Введение

Потеря тепла зданием зависит от ряда причин. Чем больше разница между температурами наружного воздуха и воздуха помещения и чем больше площадь ограждающих конструкций, тем больше тепла теряет здание. Потеря тепла зданием зависит также от материала, из которого выполнена ограждающая конструкция, и ее размеров. Системы отопления должны возмещать израсходованное тепло:

Через ограждающие конструкции (стены, окна, двери, перекрытия верхних этажей, полы нижних этажей) зданий и сооружений;

На нагревание воздуха, поступающего через открываемые ворота, двери и другие проемы и неплотности в ограждающих конструкциях;

На нагревание поступающих извне материалов, оборудования и транспорта и на нагревание поступающего с ними воздуха, температура которого ниже расчетной температуры воздуха помещения.

Системы отопления зданий и сооружений должны обеспечивать: равномерный прогрев воздуха помещений, возможность регулирования самих систем отопления, увязку с системами вентиляции; удобство эксплуатации и ремонта. В системах отопления в качестве теплоносителя используют воду температурой не более 150°С, водяной пар температурой не более 130°С или воздух, нагретый до 60°С; соответствующие системы называют водяными, паровыми или воздушными.

Централизованные системы теплоснабжения

Централизованные системы теплоснабжения - системы теплоснабжения больших жилых массивов, городов, поселков и промышленных предприятий. Источниками теплоты у них служат теплоэнергоцентрали или крупные котельные, имеющие высокие КПД, транспортирующие и распределяющие теплоноситель по тепловым сетям протяженностью 10-15 км, с максимальным диаметром труб 1000-1400 мм, обеспечивающим подачу потребителям теплоносителя в требуемых количествах и с требуемыми параметрами. Мощность ТЭЦ составляет 1000-3000 МВт, котельных 100-500 МВт. Крупные централизованные системы теплоснабжения имеют несколько источников теплоты, связанных резервными тепломагистралями, обеспечивающими маневренность и надежность их функционирования. В централизованную систему теплоснабжения входят и системы теплоснабжения зданий, связанные с ней единым гидравлическим и тепловым режимами и общей системой управления. Однако ввиду многообразия технических решений теплоснабжения зданий их выделяют в самостоятельную техническую систему, называемую системой отопления. Поэтому центральная система теплоснабжения начинается источником теплоты и заканчивается абонентским вводом в здание.

Централизованные системы теплоснабжения бывают водяные и паровые. Основное преимущество воды как теплоносителя в значительно меньшем расходе энергии на транспортирование единицы теплоты в виде горячей воды, чем в виде пара, что обусловливается большей плотностью воды. Снижение расхода энергии дает возможность транспортировать воду на большие расстояния без существенной потери энергетического потенциала. В крупных системах температура воды понижается примерно на 1°С на пути в 1 км, тогда как давление пара (его энергетический потенциал) на том же расстоянии примерно на 0,1-0,15 МПа, что соответствует 5-10°С. Поэтому давление пара в отборах турбины у водяных систем ниже, чем у паровых, что приводит к сокращению расхода топлива на ТЭЦ. К другим достоинствам водяных систем относятся возможность центрального регулирования подачи теплоты потребителям путем изменения температуры теплоносителя и более простая эксплуатация системы (отсутствие конденсатоотводчиков, конденсатоп-роводов, конденсатных насосов).

К достоинствам пара следует отнести возможность удовлетворения и отопительных и технологических нагрузок, а также малое гидростатическое давление. Учитывая достоинства и недостатки теплоносителей, водяные системы используют для теплоснабжения жилых массивов, общественных и коммунальных зданий, предприятий, использующих горячую воду, а паровые - для промышленных потребителей, которым необходим водяной пар. Водяные централизованные системы теплоснабжения - основные системы, обеспечивающие теплоснабжение городов. Централизация теплоснабжения городов составляет 70-80%. В крупных городах с преимущественно современной застройкой уровень использования ТЭЦ в качестве источников теплоты для жилищно-коммунального сектора достигает 50-60%.

В теплофикационных системах пар высоких параметров (давление 13-24 МПа, температура 565°С), вырабатываемый в энергетических котлах, подается в турбины, где, проходя через лопатки, отдает часть своей энергии для получения электроэнергии. Основная часть пара проходит через отборы и поступает в теплофикационные теплообменники, в которых он нагревает теплоноситель системы теплоснабжения. Таким образом на ТЭЦ теплота высокого потенциала используется для выработки электроэнергии, а теплота низкого потенциала - для теплоснабжения. Комбинированная выработка теплоты и электроэнергии обеспечивает высокую эффективность использования топлива, позволяет сократить его расход.

В большинстве централизованных систем теплоснабжения максимальная температура горячей воды принимается 150°С. Температура пара в теплофикационных отборах турбины не превышает 127°С. Следовательно, при низких температурах наружного воздуха в теплофикационных теплообменных аппаратах подогреть воду до требуемого уровня нельзя. Для этого используют пиковые котлы, которые работают только при низких наружных температурах, т.е. снимают пиковую нагрузку. Так как отопительная нагрузка меняется с изменением наружной температуры, меняется и количество пара, отбираемого из турбины для теплоснабжения. Неотработанный пар проходит через цилиндры низкого давления турбины, отдает свою энергию и поступает в конденсатор, где поддерживается вакуум (давление 0,004-0,006 МПа), которому соответствуют низкие температуры конденсации 30-35°С, а охлаждающая вода имеет еще более низкую температуру, поэтому не используется для теплоснабжения. Таким образом, для теплоснабжения используется только часть пара, проходящая через отборы турбины, что снижает экономический эффект теплофикации. Однако расход топлива на выработку электроэнергии и теплоты для теплоснабжения в среднем за год сокращается примерно на 25-33%. Экономический эффект дает и использование в качестве источников теплоты крупных районных котельных установок (тепловых станций), имеющих высокий КПД.

Теплоноситель от источников теплоты транспортируется и распределяется между потребителями по развитым тепловым сетям. В результате тепловые сети охватывают все городские территории, а их сооружение вызывает наибольшие градостроительные и эксплуатационные трудности. В процессе эксплуатации они подвергаются коррозии и разрушениям. Аварийные повреждения приводят к отказам теплоснабжения, социальному и экономическим ущербам. В результате тепловые сети, являясь основным элементом крупных систем теплоснабжения, становятся и наиболее слабой составляющей их частью, что снижает экономический эффект от централизации теплоснабжения, ограничивает максимальную мощность систем. В зависимости от способа приготовления горячей воды централизованные системы теплоснабжения разделяют на закрытые и открытые. В закрытой системе циркулирующая в ней вода используется только как теплоноситель. Вода нагревается на источнике теплоты, несет свою энтальпию к потребителям и отдает ее на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Вода для горячего водоснабжения берегся из горячего водопровода и подогревается в поверхностных теплообменных аппаратах циркулирующим теплоносителем до требуемой температуры. Система закрыта по отношению к атмосферному воздуху. В открытых системах горячая вода, которую использует потребитель, отбирается из тепловой сети. Следовательно, горячая вода в системе используется не только как теплоноситель, но и непосредственно как вещество. Поэтому система теплоснабжения является частично циркуляционной, а частично прямоточной. Вода горячего водоснабжения приготовляется на источнике теплоты, прямоточно движется к потребителям и изливается через водоразборные краны в атмосферу.

Для крупных городов централизация теплоснабжения - перспективное направление. Централизованные системы, особенно теплофикационные, расходуют меньше топлива. Сокращение и укрупнение источников теплоты улучшают условия для градостроительства и экологию крупных городов. Меньшее количество источников теплоты позволяет резко сократить число дымовых труб, через которые в окружающую среду выбрасываются продукты сгорания. Исключается необходимость создания множества мелких топливных складов для хранения твердого топлива, откуда при децентрализованных системах теплоснабжения приходится развозить топливо, а из разбросанных по всему городу небольших котельных увозить золу и шлаки. Кроме того, при централизации источников теплоты легче очищать дымовые газы от токсичных компонентов.

Централизованная система теплоснабжения состоит из следующих основных элементов: источника тепла, тепловых сетей и местных систем потребления - систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Для централизованного теплоснабжения используются два типа источников тепла: теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) и районные котельные (РК).

На ТЭЦ осуществляется комбинированная выработка тепла и электроэнергии, обеспечивающая существенное снижение удельных расходов топлива при получении электроэнергии. При этом тепло рабочего тела - водяного пара - используется для получения электроэнергии при расширении пара в турбинах, а затем оставшееся тепло отработанного пара используется для нагрева воды в теплообменниках, которые составляют теплофикационное оборудование ТЭЦ. Горячая вода применяется для теплоснабжения. Таким образом, на ТЭЦ тепло высокого потенциала используется для выработки электроэнергии, а тепло низкого потенциала - для низкого потенциала - для теплоснабжения. В этом состоит энергетический смысл комбинированной выработки тепла и электроэнергетики. При раздельной их выработке электроэнергию получают на конденсационных станциях (КЭС), а тепло - в котельных. В конденсаторах паровых турбин на КЭС поддерживается глубокий вакуум, которому соответствуют низкие температуры (15-200С), и охлаждающую воду не используют. В результате на теплоснабжение расходуют дополнительное топливо. Следовательно, раздельная выработка экономически менее выгодна, чем комбинированная.

Преимущества теплофикации и централизованного теплоснабжения наиболее ярко проявляются при концентрации тепловых нагрузок, что характерно для современных развивающихся городов.

Другим источником теплоснабжения являются РК. Тепловая мощность современных РК составляет 150-200 Гкал/ч. Такая концентрация тепловых нагрузок позволяет использовать крупные агрегаты, современное техническое оснащение котельных, что обеспечивает высокие КПД использования топлива.

Отечественная теплофикация базируется на районных ТЭЦ общего пользования и на промышленных ТЭЦ в составе предприятий, от которых теплота отпускается как промышленным предприятиям, так и расположенным поблизости городам и населенным пунктам. Для удовлетворения отопительно-вентиляционной и бытовой нагрузок жилых и общественных зданий, а также промышленных предприятий используется главным образом горячая вода. Применение горячей воды в качестве теплоносителя позволяет использовать для теплоснабжения теплоту отработавшего пара низкого давления, что повышает эффективность теплофикации благодаря увеличению удельной выработки электрической энергии на базе теплового потребления.

Современные централизованные системы теплоснабжения представляют собой сложный комплекс, включающий источники тепла, тепловые сети с насосными станциями и тепловыми пунктами и абонентские вводы, оснащенные системами автоматического управления. Для обеспечения надежного функционирования таких систем необходимо их иерархическое построение, при котором всю систему расчленяют на ряд уровней, каждый из которых имеет свою задачу, уменьшающуюся по значению от верхнего уровня к нижнему. Верхний уровень составляют источники тепла, следующий уровень - магистральные тепловые сети с РТП, нижний - распределительные сети с абонентскими вводами потребителей. Источники тепла подают в тепловые сети горячую воду заданной температуры и заданного давления, обеспечивают циркуляцию воды в системе и поддержание в ней должного гидродинамического и статического давления. Они имеют специальные водоподготовительные установки, где осуществляется химическая очистка и деаэрация воды. По магистральным тепловым сетям транспортируются основные потоки теплоносителя в узлы теплопотребления. В РТП теплоноситель распределяется по районам и в сетях районов поддерживается автономный гидравлический и тепловой режим. К магистральным тепловым сетям отдельных потребителей присоединять не следует, чтобы не нарушить иерархичности построения системы.

Развитие теплофикации способствует решению многих важных народнохозяйственных и социальных проблем, таких как повышение тепловой и общей экономичности энергетического производства, обеспечение экономичного и качественного электро- и теплоснабжения жилищно-коммунальных и промышленных комплексов, снижение трудозатрат в тепловом хозяйстве, улучшение экологической обстановки в городах и промышленных районах.

теплоснабжение пьезометрический температурный

Теплоснабжение – именно благодаря этому процессу современные люди не запасают к зиме дрова и уголь и больше не растапливают печи. В здания, где мы живем и работаем, круглосуточно поступает тепло (в идеале, конечно – потому что «благодаря» сплошь и рядом аварийному состоянию тепловых сетей бывает всякое…).

Большая Советская Энциклопедия, на которую по сей день ссылается огромное число отдельных автороВ и сетевых ресурсов, определяет теплоснабжение, как «снабжение теплом жилых, общественных и промышленных зданий (сооружений) для обеспечения коммунально-бытовых (отопление, вентиляция, горячее водоснабжение) и технологических нужд потребителей. Различают местное и централизованное теплоснабжение. Система местного теплоснабжения обслуживает одно или несколько зданий, система централизованного - жилой или промышленный район ». Вот на этой разнице между централизованным и местным («децентрализованным» или «локальным») теплоснабжением хотелось бы остановиться поподробнее.

Локальное теплоснабжение представляет собой передачу тепла от небольшой котельной к нескольким зданиям поблизости. Так обеспечиваются теплом в маленьких городках, в военных гарнизонах и т.п. В больших городах такое теплоснабжение тоже возможно – но не очень эффективно. Потому что как правило тепло от локальной котельной передается к зданиям по воздушным теплотрассам, которые в любое время года очень уязвимы. И к топливу, используемому для отопления, предъявляются более высокие требования.

Теплоснабжение централизованного типа не требует высококачественного топлива, его проще контролировать, а оборудование, которое устанавливается вместо небольших котлов, надёжнее и совершеннее. Нет нужды использовать воздушные теплотрассы – значит, вокруг становится чище. Наконец, крупные централизованные установки попросту безопаснее небольших котельных, где так или иначе время от времени происходят аварии.

Поставщиком тепла в системе централизованного теплоснабжения могут быть супер-мощные котельные, которые вырабатывают исключительно тепловую энергию. Это могут быть также и специализированные устройства, предназначенные для утилизации промышленных тепловых отходов. Кроме них в качестве поставщиков тепла применяют и установки, сконструированные с целью использования тепла геотермальных источников. Однако чаще всего в качестве основы для централизованного теплоснабжения используют рабочую электростанцию – если она сконструирована так, что может вырабатывать не только электроэнергию, но и тепло. Такие электростанции называются ТЭЦ – «теплоэнергоцентраль». ТЭЦ могут обеспечивать теплом огромные площади (теплоснабжение посредством ТЭЦ носит название «теплофикации» по аналогии с электрификацией).

Интересна схема выработки тепла на ТЭЦ. Теплом, передаваемым по теплосети, в данном случае является пар. Это – тот самый пар, что проходит в процессе работы электростанции по турбинам, совершая свою механическую работу. Получается, что тепло, вырабатываемое ТЭЦ – это фактически отходы работы теплоэнергоцентрали в качестве электростанции. Такой подход – очень разумный и экономичный способ обеспечения теплом, который во времена СССР получил большое распространение во многих частях Советского Союза. В Москве и Санкт-Петербурге еще с 70-х годов ХХ века некоторые районы полностью переведены на централизованное теплоснабжение (теплофикацию). Их обеспечивают теплом так называемые «районные» ТЭЦ. Кроме них теплоэнергоцентрали бывают «коммунальными» и «промышленными».

С началом нового отопительного сезона в прессе как обычно разгорается дискуссия: что предпочтительнее для нашей обширной и холодной страны - традиционные сети центрального отопления или новомодные индивидуальные котельные? Казалось бы, в пользу последних свидетельствуют солидные экономические выкладки, обширный опыт, накопленный западными странами, несколько успешных российских проб и общая тенденция развития многострадального отечественного ЖКХ. Но, разрабатывая концепции и давая безапелляционные рекомендации, не слишком ли мы увлекаемся? Так ли уж устарела и отстала от сегодняшних реалий централизованная система отопления, и нет ли возможности и способов сделать ее более эффективной? Попробуем разобраться в этом непростом вопросе.
Обращаясь к истории, можно увидеть, что успешные попытки организации центрального отопления городских кварталов предпринимались еще в XIX в. Вызваны они были как насущной необходимостью, так и техническим прогрессом. Все разумно: проще обслуживать один большой нагревательный котел, делать один дымоход, подвозить топливо и т.п. Как только появились электрические сети и достаточно мощные надежные насосы, чтобы перекачивать значительные объемы горячей воды, возникли и крупные сети централизованного теплоснабжения.
По многим причинам, как объективного, так и субъективного характера, широкое развитие централизованных систем отопления в Советском Союзе началось в 20-х годах XX в. Объективными причинами стали экономические и технические доводы, а субъективными - стремление к коллективизму даже в такой сугубо бытовой области. Развитие теплосетей было связано с осуществлением плана ГОЭЛРО, который и по сегодняшний день считают выдающимся инженерно-экономическим проектом современности. Работа по прокладке коммуникаций не прерывалась даже во время Великой Отечественной войны.
В результате этих титанических усилий к концу XX в. (а заодно к закату существования СССР) в стране насчитывалось около 200 тыс. км тепловых сетей, худо-бедно обогревавших большинство крупных, средних и даже мелких городов и поселков. Вся эта инфраструктура довольно успешно управлялась, чинилась и поддерживалась на работоспособном уровне. Обратной же стороной по-своему уникальной и достаточно эффективной системы стали чрезвычайно высокие тепло- и энергопотери (в основном, за счет недостаточной теплоизоляции труб и энергоемких насосных подстанций). Этому не придавалось большого значения - богатейшая энергоресурсами страна не считала затрат на теплоносители, и исходящие паром траншеи с зеленеющей травой были привычным зимним пейзажем по всему Советскому Союзу.
Все изменилось в начале 90-х годов. Гигант рухнул и помимо прочего погреб под руинами и жилищно-коммунальный комплекс, включающий в себя коммуникации центрального теплоснабжения. За 10 лет, прошедших с начала распада державы, сети, которые ремонтировались от случая к случаю, практически пришли в негодность. В результате, с начала нового тысячелетия на Россию обрушился целый ряд техногенных катастроф. Дальний Восток, Сибирь, Карелия, Ростов-на-Дону - география размороженных отопительных систем обширна. В отопительный сезон 2003-2004 гг. по самым скромным подсчетам без отопления в разгар зимы оказались более 300 тыс. человек. Фатальность ситуации в том, что количество аварий на теплоцентралях из-за прорыва труб, отказа изношенного до крайности и малоэффективного оборудования растет экспоненциально. Теплопотери на еще функционирующих теплопроводах составляют до 60%. Стоит учесть, что стоимость прокладки 1 км теплотрассы составляет около $300 тыс., при этом для того, чтобы ликвидировать существующий критический износ теплосетей, нужно заменить более 120 тыс. км трубопроводов!
В сложившейся ситуации стало ясно, что для выхода из этой чрезвычайно сложной ситуации потребуются системные решения, связанные не только с прямым вложением денег в «точечный» ремонт теплотрасс, но и с кардинальным пересмотром всей политики в отношении ЖКК в общем и централизованного отопления - в частности. Именно поэтому и возникли проекты по переходу коммунальной отрасли на системы индивидуальных котельных. Действительно, западный опыт (Италия, Германия) свидетельствовал, что организация таких мини-котельных снижает теплопотери и уменьшает энергозатраты. При этом, впрочем, игнорировался тот факт, что страны, где наиболее развиты такие системы отопления, обладают довольно мягким климатом, да и применяются такие системы в домах, прошедших дополнительное (и весьма недешевое!) переоборудование. Пока в России отсутствует конкретная целевая программа санации жилья, массовый переход на автономные источники теплоснабжения выглядит, по меньшей мере, утопично. Однако, надо признать, что в ряде случаев они могут стать весьма удачным решением: например при строительстве новых районов, удаленных от общих городских коммуникаций, при невозможности крупных земляных работ или на Крайнем Севере, в условиях вечной мерзлоты, где прокладка теплоцентралей нежелательна по целому ряду причин. Но для крупных городов автономные котельные не являются реальной альтернативой центральному отоплению и, по мнению специалистов, их доля при самых радужных перспективах не превысит 10-15% от общего теплопотребления.
В то время как в Центральной Европе активно лоббируют идею автономного теплоснабжения, в странах Северной Европы (где климат близок к нашему) централизованное теплоснабжение, наоборот, весьма развито. Причем, что интересно, во многом благодаря советскому опыту.
В крупных городах, таких как Хельсинки и Копенгаген, доля центрального отопления приближается к 90%. Может возникнуть вполне резонный вопрос: почему в России теплоцентрали - это головная боль коммунальщиков и населения и черная дыра, поглощающая деньги, а в развитых европейских странах - способ дешево и эффективно доставить тепло туда, где это необходимо?
Ответ на этот вопрос сложен и включает в себя много аспектов. Обобщая, можно сказать, следуя известной поговорке: дьявол сидит в деталях. А детали эти довольно просты: используя современное оборудование, можно добиться того, что теплопотери в центральных сетях сведутся к минимуму, а поскольку накладных расходов у большой ТЭЦ в пересчете на отапливаемую площадь меньше, то и стоимость тепловой единицы тоже ниже, чем у автономного пункта. Кроме того, крупная, хорошо оснащенная ТЭЦ создает меньше экологических проблем, чем несколько мелких, дающих суммарно то же количество тепла. Есть и еще один аспект: теплотехники знают, что только в крупных установках возможна реализация наиболее результативных термодинамических циклов для когенерации (совместного производства тепловой и электрической энергии), что является на сегодня наиболее передовой технологией. Все это и привело скандинавов к выбору в пользу централизованного теплоснабжения. Особенно интересен в этом контексте опыт самой энергоэффективной страны Европы - Дании.
К началу 90-х годов произошло смещение интересов государства и общества с вопросов энергонезависимости к социальным и экологическим аспектам. При этом приоритетом государственной политики стало правило «3Е», т.е. соблюдение баланса между экономическим развитием, энергетической безопасностью и экологической корректностью (Economic Development, Energy security, Environmental protection). Надо сказать, что Дания, наверное, единственная страна в мире, в которой за энергетику и экологическую обстановку отвечает одно ведомство - Министерство охраны окружающей среды и энергетики. В 1990 г. датский парламент принял план «Энергия 2000», предлагающий к 2005 г. снижение эмиссии СО2 в атмосферу на 20% (по сравнению с уровнем 1998 г.). Стоит сказать, что этот показатель был достигнут уже к 2000 г. во много благодаря последовательной политике, направленной на модернизацию и укрупнение существующих теплосетей. Уже к середине 90-х годов доля систем централизованного теплоснабжения составляла около 60% от общего потребления тепла (в крупных городах до 90%). К системе централизованного теплоснабжения подключено более 500 тыс. установок, обеспечивающих теплом более 1 млн зданий и промышленных сооружений. При этом потребление энергоресурсов на 1 м2 только за десятилетие с начала реформы 1973 г. (см. справку на полях «Опыт Дании») сократилось в 2 раза.
Экономичность датских сетей центрального теплоснабжения обуславливается низкими потерями в трубопроводах благодаря введению новых материалов и технологий: труб из полимеров (к примеру, разработки UPONOR), эффективной теплоизоляции и современного насосного оборудования. Дело в том, что в отличие от большинства стран в Дании работа систем централизованного теплоснабжения регулируется не изменением температуры теплоносителя, а изменением скорости циркуляции, автоматически подстраивающейся под спрос потребителей. При этом широко распространено применение насосов с частотным регулированием, позволяющих значительно снизить энергопотребление. В этой нише лидирующее положение занимает насосное оборудование концерна GRUNDFOS: его использование позволяет сэкономить до 50% потребляемого насосами электричества.
Благодаря перечисленному комплексу инноваций, теплопотери магистральных и распределительных трубопроводов Дании составляют всего около 4%, при этом КПД ТЭЦ достигает 90%. На сегодня в стране осталось 170 тыс. зданий (из общего количества в 2,5 млн), не подключенных к централизованному теплоснабжению. Большая их часть должна в ближайшее время перейти на централизованное теплоснабжение.
В Дании законодательно закреплено, что местные власти несут ответственность за выполнение программ тепло- и энергосбережения и гарантируют экологическую и экономическую их корректность. Это в целом по стране привело к тому, что почти все новые здания проектируются с учетом подключения к централизованному теплоснабжению. Системы централизованного теплоснабжения используются повсеместно в районах плотной застройки, причем ТЭЦ, использующие когенерацию энергии, составляют большинство среди энергопроизводящих предприятий.
В результате этих реформ за 30 лет Дания стала самой энергоэффективной страной Европы, где тарифы на тепло и электроэнергию не только не растут, но часто снижаются. При этом экологическая обстановка в целом по стране явно улучшилась.
На этом убедительном примере отчетливо видно, что централизованное теплоснабжение отнюдь не является фактором, сдерживающим развитие ЖКК. Более того, централизованное теплоснабжение стало причиной значительной экономии энергии и тепла и улучшения как качества жизни, так и экологической обстановки.
Можно возразить, что опыт Дании неприменим в нашей обремененной множеством проблем стране. Однако начавшаяся реформа коммунального комплекса должна способствовать привлечению инвестиций в эту сферу хозяйственной деятельности и этими вливаниями надо распорядиться по возможности разумно. Тем более, что и в России уже существует положительный опыт реконструкции центрального теплоснабжения, использующий в т.ч. и опыт Дании в этой области. К примеру, в Ижевске на средства кредита Международного Банка Реконструкции и Развития в рамках оздоровления коммунального хозяйства была проведена санация изношенных теплосетей. Проект включал в себя в том числе и модернизацию нескольких десятков квартальных ИТП и внутриквартальных сетей тепло- и водоснабжения. При этом была произведена полная замена теплообменников на современные пластинчатые модели, КПД которых около 98%, высокоэффективное регулирующее и насосное оборудование. В обновляемых системах были установлены новые сетевые насосы GRUNDFOS серии ТР, циркуляционные насосы систем отопления и насосы CRE с частотно-регулируемым электроприводом для системы горячего водоснабжения. Надо сказать, что благодаря экономии электроэнергии это оборудование окупило себя уже через 2 года эксплуатации, при этом система была полностью автоматизирована. Одновременно проводилась модернизация теплосетей с применением современных пластиковых предизолированных труб и эффективной теплоизоляции, что позволило снизить теплопотери в трубопроводах в 2-3 раза и увеличить срок службы труб за счет многократного замедления коррозии.
В результате была получена обновленная эффективная система централизованного отопления и ГВС, при этом выплаты по кредиту не легли тяжким бременем на бюджет, поскольку экономия тепла и энергии оказалась столь значительной, что с лихвой окупала эти издержки.
Таким образом, дискуссии о целесообразности модернизации и развития существующих систем центрального теплоснабжения или тотальной замены их на автономные тепловые пункты, крышные котельные и поквартирное отопление стоит отвлечься от политических аспектов и обратить внимание на опыт развитых и успешных стран. А он показывает, что в сложном комплексе жилищно-коммунального хозяйства не существует единых решений на все случаи жизни, и не стоит отказываться от давно проверенных временем и практикой схем, подчиняясь только веяниям моды. Зарубежный опыт показал, что при использовании современного оборудования и материалов реконструированное централизованное отопление в комплексе с другими техническими решениями (в т.ч. и индивидуальными системами теплоснабжения) может стать ключом к развитию новых энергосберегающих технологий и обновлению всего ЖКК.

по материалам журнала Еврострой.

Основное назначение любой системы теплоснабжения состоит в обеспечении потребителей необходимым количеством теплоты требуемого качества (т.е. теплоносителем требуемых параметров).

В зависимости от размещения источника теплоты по отношению к потребителям системы теплоснабжения разделяются на децентрализованные и централизованные.

Децентрализованные системы

В децентрализованных системах источник теплоты и теплоприемники потребителей либо совмещены в одном агрегате, либо размещены столь близко, что передача теплоты от источника до теплоприемников может осуществляться практически без промежуточного звена – тепловой сети.

Системы децентрализованного теплоснабжения разделяются на индивидуальные и местные.

В индивидуальных системах теплоснабжение каждого помещения (участка цеха, комнаты, квартиры) обеспечивается от отдельного источника. К таким системам, в частности, относятся печное и поквартирное отопление. В местных системах теплоснабжение каждого здания обеспечивается от отдельного источника теплоты, обычно от местной или индивидуальной котельной. К этой системе, в частности, относится так называемое центральное отопление зданий.

Централизованные системы

В системах централизованного теплоснабжения источник теплоты и теплоприемники потребителей размещены раздельно, часто на значительном расстоянии, поэтому теплота от источника до потребителей передается по тепловым сетям.

В зависимости от степени централизации системы централизованного теплоснабжения можно разделить на следующие четыре группы:

• групповое – теплоснабжение от одного источника группы зданий;
• районное – теплоснабжение от одного источника нескольких групп зданий (района);
• городское – теплоснабжение от одного источника нескольких районов;
• межгородское – теплоснабжение от одного источника нескольких городов.

Процесс централизованного теплоснабжения состоит из трех последовательных операций: подготовки теплоносителя, транспортировки теплоносителя и использования теплоносителя.

Транспортируется теплоноситель по тепловым сетям. Используется теплоноситель в теплоприемниках потребителей. Комплекс установок, предназначенных для подготовки, транспортировки и использования теплоносителя, составляет систему централизованного теплоснабжения. Для транспорта теплоты применяются, как правило, два теплоносителя: вода и водяной пар. Для удовлетворения сезонной нагрузки и нагрузки горячего водоснабжения в качестве теплоносителя используется обычно вода, для промышленной технологической нагрузки – пар.

Выбор системы теплоснабжения объекта производится на основании утвержденной в установленном порядке схемы теплоснабжения.

Водяные системы

Водяные системы теплоснабжения применяются двух типов: закрытые (замкнутые) и открытые (разомкнутые). В закрытых системах сетевая вода, циркулирующая в тепловой сети, используется только как теплоноситель, но из сети не отбирается.

В открытых системах сетевая вода частично (редко полностью) разбирается у абонентов для горячего водоснабжения.

В зависимости от числа трубопроводов, используемых для теплоснабжения данной группы потребителей, водяные системы делятся на одно-, двух-, трех- и многотрубные. Минимальное число трубопроводов для открытой системы один, а для закрытой системы - два.

Наиболее простой и перспективной для транспорта на большие расстояния является однотрубная бессливная система теплоснабжения. Ее можно применить в том случае, когда обеспечивается равенство расходов сетевой воды, требуемых для удовлетворения отопительно-вентиляционной нагрузки и для горячего водоснабжения абонентов данного города или района.

Для теплоснабжения городов в большинстве случаев применяются двухтрубные водяные системы, в которых тепловая сеть состоит из двух трубопроводов: подающего и обратного. По подающему трубопроводу горячая вода подводится от станции к абонентам, по обратному трубопроводу охлажденная вода возвращается на станцию.

Преимущественное применение в городах двухтрубных систем объясняется тем, что эти системы по сравнению с многотрубными требуют меньших начальных вложений и дешевле в эксплуатации. Двухтрубные системы применимы в тех случаях, когда всем потребителям района требуется теплота примерно одного потенциала. Такие условия обычно имеют место в городах, где вся тепловая нагрузка (отопление, вентиляция и горячее водоснабжение) может быть удовлетворена в основном теплотой низкого потенциала.

В промышленных районах, где имеется технологическая тепловая нагрузка повышенного потенциала, могут применяться трехтрубные системы, в которых два трубопровода используются как подающие, а третий трубопровод является обратным. К каждому подающему трубопроводу присоединяются однородные по потенциалу и режиму тепловые нагрузки. В промышленных районах обычно к одному подающему.

Число параллельных трубопроводов в закрытой системе должно быть не меньше двух, так как после отдачи теплоты в абонентских установках теплоноситель должен быть возвращен на станцию. В зависимости от характера тепловых нагрузок абонента и режима работы тепловой сети выбираются схемы присоединения абонентских установок к тепловой сети.

В закрытых системах теплоснабжения установки горячего водоснабжения присоединяются к тепловой сети только через водо-водяные подогреватели, т.е. по независимой схеме. При зависимых схемах присоединения давление в абонентской установке зависит от давления в тепловой сети. При независимых схемах присоединения давление в местной системе не зависит от давления в тепловой сети.

Оборудование абонентского ввода при зависимой схеме присоединения проще и дешевле, чем при независимой, при этом может быть получен несколько больший перепад температур сетевой воды в абонентской установке. Увеличение перепада температур воды уменьшает расход теплоносителя в сети, что может привести к снижению диаметров сети и экономии на начальной стоимости тепловой сети и на эксплуатационных расходах.

Основным недостатком зависимой схемы присоединения является жесткая гидравлическая связь тепловой сети с нагревательными приборами абонентских установок, имеющими, как правило, пониженную механическую прочность, что ограничивает пределы допускаемых режимов работы системы централизованного теплоснабжения. Так, в широко применявшихся в отопительной технике чугунных нагревательных приборах (радиаторах) допустимое давление не превышает 0.6 МПа; превышение указанного предела может привести к авариям в отопительных установках. Это существенно снижает надежность и усложняет эксплуатацию систем теплоснабжения крупных городов, Так как при большой протяженности тепловых сетей и большом числе присоединенных абонентских установок с разнородной тепловой нагрузкой расходы воды в сети и связанные с ними потери давления могут изменяться в широких пределах. При этом уровень давлений в сети может превысить предел, допустимый для абонентских установок.

В тех случаях, когда разность между допустимым давлением в теплопотребляющих приборах абонентов и расчетным давлением в тепловой сети невелика, даже небольшие повышения давления в тепловой сети, вызванные, например, аварийным отключением насоса на подстанции или непроизвольным перекрытием клапана в сети, могут привести к разрыву приборов в отопительных установках абонентов. Кроме того, при независимой схеме снижаются утечки сетевой воды и легче обнаружить возникающие в процессе эксплуатации повреждения в системе теплоснабжения. Поэтому по условиям надежности работы систем теплоснабжения крупных городов независимая схема присоединения более предпочтительна. В тех же случаях, когда давление в тепловой сети в статических условиях превышает допустимый уровень давлений в абонентских установках, применение независимой схемы присоединения является обязательным независимо от размеров системы централизованного теплоснабжения.

Непосредственный водоразбор сетевой воды у потребителей в закрытых системах теплоснабжения не допускается.

В открытых системах теплоснабжения подключение части потребителей горячего водоснабжения через водо-водяные теплообменники на тепловых пунктах абонентов (по закрытой системе) допускается как временное при условии обеспечения (сохранения) качества сетевой воды согласно требованиям действующих нормативных документов.

Паровые системы

Паровые системы сооружаются двух типов: с возвратом конденсата, без возврата конденсата. В практике промышленной теплофикации широко применяется однотрубная паровая система с возвратом конденсата. Пар из отбора турбины поступает в однотрубную паровую сеть и транспортируется по ней к тепловым потребителям. Конденсат возвращается от потребителей на станцию по конденсатопроводу. На случай остановки турбины или недостаточной мощности отбора предусмптривается резервная подача пара в сеть через редукционно-охладительную установку.

Схемы присоединений абонентских установок к паровой сети зависят от конструкции этих установок. Если пар может быть пущен непосредственно в установку абонента, то присоединение производится по зависимой схеме. Сбор конденсата от теплопотребляющих установок и возврат его к источнику теплоты имеют важное значение не только для надежности работы котельных установок современных теплоэлектроцентралей, но и для экономии теплоты и общей экономичности системы теплоснабжения в целом. Возврат конденсата особенно важен для ТЭЦ с высокими и сверхкритическими начальными параметрами (13 МПа и выше).