Ни для кого не секрет, что российское теплоснабжение требует сегодня серьезного реформирования. Чтобы привести отрасль в соответствие с современными стандартами качества и энергоэффективности, необходимо пересмотреть сам подход к организации отпуска тепла абонентам. Попробуем разобраться, как работает «исторически» сложившаяся система, в чем состоят ее основные недостатки, какой путь дальнейшего развития теплоснабжения представляется сегодня наиболее перспективным и как необходимо действовать, чтобы пройти его с наименьшими потерями.
Что имеем
Для начала остановимся на некоторых технических моментах. Исторически в нашей стране широкое распространение получили отопительные системы зависимого типа. Циркуляция теплоносителя в них осуществляется, как правило, благодаря применению нерегулируемого гидроэлеватора (струйного насоса). Чтобы такая схема работала, на входе системы необходимо поддерживать постоянную разность давлений в прямом и обратном трубопроводах (т. н. располагаемый напор). В сложившейся практике его определяют на основании расчетных (проектных) характеристик здания. При этом температура воды, поступающей в отопительные приборы, определяется температурой сетевой воды и коэффициентом смешения элеватора (постоянная величина, определяющая соотношение поступающих в отопительную систему объемов воды из прямого и обратного трубопроводов). То есть, работа всей системы теплоснабжения зависит от постоянства напора и температуры теплоносителя на выходе источника.
Недостатки такого решения – с качественным регулированием параметров теплоносителя на источнике теплоты (например, в котельной) или на ЦТП – специалистам хорошо известны. Главный – это отсутствие обратной связи: режим работы теплосети определяется расчетными параметрами и никак не зависит от реальной потребности абонентов в тепловой энергии. Поэтому последние, как правило, лишены возможности регулировать свое теплопотребление в зависимости от изменения погодных условий, теплоизоляционных характеристик здания или собственных предпочтений. И даже в том случае, когда отопительные приборы оборудованы какими-либо регулирующими (запорными) устройствами (например, радиаторными терморегуляторами), расход теплоносителя (и тепла) для каждого объекта всегда остается постоянным.
Таким образом, налицо нерациональное использование энергоресурсов теплосетью, работающей всегда с постоянной нагрузкой. Сокращаются и сроки эксплуатации оборудования и трубопроводов. В конечном итоге все это выливается в весьма ощутимые финансовые потери, которые несут теплоснабжающие организации. С другой стороны, постоянный рост тарифов на коммунальные услуги (и на тепло в частности) заставляет потребителей задуматься, почему они не могут получать услугу в том объеме, который им необходим. И это не последние причины кризиса неплатежей, поразившего отрасль теплоснабжения в совсем еще недалеком прошлом.
Нельзя забывать и о том, что с течением времени параметры отопительных систем реальных зданий, в результате износа и под воздействием внешних факторов, постепенно меняются и потому отличаются от номинальных. «В старых домах, простоявших (иногда без капитального ремонта) 30-40 лет, отопительные системы часто загрязнены, их параметры уже давно не соответствуют проектным, проходимость может быть нарушена, – говорит начальник планово-техническиго отдела МП «Химкинская теплосеть» Леонид Раздельщиков. – В сложившейся ситуации элеваторные теплоузлы со своими функциями уже не справляются, поэтому неудивительно, что в квартирах бывает холодно. И в каждом доме – даже среди типовых – своя ситуация, требующая индивидуального подхода. Однако внутреннее инженерное хозяйство зданий к нашей юрисдикции не относится, поэтому повлиять на его состояние мы никак не можем, да и не располагаем такими средствами, чтобы делать капитальный ремонт у потребителей. Приходится искать другие решения. Например, мы считаем, что во многих случаях снять вопрос позволила бы замена элеваторов на насосные схемы смешения».
К чему движемся
Тем не менее, сегодня, когда во главу угла поставлено энергосбережение (как приоритетное направление государственной политики в области развития ЖКХ), все большее практическое применение находят более современные решения: в частности, схемы теплоснабжения с качественно-количественным регулированием параметров теплоносителя. Пожалуй, сейчас уже не нужно доказывать, что наибольшую эффективность с точки зрения рационального использования тепловой энергии демонстрируют независимые системы отопления на основе индивидуальных тепловых пунктов (АИТП) с погодозависимым регулированием. АИТП, основным рабочим элементом которого является теплообменник, забирает из сети ровно то количество теплоносителя, которое необходимо для поддержания комфортной температуры воздуха в помещениях. При этом циркуляция теплоносителя во внутреннем контуре здания обеспечивается насосами теплового пункта и никак не зависит от напора на входе теплового узла.
Вкупе с теплоизоляцией зданий, установкой радиаторных терморегуляторов и переводом потребителей на приборный (в том числе поквартирный) учет тепла, такое решение позволяет добиться 35-50 % сокращения объемов теплопотребления. А значит – и расходов на оплату услуги отопления. Сроки окупаемости оборудования обычно не превышают трех-четырех отопительных сезонов, что делает его доступным и рентабельным как для коллективных собственников многоквартирных жилых домов, так и для муниципальных структур. «В конце 2008 года мы по собственной инициативе модернизировали систему теплоснабжения в здании городской администрации, – рассказывает Владимир Шарабакин, главный инженер МУП «Тепловые сети г. Гатчина» (Ленинградская область). – Проект был пилотный, средствами на покупку оборудования мы не располагали, поэтому собрали тепловой пункт самостоятельно, используя арматуру и энергосберегающее оборудование Danfoss. Запустили систему в декабре, а по окончании отопительного подсчитали, что за три месяца экономия на платежах за отопление составила 80 тысяч рублей. Это результат по небольшому двухэтажному зданию 1 822 года постройки, которое эксплуатируется только в дневное время».
Не менее ощутимый эффект от применения АИТП получают и теплоснабжающие организации. «Когда теплопотребление на стороне абонентов снижается (в периоды потепления, в ночное время суток и т. п.), тепловые пункты уменьшают расход и давление теплоносителя в подающих трубопроводах начинает расти, – объясняет Алексей Зиновьев, инженер компании «Данфосс» (ведущего мирового производителя энергосберегающего оборудования для систем отопления и теплоснабжения зданий) по работе с проектными организациями и тепловыми сетями в Северо-Западном федеральном округе. – Частотные регуляторы сетевых насосов на источнике теплоты (или ЦТП) немедленно реагируют на эти изменения и сбрасывают напор в подающем трубопроводе. При этом сокращается расход теплоносителя или, например, газа, если речь идет о котельной». Уменьшается и потребление питающей насосы электроэнергии: по данным компании GRUNDFOS (ведущего мирового производителя насосного оборудования) – до 50 %. А это тоже прямая экономия.
Нельзя забывать и о том, что теплосеть уже больше не должна «прокачивать» отопительные системы потребителей, т. к. циркуляция в них поддерживается автономно. Так, по словам Владимира Шарабакина (гатчинская теплосеть), установка АИТП в зданиях исторического центра города позволит в 1,5 раза снизить нагрузку на сетевые насосы. А это снова экономия электроэнергии и снижение амортизации оборудования.
«Детские болезни», или Проблемы переходного периода
Однако на пути внедрения регулируемых систем теплоснабжения подчас возникают неожиданные преграды. В частности, некоторые специалисты отмечают, что перевод части абонентов на независимую схему теплоснабжения с использованием АИТП может стать причиной дисбаланса в теплосетях, т. е. нарушения режима теплоснабжения расположенных на том же участке теплосети объектов, подключенных по зависимой схеме. Подчас это становится поводом для довольно странных обобщений, вплоть до отрицания целесообразности применения АИТП в российских условиях. «Делать подобные выводы – большая ошибка, – считает Алексей Зиновьев («Данфосс»). – Вопрос не в применимости технологии, а в том, как именно она применяется. К сожалению, у нас это часто происходит бессистемно и даже хаотично. То есть, решение о модернизации отопительной системы каждого конкретного объекта принимается в частном порядке его собственниками либо эксплуатирующей организацией. Задумываются ли они о том, что проведение подобных мероприятий может потребовать корректировки режима теплоснабжения соседних зданий? Пожалуй, это риторический вопрос».
В качестве примера специалист приводит довольно распространенную ситуацию. В районе старой застройки производится «точечное» строительство нового многоэтажного жилого здания, которое было спроектировано в соответствии с требованиями действующих строительных нормативов (в частности, СНиП 41-01-2003). В доме – независимая система теплоснабжения, потребности которой обеспечивает АИТП. Само по себе это обстоятельство не является чем-то из ряда вон выходящим. Однако, как известно, любые инженерные системы проектируются с некоторым «запасом» по мощности. Если автоматика отрегулирована
правильно, с учетом технических условий, выданных местной теплосетью, то беспокоиться не о чем. Но чаще бывает как раз наоборот: рабочие параметры выставляют на максимум, чтобы с наступлением холодов жильцы не ощущали недостатка в тепле.
В результате новое здание находится в состоянии перманентного «перетопа» (что, во всяком случае поначалу, не особо беспокоит его обитателей: ситуация привычная), а вот в расположенном по соседству детском садике, имеющем элеваторный тепловой узел небольшой мощности, температура воздуха не поднимается выше 12-15 °C. Объясняется это очень просто. При похолодании клапаны АИТП в новом доме полностью открываются и сетевая вода идет по пути наименьшего сопротивления. А маломощному элеватору детского сада просто не хватает напора для обеспечения нормальной циркуляции теплоносителя.
Возможна и обратная ситуация, когда тепловой пункт «закрывается» слишком сильно и напор на элеваторных узлах возрастает до величин, значительно превышающих расчетные. Естественно, никакого энергосбережения в этом случае нет: тот расход, который «недобрало» здание с автоматикой, распределяется по близлежащим элеваторам. При этом частотные преобразователи, установленные в ЦТП и котельных, практически не почувствуют повышения давления. То есть, экономия одних собственников выливается в завышенное потребление для других.
«Подобные ситуации – не редкость, – отмечает главный инженер МУП «Щелковская теплосеть» Евгений Пивиков. – Однако никого, кроме нас, они не интересуют. Нам в своей работе удается избежать подобных «накладок», но для этого приходится постоянно делать гидравлическую подналадку теплосети. Как правило, установка в районе одного-двух АИТП особых последствий не имеет, а вот большее количество уже требует пристального внимания с нашей стороны. Вероятно, полностью эта ситуация разрешится только тогда, когда на всех без исключения объектах будут установлены АИТП».
И все же, как показывает практика, нежелательных последствий можно избежать вовсе, если подходить к модернизации отопительных систем технически грамотно. «Мы рекомендуем всем своим клиентам в обязательном порядке оснащать тепловой пункт регулятором перепада давления. В идеале «перепадники», работающие совместно с регулирующим клапаном, должны быть установлены на всех объектах теплоснабжения, где фактический располагаемый напор на вводе не ниже 10 метров водяного столба*, независимо от схемы присоединения, – говорит Алексей Зиновьев («Данфосс»). – Это позволит исключить возможные проблемы еще на этапе монтажа АИТП. И, конечно же, все работы должны проводиться по согласованию с местной теплосетью, а еще лучше – под непосредственным контролем ее специалистов.
Вообще, практика показывает, что многих существующих ныне проблем можно было бы избежать, если бы все, что так или иначе относится к теплоснабжению, изначально отдали под контроль теплоснабжающих организаций. Любая система должна работать как единый организм, а если отдельные ее части находятся в ведении различных структур – ничего хорошего из этого не получится».
Конечно, предпринятая нами «экскурсия» по проблемам реформирования российского теплоснабжения весьма поверхностна. Каждая из затронутых тем заслуживает отдельного освещения. Однако мы и не ставили перед собой цель дать подробную картину происходящего в отрасли. Это своего рода «срез», обнажающий наиболее актуальные с технической точки зрения проблемы сегодняшнего дня. Очевидно одно: найти их адекватное практическое решение можно только совместными усилиями всех заинтересованных сторон.
*10 метров водяного столба = 1 атмосфере
Н. КУРТОВА, компания «Данфосс»
Что имеем
Для начала остановимся на некоторых технических моментах. Исторически в нашей стране широкое распространение получили отопительные системы зависимого типа. Циркуляция теплоносителя в них осуществляется, как правило, благодаря применению нерегулируемого гидроэлеватора (струйного насоса). Чтобы такая схема работала, на входе системы необходимо поддерживать постоянную разность давлений в прямом и обратном трубопроводах (т. н. располагаемый напор). В сложившейся практике его определяют на основании расчетных (проектных) характеристик здания. При этом температура воды, поступающей в отопительные приборы, определяется температурой сетевой воды и коэффициентом смешения элеватора (постоянная величина, определяющая соотношение поступающих в отопительную систему объемов воды из прямого и обратного трубопроводов). То есть, работа всей системы теплоснабжения зависит от постоянства напора и температуры теплоносителя на выходе источника.
Недостатки такого решения – с качественным регулированием параметров теплоносителя на источнике теплоты (например, в котельной) или на ЦТП – специалистам хорошо известны. Главный – это отсутствие обратной связи: режим работы теплосети определяется расчетными параметрами и никак не зависит от реальной потребности абонентов в тепловой энергии. Поэтому последние, как правило, лишены возможности регулировать свое теплопотребление в зависимости от изменения погодных условий, теплоизоляционных характеристик здания или собственных предпочтений. И даже в том случае, когда отопительные приборы оборудованы какими-либо регулирующими (запорными) устройствами (например, радиаторными терморегуляторами), расход теплоносителя (и тепла) для каждого объекта всегда остается постоянным.
Таким образом, налицо нерациональное использование энергоресурсов теплосетью, работающей всегда с постоянной нагрузкой. Сокращаются и сроки эксплуатации оборудования и трубопроводов. В конечном итоге все это выливается в весьма ощутимые финансовые потери, которые несут теплоснабжающие организации. С другой стороны, постоянный рост тарифов на коммунальные услуги (и на тепло в частности) заставляет потребителей задуматься, почему они не могут получать услугу в том объеме, который им необходим. И это не последние причины кризиса неплатежей, поразившего отрасль теплоснабжения в совсем еще недалеком прошлом.
Нельзя забывать и о том, что с течением времени параметры отопительных систем реальных зданий, в результате износа и под воздействием внешних факторов, постепенно меняются и потому отличаются от номинальных. «В старых домах, простоявших (иногда без капитального ремонта) 30-40 лет, отопительные системы часто загрязнены, их параметры уже давно не соответствуют проектным, проходимость может быть нарушена, – говорит начальник планово-техническиго отдела МП «Химкинская теплосеть» Леонид Раздельщиков. – В сложившейся ситуации элеваторные теплоузлы со своими функциями уже не справляются, поэтому неудивительно, что в квартирах бывает холодно. И в каждом доме – даже среди типовых – своя ситуация, требующая индивидуального подхода. Однако внутреннее инженерное хозяйство зданий к нашей юрисдикции не относится, поэтому повлиять на его состояние мы никак не можем, да и не располагаем такими средствами, чтобы делать капитальный ремонт у потребителей. Приходится искать другие решения. Например, мы считаем, что во многих случаях снять вопрос позволила бы замена элеваторов на насосные схемы смешения».
К чему движемся
Тем не менее, сегодня, когда во главу угла поставлено энергосбережение (как приоритетное направление государственной политики в области развития ЖКХ), все большее практическое применение находят более современные решения: в частности, схемы теплоснабжения с качественно-количественным регулированием параметров теплоносителя. Пожалуй, сейчас уже не нужно доказывать, что наибольшую эффективность с точки зрения рационального использования тепловой энергии демонстрируют независимые системы отопления на основе индивидуальных тепловых пунктов (АИТП) с погодозависимым регулированием. АИТП, основным рабочим элементом которого является теплообменник, забирает из сети ровно то количество теплоносителя, которое необходимо для поддержания комфортной температуры воздуха в помещениях. При этом циркуляция теплоносителя во внутреннем контуре здания обеспечивается насосами теплового пункта и никак не зависит от напора на входе теплового узла.
Вкупе с теплоизоляцией зданий, установкой радиаторных терморегуляторов и переводом потребителей на приборный (в том числе поквартирный) учет тепла, такое решение позволяет добиться 35-50 % сокращения объемов теплопотребления. А значит – и расходов на оплату услуги отопления. Сроки окупаемости оборудования обычно не превышают трех-четырех отопительных сезонов, что делает его доступным и рентабельным как для коллективных собственников многоквартирных жилых домов, так и для муниципальных структур. «В конце 2008 года мы по собственной инициативе модернизировали систему теплоснабжения в здании городской администрации, – рассказывает Владимир Шарабакин, главный инженер МУП «Тепловые сети г. Гатчина» (Ленинградская область). – Проект был пилотный, средствами на покупку оборудования мы не располагали, поэтому собрали тепловой пункт самостоятельно, используя арматуру и энергосберегающее оборудование Danfoss. Запустили систему в декабре, а по окончании отопительного подсчитали, что за три месяца экономия на платежах за отопление составила 80 тысяч рублей. Это результат по небольшому двухэтажному зданию 1 822 года постройки, которое эксплуатируется только в дневное время».
Не менее ощутимый эффект от применения АИТП получают и теплоснабжающие организации. «Когда теплопотребление на стороне абонентов снижается (в периоды потепления, в ночное время суток и т. п.), тепловые пункты уменьшают расход и давление теплоносителя в подающих трубопроводах начинает расти, – объясняет Алексей Зиновьев, инженер компании «Данфосс» (ведущего мирового производителя энергосберегающего оборудования для систем отопления и теплоснабжения зданий) по работе с проектными организациями и тепловыми сетями в Северо-Западном федеральном округе. – Частотные регуляторы сетевых насосов на источнике теплоты (или ЦТП) немедленно реагируют на эти изменения и сбрасывают напор в подающем трубопроводе. При этом сокращается расход теплоносителя или, например, газа, если речь идет о котельной». Уменьшается и потребление питающей насосы электроэнергии: по данным компании GRUNDFOS (ведущего мирового производителя насосного оборудования) – до 50 %. А это тоже прямая экономия.
Нельзя забывать и о том, что теплосеть уже больше не должна «прокачивать» отопительные системы потребителей, т. к. циркуляция в них поддерживается автономно. Так, по словам Владимира Шарабакина (гатчинская теплосеть), установка АИТП в зданиях исторического центра города позволит в 1,5 раза снизить нагрузку на сетевые насосы. А это снова экономия электроэнергии и снижение амортизации оборудования.
«Детские болезни», или Проблемы переходного периода
Однако на пути внедрения регулируемых систем теплоснабжения подчас возникают неожиданные преграды. В частности, некоторые специалисты отмечают, что перевод части абонентов на независимую схему теплоснабжения с использованием АИТП может стать причиной дисбаланса в теплосетях, т. е. нарушения режима теплоснабжения расположенных на том же участке теплосети объектов, подключенных по зависимой схеме. Подчас это становится поводом для довольно странных обобщений, вплоть до отрицания целесообразности применения АИТП в российских условиях. «Делать подобные выводы – большая ошибка, – считает Алексей Зиновьев («Данфосс»). – Вопрос не в применимости технологии, а в том, как именно она применяется. К сожалению, у нас это часто происходит бессистемно и даже хаотично. То есть, решение о модернизации отопительной системы каждого конкретного объекта принимается в частном порядке его собственниками либо эксплуатирующей организацией. Задумываются ли они о том, что проведение подобных мероприятий может потребовать корректировки режима теплоснабжения соседних зданий? Пожалуй, это риторический вопрос».
В качестве примера специалист приводит довольно распространенную ситуацию. В районе старой застройки производится «точечное» строительство нового многоэтажного жилого здания, которое было спроектировано в соответствии с требованиями действующих строительных нормативов (в частности, СНиП 41-01-2003). В доме – независимая система теплоснабжения, потребности которой обеспечивает АИТП. Само по себе это обстоятельство не является чем-то из ряда вон выходящим. Однако, как известно, любые инженерные системы проектируются с некоторым «запасом» по мощности. Если автоматика отрегулирована
правильно, с учетом технических условий, выданных местной теплосетью, то беспокоиться не о чем. Но чаще бывает как раз наоборот: рабочие параметры выставляют на максимум, чтобы с наступлением холодов жильцы не ощущали недостатка в тепле.
В результате новое здание находится в состоянии перманентного «перетопа» (что, во всяком случае поначалу, не особо беспокоит его обитателей: ситуация привычная), а вот в расположенном по соседству детском садике, имеющем элеваторный тепловой узел небольшой мощности, температура воздуха не поднимается выше 12-15 °C. Объясняется это очень просто. При похолодании клапаны АИТП в новом доме полностью открываются и сетевая вода идет по пути наименьшего сопротивления. А маломощному элеватору детского сада просто не хватает напора для обеспечения нормальной циркуляции теплоносителя.
Возможна и обратная ситуация, когда тепловой пункт «закрывается» слишком сильно и напор на элеваторных узлах возрастает до величин, значительно превышающих расчетные. Естественно, никакого энергосбережения в этом случае нет: тот расход, который «недобрало» здание с автоматикой, распределяется по близлежащим элеваторам. При этом частотные преобразователи, установленные в ЦТП и котельных, практически не почувствуют повышения давления. То есть, экономия одних собственников выливается в завышенное потребление для других.
«Подобные ситуации – не редкость, – отмечает главный инженер МУП «Щелковская теплосеть» Евгений Пивиков. – Однако никого, кроме нас, они не интересуют. Нам в своей работе удается избежать подобных «накладок», но для этого приходится постоянно делать гидравлическую подналадку теплосети. Как правило, установка в районе одного-двух АИТП особых последствий не имеет, а вот большее количество уже требует пристального внимания с нашей стороны. Вероятно, полностью эта ситуация разрешится только тогда, когда на всех без исключения объектах будут установлены АИТП».
И все же, как показывает практика, нежелательных последствий можно избежать вовсе, если подходить к модернизации отопительных систем технически грамотно. «Мы рекомендуем всем своим клиентам в обязательном порядке оснащать тепловой пункт регулятором перепада давления. В идеале «перепадники», работающие совместно с регулирующим клапаном, должны быть установлены на всех объектах теплоснабжения, где фактический располагаемый напор на вводе не ниже 10 метров водяного столба*, независимо от схемы присоединения, – говорит Алексей Зиновьев («Данфосс»). – Это позволит исключить возможные проблемы еще на этапе монтажа АИТП. И, конечно же, все работы должны проводиться по согласованию с местной теплосетью, а еще лучше – под непосредственным контролем ее специалистов.
Вообще, практика показывает, что многих существующих ныне проблем можно было бы избежать, если бы все, что так или иначе относится к теплоснабжению, изначально отдали под контроль теплоснабжающих организаций. Любая система должна работать как единый организм, а если отдельные ее части находятся в ведении различных структур – ничего хорошего из этого не получится».
Конечно, предпринятая нами «экскурсия» по проблемам реформирования российского теплоснабжения весьма поверхностна. Каждая из затронутых тем заслуживает отдельного освещения. Однако мы и не ставили перед собой цель дать подробную картину происходящего в отрасли. Это своего рода «срез», обнажающий наиболее актуальные с технической точки зрения проблемы сегодняшнего дня. Очевидно одно: найти их адекватное практическое решение можно только совместными усилиями всех заинтересованных сторон.
*10 метров водяного столба = 1 атмосфере
Н. КУРТОВА, компания «Данфосс»
