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.

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

Ю.Н. Казанов, генеральный директор, ОАО «Мытищинская теплосеть (предприятие является членом Некоммерческого Партнерства «Российское теплоснабжение»)

Введение

Численность населения города Мытищи - более 165 тыс. чел., площадь территории - около 49 кв. км. Теплоснабжение осуществляют 50 муниципальных котельных суммарной установленной мощностью 544 Гкал/ч, а также 3 ведомственных теплоисточника и ТЭЦ-27 «Северная» ОАО «Мосэнерго», у которых городом закупается около 35 Гкал/ч. Количество ЦТП - 77, ИТП - 181, потребителей тепловой энергии - примерно 2,5 тыс., подключенная нагрузка 443 Гкал/ч. Протяженность теплотрасс - 180 км (в двухтрубном исчислении).

Главные направления деятельности предприятия «Мытищинская теплосеть» можно обозначить следующим образом - это надежное и бесперебойное снабжение всех потребителей тепловой энергией, а так же реконструкция теплового хозяйства, учитывающая дальние перспективы, создание «идеальной тепловой сети», в которой практически нет потерь и аварийных ситуаций, создание новых тепловых источников на газе, на которых будет также вырабатываться электроэнергия, а в будущем переход на нетрадиционные источники, не сжигающие газ. Нами была разработана программа реконструкции системы теплоснабжения Мытищинского района, она была необходима, поскольку предприятию передавались на баланс тепловые пункты, сети и источники различных ведомств и заводов, при этом состояние более чем половины этого оборудования было неудовлетворительное. Концепция программы состоит из 2 блоков: на ближайшие 20 лет и на ближайшие 100 лет.

В ближайшие 20 лет мы планируем замену всех тепловых сетей, это примерно 400 км, на теплопроводы, выполненные по современным технологиям с автоматизированной системой контроля за состоянием сетей. Таким образом, мы реконструируем тепловые сети, сети ГВС при этом ликвидируются, т.к. у каждого потребителя планируется поставить индивидуальный тепловой пункт (ИТП), включающий самое современное оборудование. И уже 5 лет новое строительство ведется по этой концепции, прокладываются сети в пенополиуретановой изоляции и в домах устанавливаются ИТП. Внутренние сети некоторых объектов мы обслуживаем по отдельным договорам, но по программе реформирования ЖКХ района этими сетями должен заниматься владелец здания, наша основная задача - это подать тепловую энергию к зданию. При обсуждении концепции развития рассматривались различные варианты, и было принято решение в пользу централизованного теплоснабжения, причем на базе тепловых источников должна вырабатываться и электроэнергия - при этом стоимость производства тепла становится конкурентоспособной по сравнению с децентрализованным.

В программе на 100 лет мы планируем использовать нетрадиционные источники: энергию Земли, энергию поверхностных вод (есть в районе водохранилище с большим объемом) - с помощью тепловых насосов эту энергию можно преобразовать в тепло под наши нужды. Также как и при производстве электроэнергии на тепловом потреблении, использование нетрадиционных источников наиболее выгодно при централизованном теплоснабжении, но для этого централизованная транспортная сеть должна иметь низкие потери. Поэтому мы и приступили к созданию такой системы, привлекая кредитные ресурсы, имея градостроительную программу. И в ближайшие 20 лет мы реконструируем наши тепловые источники, это около 50 базовых источников, они будут иметь высокий КПД за счет производства на них тепловой и электрической энергии. Таким образом, покупая то же количество газа, которое сейчас идет только на теплоснабжение, мы будем производить и электроэнергию, и тепло - это выгодно и экономически, и экологически. Такая реконструкция уже проводится, электричество будет использоваться для своих нужд, в частности для перекачки теплоносителя, и пока наша цель - производить электроэнергию именно для своих нужд. Наше предприятие стремится поддерживать научные и технические разработки в области теплоснабжения, чтобы не покупать все на стороне, а привлекая научные институты и другие организации, самим участвовать в каких-то проектах, в частности мы серьезно занимаемся трубопроводами, тепловыми пунктами и приборами учета.

При разработке концепции мы использовали имеющийся опыт, который уже реализован в других странах, например, тепловой насос, использующий энергию озера, существует под Стокгольмом. Ранее, лет 5 назад, подобные проекты не окупались, но сейчас подешевела техника и подорожали энергоносители, и уже в наших условиях такие проекты имеют реальный срок окупаемости. Что касается трубопроводов, изоляции, системы АСУ, то, конечно, мы используем самые современные разработки в этой области. При этом пользуемся разработками как российских институтов, так и зарубежных фирм, что-то придумываем сами. И из всего разнообразия вариантов применяем то, что подходит именно для нашего района, учитывая качество нашей воды, наши здания и т.п., т.е. нашу концепцию нельзя слепо копировать для другого региона, она разработана и рассчитана именно под местные условия.

Как видно из приведенных в начале статьи данных, при существующем избытке собственной установленной тепловой мощности, город вынужден закупать тепло «на стороне». Была поставлена задача проведения энергоаудита теплового хозяйства с целью выработки комплекса мероприятий, направленных на оптимизацию всей системы теплоснабжения с учетом перспективного плана развития территории, которая позволила бы до минимума снизить издержки по выработке и транспортировке тепла от собственных источников и эффективно использовать имеющиеся резервы.

Источники

На наш взгляд, идеальная система централизованного теплоснабжения должна выглядеть следующим образом. Во-первых, должен быть централизованный источник тепла, традиционный или нетрадиционный, но он должен быть. В квартире не должен стоять котел, потому что тогда возникает масса проблем, начиная от эксплуатации и обслуживания оборудования, и заканчивая ущербом, наносимым зданию. Ведь сегодня во многих новостройках покупают жилье, но при этом в нем не живут, соответственно одни будут использовать квартирные котлы, другие нет, а дом должен равномерно отапливаться, иначе получаются температурные перекосы, возникают и экологические проблемы. Мы за то, что пусть даже на один дом, но будет централизованный источник. У этого источника будет хозяин -эксплуатирующая организация, которая будет обслуживать котел, не входя в квартиру, ведь попасть в квартиру сейчас тоже проблема.

Согласно существующей программе реконструкции источников тепла проводится капитальный ремонт котельных, в первую очередь это недавно принятые (в плачевном состоянии) небольшие ведомственные котельные, работающие на определенный район. Реконструкция включает замену оборудования и автоматизацию с погодным регулированием. В качестве эксперимента трубопроводы внутри одной из котельных обработаны специальным теплоизоляционным керамическим покрытием, которое состоит из микроскопических силиконовых шариков, оно наносится в жидком состоянии из пульверизатора или кисточкой в 2-3 слоя. Также разработан проект установки на реконструируемой котельной двух газовых микротурбин мощностью 60 кВт, которые поставляются нам по лизинговому контракту. Оборудование котельной смешанное, импортного и отечественного производства. Финансирование реконструкции шло из целевой программы губернатора Московской области, было выделено 8,1 млн руб., кроме того, мы вложили собственные средства. Также в области мы строим несколько других автоматизированных котельных без обслуживающего персонала и переводим котельные с жидкого топлива на газ.

В перспективе мы обсуждаем возможности строительства двух мини-ТЭЦ 10-15 МВт электрической мощности, что даст нам страховку от перебоев с электроснабжением наших объектов и удешевит стоимость электроэнергии.

В ближайшие 2-3 года планируется переоборудовать имеющиеся паровые котельные с заменой котлов на водогрейные, т.к. нагрузка по пару практически не востребована. Есть у нас и несколько котельных с морально устаревшими котлами «Универсал» и устаревшей автоматикой.

Что касается оборудования котельных, то химводоподготовка в маленьких котельных тоже автоматизирована - стоят обычные фильтры, только в качестве наполнителя используется не сульфоуголь, а специальный материал. Для фильтра можно использовать любую соль, мы применяем таблетированную. И в технических условиях на присоединение к тепловым сетям добавили пункт об установке в ИТП или ЦТП автоматизированной водоподготовки. Насосы используются с частотно-регулируемыми приводами. Горелки используются с наддувом, плавного регулирования, поставляются в комплекте со щитом управления.

Тепловые сети

Тепловые сети - это на сегодня для централизованного теплоснабжения самый больной и тяжелый вопрос. Поэтому мы для себя делаем главный упор на перекладку тепловых сетей с применением современных технологий и установку в каждом доме у каждого потребителя автоматизированного теплового пункта. Чтобы были отделены контуры по независимой схеме, и по горячему теплоснабжению система должна быть закрытая.

По тепловым сетям мы проводим реконструкцию по линии кредитов МБРР, и планируется закольцовка сетей, которая повысит надежность и эффективность снабжения теплом, и даст возможность избежать летних отключений потребителей. По кредиту Мирового банка (20 млн долл. США) в прошлом году мы произвели замену тепловых сетей (2003 г. - 8 км, 2004 г. - 15 км, 2005 г. - 20 км) и тепловых пунктов (2003 г. - 30 ИТП, 2004 г. - 50 ИТП, 2005 г. -52 ИТП). Меняем сразу целыми кварталами с переходом от ЦТП к ИТП и от четырехтрубной схемы к двухтрубной. Кредит нам обходится в 4,2% годовых, 5 лет реализовывается проект, возврат средств в течение 15 лет, но окупаемость достигается почти моментально, уже в 2004 г. у нас была прибыль, которая может быть основой для возврата этого кредита. Такая быстрая окупаемость объясняется тем, что при замене устраняются основные причины потерь тепла и теплоносителя (это общая проблема для всех тепловых сетей в России), именно поэтому мы в первую очередь решили заменить сети.

Следующая программа, которая будет идти параллельно, установка балансировочных клапанов на стояки (и даже где-то замена стояков), т.е. приведение всей системы теплоснабжения на такой уровень, когда выработка и реализация тепловой энергии происходит автоматически и наиболее экономично.

Сегодня начинают работать жилищные инспекции, которые четко заявляют, что мы придем к вам с проверкой, и первый их вопрос, как энергоснабжающая организация выдерживает технологические параметры на вводе в здания. То есть наша задача, как теплоснабжающей организации, соблюдать четкие параметры теплоносителя. Очевидно, для того чтобы выдерживать эти параметры, система должна быть хорошо отрегулирована, иначе этого сделать не удастся. Известно, что разрегулированность систем вынуждает тепловые организации поддерживать повышенный расход сетевой воды, это означает, что мы не можем выдержать температуру воды, т.е. один параметр мы уже нарушаем, а это недопустимо. Поэтому, устанавливая тепловые пункты, у которых на вводе стоят балансировочные клапана, позволяющие выдерживать расчетные расходы, и имея погодное регулирование, мы можем обеспечить расчетный расход сетевой воды централизованной системы. Вся гидравлика жестко связана. Применяя автоматизированные тепловые пункты, мы создаем идеальную систему теплоснабжения такой, какой она должна быть.

Создав такую систему, идем дальше и определяем, что должно быть внутри современного здания. Мы пропагандируем, что потребитель должен потреблять столько, сколько ему нужно, и рассчитываться за фактически потребленное количество энергии. Сегодня это у нас реализуется и по холодной и по горячей воде - во всех новостройках в квартирах устанавливаются счетчики и на отопительных приборах термостатические клапаны - для того, чтобы каждый потребитель мог устанавливать себе комфортные условия проживания. К сожалению, до последнего времени потребитель не знает, сколько тепловой энергии он получает на отопление. Даже если установить в новостройках современнейший тепловой пункт, счетчики на горячую и холодную воду, и термостатический клапан, то потребитель все равно не заинтересован в регулировке этого клапана, т.к. на его бюджете это никак не сказывается. А нужно чтобы сказывалось, ведь в зимнее время, когда люди уходят днем на работу и квартиры остаются пустыми, можно элементарно снизить энергопотребление, при этом не в ущерб комфортным условиям и конструкции здания. И этого не делается потому, что нет прибора учета на входе в квартиру. Сегодня законодательная и нормативная база предписывают их ставить, но, к сожалению, многие проектные организации, строительно-инвестиционные компании эту политику не проводят, т.к. нет жесткого контроля за соблюдением этих условий.

Мы у себя в городе выработали соответствующие технические требования, где подробно прописали, как это нужно делать. На наш взгляд, на лестничной площадке должны быть установлены все стояки: и отопления, и горячей воды, и холодной воды, и в местах разводки по квартирам устанавливаются шкафы, в которых все оборудование: шаровой кран, фильтр, счетчик. Более того, у нас разработан специальный квартирный вычислитель, на который мы заводим сигналы от всех датчиков расхода, туда же можно завести и данные от электрического счетчика, с тем чтобы информация обо всех энергоресурсах была собрана в единую систему. И не заходя в квартиру, эти данные могут посмотреть и квартиросъемщику, если у него есть ключ от этого шкафа, и организация, обслуживающая дом, и ресурсоснабжающая организация для контроля. У нас уже есть первые новостройки с такой системой, где мы устанавливаем блочные тепловые пункты.

Что касается выбора между ЦТП и ИТП, то исторически сложилось, что многие города, в том числе и наш город, развивались по проектам организации «Моспроект - 3», и была выработана следующая схема: централизованный источник тепла, магистральные сети и ЦТП. ЦТП проектировались, как правило, по двум классическим схемам, первая - это закрытая независимая схема, вторая - это теплообменник на горячую воду, а отопление через регулятор, который практически ничего не регулировал, а на вводах в дом - элеватор. С такой схемой осенью и весной получаем значительные перетопы. Именно поэтому мы выбираем ИТП, а не ЦТП, поскольку нужно все полностью регулировать, и исключить перерасход тепловой энергии, и погодный регулятор позволяет это делать. Отопительный график и график горячего водоснабжения определяются в здании. Другим аргументом против ЦТП является то, что схема приготовления воды для ЦТП не предусматривает ее водоподготовку, а отсюда большая проблема с трубопроводами горячего водоснабжения. Если в ЦТП предусматривать водоподготовку, то нужна прежде всего деаэрация, а это очень большие затраты. Поэтому наружные трубы горячего водоснабжения служат всего лишь 5-7 лет, после чего нужен ремонт, который и дорог, и причиняет значительные неудобства в части благоустроенности территорий, т.к. нужно все раскапывать. В ИТП же лежат две трубы, по которым течет химочищенная деаэрированная вода, и они должны служить не менее 25 лет. Резюмируя - выбор в пользу ИТП, поскольку это регулирование, учет, снижение эксплутационных и начальных капитальных затрат. По нашим расчетам, для нового микрорайона капитальные затраты на постройку ИТП в каждом доме меньше в 2,5-3 раза, чем затраты на постройку ЦТП и четырехтрубную систему. И расход электроэнергии на отпуск 1 Гкал при этом в 3-4 раза меньше. Удельный расход электроэнергии на ИТП меньше, поскольку в ЦТП вода гоняется по всему микрорайону, а в новых домах с ИТП потребляемая электрическая мощность составляет до 2 кВт. Там установлены трехскоростные насосы, и в зависимости от расхода меняется скорость.

Строительство ЦТП было раньше оправдано, поскольку просто не было такого оборудования, которое существует сейчас и применяется в ИТП. Раньше у нас не было компактных пластинчатых теплообменников, а теперь мы наладили собственное производство и устанавливаем свои теплообменники. Не было и приборов учета, регуляторов, контроллеров, которые мы имеем возможность использовать сегодня.

Мы также стремимся применять пластиковые трубопроводы, т.к. срок их службы 50 лет, при этом могут дать гарантию на 10 лет, и страховку на все это время. Конструкция этих труб не требует больших затрат при монтаже, не требует установки компенсационных устройств и опор. Технология не стоит на месте, поэтому наша задача, как теплоснабжающей организации, увидеть самое надежное, самое эффективное, самое современное и долговечное оборудование и, как подрядчикам, применять это оборудование в наших сетях.

Проведенный энергоаудит системы централизованного теплоснабжения привел к выводу о необходимости использования специализированного инструментария, с помощью которого всю собираемую информацию можно было бы систематизировать. Размещение данных паспортизации и диагностики в грамотно построенной базе данных позволило в дальнейшем эту информацию использовать для проведения расчетов и компьютерного моделирования, т.е. уже на стадии выполнения энергоаудита «попутно» создавалась полноценная и расширяемая информационно-технологическая модель системы теплоснабжения (электронная схема), которая эксплуатируется непосредственно в службе теплоснабжающего предприятия. Проект целиком реализован в течение двух лет.

Учет тепла

В Мытищинском районе уже 5 лет внедрен поквартирный учет по холодной и горячей воде, поквартирный же учет тепловой энергии будет внедрен в ближайшее время, поскольку в течении 5 лет мы делаем двухтрубную систему с термостатом, и уже началось строительство домов с горизонтальной разводкой отопления через счетчик.

По горячей воде мы уже производим расчеты по счетчикам, а по отоплению, к сожалению, пока нет, и ведем, конечно, статистику. По средним данным за 4 года получается, что при норме расхода 150 л/(сут..чел.), жилец, у которого стоит счетчик, потребляет 117-121 л, т.е. примерно на 20% ниже установленной нормы. В то же время в домах, где стоит только счетчик на вводе в дом, получаем перерасход даже такой гигантской цифры, как 150 л. При установке счетчика у человека появляется мотивация бережно относиться к расходу горячей и холодной воды. Не экономить воду, т.е. не ограничивать себя, а просто разумно относиться и не тратить ее зря. По нашей оценке, узел учета по горячей воде для семьи из трех человек окупается при нынешних тарифах за 8-10 месяцев. Полагаем, что и квартирный вычислитель при росте тарифов окупится достаточно быстро. Стоимость топливных ресурсов в ближайшие годы будет увеличиваться, а следовательно, будет повышаться и стоимость энергоресурсов, поэтому актуальность квартирного учета будет лишь возрастать. Сегодня есть все возможности для цивилизованного проведения взаиморасчетов и для бережного отношения к расходу энергоресурсов, создав у каждого мотивацию к этому.

Согласно постановлению городской администрации все жители должны установить в квартирах расходомеры на ГВС и ХВС. Можно это сделать за счет устанавливающей организации, но при этом в течение двух лет компенсировать затраты отдельной строкой в квартплате.

Что касается оплаты жителями горячей воды по счетчику, то они расплачиваются с теплосетью через расчетно-кассовый центр, который собирает все коммунальные платежи. Атак как у жителей практически прямые отношения с теплосетью, в перспективе нам, конечно, надо использовать самые современные технологии не только в технике, но и в плане организационной работы, в законодательной и нормативной базе. Здесь мы обращаем внимание на опыт прибалтийских стран и Европы, где нет жилищно-коммунальной отрасли как таковой, и четко работают рыночные отношения. Эти отношения работают, когда в законодательстве четко прописано, кто за что отвечает, у нас пока этого, к сожалению, нет.

И на вводе в здание (и в системе горячего водоснабжения, и в системе отопления) обязательно должны стоять приборы учета. Они нужны, в первую очередь, для взаиморасчетов, и, во-вторых, для наладки технологических режимов, ведь не имея приборов учета в системе отопления, невозможно даже правильно установить расход. Поэтому наша позиция: теплообменник на горячее водоснабжение, теплообменник на отопление, обязательно погодное регулирование, т.е. мы должны четко выдерживать график во внутреннем контуре системы отопления, выдерживать температуру горячего водоснабжения, и все это учитывать. Но и этого всего мало, все эти данные должны архивироваться, оперативная информация должна поступать на диспетчерский пункт, а суточные архивы, в которых сняты почасовые параметры, должны вестись как в электронном виде, так и на бумажном носителе, с тем, чтобы можно было доказывать нашим потребителям, что мы выдерживаем все технологические параметры.

Авторы: Ю.И. ТОЛСТОВА, доцент, к.т.н., Уральский федеральный университет; К.П. ШАБАЛТУН, инженер ОАО «ТГК-9» (Екатеринбург) В 1980е годы получили распространение трех и четырехтрубные системы подачи теплоносителя к потребителям после центральных тепловых пунктов (ЦТП). В таких системах два трубопровода предназначались для подсоединения систем отопления и один-два для подсоединения систем горячего водоснабжения. Преимуществом таких многотрубных систем считалось упрощение схем и оборудования индивидуальных тепловых пунктов (ИТП). За истекший период существенно изменились цены на энергоносители, материалы и оборудование. В связи с этим представляется необходимым разработка и технико-экономическое обоснование проектов реконструкции систем теплоснабжения с целью выбора экономически эффективного варианта. В расчетах тепловых нагрузок следует учитывать возможную реконструкцию и перепрофилирование объектов и подсоединение новых потребителей. Величина тепловой нагрузки требует уточнения и не может быть принята по данным теплоснабжающих организаций, особенно при отсутствии приборов учета в ИТП зданий. Рассмотрим два варианта реконструкции тепловых сетей от ЦТП на примере микрорайона «Кировский» в городе Екатеринбург. Расчетная тепловая нагрузка микрорайона около 7 МВт. Существующая система теплоснабжения после ЦТП трехтрубная (два трубопровода для подсоединения к системам отопления и один трубопровод для горячего водоснабжения по тупиковой схеме). Для сравнения рассмотрен вариант двухтрубной системы после ЦТП с установкой в каждом ИТП подогревателей горячего водоснабжения и подогревателей отопления, подключаемых по независимой схеме с насосной циркуляцией. Сравнение проводилось по методу приведенных затрат. Приведенные затраты П рассчитывались с использованием коэффициента эффективности капитальных вложений Ен по формуле:П = Г + ЕнК, где Г — годовые эксплуатационные затраты, руб/год; К — капитальные затраты, руб. Значение коэффициента эффективности капитальных вложений Ен принято равным 0,125 исходя из срока окупаемости восемь лет. При расчете капитальных затрат для каждого варианта учтены затраты на засыпку траншей, укладку и изоляцию трубопроводов, установку арматуры, стоимость труб и арматуры. Следует обратить внимание, что эти затраты для варианта двухтрубной системы после ЦТП снижаются за счет уменьшения количества трубопроводов и их диаметров. Для варианта двухтрубной системы после ЦТП учтена стоимость оборудования ИТП (насосы, подогреватели). Годовые эксплуатационные затраты включают затраты на электроэнергию, ремонт, оплату труда, амортизационные отчисления, управление, охрану труда. Так как расход и стоимость тепловой энергии для обоих вариантов одинаковая, этот вид затрат не учитывается. Существенный вклад в эксплуатационные расходы вносят тепловые потери трубопроводами тепловых сетей. Здесь также возможна экономия теплоты за счет уменьшения количества трубопроводов и их диаметров, хотя в двухтрубной системе температура теплоносителя выше. Результаты расчетов тепловых потерь трубопроводами по нормируемой плотности теплового потока по СНиП 4103-2003 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов» показали, что в двухтрубной системе теплоснабжения тепловые потери трубопроводами снижаются на 40 %.
В таблице приведены результаты расчета капитальных, эксплуатационных и приведенных затрат для двух вариантов реконструкции тепловых сетей от ЦТП микрорайона «Кировский» в городе Екатеринбурге. Расчеты выполнены в ценах 2010 г. Несмотря на увеличение затрат на оборудование ИТП, предлагаемый вариант с заменой трехтрубной системы на двухтрубную позволяет получить годовой экономический эффект в размере 440 тыс. руб/год при реконструкции тепловой сети одного микрорайона с тепловой нагрузкой около 7 МВт. Кроме того, снижается потребность в трубах, тепловой изоляции, а также трудоемкость работ. При замене существующей системы на двухтрубную также становится возможным производить учет тепла каждым зданием, местное регулирование, особенно в осеннее-весенний период, и получать существенную экономию. Полученные результаты подтверждают необходимость разработки и технико-экономического обоснования проектов реконструкции систем теплоснабжения с целью выбора экономически эффективного варианта и снижения затрат на реконструкцию.