«Тупиковость» теплоснабжения России
Рассмотрим проблему фактических тепловых потерь, связанных с охлаждением подающих и обратных трубопроводов систем теплоснабжения, возникающих при транспортировке теплоносителя от источника теплоты к потребителю и обратно на источник. Многолетние наблюдения за показаниями теплосчетчиков, установленных на источниках и у потребителей, позволяют сделать однозначный вывод о том, что фактические транспортные потери в большинстве случаев значительно превышают нормативные значения, определяемые по соответствующим методикам.
Даже в тех случаях, когда теплоснабжение осуществляется по графику регулирования 150/70, фактические потери повсеместно составляют в среднем 10–20% от теплоотпуска при нормативе 5–7%. Мне вообще почти не встречались случаи, чтобы фактические потери не превышали нормативные значения.
|
Потребитель (г. Москва)
|
t 1 и 0С
|
t 1аб 0С
|
t 2 аб 0С
|
Dt 1 0С
|
Dt 2 0С
|
Потери (%)
|
|
дом № 26 ул. по Комсомольская
|
80,7
|
79,3
|
44,7
|
1,4
|
0,8
|
5,9
|
|
дом № 28 ул. по Комсомольская
|
80,7
|
78,9
|
39,1
|
1,8
|
0,9
|
6,4
|
|
дом № 30 ул. по Комсомольская
|
80,7
|
79,7
|
51,9
|
1,2
|
0,8
|
6,7
|
|
школа № 4 на ул. Энергетиков
|
80,7
|
79,3
|
49,4
|
1,4
|
0,9
|
7,1
|
|
дом № 23 по ул. Комсомольская
|
80,7
|
79,6
|
53,9
|
1,3
|
0,9
|
7,7
|
|
дом №17 по ул. Энергетиков
|
80,7
|
78,6
|
43,3
|
2,2
|
1,2
|
8,6
|
|
дом № 25 по ул. Комсомольская
|
80,7
|
78,1
|
39,8
|
2,7
|
1,3
|
9,5
|
|
дом № 41 по Ленина
|
80,7
|
79,1
|
55
|
1,6
|
1,1
|
10,1
|
|
дом № 45 по Ленина
|
80,7
|
78,6
|
49
|
2,2
|
1,3
|
10,6
|
|
дом № 31 по ул. Комсомольская
|
80,7
|
78,5
|
49,7
|
2,3
|
1,4
|
11,4
|
|
дом № 29 по ул. Комсомольская
|
80,7
|
77,9
|
45
|
2,8
|
1,6
|
11,9
|
|
п-ка № 27 на ул. Железнодорожников
|
80,7
|
77,9
|
45,7
|
2,8
|
1,6
|
12,2
|
|
дом № 29 по ул. Железнодорожников
|
80,7
|
78,2
|
49,3
|
2,5
|
1,6
|
12,5
|
|
дом № 33 по ул. Комсомольская
|
80,7
|
77,2
|
43,9
|
3,6
|
2
|
14,3
|
|
дом № 8 по ул. Железнодорожников
|
80,7
|
78,5
|
56,1
|
2,4
|
1,6
|
15,2
|
|
дом № 12 по ул. Железнодорожников
|
81
|
77
|
50,5
|
3,9
|
2,5
|
19,6
|
|
Среднее
|
80,8
|
78,5
|
47,9
|
2,3
|
1,3
|
10,6
|
В представленной таблице приведены статистические среднемесячные данные о фактических потерях для 16 потребителей, подключенных к одному источнику. Как видно, у разных потребителей величина относительных потерь существенно различается: если при доставке тепла к дому № 26 по ул. Комсомольская относительные потери составили всего 5,9%, то транспортные потери для дома № 8 по ул. Железнодорожников составили уже 15,2%. В среднем же для 16 потребителей, подключенных к этой магистрали, относительные потери составили 10,6% (по отношению к отпущенной энергии). Из этой таблицы также явно видна зависимость потерь от длины теплотрассы (от 1,5 до 5 км).
Это мы рассмотрели довольно приличную ситуацию, а в тех случаях, когда котельная топит плохо, не выдерживая даже график 95/70, фактические тепловые транспортные потери выглядят просто ужасающе.Из приведенного графика видно, что котельная подавала в теплосеть теплоноситель с температурой 35–52 0С, из-за чего перепад температур на магистрали не превышал 3–9 0С (в среднем dt=6,9 0С). При этом теплоноситель, перемещаясь от котельной к потребителю и обратно, охлаждался в среднем на 3,1 0С. Следовательно, фактические транспортные потери тепловой энергии составили около 45%.
К сожалению, во многих российских городах (например, в райцентрах) даже температурные графики 95/70 не исполняются, часто в зимние месяцы температура теплоносителя в подающем трубопроводе составляет не более 45–55 0С, из-за чего перепады температур у потребителей весьма малы (3–5 0С); в таких условиях фактические транспортные относительные потери достигают 50% (и более) от тепловой энергии, измеренной на выходе котельной.
А что же на «гниющем капиталистическом» Западе? В Копенгагене на источнике 118 0С, на вводе у потребителя 116 0С, а на обратке, внимание,–45 0С! Вот это я понимаю — дельта! Падение давления у абонентов более 70 метров. Зато и величину потерь легко себе представить, даже не утруждаясь вычислениями, менее 4%. Да, докторские диссертации по теплоснабжению защищают у нас, а эффективное теплоснабжение делают у них.
Из вышесказанного следует сделать простой вывод: чем больше перепад температур у потребителя, тем меньше потерь. Это, как в электричестве, увеличиваешь напряжение в сети — снижаешь потери.
Руководителям городов следует принять местные законодательные акты о стратегическом решении по изменению существующих режимов (температурных графиков) теплоснабжения в сторону увеличения разности температур на вводах в здания у потребителей тепловой энергии (это можно и следует сделать, не дожидаясь каких-либо действий со стороны федеральных властей, ведь за местную энергетику отвечает местная власть). Так, при изменении графиков теплоснабжения с 90/70 на 120/40 относительное снижение потерь тепловой энергии составит около 50%. Тот, кто будет мне возражать, дескать такое изменение в режимах теплоснабжения невозможно, просто не ставил такой инженерной задачи в стратегическом плане. Следует уже сегодня производить проектные, строительные и т. д.работы (в том числе индивидуальные тепловые пункты) с учетом того, чтобы через 7–10 лет перейти на новый график (120/40) теплоснабжения. Но не приняв такого стратегического решения, мы навсегда останемся с существующими сегодня неэффективными сетями.
Отдельную «оду» следует пропеть популярным и существующим только у нас, а также строящимся и реконструируемым ЦТП (центральным тепловым пунктам). Приведу выражение одного специалиста: «Будь моя воля, я бы взорвал все известные мне ЦТП. Ибо эти самые ЦТП только перемалывают народные миллиарды, делая вид, что теплоснабжают. А мы (потребители) думаем, что теплопотребляем. И все при деле...». А «тарифы» ЖКХ растут у нас каждый квартал, и конца «реформе ЖКХ» пока не видать, впрочем, как и начала.
Итак, о некоторых показателях функционирования систем теплоснабжения с применением ЦТП. Аксиома, которую мы только что вывели: уменьшение разности температур в системе теплоснабжения приводит к увеличению относительных потерь тепловой энергии, — при использовании ЦТП работает очень наглядно. КПД ЦТП редко где превышает 75%, но даже плановый он составляет чуть более 90%. И это не учитывая потерь на трассе между ЦТП и потребителями, а эти потери на сети ГВС (учитывая маленькую разницу температур) при незначительной длине трасс выглядят удручающе, как минимум 10%. То есть в сумме получаем от 20 до 50% потерь. Печально.
При использовании же ИТП (индивидуальных тепловых пунктов), подключенных непосредственно к сетям источника, имея график с большей разницей температур, получим меньшие потери на трассе, а все потери, связанные с КПД теплового пункта, вообще не являются потерями, потому что обогреют подвал потребителя, в котором установлен ИТП. И в системе ГВС «потери» тоже не будут потеряны, а будут использованы на обогрев здания.
Перечитал написанное и понял, что пою «оду» индивидуальным тепловым пунктам. Кстати, ИТП выгодны в первую очередь источникам тепловой энергии, так как снижают потери на трассах, выравнивают гидравлические режимы, позволяют резко снизить расход теплоносителя на подпитку сетей на источнике (так как системы становятся закрытыми), кроме того становится просто (и понятно) организовать измерения (учет) тепловой энергии. Использование ЦТП приводит к потерям тепловой энергии как минимум 15% по сравнению с ИТП.
Вывод напрашивается сам: основной смысл (точнее бессмыслица) существования ЦТП в централизованном теплоснабжении, по сути дела, заключается в существенном снижении зачастую и без того низкой температуры теплоносителя в подающем трубопроводе, поступившего от источника, и дорогостоящем перекачивании сотен миллионов тонн полутеплой воды по сетям до потребителя.
Небольшой совет управленцам ЖКХ: анализируйте перепад температур на вводах в отапливаемые здания — чем больше средний перепад, тем эффективнее теплоснабжение города. Вы получаете объективный параметр (ориентир), который позволяет оценивать эффективность теплоснабжения, наблюдать изменения эффективности системы теплоснабжения во времени (относительно прошлых лет), сравнивать с другими системами, другими городами.
Не могу не поговорить о так называемом «тупиковом» горячем водоснабжении. Вот уж поистине тупиковое! Только «вредитель» мог придумать такую систему, и только «вредитель» продолжает разрешать эксплуатацию подобных систем.
Немножко об экономике: пора бы уже избавиться от мыслей, что бывает что-то бесплатное или за чужой счет (за счет бюджета). Бесплатное, как известно, только в мышеловке, а бюджет (кстати, там наши деньги, наши налоги) можно использовать на другие не менее важные дела, чем отопление улиц, — например, отремонтировать дороги, повысить пособия и т.д. Иными словами, все потери, которые имеют место быть в тепловых сетях города, оплачиваются жителями этого города.
Не могу не повториться и не привесить ярлык и для тупиковых систем: тупиковая система ГВС (еще одна после ЦТП) — мощная машина по уничтожению народных миллиардов. Тупиковая система — это натуральный тупик, и никакая «реформа ЖКХ» не выведет нас из этого тупика, пока мы не избавимся от подобных схем горячего водоснабжения.
Данные, полученные на основе статистики, накопленной в часовых архивах теплосчетчиков, подтверждают главный недостаток однотрубной системы ГВС: при уменьшении потребления горячей воды ее температура существенно снижается, растут (поставщики и депутаты, утверждающие тарифы, обратите внимание!) сверхнормативные тепловые потери в подводящих трубопроводах, в результате возрастают объемы потребления теплоносителя и тепловой энергии из-за необходимости организации бесцельного слива остывшей воды. «Тупиковость» применяемой схемы ГВС приводит к перерасходу горячей воды и тепловой энергии в среднем на 10–15% по сравнению с циркуляционной системой ГВС.
Наибольший перерасход тепловой энергии наблюдается в утренние часы, когда потребителю нужна горячая вода, а из крана течет вода полутеплая, а зачастую холодная. В период времени с 7:00 до 10:00 и с 18:00 до 22:00 трубопровод тупиковой системы ГВС уже прогрет, потребление воды более-менее регулярное, и потери сопоставимы с циркуляционной системой ГВС. В остальное время вода потребляется меньше, ее берут периодически, она останавливается в подводящих трубопроводах и, конечно же, остывает, что приводит к ее перерасходу.
Приведем пример. По данным архива теплосчетчика, из 720-ти часов (месяц) потребление горячей воды в тупиковой системе ГВС имело место только в течение 520 часов (72% общего времени). За эти 520 часов теплосчетчиком измерено: Mгвс=150,4 т, Qгвс=7285,7 Мкал. Следовательно, средняя взвешенная температура t1гвс на входе в здание составила t1гвс=7285,7/150,4=48,5 0С. Зная среднюю температуру на выходе источника, считаем средний взвешенный коэффициент перерасхода: КПР=57,3/48,5=1,18. Вывод: из-за отсутствия циркуляции в системе ГВС образовались сверхнормативные тепловые потери в размере 18% на участке от источника (ЦТП) до узла учета потребителя.
И снова экономика. Конечно, сегодня при наличии множества потребителей, не имеющих приборного учета, потерянные в тупиковых системах 18% тепловой энергии при сведении баланса отпуска-потребления оплачивают безприборники. Однако число желающих платить за эти потери с каждым годом уменьшается, и в недалеком будущем, после введения стопроцентного приборного учета, таких просто не найдется. В этих условиях единственное, что останется, — это отнести эти значительные потери, как дополнительные затраты, на себестоимость производства горячей воды и тепловой энергии. Но тут возникнет серьезная проблема, и мало найдется депутатов, которые согласятся утвердить потери тепловой энергии в 20, а то и 40%. Выход один: специалисты ( а это местная власть и владельцы тепловых сетей), от которых зависят решения в сфере теплоснабжения, должны уже сегодня, не дожидаясь пока «грянет гром», принимать и проводить в жизнь решения, которые снизят потери и спасут теплоэнергетику от массовых разорений в ближайшем будущем (5–7лет). А такой сценарий (банкротство) очень даже может произойти: если все потребители установят приборы, будет не на кого списывать потери, а депутаты не утвердят сверхнормативные потери. Теплоснабжающим организациям при участии других заинтересованных организаций следует немедленно начать непростую и долгосрочную работу по постепенному превращению ныне действующих однотрубныхсистем ГВС в нормальные — двухтрубные.
Реализация мероприятий, перечисленных в этой статье:
- принятие решений по введению графиков теплоснабжения с увеличенной разностью температур;
- контроль разницы температур у потребителей;
- принятие решений по внедрению ИТП;
- принятие решений о запрете эксплуатации и реконструкции тупиковых систем ГВС позволит значительно сократить существующие сегодня тепловые потери (15–30%). Как следствие повысится эффективность использования энергоресурсов, снизится нагрузка на окружающую среду.
Следует сказать, что в эффективном потреблении энергоресурсов заинтересованы и общество в целом, и государство, и большинство граждан по отдельности.
Задача органов власти — потребовать от хозяйствующих субъектов и граждан через соответствующие законы (нормативные документы) эффективно производить, транспортировать и потреблять тепловую энергию. Только научившись эффективно потреблять энергоресурсы, Россия сможет по праву называть себя великой энергетической державой.
P.S.
Необходимо рассмотреть еще один аспект, связанный с проведением предлагаемых мероприятий. Изменение температурных графиков в сторону увеличения разности температур произойдет путем увеличения гидравлического сопротивления отапливаемых зданий. Существует заблуждение, что такое увеличение гидравлических сопротивлений приведет к повышению потребления электрической энергии на сетевых насосах, создающих расход и перепад давлений теплоносителя в тепловых сетях. Такое заблуждение продиктовано обыкновенной неграмотностью. Попробуем рассмотреть ситуацию с точки зрения законов физики.
Если мы хотим увеличить перепад температур теплоносителя на отапливаем здании, то для этого нам придется увеличить гидравлическое сопротивление здания, а в результате этого при неизменном перепаде давления в теплоснабжающей сети пропорционально снизится расход теплоносителя. Электрическая энергия, потребленная сетевым насосом, затрачивается на движение воды в контуре данного здания. В таком случае есть произведение расхода теплоносителя в кубе на гидравлическое сопротивление в квадрате: N = Q3•V2
Обратите внимание. Влияние расхода на потребление электрической энергии больше (в кубе), чем влияние гидравлического сопротивления (в квадрате).
Отсюда вывод: как это ни парадоксально для некоторых «специалистов», но увеличение гидравлического сопротивления отапливаемого здания приводит к экономии электрической энергии, потребленной сетевыми насосами.
Упомянутое выше заблуждение возникает от мысленного сравнения, к примеру, теплообменников с разными сопротивлениями при одинаковых параметрах по тепловой мощности. В таком случае действительно циркуляционный насос потребит электрической энергии на теплообменнике с меньшим сопротивлением меньше по сравнению с другим теплообменником. Но еще раз подчеркиваю, при одинаковом расходе теплоносителя.
Чтите физику, господа специалисты, и доверяйте знаниям (формулам).
| Автор: И. В. Кузник Дата: 05.06.2007 Журнал Стройпрофиль 4-07 Рубрика: теплоснабжение. жкх. отопительные системы Внимание: Публикация является архивной и на текущий момент может быть не достоверной. |