При эксплуатации жилого фонда

Сокращение потерь тепловой энергии

При транспортировке

До середины 80-х годов в нашей стране преимущественно развивались крупные системы теплофикации и централизованного теплоснабжения. Строительство мощных теплофикационных систем позволяло наиболее эффективным способом решать проблему обеспечения электроэнергией и теплом быстро растущие города и промышленные комплексы.

Бесспорное преимущество централизованных систем - возможность экологически чистого сжигания низкосортного местного топлива, а также бытовых отходов. В связи с большой сложностью и дороговизной систем сортировки, подачи и сжигания такого рода топлива, а также очистки дымовых газов с подавлением вредных выбросов их сооружение технически возможно и экономически оправданно только для крупных теплоисточников.

Концентрация производства тепловой энергии в централизованных системах позволяет улучшить состояние воздушной среды городов и при сжигании высококачественных топлив.

В крупных установках возможна реализация наиболее эффективных термодинамических циклов для совместного производства электрической и тепловой энергии. Централизация теплоснабжения является необходимой предпосылкой теплофикации городов и промышленных комплексов и открывает широкие возможности также для решения задачи использования вторичных энергетических ресурсов промышленных прелприятий.

 

Данные о централизованном теплоснабжении

в некоторых европейских странах в 1989 г.

Таблица 3.16

Страна	Макси- мальный отпуск тепла, МВт	Относительная доля централизованного теплоснабжения в общем тепло-потреблении, %	Доля теплофикации в централизованном теплснабжении, %	Общая протяжен-ность тепловых сетей, км
Германия (без ГДР)	39 354	9/6		9 746
Бывшая ГДР	15 812			1 777
Франция	18 785			2 620
Италия	1 136
Нидерланды	3 383	-		1 604
Бельгия	-			-
Дания	15 000			16 900
Финляндия	15 220			6 205
Чехо-Словакия	68 871			15 168
СССР	2 160 000			280 000

 

Из таблицы следует, что по основным количественным показателям (максимальный отпуск тепловой энергии, общая протяженность тепловых сетей) наша страна намного превосходит Германию, а также другие европейские страны. Так, например, максимальный отпуск тепловой энергии в СССР больше, чем в Германии, в 55 раз и больше, чем во Франции, в 125 раз. По объемам централизованного теплоснабжения (доля в общем теплопотреблении) СССР также лидирует. Вместе с тем доля комбинированного производства, т.е. теплофикации в централизованном теплоснабжении, характеризующая его энергетическую эффективность, в СССР меньше, чем в Германии (соответственно 60 и 79 %).

В то же время ни одна из развитых стран Запада не пошла по пути преимущественного развития систем централизованного теплоснабжения. Более 90% квартир в ФРГ отапливаются от децентрализованных источников. При этом 76% квартир получают тепло от автономных теплогенераторов, работающих на газовом и жидком топливе. В значительно меньшем количестве квартир применяют для отопления электроэнергию (9%) и уголь (7%). К системам централизованного теплоснабжения подключено в западных областях Германии по различным данным 6 и 9 % квартир.

Однако системы централизованного теплоснабжения, эксплуатирующиеся в России в настоящее время, имеют ряд недостатков. К числу наиболее существенных можно отнести следующие.

1) большие капитальные затраты на прокладку и обустройство систем теплоснабжения, особенно при подземной прокладке теплопроводов;

2) высокая аварийность и малый срок службы трубопроводов систем теплоснабжения - при нормативном сроке службы в 20 лет фактически он не превышает 5 лет;

3) значительные потери тепла при транспортировке и распределении, в основном из-за плохой теплоизоляции трубопроводов.

Ежегодные потери тепловой энергии через поверхность теплопроводов составляют до 62 млн. т условного топлива в год. С учетом низкого качества строительства и изоляционных материалов фактические потери в 1,5-2 раза превышают нормативные. Несмотря на ужесточение норм теплопотерь в 1,5 раза потери в теплосетях по мере их старения увеличиваются, так как нет средств на ремонт теплосетей и нет высокоэффективных теплоизоляционных материалов. Возрастает дефицит тепла от централизованных теплоисточников;

4) серьезное отставание от развитых стран мира в разработке и внедрении систем учета, контроля и регулирования расхода теплоты.

Изменениями СНиП “Отопление и вентиляция” предусматривается внедрение индивидуального регулирования теплоотдачи нагревательных приборов, дополняющее центральное и местное регулирование. Оно позволяет учитывать специфические условия различных помещений, дает возможность потребителю самому устанавливать необходимую температуру в помещении в соответствии с индивидуальными запросами. Индивидуальное регулирование может осуществляться как с помощью ручных кранов двойной регулировки, так и с помощью автоматических регуляторов, что предпочтительнее. Многочисленные исследования в стране и за рубежом показали, что экономия теплоты за счет автоматического регулирования сставляет порядка 10-15%.

С вопросами регулирования тесно смыкаются вопросы учета теплоты и энергоносителей у потребителей. Последними техническими нормами предусматривается индивидуальный учет теплоты на отопление, горячей и холодной воды, а также поквартирный учет расхода газа. Однако технические проблемы (установка счетчиков различного рода) должны решаться совместно с определением порядка этого учета и стоимости энергии. При отсутствии у потребителя заметного экономического стимула в экономии энергии индивидуальный учет может не дать ожидаемого результата. При этом не надо забывать о существующем фонде зданий, в которых необходимо планомерно вводить приборный учет, что потребует производства значительного числа соответствующих приборов, а во многих случаях - также реконструкции систем отопления и горячего водоснабжения.

Модернизация систем тепло-, водоснабжения.

К основным мероприятиям этого направления можно отнести:

постепенную замену ЦТП на ИТП в блок-модульном исполнении;

внедрение там, где это экономически целесообразно, децентрализованных источников теплоснабжения;

снижение теплопотерь в инженерных сетях путем постепенного перехода на современные трубопроводы, в т.ч. на тепловые сети с пенополиуретановой изоляцией;

оптимизацию режимов работы сетей тепло- и водоснабжения через внедрение систем автоматизированного управления и регулируемого привода насосных агрегатов, замену насосов с завышенной установленной мощностью;

реконструкцию тепловых пунктов с применением эффективного тепломеханического оборудования (например, пластинчатых водонагревателей);

применение в системах тепло-, водоснабжения вместо поверхностных теплообменников (бойлеров) трансзвуковых струйно-форсуночных аппаратов, совмещающих в себе одновременно функции теплообменника и насоса и не содержащих вращающихся и трущихся частей;

широкое использование аппаратуры контроля и диагностики состояния внутренней поверхности оборудования и систем тепло- и водоснабжения;

применение новейших методов и технологий для очистки от отложений теплообменного оборудования, котлов, систем водоснабжения и скважин (например, использование энергосберегающего семейства электрогидроимпульсных установок типа “ЗЕВС”);

замену изношенной запорной арматуры и санитарно-технических устройств в квартирах и индивидуальных домах;

перевод котельных там, где это возможно, на газовое топливо;

оптимизацию процессов горения в топках котлов и внедрение оптимальных графиков регулирования с использованием средств автоматики и контроля, перераспределение тепловых нагрузок путем кольцевания тепловых сетей;

применение на котельных противодавленческих турбин, устанавливаемых параллельно дроссельному устройству, для выработки дополнительной электроэнергии;

обеспечение режимов водоподготовки, запрет пуска в эксплуатацию котельных (как законченных новым строительством, так и после капитального ремонта оборудования), не оснащенных установками водоподготовки, не прошедших режимно-наладочные испытания в установленные сроки;

замену и прочистку сетей с применением новых методов прочистки бестраншейным способом;

проведение режимно-наладочных работ в тепловых сетях и системах отопления и горячего водоснабжения зданий.

Тепловые сети в большинстве городов изношены, тепловые потери в них в несколько раз превышают нормативные; высока повреждаемость сетей, что приводит к аварийным ситуациям, а следовательно к перерывам в теплоснабжении. Значительны потери при распределении тепловой энергии по многочисленным потребителям из-за гидравлической разрегулировки систем, а также из-за несоответствия требуемых режимов потребления отдельных зданий режиму централизованного регулирования отпуска тепла. Велики также затраты электроэнергии на транспортировку теплоносителя по тепловым сетям.

При оценке эффективности работы систем теплоснабжения наряду с требованиями надежности все большее значение приобретают требования энергосбережения. Это обусловлено тем, что фактический расход топлива на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение жилых и общественных зданий существенно выше научно обоснованной потребности в топливе на указанные цели. В значительной мере это связано с наличием сверхнормативных потерь теплоты через изоляцию тепловых сетей и отсутствием автоматического регулирования отпуска теплоты в центральных тепловых пунктах (ЦТП).

По оценке специалистов, фактические теплопотери через изоляцию превышают нормативные в 1,5-2 раза в магистральных и распределительных сетях и более чем вдвое в сетях к отдельным зданиям. По расчетам, на возмещение сверхнормативных теплопотерь при транспортировке тепловой энергии к жилым и общественным зданиям отопительные котельные расходуют дополнительно 18-25 млн. т у.т.

Основная причина повышенных теплопотерь через изоляцию заключается в увеличении теплопроводности изолирующих конструкций из-за их увлажнения. В первую очередь это относится к изделиям из минеральной ваты - наиболее распространенному теплоизоляционному материалу, применяемому при канальных прокладках теплосетей (доля таких прокладок в общей протяженности теплотрасс составляет 83-85%). Как показывает опыт эксплуатации, теплопроводность минераловатных изделий в реальных условиях увеличивается в 3-5 раз по сравнению с паспортной величиной.

Увлажнение и последующее разрушения теплоизоляционного слоя приводят к преждевременному выходу из строя трубопроводов под воздействием коррозии. Причина этого в том, что большинство применяемых в настоящее время покровных материалов обеспечивает надежную гидрозащиту конструкция в течение лишь 2-3 лет. В результате средний срок службы канальных теплопроводов составляет около 12 лет, а бесканальных - 6-8 лет.

Такое положение типично не только для сетей коммунально-бытовых потребителей (общеизвестно, что уровень эксплуатации этих сетей невысок), но и для магистральных сетей Минэнерго. Существующая система определения эксплуатационных показателей работы предприятий тепловых сетей позволяет им отчитываться за выполнение “плана по тепловым потерям” без учета их фактической величины. Поэтому осуществляемая в плановом порядке реконструкция сетей направлена, как правило, исключительно на замену поврежденных коррозией участков трубопроводов, но не на целевое усиление их теплозащиты. Учитывая исключительную важность мероприятия по ликвидации теплопотерь через изоляцию трубопроводов, следует в первую очередь изменить систему оценки работы теплоснабжающих организаций с тем, чтобы объем восстановления качества тепловой изоляции стал одним из важнейших показателей их работы.

Мероприятие приобретает особую значимость при внедрении теплоизолирующих конструкций с гарантией непревышения нормативов теплопотерь в течение всего срока службы тепловых сетей даже при существующем уровне их эксплуатации (это особенно важно для сетей коммунально-бытовых потребителей). Такая изолирующая конструкция должна отвечать следующим основным требованиям: быть гидрофобной, т.е. не нуждаться в специальной гидрозащите, и термостойкой при температурах теплоносителя не менее 150⁰С, иметь теплопроводность не выше 0,06 Вт/(м×К), плотность 150-400 кг/м³, достаточную механическую прочность и адгезию с поверхностью трубы. При соблюдении этих требований реальный срок службы может быть доведен до 25 лет.