В этой статье рассмотрены вопросы, связанные с переходом систем
централизованного теплоснабжения на децентрализованное.
Рассмотрены положительные и отрицательные стороны обеих
систем. Представлены результаты проведенного сопоставления
этих систем.
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 уров ню 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 NOх и SOх, 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-х
секционных 5-и этажных жилых здания. На этаже каждой секции
расположены по четыре квартиры общей площадью 70 м2.
Рис.1. Зависимость удельной стоимости котлов от
установленной мощности
Допустим, что данный район отапливается котельной с 3-я
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 1.
При анализе зависимостей использовались данные для импортных
котлов.
Рис.2. Годовой расход топлива при централизованном (1- без
тепловых потерь; 2-4 - соответственно при 10%-, 20%-,
30%-ных тепловых потерях) и децентрализованном
(соответственно минимальные и максимальные тепловые потери)
теплоснабжении
Котлы российского производства на 20-40 % дешевле, в
зависимости от фирмы-производителя и фирмы посредника. При
определении основных технико-экономических 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, 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.
Рис.3. Суммарные расходы при централизованном (1- без
тепловых потерь; 2-4 - соответственно при 10%-, 20%-,
30%-ных тепловых потерях) и децентрализованном
(соответственно минимальные и максимальные тепловые потери)
теплоснабжении
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.