Проблема теплоэнергосбережения в жилищно-коммунальной отрасли и эффективных решений по теплоснабжению, как её составляющей части, нашла отражение в следующих документах принятых в последний период «Концепция реформы жилищно-коммунального хозяйства в Российской Федерации», одобрена Указом Президента Российской Федерации от 28 апреля 1997 г. № 425, Федеральная целевая программа «Энергосбережение России» на 1998-2005 гг. и подпрограмма «Энергосбережение в жилищно-коммунальном хозяйстве», утвержденная постановлением Правительства РФ от 24 января 1998 г. № 80, и постановление Губернатора Ставропольского края от 31.07.97 г. № 493 «О реформировании жилищно-коммунального хозяйства Ставропольского края» и краевая целевая программа «Энергосбережение в Ставропольском крае» (2002-2005 годы) принятая постановлением Губернатора Ставропольского края от 18 марта 2002г. №115.

В этой работе проанализированы более подробно проблемы, отраженные в следующих пунктах мероприятий по реализации краевой целевой программы «Энергосбережение в Ставропольском крае» (2002-2005 годы) принятой постановлением Губернатора Ставропольского края от 18 марта 2002г. №115

- п.3.6 Внедрение ежегодно до 5 км трубопроводов с полиуретановой изоляцией на объектах коммунального хозяйства и топливно-энергетического комплекса;

- п.3.7 Внедрение блочных автономных котельных с автоматическим регулированием режима работы котлов в зависимости от температуры воздуха (внутри помещений или наружного);

- п.3.8 Закрытие нерентабельных котельных с переводом потребителей на обеспечение тепловой энергией от автономных источников;

- п.3.10 Применение автономных внутриквартирных источников теплоснабжения при строительстве жилых домов;

По данным Госстроя России, число аварий на российских сетях теплоснабжения возросло в 5 раз по сравнению с их количеством в 1991 году. Из 136 тыс. км (в двухтрубном исчислении) российских тепловых сетей 29 тыс. км находятся в аварийном состоянии. Потери тепла при транспортировке достигают в среднем 60% и составляют по стране более 80 млн. т. у. т. в год при общем расходе на теплоснабжение 400 млн. т. у. т. в год. значит каждая пятая тонна условного топлива расходуется на обогрев атмосферы и грунта. Утечки теплоносителя не идут ни в какое сравнение с нормами, принятыми в развитых странах. Замена трубопроводов из-за коррозии происходит в 4–5 раз чаще, чем принято в других странах. В крайне изношенных российских тепловых сетях теряется вся экономия от комбинированной выработки тепла и электроэнергии на ТЭЦ.

Выход из создавшегося положения возможен путем массового внедрения при строительстве тепловых сетей систем предварительно изолированных стальных трубопроводов бесканальной прокладки с пенополиуретановой (ППУ) изоляцией в полиэтиленовой наружной оболочке. Применение трубопроводов типа «труба в трубе» является сейчас наиболее прогрессивным способом теплосбережения в строительстве теплосетей. В Америке и Западной Европе, особенно в северных странах, эти конструкции применяются с середины 60-х годов, а у нас всего лишь с 90-х годов. Основные преимущества вышеупомянутых систем трубопроводов очевидны:

- Повышение долговечности конструкций до 25–30 лет и более, т. е. в 2–3 раза.

- Снижение тепловых потерь до 2–3% по сравнению с существующими 20–40% (и более) в зависимости от региона.

- Уменьшение эксплуатационных расходов в 9–10 раз.

- Снижение расходов на ремонт теплотрасс не менее чем в 3 раза.

- Снижение капитальных затрат при строительстве новых теплотрасс в 1,2–1,3 раза и значительное (в 2–3 раза) снижение сроков строительства.

- Значительное повышение надежности теплотрасс, сооружаемых по новой технологии.

По мнению ведущих специалистов в области теплоснабжения, применение новой технологии – это мощный рывок вперед в развитии систем теплоснабжения. Потери тепла в трубах новой конструкции минимальны, трубы в ППУ-изоляции практически не подвержены действию блуждающих токов, значит, и внешней коррозии. Сама конструкция «труба в трубе» позволяет полностью исключить наружную коррозию трубопровода. Это – надежность, долговечность, снижение к минимуму затрат ручного труда при строительстве и монтаже тепловых сетей с ППУ-изоляцией, и значительное снижение эксплуатационных расходов после запуска теплосети в действие.

Кроме вышеупомянутых достоинств, новые конструкции имеют так же одно важное преимущество – систему оперативного дистанционного контроля (ОДК) за увлажнением изоляции, что позволяет своевременно реагировать на нарушение целостности стальной трубы или полиэтиленового гидроизоляционного покрытия и загодя предотвращать утечки и аварии. и Госстрой России с 1 января 2002 года ввел в действие изменение № 2 в СНиП 2.04.07-86 (п. 7.4 , в котором рекомендуется: «при бесканальной прокладке тепловых сетей следует преимущественно применять предварительно изолированные в заводских условиях трубы с пенополиуретановой (по ГОСТ 30732-200 тепловой изоляцией. Трубопроводы тепловых сетей из труб с пенополиуретановой тепловой изоляцией в полиэтиленовой защитной оболочке должныбыть снабжены системой дистанционного контроля состояния влажности пенополиуретана».

За последние 7–8 лет в различных регионах России построено более 50 крупных, средних и мелких цехов и заводов по выпуску предварительно изолированных труб. Эти предприятия оснащены различным по качеству оборудованием, и степень подготовки персонала также существенно отличается. Общая мощность предприятий, выпускающих как прямые трубы, так и комплектующие фасонные изделия, составляют более 2 000 км в год. К сожалению, потенциал большинства предприятий используется всего на 20–30%, что во многом объясняется более высокой ценой новой продукции по сравнению с традиционной. но более низкая долговечность существующих тепловых сетей перекрывает экономию на стадии приобретения материалов.

Кроме того, внедрение новых конструкций трубопроводов с ППУ-изоляцией до настоящего времени сдерживалось отсутствием государственных нормативных документов в этой области, а именно: ГОСТов, СНиП и т. д., учитывающих специфику нового направления в строительстве тепловых сетей.

Сейчас это положение меняется. Для решения задач по преодолению системного кризиса в теплоснабжении и главным образом для совершенствования и повышения надежности тепловых сетей, для координации работ по инициативе Правительства Москвы, Госстроя России, РАО «ЕЭС России», ЗАО «МосФлоулайн», Корпорации «ТВЭЛ» (г. Санкт-Петербург) и ряда других организаций, в 1999 году была создана Ассоциация производителей и потребителей трубопроводов с индустриальной полимерной изоляцией. базовой задачей Ассоциации является осуществление единой технической политики при производстве и применении индустриальных теплоизолированных труб, повышение их качества, координация деятельности организаций, производящих и потребляющих теплоизолированные пенополиуретаном трубы, разработка единой нормативной базы (СНиП, ГОСТы, СП и др.), поддержка отечественных производителей сырья и готовой продукции, пропаганда достижений в данной области. В настоящее время Ассоциацией разработан и утвержден Госстроем России (постановление от 12 марта 2001 года № 1 первый межгосударственный стандарт ГОСТ 30732-2001 «Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке. Технические условия». Этот стандарт введен в действие с 1 июля 2001 года. Кроме того, разработаны и утверждены Госгортехнадзором РФ РД 10-400-01 «Нормы расчета прочности трубопроводов тепловых сетей», введенные в действие с 1 апреля 2001 года. Этот документ необходим для проектирования тепловых сетей, в частности, по новой технологии. Сейчас идет разработка целого пакета нормативной документации: свода правил по проектированию и монтажу, новой редакции СНиП 2.04.03-86 на тепловые сети и т. д.

Предприятия, производящие трубы с ППУ-изоляцией, расположены в различных регионах России с севера до юга и с запада до востока: г.г. Вологда, Санкт-Петербург, Псков, Ростов-на-Дону, Богульма, Салават, Пермская область, Омск, Магнитогорск, Тобольск, Иркутск, Тюмень, Сургут, Нижний Новгород, Оренбург, Иваново, Волжский и, конечно же, Москва и Московская область, где сосредоточено 12 предприятий этого профиля. Научное и проектное обеспечение нового направления в теплоснабжении обеспечивается крупнейшими институтами – членами Ассоциации: НИИМосстрой, ВНИПИЭнергопром, Мосинжпроект, Полимерсинтез, ВНИИСТ и другими организациями. Тесная координация осуществляется с Российской ассоциацией «Коммунальная энергетика» и Национальным Союзом предприятий жилищно-коммунальной отрасли. Поддержка в обеспечении сырьем – компонентами ППУ оказывается НПП «Изолан», ЗАО «Блок-форм» и иностранными членами Ассоциации – фирмами «Хантсман Полиуретаны» и «ДАУ Кемикал».

Несмотря на существенные достижения в новой области за последние годы, внедрение современных теплосберегающих конструкций трубопроводов идет медленно. Это объясняется причинами, которые необходимо преодолеть в ближайшее время. Прежде всего, отсутствием экономических стимулов в энергосбережении и, в частности, в прокладке надежных и долговечных тепловых сетей и вследствие этого отсутствием заинтересованности, как у производителей тепла, так и у организаций, отвечающих за его транспорт к потребителю. В связи с ограниченностью средств основные инвестиции должны направляться не только на внедрение контрольно-измерительной аппаратуры, но и на строительство, реконструкцию и ремонт тепловых сетей.

Активное развитие систем децентрализованного теплоснабжения является следствием значительных объемов нового коттеджного строительства в пригородных и сельских зонах застройки, и реализации масштабных объемов жилищного строительства и реконструкции старой застройки городов. Расширению сферы применения децентрализованного теплоснабжения содействует рост количества нетиповых объектов, возводимых как в коттеджной, так и в городской застройке, где часто встают проблемы получения лимитов на отпуск тепловой энергии, возникающие из-за нехватки имеющихся мощностей централизованных источников и тепловых сетей.

Устойчивая тенденция роста числа крышных, встроенных, пристраиваемых и отдельно стоящих автономных котельных, обеспечивающих теплоснабжение отдельных зданий (реже группы зданий), тепловой мощностью от 30 кВт до 3,5 МВт, подтверждается на протяжении двух последних лет и может оцениваться для различных регионов значением 20–80% от тепловых мощностей, вводимых в жилищно-коммунальном хозяйстве.

Современная система децентрализованного теплоснабжения представляет сложный комплекс функционально взаимосвязанного оборудования, включающего автономную теплогенерирующую установку и инженерные системы здания (горячее водоснабжение, системы отопления различного назначения и вентиляции). Требования, предъявляемые потребителями теплоты современного здания к параметрам и характеристикам теплоносителя, условиям контроля и управления режимами отпуска теплоты, продолжительности функционирования, ставят целый комплекс теплотехнических задач перед теплогенерирующей установкой, существенно усложняя ее структуру.

Технические решения тепловых схем автономных источников должны учитывать особенности исходных условий: по виду используемого топлива; типу теплогенератора; качеству исходной воды; условиям потребления горячей воды; по конструктивному исполнению систем отопления (центральные, напольные, включая подогрев воды в бассейнах); по режимам работы систем вентиляции и др. Эти технические решения требуют тщательного обоснования выбора теплогидравлической схемы, анализа условий работы, обеспечения надежности функционирования и протекции оборудования от нерасчетных режимов эксплуатации.

Рекомендованный к применению Госстроем России Свод правил по проектированию СП 41-104-2000 «Проектирование автономных источников теплоснабжения» охватывает основные требования к конструктивным решениям данных систем.

Применение автономных источников теплоснабжения являются во множественных случаях наиболее приемлемым вариантом для теплоснабжения строящихся и реконструируемых объектов. но в выборе автономной котельной необходимо учитывать целый ряд вопросов, касающихся дальнейшей эксплуатации.

Самый распространенный вариант блочной котельной – два (реже больше) котла с вентиляторными горелками, размещенными в блок – модуле стандартных габаритов, облегчающем перевозку котельной к месту эксплуатации.

Оборудование в блок – модульной котельной монтируется в заводских условиях. Кроме котлов в модуле располагаются насосы, необходимая запорная и регулирующая арматура, системы водоподготовки и автоматики. При необходимости размещается блок приготовления горячей воды. Для блочных котельных используются разные типы котлов – с медными, стальными и чугунными теплообменниками. Котлы с медными теплообменниками применяются достаточно редко, что связано в первую очередь их высокой стоимостью, хотя они обеспечивают высокие рабочие характеристики и низкий вес.

В 2000 году в России компанией ЗАО «ГИДРОНМАШ» начато серийное производство водогрейных котлов «Гидроник», на газовом топливе мощностью от 118,7 кВт до 1200 кВт. Эти котлы являются аналогами американской Корпорации «Теледайн Лаарс» и полностью изготавливаются в России из отечественных материалов и оборудования. Детали корпуса котла изготавливаются из оцинкованной стали, с последующей окраской. Атмосферные горелки изготавливаются из нержавеющей стали, а поверхности теплообмена – из медной оребренной трубы. Гидронные котлы имеют конструкцию, при которой все нагреваемые поверхности автоматически подвергаются механической очистке, предотвращающей возникновение отложений. Их конструкция основана на поддержании определенной скорости прохождения воды через поверхности нагрева, при которой отложения не образуются. Котлы комплектуются автоматикой и газовыми клапанами фирмы «ХОНЕВЕЛЛ». Преимуществами данных котлов являются: малый вес, который в 2-3 раза меньше веса котлов соответствующей мощности любых других производителей, включая зарубежные; габаритные размеры позволяют пронести котлы через любую дверь; минимальный объём монтажных работ, так как котёл собирается полностью на заводе, включая газовое оборудование, приборы и автоматику и проходит испытания на стенде. Конструкция котлов позволяет осуществить их полную разборку и сборку двумя специалистами в течении нескольких часов. без привлечения грузоподъёмного оборудования и специальной техники, что позволяет устанавливать их на крышах зданий любой этажности. Начиная, с 1996 года в России установлено более 2500 котлов различной мощности производства американской Корпорации «Теледайн Лаарс». Их эксплуатация показала высокую надёжность и экономичность. Организация производства котлов в России позволила снизить их стоимость фактически в 2 раза.

Стальные котлы – это котлы жаротрубной конструкции. Котлы мировых производителей отличаются иногда только мощностью, поэтому здесь сложно говорить о преимуществах тех или иных котлов. Котлы российских производителей подобной конструкции небольшой мощности появились только в последнее время, технология их изготовления не отработана, вследствие чего, качество изготовления оставляет желать лучшего. Сложность применения российского оборудования состоит главным образом в том, что в СССР отсутствовала большая необходимость в автономных источниках теплоснабжения. Ставка делалась на большие центральные котельные, поэтому оборудование такого класса практически не производилось.

Котлы со стальными теплообменниками выпускаются мощностью до 5 000 кВт, с чугунными - до 500 кВт. Изготовление чугунных котлов большей мощности затрудняется в связи с увеличением размеров отливки. В чугунных котлах иностранных производителей в качестве уплотнителей применяются специальные шнуры и пасты, а конструкция уплотнения исключает их контакт с пламенем. Различия чугунных котлов иностранных и российских производителей более заметны. В котлах ведущих зарубежных производителей используются секции с весьма развитой поверхностью теплообмена. Это достигается за счет оребрения - пальчикового или пластинчатого. Этим достигается высокий КПД (0,9-0,9 , низкий вес и малое количество воды в котле. В котлах российских производителей применяются «гладкие» секции, поэтому котлы одинаковой мощности могут иметь заметно отличающиеся размеры. При этом эти котлы имеют низкий КПД (0,75- 0, , большой вес и водоемкость.

Вентиляторные горелки, которыми оснащаются котлы иностранных производителей, имеют одинаковую конструкцию и в большинстве случаев собраны из одних и тех же комплектующих. Это облегчает ремонт и обслуживание. Эти горелки обеспечивают оптимальное сгорание топлива, принцип. возможность регулирования мощности, надежную работу, полную автоматизацию, систему безопасности, отвечающую мировым и российским нормам. В последнее время появились горелки, оснащенные цифровыми контроллерами, позволяющими отслеживать и контролировать параметры работы постоянно и с большей точностью. В СССР горелки такого типа производились в незначительном количестве, в последнее время организовано их производство из импортных комплектующих.

Применяемые в котельных малошумные консольные насосы фирм “GRUNDFOS”, “WILO”, “DAB”, отличаются от российских аналогов тем, что не требуют устройства фундаментов, в них отсутствуют (в серии UPS) торцевые уплотнения, потребляемая мощность ниже.

Шаровая запорная арматура отличается низким весом, надежностью, отсутствует необходимость в обслуживании.

При анализе работы автономного источника теплоснабжения необходимо не только учитывать КПД агрегатов котельной в отдельности, но и учитывать эффективность работы системы в целом. Применение системы регулирования работы котельной и отпуска тепла, учитывающей температуру наружного воздуха, температуру в помещении, принцип. возможность снижения температуры в ночные часы, в нерабочее время (для производственных объектов), оптимизирующей производство горячей воды в соответствии с ее потреблением, обеспечивающей поддержание различной температуры в разных помещениях позволит значительно экономить потребление энергоресурсов в цикле эксплуатации.

Некоторые российские производители котельного оборудования в качестве аргумента приводят тот факт, что их котлы работают без электроэнергии а, следовательно, более автономны в использовании. Это преимущество весьма спорно, так как естественная циркуляция требует применения труб с диаметром в три раза большим, чем при использовании циркуляционных насосов, а так же предъявляет более высокие требования к дымовой трубе. Потребление электроэнергии современным насосным оборудованием невелико и возможно применение автономных электрогенераторов небольшой мощности.

При выборе блок – модульной котельной, или любого автономного источника теплоснабжения необходимо учитывать не только капитальные затраты, но и затраты в период эксплуатации на энергоносители, на ремонт и обслуживание, на затраты от перерывов в теплоснабжении и т.д. Такой анализ возможен после получения исчерпывающих данных о потребителе. Проведение такого анализа позволит оптимизировать затраты на строительство источника теплоснабжения и его последующую эксплуатацию.

Некоторые объекты города Ставрополя снабжаются тепловой энергией от старых котельных небольшой мощности. Практически все такие котельные - встроенные, оборудованы котлами типа «Универсал». В настоящее время эти котельные выработали свой ресурс и требуют капитального ремонта. Ни одна из этих котельных не работает с прибылью. Они имеют огромные (до 20 %) потери в сетях, расход газа, электроэнергии и воды тоже велик. Если не провести реконструкцию в ближайшее время, ограничившись текущим ремонтом с целью поддержания этих котельных в рабочем состоянии, это не снимет проблемы. Реконструкция все равно понадобится через год, два или более. А все это время энергоснабжающая организация будет терпеть убытки. Естественно, простое закрытие этих котельных недопустимо.

Одним из выходов из этой ситуации можно предложить следующие мероприятия по сокращения убытков и перевода котельных в рентабельные:

Замена устаревшего оборудования котельной на современное, с надежной системой регулирования. Современные стальные жаротрубные котлы имеют высокий КПД, надежную систему регулирования и оптимальную стоимость. Они оснащаются газовыми дутьевыми горелками. В качестве вспомогательного оборудования используется:

Насосы - «Grundfos», «Vilo», «Vortex» (Германия), которые монтируются непосредственно на трубопроводе. Такие насосы отличаются высокой экономичностью и надежностью.

Система регулирования «Danfoss», «Sauter», регулирующие температуру подающего трубопровода в зависимости от температуры наружного воздуха.

Замена устаревшего оборудования позволит сократить расход топлива (за счет высокого КПД - 90-94%), воды и электроэнергии (за счет применение менее энергоемкого оборудования). Соответственно уменьшатся расходы на ремонт и техническое обслуживание (особенно в период действия гарантии).

Перевод котельных в автоматический режим работы с выводом параметров на центральный пульт. Таким пультом может быть самая мощная котельная или котельная, равноудаленная от остальных. В качестве канала связи может быть использован телефонный кабель, радиоканал или канал сотовой связи. Это мероприятие позволит снизить расходы по оплате труда. Достаточно будет одного диспетчера и дежурной бригады из 2-3 человек.

Оптимальный подбор мощности котельной. В качестве основополагающей величины подбора мощности - продолжительность работы котельной в режиме полной мощности. При коэффициенте загрузки системы ГВС 0,5 и продолжительности работы 8760 часов/год, коэффициенте загрузки системы ОВК 0,5 и продолжительности работы 4380 часов в год, при соотношении нагрузки ГВС и ОВК 1:1 продолжительность работы котельной в режиме максимальной мощности составит К=3200 часов/год. Исходя из этого и количества реализованной тепловой энергии, подбирается котельная необходимой мощности. Стоимость котельной меняется в зависимости от ее мощности.

так же одним вариантом обеспечения теплом потребителей может служить оборудование каждой отдельной квартиры автономным настенным котлом небольшой мощности, достаточной для обеспечения теплом и горячей водой.

Подобные котлы производятся рядом фирм, например «Immergas», «Beretta» (Италия), «Prohterm» (Чехия), «Bosch» (Германия) и ряд других. Самые простые из них имеют невысокую стоимость (от 900 до 1500$) и мощность, необходимую для отопления до 250 м2 общей площади и обеспечения горячей водой до 15 л/мин. Устанавливаться такие котлы могут на кухне, вместо водогрейной колонки. При отсутствии дымоходов устанавливаются модели с принудительным удалением дымовых газов. Подобная реконструкция системы отопления и водоснабжения может осуществляться с использованием металлопластиковых труб нового поколения. Такую реконструкцию можно осуществлять без отселения жильцов и с минимальными строительными работами. Разводка системы отопления может идти в специальном плинтусе совместно или отдельно от силовых и слаботочных сетей.

Стоимость подобной реконструкции зависит от желаемого уровня комфорта и составляет 200-500 руб/м2 общей площади. Стоимость зависит в основном от типа применяемых радиаторов (стальные, алюминиевые, чугунные) и терморегуляторов. Дополнительным плюсом такой системы является полная автономность. В малоэтажных зданиях стоимость такой реконструкции будет ниже, чем стоимость реконструкции котельной. Соответственно коммунальные платежи жильцов сократятся на 20-50%.

При новом строительстве в районах с дефицитом тепловой мощности альтернативой сооружению мощной котельной и строительству разветвленных тепловых сетей может служить строительство автономных источников теплоснабжения - крышных и блочных котельных.

ООО Компанией «Ставтеплострой» г.Ставрополь с 1996года осуществляется проектирование, комплектация и поставка, указанного выше оборудования, монтаж, пусконаладка, сдача в эксплуатацию и сервисное обслуживание.

С 1994 года ООО «Экология-Термо» г.Ставрополь наладило выпуск транспортабельных котельных, блоки которых транспортируются в неупакованном виде с временным закрытием открытых проёмов и патрубков на платформе автомобиля КАМАЗ, как негабаритный груз, разрешенный к перевозке без специального сопровождения. В настоящее время выпускаются транспортабельные котельные мощностью от 500кВт до 5000кВт, оборудованные котлами типа: «КВа» Борисоглебского котельно-механического завода и НПФ «Экология-Энергетика» г.Москва. На на данный моментшний день предприятие может изготовить 10 транспортабельных котельных в год. Переход на собственную производственную базу позволит увеличить выпуск котельных. Предприятие готовится к разработке и выпуску крышных котельных.

Реализация приведенных мероприятий позволит перевести нерентабельные на на данный моментшний день котельные в безубыточные, решить проблему теплоснабжения объектов, находящихся в районах с дефицитом тепловой мощности при полной окупаемости вложенных средств в течении 5-8 лет, а реконструкция тепловых сетей позволит сократить потери тепла до уровня 5% от потребления тепловой энергии.

Список использованной литературы:

СНиП 2.04.07-86* «Тепловые сети».

ГОСТ 30732-2001 «Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке. Технические условия».

СП 41-104-200 «Проектирование автономных источников теплоснабжения».

Краевая целевая программа «Энергосбережение в Ставропольском крае» (2002-2005 годы).

Статья: «Энергосберегающие технологии на данный моментшнего дня» М.Вахнина, журнал «Стройинформ» № 4 апрель 2002г.

Материалы подготовлены Управлением государственной вневедомственной экспертизы при ПСК. Куцелик К.В.stexpert.narod.ru

Источник: www.prom.ru