Анализ перспективных систем теплоснабжения. Децентрализованная система теплоснабжения

бифилярный теплоснабжение централизованный теплосеть

Трубопроводы тепловых сетей прокладываются в подземных проходных и непроходных каналах - 84%, бесканальная подземная прокладка - 6% и надземная (на эстакадах) - 10%. В среднем по стране свыше 12% тепловых сетей периодически или постоянно затапливаются грунтовыми или поверхностными водами, в отдельных городах эта цифра может достигать 70% теплотрасс. Неудовлетворительное состояние тепловой и гидравлической изоляции трубопроводов, износ и низкое качество монтажа и эксплуатации оборудования тепловых сетей отражается статистическими данными по аварийности. Так, 90% аварийных отказов приходится на подающие и 10% - на обратные трубопроводы, из них 65% аварий происходит из-за наружной коррозии и 15% - из-за дефектов монтажа (преимущественно разрывов сварных швов).

На этом фоне всё увереннее позиции децентрализованного теплоснабжения, к которому следует отнести как поквартирные системы отопления и горячего водоснабжения, так и домовые, включая многоэтажные здания с крышной или пристроенной автономной котельной. Использование децентрализации позволяет лучше адаптировать систему теплоснабжения к условиям потребления теплоты конкретного, обслуживаемого ей объекта, а отсутствие внешних распределительных сетей практически исключает непроизводственные потери теплоты при транспорте теплоносителя. Повышенный интерес к автономным источникам теплоты (и системам) в последние годы в значительной степени обусловлен финансовым состоянием и инвестиционно-кредитной политикой в стране, так как строительство централизованной системы теплоснабжения требует от инвестора значительных единовременных капитальных вложений в источник, тепловые сети и внутренние системы здания, причем с неопределенными сроком окупаемости или практически на безвозвратной основе. При децентрализации возможно достичь не только снижения капитальных вложений за счет отсутствия тепловых сетей, но и переложить расходы на стоимость жилья (т.е. на потребителя). Именно этот фактор в последнее время и обусловил повышенный интерес к децентрализованным системам теплоснабжения для объектов нового строительства жилья. Организация автономного теплоснабжения позволяет осуществить реконструкцию объектов в городских районах старой и плотной застройки при отсутствии свободных мощностей в централизованных системах. Децентрализация на современном уровне, базирующаяся на высокоэффективных теплогенераторах последних поколений (включая конденсационные котлы), с использованием энергосберегающих систем автоматического управления позволяет в полной мере удовлетворить запросы самого требовательного потребителя.

Перечисленные факторы, в пользу децентрализации теплоснабжения привели к тому, что часто оно уже стало рассматриваться как безальтернативное техническое решение лишенное недостатков.

Важным преимуществом децентрализованных систем является возможность местного регулирования в системах квартирного отопления и горячего водоснабжения. Однако, эксплуатация источника теплоты и всего комплекса вспомогательного оборудования квартирной системы теплоснабжения непрофессиональным персоналом (жильцами) не всегда дает возможность в полной мере использовать это преимущество. Также необходимо учитывать, что в любом случае требуется создание, или привлечение, ремонтно-эксплуатационной организации для обслуживания источников теплоснабжения.

Рациональной можно признать децентрализацию только на основе газообразного (природный газ) или легкого дистиллятного жидкого топлива (дизтопливо, топливо печное бытовое). Другие энергоносители:

Твердое топливо в многоэтажной застройке. По ряду очевидных причин нереализуемая задача. В малоэтажной застройке, как показывают многие исследования на низкосортном рядовом твердом топливе (а сейчас другого в стране практически нет) экономически целесообразно строить групповую котельную;

Сжиженный газ (пропан-бутановые смеси) для районов с большим потреблением тепла на цели отопления, даже в комплексе с энергосберегающими мероприятиями потребует строительства газохранилищ большой ёмкости (с обязательной установкой не менее двух подземных ёмкостей), что в комплексе вопросов с централизованной поставкой сжиженного газа существенно усложняет проблему;

Электроэнергия не может и не должна использоваться на цели отопления (независимо от себестоимости и тарифов) в силу эффективности её выработки по первичной энергии для конечного потребителя (КПД30%) за исключением систем временного, аварийного, локального отопления (местного) и в районах её избытков, в ряде случаев использования альтернативных источников энергии (тепловые насосы). В этой же связи необходимо отмежеваться от безответственных заявлений в печати ряда разработчиков и производителей так называемых вихревых теплогенераторов, декларирующих тепловую эффективность устройств, работающих на вязкостной диссипации механической энергии (от электродвигателя) в 1,25 раза превосходящую установленную мощность электрооборудования.

Установочная мощность источников теплоты при поквартирном теплоснабжении в многоэтажном здании рассчитывается по максимуму (пику) теплопотребления, т.е. по нагрузке горячего водоснабжения. Нетрудно видеть, что в этом случае для двухсот квартирного жилого здания установленная мощность теплогенераторов составит 4,8 МВт, что более чем в два раза превышает необходимую суммарную мощность теплоснабжения при подключении к центральным тепловым сетям или к автономной, например, крышной котельной. Установка емкостных водонагревателей в системе горячего водоснабжения квартиры (емкость 100-150 литров) позволяет снизить установленную мощность поквартирных теплогенераторов, однако существенно усложняет квартирную систему теплоснабжения, значительно увеличивает её стоимость и практически не применяется в многоэтажных зданиях.

Автономные источники теплоснабжения (в том числе и поквартирные) имеют рассредоточенный в жилом районе выброс продуктов сгорания при относительно низкой высоте дымовых труб, что оказывает существенное влияние на экологическую обстановку, загрязняя воздух непосредственно в селитебной зоне.

Существенно меньше проблем возникает при разработке децентрализованных систем теплоснабжения от автономных (крышных), встроенных и пристроенных котельных отдельных объектов жилого, коммунально-бытового и промышленного назначения, в том числе и типовых сооружений. Достаточно чёткая нормативная документация позволяет технически обосновать эффективное решение вопросов размещения оборудования, топливоснабжения, дымоудаления, электроснабжения и автоматизации автономного источника теплоты. Не встречает особых трудностей и разработка инженерных систем здания, включая типовые, по своей конструкции

Таким образом, автономное теплоснабжение не должно рассматриваться как безусловная альтернатива централизованному теплоснабжению, или как отступление от завоёванных позиций. Технический уровень современного энергосберегающего оборудования по выработке, технологии транспорта и распределения теплоты позволяют создавать эффективные и рациональные инженерные системы, уровень централизации которых должен иметь соответствующее обоснование.

Перспективы развития децентрализованного

теплоснабжения

Развитие рыночных отношений в России коренным образом меняет принципиальные подходы к выработке и потреблению всех видов энергии. В условиях постоянного роста цен на энергоресурсы и их неизбежного сближения с мировыми ценами проблема энергосбережения становится по настоящему актуальной, во многом определяющей будущее отечественной экономике.

Вопросы разработке энергосберегающих технологий и оборудования всегда занимали значительное место в теоретических и прикладных исследованиях наших учёных и инженеров, но на практике в энергетику передовые технические решения внедрялись не достаточно активно. Государственная система искусственно заниженных цен на топливо (уголь, мазут, газ) и ложные представления о неограниченных запасах дешёвого, природного топлива в российских недрах привели к тому, что отечественная промышленная продукция является в настоящее время одной из самых энергоёмких в мире, а наше ЖКХ экономически убыточным и технически отсталым.

Малая энергетика ЖКХ оказалась заложницей большой энергетики. Ранее принятые коньюктурные решения о закрытии малых котельных (под предлогом их низкой эффективности, технической и экологической опасности) сегодня обернулись сверх централизацией теплоснабжения, когда горячая вода проходит от ТЭЦ до потребителя путь в 25-30 км, когда отключение источника тепла из-за неплатежей или аварийной ситуации приводит к замерзанию городов с миллионным населением.

Большинство индустриально развитых стран шло другим путем: совершенствовали теплогенерирующее оборудование повышая уровень его безопасности и автоматизации, КПД газогорелочных устройств, санитарно гигиенические, экологические, эргономические и эстетические показатели; создали всеобъемлющую систему учёта энергоресурсов всеми потребителями; приводили нормативно-техническую базу в соответствие с требованиями целесообразности и удобства потребителя; оптимизировали уровень централизации теплоснабжения; перешли к широкому внедрению

альтернативных источников тепловой энергии. Результатом такой работы стало реальное энергосбережение во всех сферах экономике, включая ЖКХ.

Наша страна находится в начале сложного пути преобразования ЖКХ, которое потребует проведения в жизнь многих непопулярных решений. Энергосбережение является магистральным направлением развития малой энергетики, движение по которому способно значительно смягчить болезненные для большей части населения последствия от роста цен на коммунальные услуги.

Постепенное увеличение доли децентрализованного теплоснабжения, максимальная приближения источника тепла к потребителю, учёт потребителем всех видов энергоресурсов позволят не только создать потребителю более комфортные условия, но и обеспечить реальную экономию газового топлива.

Традиционное для нашей страны система централизованного снабжения теплом через ТЭЦ и магистральные теплопроводы, известна и обладает рядом достоинств. В общем, объеме источников тепловой энергии на централизованные котельные приходится 68% , децентрализованные –28%, прочие –3% . Крупными теплофикационными системами вырабатывается около 1,5млрд.Гкал в год, из них 47% на твердом топливе,41% на газе, 12% на жидком топливе. Объемы производства тепловой энергии имеют тенденцию к росту примерно на 2-3% в год (доклад зам. министра энергетики РФ). Но в условиях перехода к новым хозяйственным механизмам, известной экономической нестабильности и слабости межрегиональных, межведомственных связей, многие из достоинств системы централизованного теплоснабжения оборачиваются недостатками.

Главным из которых является протяженность теплотрасс. Cсогласно сводным данным по объектам теплоснабжения 89 регионов РФ, суммарная протяженность тепловых сетей в двухтрубном исчислении составляет 183,3 млн.км. Cредний процент изношенности оценивается в 60-70% . Удельная повреждаемость теплопроводов в настоящее время выросла до 200 зарегистрированных повреждений в год на 100 км тепловых сетей. По экстренной оценке не менее 15% тепловых сетей требуют безотлагательной замены. Чтобы прервать процесс старения тепловых сетей и остановить их средний возраст на существующем сейчас уровне, необходимо ежегодно перекладывать порядка 4% трубопроводов, что составляет около 7300 км сетей в двухтрубном исчислении.Это потребует выделения примерно 40 млрд. . руб. в текущих ценах (доклад зам. министра РФ) .В дополнению к этому, за последние 10 лет в результате недофинансирования практически не обновлялся основной фонд отрасли. Вследствие этого, потери теплоэнергии при производстве, транспортировке и потреблении достигли 70%, что привело к низкому качеству теплоснабжения при высоких затратах.

Организационная структура взаимодействия потребителей и теплоснабжающих предприятий не стимулирует последних к экономии энергетических ресурсов. Система тарифов и дотаций не отражает реальных затрат на теплоснабжение.

В целом, критическое положение, в котором оказалась отрасль, предполагает в ближайшем будущем возникновение крупномасштабной кризисной ситуации в сфере теплоснабжения для разрешения которой потребуются колоссальные финансовые вложения.

Насущный вопрос времени – разумная децентрализация теплоснабжения, по квартирное теплоснабжение. Децентрализация теплоснабжения (ДТ) – наиболее радикальный, эффективный и дешёвый способ устранения многих недостатков. Обоснованное применения ДТ в сочетании с энергосберегающими мероприятиями при строительстве и реконструкции зданий даст большую экономию энергоресурсов в России. Вот уже четверть века в наиболее развитых странах не строят квартальных и районных котельных. В сложившихся сложных условиях единственным выходом является создание и развитие системы ДТ за счёт применения автономных тепло источников.

По квартирное теплоснабжение – это автономное обеспечение теплом и горячей водой индивидуального дома или отдельной квартиры в многоэтажном здании. Основными элементами таких автономных систем является: теплогенераторы – отопительные приборы, трубопроводы отопления и горячего водоснабжения, системы подачи топлива, воздуха и дымоудаления.

Сегодня разработаны и серийно выпускаются модульные котельные установки, предназначенные для организации автономного ДТ. Блочно-модульный принцип построения обеспечивает возможность простого построения котельной необходимой мощности. Отсутствие необходимости прокладки теплотрасс и строительства здания котельной снижают стоимость коммуникаций и позволяют существенно повысить темпы нового строительства. Кроме того, это дает возможность использовать такие котельные для оперативного обеспечения теплоснабжения в условиях аварийных и чрезвычайных ситуаций в период отопительного сизона.

Блочные котельные представляют собой полностью функционально законченное изделие, оснащены всеми необходимыми приборами автоматики и безопасности. Уровень автоматизации обеспечивает бесперебойную работу всего оборудования без постоянного присутствия оператора.

Автоматика отслеживает потребность объекта в тепле в зависимости от погодных условий и самостоятельно регулирует работу всех систем для обеспечения заданных режимов. Этим достигается более качественное соблюдение теплового графика и дополнительная экономия топлива. В случае возникновения нештатных ситуаций, утечек газа, система безопасности автоматически прекращает подачу газа и предотвращает возможность аварий.

Многие предприятия, сориентировавшиеся к сегодняшним условиям и просчитав экономическую выгоду, уходят от централизованного теплоснабжения, от отдалённых и энергоёмких котельных.

ОАО *Левокумскрайгаз* имело энергоёмкую котельную с четырьмя котлами «Универсал-5» балансовой стоимостью в 750 тыс. рублей, теплотрассу общей протяжённостью 220 метров и стоимостью 150тыс. рублей (рис. 1).

Ежегодные затраты на ремонт и поддержания котельной, системы отопления в исправном состоянии составляли 50 тыс. рублей. В течении отопительного периода 2001-2002г затраты на содержания обслуживающего персонала

(80т.р.), электроэнергию (90т.р.), воду(12т.р.), газ(130т.р.), автоматику безопасности (8 т.р.) и пр. (30 т.р.) составили 340 т.р.

В 2002 году райгазом была демонтирована центральная котельная, и были установлены в административном 3-х этажном корпусе (общей отапливаемой площадью 1800кв.м), два 100-киловатных отопительных бытовых котла Зеленокумского сельмаша и в производственном корпусе (500кв.м) установлено два бытовых котла (Дон-20) для отопления и горячего водоснабжения.

Реконструкция обошлась предприятию в 80 тыс. р. Затраты на газ, электроэнергию, воду, зарплата одному оператору составили за отопительный период 110т.р.

Доходы от продажи высвободившегося оборудования составили 90т.р, а именно:

ШГРП (шкафной газорегуляторный пункт) -- 20 т.р

4 котла «Универсал» -- 30 т.р

два центробежных насоса -- 10 т.р

автоматика безопасности котлов -- 20 т.р

электрооборудование, запорная арматура и пр. -- 10 т.р

Здание котельной было переоборудовано в мастерские.

Отопительный период 2002-2003 гг. прошел успешно и гораздо менее затратно, чем предыдущие.

Экономический эффект от перехода ОАО «Левокумскрайгаз» на автономное теплоснабжение составил ориентировочно в год 280 тыс. р., а продажа демонтированного оборудования покрыла затраты по реконструкции.

Другой пример.

В с. Левокумском имеется котельная, которая обеспечивает теплом и горячей водой поликлинику и инфекционный корпус Левокумского ТМО, находящаяся на балансе Левокумских теплосетей (рис. 2). Стоимость котельной 414 тыс.р., стоимость теплотрасс 230тыс. р. Протяжённость теплотрасс составляет около 500 м. Из-за длительной эксплуатации и изношенности сетей ежегодно идут большие потери тепла в теплотрассах. Затраты на ремонт сетей в 2002 г. составили около 60 т.р. Затраты, сложившиеся в отопительный период

Рациональное использование ресурсов является одним из важнейших стабилизаторов экономики и жизнеобеспечения общества в целом. Сохранение действующих норм потребления энергоресурсов неизбежно поставит задачу по решению вопроса дефицита энергетических ресурсов.

Крупнейшим их потребителем является жилищно-коммунальный сектор. Теплоснабжение?- это наиболее специфичная и самая затратная из всех систем жизнеобеспечения. Социальная обстановка в настоящее время не позволяет в полной мере окупать все издержки путем взимания платы за поставляемое тепло. Расходы государства на поддержание жилищно-коммунальных затрат составляют очень большую долю?- около 17% федерального бюджета. Изменить эту ситуацию может лишь переход к стопроцентной оплате жилищно-коммунальных услуг, предусмотренный концепцией реформы отрасли.

По статистике, удельный расход воды и тепла на одного жителя России превышает общеевропейские нормы в 2 3 раза. Поэтому энергосбережение в настоящих экономических условиях является ключевым элементом реформы ЖКХ.

Повседневной практикой должно стать проектирование и строительство квартир, оборудованных индивидуальными системами отопления, приборами учета газа, воды и тепла. В настоящее время получила развитие газификация жилья с установкой отопительных котлов только при строительстве жилых домов. Есть уже опыт по внедрению автономных систем отопления и горячего водоснабжения в многоквартирных жилых домах, т.е. строительство пристроенных, крышных котельных. Они позволяют отказаться от наружных сетей теплоснабжения, а в дальнейшем?- от их ремонта и перекладки. При этом экономия средств по сравнению с централизованным отоплением составляет около 35%. Одновременно исключаются теплопотери в наружных сетях (от 15 до 30%), зависящие от технического состояния сетей и степени их подтопления грунтовыми водами.

Существующий опыт эксплуатации пристроенных котельных в жилых домах выявил некоторые недостатки их использования. Это прежде всего снабжение потребителей без учета необходимой температуры воздуха в квартирах, необходимость дотаций за использованные теплоносители и проблемы сбора денег с жильцов.

При этом котельные не решают и главной проблемы?- экономичного отношения жителей к теплу. Происходит это из за отсутствия поквартирного учета расхода тепла и горячей воды. Поэтому все равно 60 70% расходов оплачивает бюджет. Установка приборов учета в каждой квартире, как правило,?- дорогое удовольствие, а срок окупаемости их иногда даже сложно представить.

Опыт показывает, что наиболее эффективно использование пристроенных котельных при отоплении и горячем водоснабжении административных зданий, объектов здравоохранения, культуры.

Индивидуальные системы отопления

В последние годы во многих регионах России стали внедрять новую технологию?- поквартирную систему отопления и горячего водоснабжения в многоквартирных, многоэтажных домах. Дома с поквартирной системой теплоснабжения уже построены в Смоленске, Серпухове, Брянске, Санкт-Петербурге, Самаре, Саратове, Ульяновске.

Двухконтурные настенные котлы обеспечивают, наряду с отоплением, приготовление горячей воды для бытовых нужд. Благодаря малым габаритам, ненамного превышающим размеры обычной газовой колонки, для котла нетрудно найти место в любом помещении, даже специально не приспособленном под котельную: на кухне, в коридоре, прихожей и т.д. Индивидуальные системы отопления позволяют полностью решить проблему экономии газового топлива, при этом каждый житель, используя возможности установленного оборудования, создает себе комфортные условия проживания. Внедрение системы поквартирного отопления сразу исключает проблему учета тепла: учитывается не тепло, а только расход газа. В стоимости же газа отражаются составляющие тепла и горячей воды.

Поквартирное отопление многократно снижает затраты. По результатам эксплуатации систем индивидуального отопления в г. Смоленске (свыше тысячи квартир в домах различной этажности) стоимость коммунальных услуг за тепло и горячее водоснабжение на семью из четырех человек уменьшилась в 6 раз, а с учетом дотаций?- в 15 раз по сравнению с централизованной системой. Потребитель при этом получает возможность достичь максимального комфорта и сам определяет уровень использования тепла и горячей воды. При этом снимается проблема перебоев с подачей горячей воды и тепла по техническим, организационным и сезонным причинам.

Для газоснабжающих организаций поквартирное отопление позволяет получить экономию газа на 30 40% и приобрести в лице конечных потребителей исправных плательщиков за газ и сервисные услуги.

Поквартирное отопление значительно удешевляет жилищное строительство, отпадает необходимость в дорогостоящих теплосетях, тепловых пунктах, приборах учета; погашение стоимости оборудования происходит в момент покупки жилья; снижаются затраты бюджетов разных уровней на энергетическое обеспечение.

Конвекторное отопление

В связи с дефицитом энергоресурсов и ростом цен на энергоносители проблема с обеспечением теплом актуальна и для промышленных предприятий.

Одним из перспективных энергоэффективных направлений по децентрализации систем теплоснабжения промышленных предприятий стало внедрение на объектах воздушных обогревателей различной мощности, конвекторов, а также высокоэффективных лучистых газовых обогревателей. Данные системы не нуждаются в материальном теплоносителе.

Газовый конвектор?- прекрасное средство отопления небольших особняков, дач, квартир, магазинов, киосков и офисов. Важным преимуществом конвекторного отопления является экономичность и ликвидация угрозы промерзания отопительной системы (отсутствие теплоносителя при неполадках в электросети, остановка насоса).

Принципиальные отличия конвекторов фронтального типа от большинства отопительных и обогревательных приборов, работающих на газе, следующие: воздух,?- необходимый для процесса горения, поступает снаружи отапливаемого помещения, продукты сгорания также выводятся наружу, следовательно, кислород в воздухе помещения не выгорает; конвектор автоматически поддерживает заданную- температуру в пределах от 10 до 30 o С.

Применение газовых отопительных конвекторов вместо электрических такой же мощности позволяет снизить расходы на отопление в несколько раз. Изоляционная форма декоративной панели и лакокрасочное покрытие, выполненное по современной технологии, легко вписывается в любой интерьер. Отопительные конвекторы имеют российский сертификат соответствия и разрешены к применению Госгортехнадзором РФ.

Газо-лучистое отопление

Применение систем газо-лучистого отопления (СГЛО) позволяет изменить физические основы передачи тепла в рабочую зону.

При установке инфракрасного лучистого отопления:

• отпадает необходимость строительства помещения, как в случае с котельной;
• минимализируются потери тепла;
• имеется возможность обогревать отдельные зоны или рабочие места, причем с поддержанием разной температуры для разных зон (например, в зале- 20 o С, на сцене- 17 o С);
• отсутствует движение воздуха и пыли, за счет чего повышается комфортность помещения;
• отсутствует постоянный обслуживающий персонал;
• осуществляется быстрый монтаж (или демонтаж), а также перенос приборов в нужное место;
• исключается замерзание системы (из за отсутствия воды);
• снижается инерционность систем (прогрев помещений за 15-30 мин), ночью помещение может не обогреваться;
• уменьшаются эксплуатационные расходы (денежные затраты на отопление за сезон сокращаются в 6 раз);
• уменьшаются сроки окупаемости отопительной системы (до одного года).

Фактически в настоящее время только СГЛО способны обеспечить нормальное отопление помещений большой высоты (до 35 метров) и неограниченной площади.

Для организации лучистого отопления в верхней части помещения (под потолком) размещаются инфракрасные излучатели, обогреваемые изнутри продуктами сгорания газа. При применении СГЛО тепло передается от излучателей непосредственно в рабочую зону тепловым инфракрасным излучением. Подобно солнечным лучам, оно практически целиком доходит до рабочей зоны, обогревая персонал, поверхность рабочих мест, пола, стен. А уже от этих теплых поверхностей происходит нагрев воздуха в помещении.

Главным результатом лучистого инфракрасного отопления является возможность значительного снижения средней температуры воздуха в помещении без ухудшения условий труда. Средняя температура в помещении может быть снижена на 7 о С, обеспечивая только за счет этого экономию до 45% по сравнению с традиционными конвектными системами.

Дополнительная экономия обеспечивается рациональным распределением температуры по помещению, удобством регулирования температуры и снижением эксплуатационных расходов.

В целом экономия может достигать 80% по сравнению с системами конвектного отопления от централизованной котельной.

При этом в течение отопительного сезона СГЛО работает в автоматическом режиме, не требуя каких либо затрат на ее эксплуатацию.

Таким образом, внедрение новых систем децентрализованного теплоснабжения позволяет хотя бы частично решить проблему сбережения ресурсов. Следует еще раз отметить, что эффективность этих систем уже подтверждена практикой их использования.

Сергей КОЧЕРГИН

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СТРАТЕГИЯ РОССИИ

Необходимо осуществление целостной системы правовых, административных и экономических мер, стимулирующих эффективность использование энергии. В рамках этой системы предусматриваются:

• проведение регулярного энергоаудита предприятий (обязательного для предприятий бюджетной сферы);
• создание дополнительных хозяйственных стимулов энергосбережения, превращающих его в эффективную сферу бизнеса.

Ориентация российской энергетики на теплофикацию и централизованное теплоснабжение как основной способ удовлетворения тепловых потребностей городов и промышленных центров технически и экономически себя оправдали. Однако в работе систем централизованного теплоснабжения и теплофикации имеется много недостатков, неудачных технических решений, неиспользованных резервов, которые снижают экономичность и надежность функционирования таких систем . Производственный характер структуры систем централизованного теплоснабжения (СЦТ) с ТЭЦ и котельными, необоснованность масштабов подключения потребителей и практическая неуправляемость режимами работы СЦТ (источники — тепловые сети — потребители) во многом обесценили преимущества централизованного теплоснабжения.

Если источники тепловой энергии еще сопоставимы с мировым уровнем, то анализ в целом СЦТ показывает, что:

• техническая оснащенность и уровень технологических решений при строительстве тепловых сетей соответствуют состоянию 1960-х годов, в то время как резко увеличились радиусы теплоснабжения, и произошел переход на новые типоразмеры диаметров труб;
• качество металла теплопроводов, теплоизоляция, запорная и регулировочная арматура, конструкции и прокладка теплопроводов значительно уступает зарубежным аналогам, что приводит к большим потерям тепловой энергии в сетях;
• плохие условия теплогидроизоляции теплопроводов и каналов тепловых сетей способствовали повышению повреждаемости подземных теплопроводов, что привело к серьезным проблемам замены оборудования тепловых сетей;
• отечественное оборудование крупных ТЭЦ соответствует среднему зарубежному уровню 1980-х годов, и в настоящее время паротурбинные ТЭЦ характеризуются высокой аварийностью, так как практически половина установленной мощности турбин выработала расчетный ресурс;
• на действующих угольных ТЭЦ отсутствуют системы очистки дымовых газов от NOX и SOX, а эффективность улавливания твердых частиц часто не достигает требуемых значений;
• конкурентоспособность СЦТ на современном этапе можно обеспечить только внедрением специально новых технических решений, как по структуре систем, так и по схемам, оборудованию энергоисточников и тепловых сетей.

Кроме того, принимаемые на практике традиционные режимы работы централизованного теплоснабжения имеют следующие недостатки:

• практическое отсутствие регулирование отпуска теплоты на отопление зданий в переходные периоды, когда особенно большое влияние на тепловой режим отапливаемых помещений оказывают ветер, солнечная радиация, бытовые тепловыделения;
• перерасход топлива и перетоп зданий в теплые периоды отопительного сезона;
• большие потери теплоты при его транспортировке (около 10%), а во многих случаях — намного больше;
• нерациональный расход электроэнергии на перекачку теплоносителя, обусловленный самим принципом центрального качественного регулирования;
• длительная эксплуатация подающих трубопроводов теплосети в неблагоприятном режиме температур, характеризующимся нарастанием коррозионных процессов и др.

Современная система децентрализованного теплоснабжения представляет сложный комплекс функционально взаимосвязанного оборудования, включающего автономную теплогенерирующую установку и инженерные системы здания (горячее водоснабжение, системы отопления и вентиляции).

В последнее время многие регионы России проявляют интерес к внедрению энергоэффективной технологии поквартирного теплоснабжения многоэтажных домов, представляющего собой вид децентрализованного теплоснабжения, при котором каждая квартира в многоквартирном доме оборудуется автономной системой обеспечения теплотой и горячей водой. Основными элементами системы поквартирного отопления являются отопительный котел, отопительные приборы, системы подачи воздуха и отвода продуктов сгорания. Разводка выполняется с применением стальной трубы или современных теплопроводных систем — пластиковых или металлопластиковых.

Объективными предпосылками внедрения автономных (децентрализованных) систем теплоснабжения является:

• отсутствие в ряде случаев свободных мощностей на централизованных источниках;
• уплотнение застройки городских районов объектами жилья;
• кроме того, значительная часть застройки приходится на местности с неразвитой инженерной инфраструктурой;
• более низкие капиталовложения и возможность поэтапного покрытия тепловых нагрузок;
• возможность поддержания комфортных условий в квартире по своему собственному желанию, что в свою очередь является более привлекательным по сравнению с квартирами при централизованном теплоснабжении, температура в которых зависит от директивного решения о начале и окончании отопительного периода;
• появление на рынке большого количества различных модификаций отечественных и импортных (зарубежных) теплогенераторов малой мощности.

Теплогенераторы могут размещаться на кухне, в отдельном помещении на любом этаже (в том числе чердачном или подвальном) или в пристройке. Наиболее распространенная схема автономного (децентрализованного) теплоснабжения включает в себя: одноконтурный или двухконтурный котел, циркуляционные насосы для отопления и горячего водоснабжения, обратные клапаны, закрытые расширительные баки, предохранительные клапаны. При одноконтурном котле для приготовления горячего водоснабжения применяется емкостной или пластинчатый теплообменник.

Достоинствами децентрализованного теплоснабжения являются:

• отсутствие необходимости отводов земли под тепловые сети и котельные;
• снижение потерь теплоты из-за отсутствия внешних тепловых сетей, снижение потерь сетевой воды, уменьшение затрат на водоподготовку;
• значительное снижение затрат на ремонт и обслуживание оборудование;
• полная автоматизация режимов потребления. В автономных системах теплоснабжения не рекомендуется использовать неподготовленную воду из водопровода в виду ее агрессивного воздействия на элементы котла, что вызывает необходимость в фильтрах и других устройствах водоподготовки.

Среди экспериментальных зданий, построенных в российских регионах, есть как элитные дома, так и дома массовой застройки. Квартиры в них стоят дороже аналогичного жилья с централизованным теплоснабжением. Однако уровень комфорта дает им преимущества на рынке недвижимости. Их владельцы получают возможность самостоятельно решить, сколько им нужно теплоты и горячей воды; исчезает проблема сезонных и других перебоев в теплоснабжении.

Децентрализованные системы любого вида позволяют исключить потери энергии при ее транспортировке (в результате снижается стоимость теплоты для конечного потребителя), повысить надежность систем отопления и горячего водоснабжения, вести жилищное строительство там, где нет развитых тепловых сетей. При всех этих достоинствах децентрализованного теплоснабжения имеются и негативные стороны. У мелких котельных, в том числе и «крышных», высота дымовых труб, как правило, значительно ниже, чем у крупных.

При суммарном равенстве тепловой мощности величины выбросов не изменяются, однако резко ухудшаются условия рассеивания. Кроме того, небольшие котельные располагаются, как правило, вблизи жилой зоны. В пользу централизованного теплоснабжения следует также рассматривать комбинированную выработку тепловой и электрической энергии на ТЭЦ. Дело заключается в том, что рост количества автономных котельных однозначно не приведет к снижению потребления топлива на ТЭЦ (при условии неизменной выработки электроэнергии). Это говорит о том, что в целом по городу возрастает потребление топлива, и уровень загрязнения воздушного бассейна увеличивается . При сравнении вариантов одними из основных показателей являются следующие виды затрат.

Они наглядно представлены в таблице 1. В качестве подтверждения вышеизложенного нами был произведен расчет двух вариантов систем с централизованным и децентрализованным теплоснабжением одного квартала. Рассматриваемый квартал представляет собой четыре 3-секционных 5-этажных жилых здания. На этаже каждой секции расположены по четыре квартиры общей площадью 70 м2 (Таблица ~4~). Допустим, что данный район отапливается котельной с котлами КВГМ-4 на природном газе (I — вариант). В качестве II варианта — индивидуальный газовый котел со встроенным проточным теплообменником для приготовления горячей воды. Зависимость удельной стоимости котла (DM/кВт) от установленной мощности приведена на рис. . Расчет нами был произведен в соответствии с .

При анализе зависимостей использовались данные для импортных котлов. Котлы российского производства на 20-40 % дешевле, в зависимости от фирмы производителя и фирмы посредника. При определении основных техникоэкономических показателей для децентрализованных систем теплоснабжения необходимо учитывать расходы, связанные с увеличением величины диаметров газопроводов низкого давления, так как в этом случае возрастают потери газа.

Но в этом есть положительный фактор, выступающий в пользу децентрализованного теплоснабжения: отпадает необходимость в прокладке тепловых сетей. Расчетные данные наглядно представлены на рис. 2 и 3, из которых видно, что: — годовой расход топлива при децентрализованном теплоснабжении снижается в среднем на 40-50 %; — снижаются затраты на обслуживание примерно в 2,5-3 раза; — затраты на электрическую энергию в 3 раза; — эксплуатационные расходы при децентрализованном теплоснабжении также меньше, чем при централизованном теплоснабжении.

Применение поквартирной системы теплоснабжения многоэтажных жилых домов позволяет полностью исключить потери тепла в тепловых сетях и при распределении между потребителями, и значительно снизить потери на источнике. Позволит организовать индивидуальный учет и регулирование потребления теплоты в зависимости от экономических возможностей и физиологических потребностей.

Поквартирное теплоснабжение приведет к снижению единовременных капитальных вложений и эксплуатационных затрат, а также позволяет экономить энергетические и сырьевые ресурсы на выработку тепловой энергии и как следствие этого, приводит к уменьшению нагрузки на экологическую обстановку. Поквартирная система теплоснабжения является экономически, энергетически, экологически эффективным решением вопроса теплоснабжения для многоэтажных домов. И все-таки, необходимо проводить всесторонний анализ эффективности применения той или иной системы теплоснабжения, принимая во внимание множество факторов.

По материалам 5-го Московского Международного Форума по проблемам проектирования и строительства систем отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и охлаждения в рамках международной выставки HEAT&VENT’2003 MOSCOW (стр. 95-100), Издатель ITE Group PLC, под редакцией профессора, к.т.н. Махова Л. М., 2003 г.

Слайд 2

Централизованная система теплоснабжения

Слайд 3

Централизованное теплоснабжение характеризуется наличием обширной разветвлённой абонентской теплосети с запитыванием многочисленных теплоприемников (заводы, предприятия, здания, квартиры, жилые помещения и т.д.)

Основными источниками для централизованного теплоснабжения являются: теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), которые также попутно вырабатывают и электроэнергию; котельные (водогрейные и паровые).

Слайд 4

Структура централизованного теплоснабжения

Центральная система отопления в составе включает несколько элементов: Источник носителя тепла. Это тепловая электрическая централь, которая занимается производством тепла и электроэнергии. Источник транспортирования тепла – тепловые сети. Источник потребления тепла. Это отопительные приборы, размещенные в домах, офисах, на складах и в других помещениях различных видов.

Слайд 5

Схемы системы теплоснабжения

Зависимая схема системы отопления– система центрального отопления предназначена для работы на перегретой воде. Стоимость ее ниже стоимости независимой схемы, благодаря исключению таких элементов, как теплообменники, расширительный бак и подпиточный насос, функции которых выполняются централизованно на тепловой станции. Перегретая вода из магистральной внешней теплосети смешивается с обратной водой (t=70-750С) внутридомовой системы отопления и в результате вода необходимой температуры, подается в отопительные приборы. При таком подключении внутридомовые тепловые пункты, как правило, оснащаются смесительными установками (элеваторами). Недостатком зависимой схемы присоединения со смешением является незащищенность системы от повышения в ней гидростатического давления, непосредственно передающе­гося через обратный теплопровод, до значения, опасного для целостности отопительных приборов и арматуры.

Слайд 6

Слайд 7

Независимая схема системы отопления(теплообменник) – перегретая вода из котла подается в теплообменник. Теплообменник(водонагреватель) - это устройство, в котором нагрев холодной воды до нужной температуры и предназначенной для отопления здания, происходит за счет перегретой воды котельной.Независимую схему присоединения применяют, когда в системе не допускается повыше­ние гидростатического давления. Преимуществом независимой схемы, кроме обеспечения теплогидравлического режима, индивидуального для каждого здания, является возможность сохранения циркуляции с использованием теплосодержания воды в течение некоторого времени, обычно достаточ­ного для устранения аварийного повреждения наружных теплопроводов. Система отопле­ния при независимой схеме служит дольше, чем система с местной котельной, вследствие уменьшения коррозионной активности воды.

Слайд 8

Слайд 9

Виды подключений:

Однотрубные системы отопления многоквартирных домов в силу своей экономии имеют множество недостатков, и главным из них является большая теплопотеря по ходу следования. То есть, вода в таком контуре подаётся снизу вверх, в каждой квартире попадая в радиаторы и отдавая тепло, ведь охлаждённая в приборе вода возвращается в ту же трубу. К конечному пункту теплоноситель доходит уже изрядно остывшим.

Слайд 10

Слайд 11

Схема подключения радиаторов однотрубной системы отопления