мониторинга автотранспорта и спецтехники
Спутниковая система мониторинга всего автотранспорта предприятия внедрена в 2008 г. и уже доказала свою целесообразность. Система мониторинга АвтоЛокатор позволяет получать информацию о местоположении любого транспортного средства в реальном времени, получать маршруты передвижения транспортных средств, контролировать пробег автотранспорта, техническое состояние транспортного средства, задавать и контролировать зоны перемещения автомобилей, пресекать халатность со стороны водителя. АвтоЛокатор повышает эффективность работы организации в целом, затраты на его установку окупаются в короткие сроки. Система обеспечивает персоналу гибкость и независимость при планировании и управлении работой автомобильного парка.

Когенерация - повышение безопасности энергоснабжения объектов жизнеобеспечения
Пример развитых стран показывает, что проблема надежности энергообеспечения может решаться путем развития инфраструктуры децентрализованных систем генерации и снабжения электро- и теплоэнергии в дополнение к существующим сетям.
В котельной КТС-003 уже два года работает энергоблок из двух газовых микротурбин С-60 Cupstone (США), вырабатывающий 120 кВт электрической и 0,272 Гкал/ч тепловой энергии. Оборудование запустила в промышленную эксплуатацию компания «БПЦ Энергетические системы» (г. Москва). В связи с тем, что котельная расположена в жилом микрорайоне, к оборудованию для автономного энергоснабжения предъявлялись повышенные требования по уровню шума и вредных выбросов. Эти микротурбины удовлетворяют самым жестким экологическим требованиям.
Работа микротурбин осуществляется в параллельном режиме с электросетью. Учитывая сравнительно невысокий уровень потребления электроэнергии оборудованием котельной, избыточная электроэнергия турбин поступает в централизованную сеть. Получаемой тепловой энергии хватает на то, чтобы обеспечить жилые дома микрорайона нагрузкой ГВС.
Мощность первой установки в масштабе теплоснабжения района небольшая. Но и поставленная цель внедрения - опробование техники и взаимоотношений с электроэнергетиками, т.к. вырабатываемая электроэнергия подключается к городским электросетям и должна полностью им соответствовать.
Сегодня ОАО «Мытищинская теплосеть» приступило к реализации крупного проекта реконструкции котельной КТС-044». Цель реконструкции - самообеспечение электроэнергией нашего предприятия. Дополнительную тепловую мощность планируется использовать как резервную после соединения котельной кольцевыми тепловыми сетями с котельными центральной части города. Уже выполнен первый этап - в пристройке к основному зданию котельной установлено два новых котла по 20 МВт каждый, увеличивших мощность котельной в два раза. В этой же котельной внедряется современная ресурсосберегающая технология когенерации. Уже установлено специальное оборудование - три газопоршневых агрегата 1750 GQNB-50 (рис. 6) компании Cummins (США) и две резервные дизель-генераторные установки, которые будут вырабатывать не только тепловую энергию, но и 5 МВт электроэнергии при собственном потреблении всего Предприятия 4,8 МВт.
В планах развития ОАО «Мытищинская теплосеть» технологии комбинированного производства тепловой и электрической энергии отводится особое место. Самообеспечение автономным электропитанием - одна из технических концепций Предприятия. Для этого в перспективе планируется оснастить установками когенерации все основные котельные района.

Автоматизированный ИТП - основа системы теплоснабжения
Одно из решений, позволяющее повысить эффективность систем теплоснабжения - отказ от четырехтрубной системы снабжения теплом и горячей водой зданий и сооружений, построенной на основе использования центральных тепловых пунктов. При этом используется так называемая двухтрубная система - подвод к каждому отдельному зданию перегретой воды непосредственно от котельной, и формирования системы горячего водоснабжения и отопления с помощью блочного автоматизированного индивидуального теплового пункта.
ИТП используется для обслуживания одного потребителя (здания или его части). Как правило, располагается в подвальном или техническом помещении здания, однако, в силу особенностей обслуживаемого здания, может быть размещен в отдельно стоящем сооружении.
Схема ИТП зависит с одной стороны от особенностей потребителей тепловой энергии, обслуживаемых тепловым пунктом, с другой стороны от особенностей источника, снабжающего ИТП тепловой энергией.
Автоматизированные ИТП меняют общую картину регулирования системы ЦТ. При наличии ИТП у каждого потребителя задача теплоисточника - поддерживать минимально-достаточную температуру теплоносителя на входах ИТП без функции регулирования.
Основные преимущества ИТП - это компактность, широкий диапазон тепловых нагрузок, энергоэфективность, улучшение качества и уменьшение расхода горячей воды, снижение давления во внутренних сетях и уменьшение эксплуатационных затрат.
Управление работой оборудования ИТП и регулирование режимов отпуска тепла и воды потребителю осуществляются автоматически, без постоянного присутствия обслуживающего персонала. ИТП позволяет значительно снизить затраты на обеспечение теплом населенных пунктов, предприятий, хозяйств. С применением ИТП отпадает необходимость капитального строительства зданий центральных тепловых пунктов (ЦТП) и прокладки, а следовательно, и последующего ремонта сетей горячего водоснабжения. Капитальные затраты на подключение объектов снижаются при этом в три раза.
Решая проблемы обеспечения реконструкции современным оборудованием, ОАО «Мытищинская теплосеть» освоило производство автоматизированных ИТП по собственным проектам.
Мытищинская теплосеть осуществляет проектирование, комплектацию и монтаж тепловых пунктов любой сложности, используя самое современное оборудование - высоконадежные и экономичные насосы, самую современную автоматику, качественную запорную и регулирующую арматуру. В нашем активе - сотни самых разнообразных объектов в г. Мытищи и по всей Московской области. Многие из тепловых пунктов, например ИТП, смонтированные в рамках реализации программы реконструкции системы теплоснабжения г. Мытищи, интегрированы в единую систему АСУ ТП, существующую в городе.

Частотное управление электродвигателями экономит не только электроэнергию
Одной из тенденций в области энергосберегающих технологий последних лет является применение частотно-регулируемых приводов (ЧРП) на основе асинхронных короткозамкнутых электродвигателей и полупроводниковых преобразователей частоты, снижающих потребление электрической энергии и повышающих степень автоматизации, удобство эксплуатации оборудования и качество технологических процессов. В системе ЦТ они используются в качестве приводов, обслуживающих основное технологические оборудование и производственные процессы, в основном это вентиляторы и центробежные насосы. Причем силовое оборудование выбирается на максимальную производительность, в действительности же его среднесуточная загруженность может составлять около 50% от номинальной мощности. Применение ЧРП на насосах и вентиляторах позволяет обеспечить снижение потребляемой мощности до 50% за счет исключения в водяных и воздушных трактах дросселей и заслонок, а также улучшения технологических процессов.
В процессе реконструкции системы теплоснабжения Мытищинского района внедрено 50 ЧРП Sinus K на общую мощность 2,3 МВт с диапазоном мощностей двигателей от 5 до 315 кВт. Преобразователи частоты Sinus для регулировки скорости асинхронных двигателей представляют собой генераторы напряжения, способные одновременно изменять амплитуду напряжения и его частоту. Для улучшения работы двигателя на любой скорости частота и напряжение изменяются одновременно в соответствии с определенными принципами, чтобы сохранить моментные характеристики подключенного двигателя.
Первым естественным шагом была задача экономии электроэнергии, снижение нагрузок на оборудование, плавный пуск с ручным управлением.
Следующим шагом стало включение частотно-управляемых двигателей в автоматизированные системы управления оборудованием. Так, при модернизации котельной «Худлитье» 4 котла КВГМ-20 были оснащены универсальными горелками R25G/PBR (рис. 8) фирмы Petrokraft (Швеция), с полным комплектом автоматизированного управления работой котла. Система обеспечивает оптимальный режим горения газа или мазута во всем диапазоне мощности, поддерживает необходимое разряжение газов на выходе путем управления дымососами с помощью ЧРП, программой розжига, защитой от аварийных ситуаций, управление мощностью котла по температурному графику с учетом наружной температуры.

Путь от тепловодосчетчика к автоматизированному узлу учета тепловой энергии
Опыт внедрения энергосберегающих технологий на разнообразных объектах всех форм собственности показывает, что учет потребления энергетических ресурсов - одно из основных направлений энергосбережения. Этот путь был пройден в Мытищинском районе.
За это время сменилось несколько поколений приборов и сейчас теплосчетчик - это сложный электронный прибор, имеющий разветвленную систему хранения информации, достаточно надежный.
С одной стороны теплосчетчик не экономит тепловую энергию, а лишь показывает фактическое потребление. C другой стороны - теплосчетчик стимулирует экономию тепловой энергии, т.к. формирует в человеке Хозяина, давая возможность повлиять на сумму счета за отопление.
Основная цель организации коммерческого учета заключается в том, чтобы обеспечить получение достоверной информации об измерении тепловой энергии и теплоносителя, которая будет использована при подготовке к оплате финансовых счетов от поставщиков. Организация приборного учета энергии позволяет также понизить уровень недоверия и взаимных претензий поставщиков и потребителей и способствует реальному сокращению неэффективного потребления энергоресурсов. В этом, по большому счету, должны быть заинтересованы все - поставщики, потребители тепловой энергии и органы надзора.
Группа предприятий «Мытищинская теплосеть» работает на рынке производства и продажи приборов учета расхода воды и тепловой энергии с 1993 г.
Все жилые дома в городе, оснащенные автоматизированными ИТП, имеют на вводе в здание узел учета потребляемой воды, тепловой и электрической энергии. Информация об их показаниях вместе с другими контролируемыми параметрами поступает в оперативно-диспетчерскую службу Предприятия.
ОАО «Мытищинская теплосеть» имеет службу, осуществляющую монтаж и техническое обслуживание квартирных водосчетчиков. Всего в городе этими приборами оснащено около 15 тыс. квартир. Анализ показывает, что расход горячей воды в домах, оснащенных квартирными водосчетчиками, в среднем на 20% меньше чем установленные нормы и на 40% меньше, чем потребляют дома необорудованные квартирными счетчиками.

Качество теплоснабжения подтверждено
В 2009 г. международная сертификационная компания, проводившая аудит системы управления качеством ОАО «Мытищинская теплосеть», подтвердила соответствие теплоснабжения новому международному стандарту ИСО 9001-2008.
«Мытищинская теплосеть» первая среди теплоснабжающих предприятий России внедрила ИСО в 2003 г. Разработка системы менеджмента качества (СМК) началась в январе 2002 г. с ознакомления аудиторов консалтинговой компании с положением дел на Предприятии. Проведенный аудит показал, что существующая система организации труда уже включает многие из элементов международного стандарта. В результате был обозначен ряд направлений, на которые Предприятию необходимо обратить внимание в процессе внедрения системы менеджмента качества.
В мае 2002 г. в соответствии с графиком внедрения СМК мы приступили к разработке внутренних стандартов. Все стандарты предприятия разрабатывались «с нуля» сотрудниками подразделений. В соответствии с требованиями стандарта в январе 2003 г. была назначена группа внутренних аудиторов в составе 28 чел., которые также прошли обучение и получили сертификаты. В марте 2003 г. проведена первая серия внутренних аудитов. На предприятии сформулирована и документально оформлена Политика в области качества, ежегодно разрабатываются конкретные и измеримые задачи, которые находят свое отражение в планах работ предприятия, контролируется результативность и эффективность в достижении поставленных задач.
ОАО «Мытищинская теплосеть», как энергетическое предприятие, является объектом повышенной опасности, где четкость действий персонала и грамотный менеджмент являются залогом успешной работы в теплоснабжении, предотвращении внештатных ситуаций и оперативного устранения аварийных ситуаций. СМК позволяет эффективно управлять процессами и оценивать результативность процессов за счет того, что любой процесс четко регламентирован, определена ответственность и компетентность каждого участника процесса. В настоящее время система менеджмента качества ОАО «Мытищинская теплосеть» активно развивается. Преследуя цель постоянного улучшения деятельности, мы не ограничиваемся рамками ИСО 9001, все большее применение находит стандарт ИСО 9004 «Рекомендации по улучшению деятельности» и экологический стандарт ИСО 14000.
Наличие сертификата ИСО, как аргумент, подтверждающий профессионализм и стабильность предприятия, дает преимущества при заключении сделок с иностранными партнерами, в конкурсах на получение госзаказа, во взаимодействии с банками и страховыми компаниями. Это станет еще более актуально после вхождения России в ВТО.
Необходимо усиливать роль влияния ИСО на качество нашей работы. Это влияние может проявиться тогда, когда весь коллектив предприятия в своей работе начнет руководствоваться ключевыми положениями ИСО и, в первую очередь, принципом непрерывного совершенствования.

Обучение персонала - инвестиции в будущее
Наряду с указанными выше техническими направлениями в концепцию развития Предприятия входит задача формирования коллектива сотрудников компании, обладающих высокой квалификацией и корпоративной идеологией .
Задача высокоэффективного использования применяемой современной техники и автоматизированных систем управления выдвигается на первый план. Концепция непрерывного повышения квалификации кадров направлена на решение этой проблемы. Для этого создан учебно-методический центр и принята комплексная программа профессионального развития персонала. Мы стремимся создать условия для выявления и совершенствования лучших качеств наших сотрудников и привлечения необходимых ресурсов извне. Обучение и развитие сотрудников требует комплексного подхода, поэтому корпоративная система развития должна, с нашей точки зрения, быть разносторонней и отвечать потребностям различного уровня. Для выявления потребности в развитии и обучении используются ежегодные индивидуальные собеседования с сотрудниками и данные опросов их мнения. После этого на предприятии создается план по обучению на следующий год. Структура, нацеленная на стратегическое развитие, представляет возможности для профессионального и карьерного роста сотрудников.
Мы хотим быть интересны для тех, кто активен, готов к новому, стремиться к развитию и росту. Это касается и профессионалов высокого класса, и выпускников ВУЗов, поступающих к нам на программу стажировок. В некоторых случаях обучение помогает сокращать фонд заработной платы за счет привлечения людей невысокой квалификации. Главным их качеством должна быть обучаемость. Таких людей проще интегрировать в корпоративную среду, они охотно принимают культуру предприятия и ее ценности. При этом появляется возможность создавать кадровый резерв со специальной подготовкой под заданные критерии (должностные требования). Обучение, таким образом, становится конкурентным преимуществом работодателя.
Развитие персонала приобретает особое значение, когда предприятие проводит изменения и выбирается стратегия развития, когда растет конкуренция. Все программы обучения, проходящие на нашем предприятии, нацелены на развитие компетенции персонала различного уровня и имеют практическую направленность. Для руководителей подразделений и участков существует программа «Школа мастеров», где большее внимание уделяется блокам оперативного управления: планированию, организации, мотивации и контролю, дополненным теорией командообразования и прочими дисциплинами, которые необходимы оперативному менеджменту. Также у нас проводится обучение по программе вновь прибывших сотрудников и по программе «Школа кадрового резерва», технические специалисты проходят подготовку в соответствующих сертифицированных центрах обучения. Применяем и систему наставничества, с помощью которой передаем простейшие профессиональные навыки сотрудникам непосредственно на рабочем месте.

Эффективное производство - основа социального успеха
Наше предприятие давно опровергло устоявшееся мнение об отрасли ЖКХ, как отстающей в техническом плане. За последние годы реконструкции облик предприятия, условия труда, профессиональный уровень сотрудников существенно изменился в лучшую сторону. Современное оборудование и спецтехника, автоматизированные системы управления производством, дистанционный технологический и коммерческий контроль за работой объектов, компьютеризация, все это стало привычным для нас. Кроме основной производственной деятельности - теплоснабжения, наше предприятие самостоятельно выполняет весь цикл работ от разработки проектов до строительства объектов теплоснабжения, как говорится, «под ключ». Именно в этом направлении задействовано большинство инженерных кадров. Существенно снижены тепловые, а значит, экономические потери. Вот где заложена основа нашего социального развития.
Основным правовым актом, регулирующим социально-трудовые и иные аналогичные отношения на Предприятии является коллективный договор. Предметом договора являются предоставляемые Работодателем дополнительные по сравнению с законодательством РФ положения в вопросах оплаты труда, занятости, переобучения, условий высвобождения, продолжительности рабочего времени и времени отдыха, предоставления и продолжительности отпусков, условий и охраны труда, гарантий и льгот работникам, совмещающим работу с обучением, медицинского обслуживания, оздоровления и отдыха работников и членов их семей. Действие коллективного договора распространяется на всех работников предприятия.
Признанием достижений в социальном развитии предприятия стало пятикратная победа на конкурсе Московской области «Коллективный договор, эффективность производства - основа защиты трудовых прав работников».

Заключение
Технические задачи на ближайшую пятилетку понятны и соответствуют нашей концепции развития - завершение технической и организационной модернизации производства с внедрением новейших ресурсосберегающих технологий:
. полный переход на трубопроводы в ППУ изоляции;
. оснащение всех потребителей автоматизированными ИТП;
. реконструкция теплоисточников с достижением их эффективности не менее 95%;
. полная автоматизация производственных процессов;
. оперативный дистанционный контроль за теплоисточниками, тепловыми пунктами и тепловыми сетями.
Обеспечение более глубокой возможности перераспределения тепловых нагрузок из зон действия дефицитных источников в зоны действия источников, имеющих резервы, без строительства новых тепловых мощностей.
Внедрение в производство когенерационных установок общей электрической мощностью 5 МВт.
Необходимо реализовать и политическую концепцию - перейти к производству тепловой энергии по мировым стандартам. Этот переход характеризуется наличием концепции, прогнозов и перспективных инвестиционных программ развития предприятия и территории.
Должно получить дальнейшее развитие направление эффективной утилизации отходов. Поставлена задача строительства районной ТЭС, работающей на твердых бытовых отходах.

ОАО «Мытищинская теплосеть» является одной из восемнадцати теплоснабжающих организаций Московской области, которая в 2009 г. отметила 40-летний юбилей. Сегодня ОАО «Мытищинская теплосеть», которая является членом НП «Российское теплоснабжение», в шестой раз признана Минирегионразвития РФ лучшей районной теплоснабжающей организацией России. Такого высокого статуса предприятию удалось добиться благодаря кропотливой и напряженной работе, проводимой коллективом ОАО «Мытищинская теплосеть», которому и посвящена настоящая статья.

Размещено 28.09.2011 (актуально до 28.09.2012)

Энергоэффективность новых зданий рассчитывается уже на стадии проектирования. Решения и меры, которые принимаются, нацелены на достижение минимального потребления энергии в здании. Как правило, эти меры изложены в национальных правилах строительства в каждой стране.

Необходимость реконструкции систем ОВК

Энергоэффективность новых зданий рассчитывается уже на стадии проектирования. Решения и меры, которые принимаются, нацелены на достижение минимального потребления энергии в здании. Как правило, эти меры изложены в национальных правилах строительства в каждой стране. Конечно, много информации о энергосберегающих решениях и технологиях могут быть найдены в многих доступных источниках или технических семинарах, которые проводят компании работающие в области ОВК.

Но ситуация, которая происходит в старых и не реконструированных зданиях, гораздо хуже. Эти здания используют огромное количество энергии, потому что при строительстве их использовались старые технологии, не позволяющие обеспечить соответствующую теплоизоляцию. Как следствие, большие потери тепла и повышенное потребление энергии. Системы ОВК этих зданий устарели, несбалансированны и не отлажены, поэтому не в состоянии обеспечить комфортный микроклимат и потребляют избыточное количество электрической и тепловой энергии.

Исследования подтвердили, что системы ОВК используют более 60% всей потребляемой энергии зданием. В жилом секторе затраты на энергию, используемую для отопления составляют приблизительно 80% от общих затрат. Поэтому, при реконструкции надо учитывать не только работы по улучшению теплоизоляции фасадов, замене старых окон на новые, остеклению балконов и лоджий, а также полный ремонт систем отопления и вентиляции.

Фазы реконструкции систем отопления

Если есть финансовые и технические возможности, старые системы отопления рекомендуется реконструировать полностью, при этом заменить оборудование на всех стадиях: производства (тепловые пункты, котельные), распределения (трубопроводы, регулирующая арматура) и потребления тепла (радиаторы, калориферы, газовые конвекторы , теплые полы и т.д.). Таким образом, мы сможем достичь наилучших показаний по энергосбережению. Не всегда возможно провести реконструкцию в полном объеме, но даже при минимальных улучшениях в системе можно увеличить ее эффективность работы и при этом обеспечить требуемые условия комфорта в каждом помещении. В обоих случаях, для достижения результата без гидравлической балансировки систем отопления не обойтись.

Реконструкция тепловых пунктов

Наиболее распространенным теплогенератором для системы отопления здания является тепловой пункт. Его цель заключается в обеспечении необходимого количества тепла, которое зависит от окружающих климатических условий и температурного графика системы, на индивидуальные потребности здания от централизованной системы теплоснабжения. Существует два типа тепловых пунктов, которые нашли широкое применение, это: тепловые узлы без автоматического контроля температуры теплоносителя на подаче с помощью элеватора или зависимые подстанции с автоматическим регулированием температуры (рисунок).

Основные недостатки таких систем:

*Поддержание микроклимата помещений зависит от тепловых сетей.

*Качество теплоносителя в системе отопления зависит от централизованного теплоснабжения.

*Нет возможности уменьшить потребление энергии - указанные системы не является нергоэффективными.

*Здание имеет гидравлическую зависимость.

*Отсутствуют установки поддержания давления - при этом статическое давление в системе зависит от давления в теплосети.

Лучшая энергоэффективность достигается при полной реконструкции тепловых пунктов, когда элеваторный зависимый узел заменяют на независимый с автоматическим контролем температуры (рисунок ниже).

Он состоит из теплообменника, который разделяет систему отопления здания и тепловую сеть, обеспечивая при этом ее независимое функционирование.

Для того, чтобы контролировать и регулировать тепловую энергию здания согласно реальным потребностям, требуется установка автоматической системы управления температурой теплоносителя на подаче. Она состоит из регулирующего клапана, который управляется электрическим приводом (рисунок слева) по сигналу от электронного контроллера с датчиками температуры. Система погодозависимого регулирования определяет, изменения внешней температуры, а также теплопотребления здания и автоматически увеличивает или уменьшает общую величину теплопоступлений.

Данные системы позволяют значительно снизить затраты на отопление (но только при условии, что система отопления является сбалансированной). Для обеспечения быстрого, точного и плавного регулирования, а также отсутствия проблем с закрытием регулирующего клапана, рекомендуется установка регулятора перепада давления (рисунок).

В связи с тем, что система отопления здания становится независимой от сети централизованного теплоснабжения, необходимо обеспечить в ней поддержание статического давления (рисунок ниже).

Эту функцию выполняют расширительный бак с отключающим и сливным клапаном для обслуживания (рисунок ниже слева), устройство подпитки и модуль контроля давления.

Предохранительный клапан в тепловых пунктах (рисунок справа) необходим для защиты слабых звеньев системы от слишком большого давления, когда установка поддержания давления находится на обслуживании или не работает.

Расширительный бак является одним из важнейших элементов системы отопления. Когда теплоноситель нагревается до рабочей температуры, он расширяется, увеличивая свой объем при этом. Если это дополнительное количество теплоносителя негде разместить, тогда статическое давление в системе будет повышаться.

При достижении, в этом случае, максимально допустимого давления, предохранительный клапан откроется и сбросит избыток объема теплоносителя, уменьшая при этом статическое давление системы. В случае отсутствия предохранительного клапана или не правильном его подборе и настройке, слишком большое давление может привести к повреждению потребителей, труб, соединений и других элементов системы. Если же предохранительный клапан открывается слишком рано или слишком часто, он освобождает значительное количество теплоносителя из системы. При этом, в период, когда система снижает свой температурный режим (требуется меньшая мощность нагрева или система выключается по окончании отопительного сезона), теплоноситель сжимается и это приводит к снижению статического давления. Если статическое давление упадет ниже минимально необходимого, в верхних участках системы будет создано разрежение, что приведет к завоздушиванию. Воздух в гидравлической системе препятствует нормальной циркуляции и может блокировать потоки в некоторых участках, что приводит к недогреву потребителей и нарушению микроклимата. Воздух также является дополнительной причиной шума в системе, а кислород, который находится в нем, вызывает коррозию деталей из стали. В тоже время, недостаток теплоносителя в системе должен быть компенсирован с помощью систем подпитки, что также влечет к дополнительным затратам и без водоподготовки приносит новые порции воздуха и новые проблемы.

Задача расширительного бака - это постоянное поддержание статического давления в системе между минимальным и максимально-допустимым значениями, с учетом возможного расширения или сжатия теплоносителя.

Что делает расширительный бак надежным?

Расширительный бак является одним из наиболее важных элементов в системе. По этому, важно знать, что именно обеспечивает его правильное функционирование, надежность и длительный срок службы.

Качественный и надежный бак должен иметь следующую конструкцию. Он состоит из специального резинового мешка, помещенного вовнутрь стального сосуда. Этот мешок позволяет разместить избыточный объем теплоносителя, образовавшийся при нагреве и как следствие расширении. При снижении температуры бак возвращает необходимое количество теплоносителя обратно в систему. В сосуд под давлением нагнетается воздух, который действует на резиновый мешок с теплоносителем, позволяя таким образом поддерживать необходимое давление в системе.

Ниже указаны технические характеристики, которые описывают качество расширительного бака:

* Герметичность конструкции для поддержания постоянного объема сжатого воздуха и качественной работы расширительного бака на протяжении многих лет эксплуатации. Это возможно только благодаря полностью сварной конструкции стального сосуда.

* Максимальная плотность резинового мешка для предотвращения диффузии сжатого воздуха из воздушной камеры через мешок в теплоноситель, что может создать проблемы с давлением и коррозией. Cамая высокая защита от диффузии - у мешков «Pneumatex» из бутил каучука. Бутил каучук - это резина с наибольшей герметичностью для воздуха среди всех известных типов резиновых эластомеров. По этой причине бутил каучук используется для производства автомобильных шин.

* Надежность соединения резинового мешка и стального сосуда. Проблемой простых расширительных баков является повреждение мембраны в месте, где она подключена к стенкам стального сосуда, по причине ее частого движения и растяжения. Чтобы избежать этой проблемы, соединение мешка с сосудом должно быть как можно меньше и растяжение в месте соединения, как можно меньше.

* Теплоноситель не должен находится в контакте со стальным сосудом для предотвращения коррозии внутри расширительного бака. Баки, где вода поступает в резиновый мешок, являются устойчивыми к коррозии.

Реконструкция системы отопления

Реконструкция тепловых пунктов является только одной из основных фаз в полном обновлении системы отопления. При этом, если сделать минимальные изменения и только в одном участке системы, энергосберегающий эффект может быть не полностью достигнут. Так что же мы все таки должны сделать, чтобы система отопления была надежной с минимально необходимым потреблением энергии?

В старых зданиях существующие системы отопления, как правило, имеют однотрубный тип подключения радиаторов без устройства контроля и управления температурой в помещении (рисунок). Его основными недостатками являются:

* Постоянный расход - максимальное потребление тепловой энергии без возможности изменения требуемой тепловой нагрузки.

* Отсутствие индивидуального управления температурой в помещении.

* Системы не сбалансированы - в них возникают проблемы с правильным распределением потоков.

* Старые и часто аварийные трубы, арматура, радиаторы и другое оборудование.

* Много воздуха в системе - что приводит к коррозии, шламу, дополнительному шуму и снижению производительности системы отопления.

* Проблемы со статическим давлением.

* Требуемый уровень комфорта в помещениях не достигнут и не поддерживается должным образом.

Индивидуальное регулирование комнатной температуры.

Для человеческого организма обеспечение комфорта, требует определенной температуры воздуха в помещении, при этом она должна постоянно поддерживаться и не изменяется. Эта температура зависит от целого ряда факторов - теплопоступления от нагревательных приборов (радиаторов), дополнительных источников тепла (солнечная энергия, люди, электрическая и бытовая техника, нагрев во время приготовления пищи) и теплопотери, которое зависят от температуры наружного воздуха, ветрености, географического расположения и ориентации здания, его конструкции, изоляции и т.д.

В помещениях, где температура автоматически не контролируется, нет возможности использовать эти дополнительные теплопоступления и таким образом уменьшить затраты энергии, что доставляется системой отопления здания. Обычно это приводит к перегреву помещений, при этом избыток тепла выпускают через открытые окна. Все это в итоге приводит к большим энергетическим и финансовым затратам.

В старых системах расход теплоносителя всегда постоянный и нету возможности свести к минимуму затраты на отопление и энергопотребление насосов, когда для помещений требуется лишь малая часть тепловой энергии.

Для обеспечения наилучшей энергоэффективности, рекомендуется заменить старые системы на новые с двухтрубной схемой разводки и автоматическим управлением температурой в помещении (на рисунке ниже). Если же нет возможности перейти к двухтрубной схеме, тогда необходимо установить устройства автоматического регулирования температуры в помещении. При этом системы должны быть гидравлически сбалансированы.

Чтобы обеспечить правильный индивидуальный контроль температуры в помещении, необходимо заменить старые радиаторы на более эффективные новые, при этом установить на каждый радиатор термостатический клапан (рисунки справа и слева) с термостатической головкой, что позволит контролировать теплоотдачу радиатора в помещение.

В случае однотрубной системы, одним из вариантов, для индивидуального контроля комнатной температуры, может быть применение термостатических вентилей с малым сопротивлением (рисунок 1) или же трехходовых термостатических клапанов (рисунок 2).

рисунок 1 рисунок 2

Термостатический клапан с термостатической головкой будут автоматически поддерживать температуру в диапазоне заданной настройки. Термоголовка имеет шкалу, где каждый знак соответствует значению поддерживаемой температуры в помещении.

Некоторые производители показывают эту информацию непосредственно на корпусе термостатической головки. Когда фактическая комнатная температура больше, чем требуется, жидкость в термоголовке расширяясь начинает закрывать термостатический клапан, уменьшая таким образом расход теплоносителя через радиатор. Мощность радиатора уменьшается и температура в помещении становится правильной. При уменьшении температуры, терморегулятор реагирует противоположным образом, открывая клапан, позволяя увеличить мощность радиатора и повысить температуру до заданного значения (рисунок ниже).

Радиаторы при этом получают только то количество энергии, которое требуется для обеспечения комфорта в каждом конкретном помещении, при этом тепловая энергия всей системы эффективно используется. Уровень комфорта и экономия энергии зависят от качества работы термоголовки. Чем точнее, стабильней и надежней термостатическая головка, тем больше тепловой энергии сохраняется. Термоголовки могут быть разных типов и предназначений. Например, термостатическая головка Heimeier тип K (рисунок 3) идеально подходит для контроля температуры в комнатах жилых зданий. Для школ, детских садов, офисов и других общественных зданий рекомендуется использовать термостатические головки К с защитой от кражи или головки тип В с большей степенью защиты (рисунок 4). В зданиях с высокими гигиеническими требованиями, рекомендуется использование термоголовки DX (рисунок 5), которая имеет гигиенические сертификаты.

Но главное условие для того, чтобы иметь качественное поддержание и контроль температуры в каждом отдельном помещении - это обязательная балансировка системы отопления.

рисунок 3 рисунок 4 рисунок 5

Балансировка систем отопления.

Еще одной большой проблемой в старых системах является избыток тепла (перегрев) в одних помещениях и недостаток его (недогрев) в других. Обычно перегреты те помещения, которые находятся близко к тепловому пункту и чем дальше от ИТП тем холоднее. Такие системы используют большое количество энергии.

Причиной этой проблемы, является неправильное распределение теплоносителя в системе, из-за ее гидравлического дисбаланса. Каким расход будет в каждом участке системы зависит от гидравлического сопротивления этого участка. Это сопротивление изменилось в старых системах вследствие коррозии и засорения труб, грязенакоплений, ремонта или реконструкции, при замене потребителей и т.д.

В старых системах устройства для балансировки не были предусмотрены. Не было возможности провести балансировку по той причине, что в то время не знали как это сделать. Проблемы, которые появлялись из-за дисбаланса системы, решались другими но не всегда удачными способами.

Одним из возможных решений, для устранения проблем в недогретых помещениях, является увеличение мощности насосов. Это приводит к тому, что в этих помещениях станет теплее, но комнаты, которые уже и так получали слишком много тепла, будут все более перегретыми и излишки тепла жильцы или арендаторы вынуждены выпускать через открытые окна. Кроме того, при увеличении мощности насосов их энергопотребление растет.

Вторым решением может быть повышение температуры теплоносителя. Но и в этом случае происходит похожая ситуация с перегревом части помещений при значительном увеличении затрат на отопление.

Основной целью балансировки систем отопления, является обеспечение всех участков системы необходимым количеством тепловой энергии при проектных (худших) условиях, когда наружная температура минимально возможная. В то же время, при всех других условиях, система будет работать, как и ожидалось.

Важно, чтобы после балансировки системы, использовалось минимально необходимое количество тепловой и электрической энергии.

Для достижения этой цели, необходимо три основных инструмента - это балансировочные клапаны с возможностью точного измерения, измерительные приборы и методы балансировки.

От того, как точно Вы можете измерять на балансировочных клапанах, и какие методы будете использовать, зависит результат балансировки.

Балансировочный клапан - это клапан Y-типа, с возможностью регулирования преднастройки, которая позволяет ограничивать расход, четко указанной шкалой на ручке, с двумя самоуплотняющими измерительными ниппелями для измерения перепада давления, расхода и температуры (рисунок).

Клапан называется Y-типа потому, что регулирующий конус, в таком случае, находится под оптимальным углом к направлению потока через клапан. Данная конструкция необходима для лучшей точности и сводит к минимуму влияние потока воды на измерения.

Балансировочный клапан выступает в качестве запорной арматуры и может быть также использован для дренажа. Для выполнения качественной балансировки, клапаны должны быть подобраны правильного размера и установлены с соблюдением правил. Все это должно быть предусмотрено инженером-проектировщиком системы отопления.

Для измерения расхода, перепада давления и температуры на установленных балансировочных клапанах, а также применения методов для проведения балансировки системы используется специальный прибор (рисунок).

Это многофункциональное компьютерное устройство с очень точными датчиками и интегрированными функциями измерения, балансировки и устранения ошибок, дополнительным гидравлическим калькулятором и другими полезными функциями, которые помогают быстрой и точной наладке системы. Балансировочный прибор может быть связан со специальным программным обеспечением для обновления и загрузки данных с ПК или же отправки результатов балансировки на компьютер.

Но использовать только балансировочные клапаны и измерительный прибор недостаточно. Вы должны знать, что и как с ними делать. В противном случае процесс наладки системы отопления на правильную работу, которая позволит обеспечить комфортный микроклимат и минимальное потребление энергии, покажется просто кошмаром. Как же тогда сбалансировать эту систему? Необходимо применить методику!

Прежде всего, гидравлическая система, должна быть разделена на отдельные части (гидравлические модули), с помощью так называемых «клапанов партнеров».

Следующая стадия сбалансировать все гидравлические модули используя ТА методы, начиная от потребителей, ответвлений, стояков, магистралей, коллекторов заканчивая тепловыми пунктами. При использовании методики, на всех балансировочных клапанах этой системы и участках на которых они установлены, будет достигнут проектный расход теплоносителя, при создании минимальных потерь давления на клапанах.

После этого, когда вся система сбалансирована с минимальными потерями давления - переключить насос на минимально необходимую скорость для этой системы (если система не сбалансирована, обычно насос работает на максимум) и настроить общий расход системы на главном клапане партнере, расположенном у насоса. В результате, насос будет использовать минимальное количество энергии, а тепловая энергия, необходимая для нагрева теплоносителя до соответствующей температуры будет эффективно использоваться. После завершения работ по балансировке, клиент получает протокол балансировки, где указаны необходимые и фактически достигнутые значения расходов и настройки балансировочных клапанов. Это документ, подтверждает балансировку системы и гарантирует ее работу, как это ожидалось по проекту.

Очень важной функцией балансировочных клапанов является возможность проводить диагностику системы. Когда система смонтирована и функционирует, очень трудно определить ее реальное качество работы и эффективность, если нет возможности это измерять. Используя балансировочные клапаны с измерительными ниппелями, можно определять неисправности в работе системы, узнавать ее реальное состояние, характеристики и принимать правильные решения в случае возникновения проблем. Диагностика позволяет обнаружить различные ошибки, причины сбоев и оперативно их ликвидировать, пока не стало слишком поздно.

Сепараторы воздуха и шлама в системах отопления.

Для того чтобы иметь возможность сбалансировать систему, она должна быть чистой и при этом без воздуха. Очень часто проблемы в системе появляются из-за попадания воздуха и коррозии. Воздух выступает в качестве теплоизоляции: где воздух, нет теплоносителя и тепло не передается от гидравлической системы в помещение. Пузырьки воздуха могут прилипать к внутренним стенкам радиатора, уменьшая его теплоотдачу. По причине воздушных пробок в верхней части системы и в потребителях, расход в них может уменьшиться или даже полностью остановиться. При этом, помещения перестанут отапливаться. Когда большое количество воздуха циркулирует в системе, появляется шум в радиаторах, трубах, клапанах.

Мы знаем, что воздух представляет собой смесь газов. В нем содержится 78% азота и 21% кислорода. Поэтому, когда воздух попадает в систему, кислород будет также находится в ней и вступать в реакцию с водой и металлами, вызывая при этом коррозию.

Коррозия не только разрушает оборудование, снижая при этом срок службы системы, но и уменьшает ее теплоэффективность и КПД. Ржавчина, как продукт коррозии, образуется слоями в теплообменниках котлов, радиаторах, трубах внутри уменьшая при этом их теплоотдачу, а также увеличивает их гидравлические сопротивления. Когда же ржавчина циркулирует вместе с потоком, она скапливается в разных участках системы (трубы, клапаны, потребители, насосы, фильтры и т.д.) (рисунок). В этом случае она может ограничить расход или заблокировать его.

Но как воздух может появиться в полностью закрытых и герметичных системах отопления?

Существует несколько основных возможностей. Первая возможность - воздух попадает в систему естественным образом растворяясь в воде, которая используется для заполнения системы или ее подпитки. При нагреве температура воды растет и растворенный воздух выделяется из нее в качестве свободного газа, вызывая вышесказанные проблемы при этом. Чем больше вода нагревается, тем больше воздуха из нее выходит.

Вторая возможность - недостаточное статическое давление. Если расширительный бак низкого качества, эго корпус, мембрана или мешок не достаточно надежен, через некоторое время сжатый воздух будет проникать в окружающую среду или систему. При этом давление в воздушной части расширительного бака будет падать или вовсе исчезнет. Бак будет заполнен водой полностью, а в верхней части системы будет создано разрежение.

Системы отопления, герметичны для жидкости и исключают ее утечку, но не для воздуха. Через автоматические воздухоотводчики, резиновые прокладки и другие соединения, воздух будет проникать в систему. Большое его количество может появиться при выполнении сервисных работ, а также при остановке и простое системы.

Для предотвращения вышеуказанных проблем, кроме качественных расширительных баков рекомендуется устанавливать сепараторы воздуха (сепараторы микропузырьков) (рисунок 1) или вакуумные деаэраторы.

Сепаратор за короткий период позволит собрать свободный воздух, циркулирующий с потоком, и удалит его из системы. Для удаления свободный воздух из карманов в верхних участках системы рекомендуются автоматические воздухоотводчики с отсутствием утечек (эффективны при отсутствии циркуляции). Они обеспечат простое и быстрое наполнение и опорожнение системы (рисунок 2).

Шлам или грязь в системе могут быть удалены с помощью сепараторов шлама (рисунок 3). Эти устройства позволяют собирать все, даже наименьшие частички, грязи и ржавчины в специальную камеру в нижней части корпуса.

Задачей обслуживающего персонала останется только открытие дренажного крана, для промывки сепаратора время от времени. Очищая теплоноситель сепараторы шлама не засоряются и не ограничивают циркуляцию. Для их очистки не требуется остановка системы.

рисунок 1 рисунок 2 рисунок 3

Итоги

Возрастающее с каждым годом потребление энергии и выбросы отходов, является одними из самых больших проблем в целом мире. Они имеют большое влияние на нашу окружающую среду, качество жизни, экологию, изменения климата и экономику. Это влияние может быть сведено к минимуму, если мы сделаем наши здания, которые используют более 40% всей производящейся энергии, гораздо более энергоэффективными.

Одним из способов является реконструкция старых систем отопления вентиляции и кондиционирования, которые используют более 60% всей энергии, необходимой для здания. Основными задачами реконструкции должны быть: замена старых элементов системы на более эффективные новые, применение энергосберегающих решений и технологий, качественные балансировка систем, удаление воздуха, очистка, поддержание давления и индивидуальный контроль температуры в каждом помещении.

Обсудить на форуме