Статья: Новые решения для старых систем теплоснабжения

Оставшаяся нам в наследство от СССР схема теплоснабжения городов с графиком центрального качественного регулирования (ЦКР) и элеваторными присоединениями потребителей была оправдана низкими ценами на топливно-энергетические ресурсы, простотой, надежностью и универсальностью, а так же отсутствием или несовершенством приборов автоматического регулирования. Устанавливаемые в тепловых узлах регуляторы прямого действия типа РР и датчики типа ТРБ-2 не были предназначены для целей энергосбережения.

Проблема перетопов в периоды температур наружного воздуха выше точки излома температурного графика, вызванная необходимостью обеспечения качественного горячего водоснабжения, почти никак не решалась, да и откровенно говоря, мало кого интересовала из-за низкой стоимости энергоресурсов. Приборы учета тепловой энергии устанавливались лишь на источнике тепла, а тепловая энергия распределялась теплоснабжающей организацией среди абонентов по проектным нагрузкам, оставляя у себя 8-10% на «нормативные» тепловые потери в сетях. При этом потребители, по сути являлись статистами и никак не могли повлиять на снижение своих расходов на теплопотребление.

Ситуация в части энергосбережения кардинально начала меняться в 90-е годы, с появлением на рынке групповых приборов учета тепловой энергии и массовым оснащением ими потребителей. Оказалось, что расчеты по проектным нагрузкам с применением эмпирических формул, как правило, не соответствуют реальному теплопотреблению, а фактические потери в тепловых сетях в несколько раз выше «нормативных». Потребитель получил мощный стимул к экономному расходованию получаемой тепловой энергии. Создались условия для внедрения энергосберегающих мероприятий.

Существует мнение, что теплоснабжающие организации не заинтересованы в установке потребителями приборов учета и систем регулирования тепловой энергии, т.к. они снижают их доходы. Да, действительно, теплоснабжающие организации, как и все предприятия, работающие в рыночной экономике, ориентированы на получение максимальной прибыли от реализации своего товара – тепловой энергии (прошу обратить внимание – прибыли, а не доходов). Очевидно, что с внедрением у потребителей энергосберегающих мероприятий, снижаются и объемы потребляемой ими тепловой энергии. Но это же обстоятельство также приводит к пропорциональному уменьшению затрат на производство тепловой энергии, а именно:

• уменьшается расход топлива на выработку тепла и электрической энергии на перекачку теплоносителя; снижаются затраты на химводоподготовку.
• появляется возможность подключения дополнительных потребителей без увеличения диаметров трубопроводов тепловых сетей (т.е. фондоотдача основных сооружений вырастает).

Реальные, определяемые приборами учета, а не «нормативные» потери в тепловых сетях стимулируют теплоснабжающие организации к проведению мероприятий по их снижению (устранение утечек, улучшение теплоизоляции трубопроводов и т.д.) и следовательно, к снижению себестоимости выработки тепловой энергии. При этом во временном интервале 5-10 лет, затраты будут снижаться в опережающем от доходов темпе, т.к. реализуются «долговременные» мероприятия (замена тепловых сетей, подключение новых потребителей к существующим сетям без увеличения их диаметров и т.д.), что в конечном итоге приводит к увеличению прибыли, а следовательно к дальнейшей возможности модернизации и замены основных фондов на более прогрессивные.

Рост стоимости энергоресурсов, появление стимулов для их экономии как у теплоснабжающих организаций, так и у потребителей тепла, а также появление на рынке современного оборудования послужили основой для автоматизации систем теплопотребления с переходом от качественного регулирования (на источнике) к качественно-количественному регулированию с перенесением основной доли регулирования на местные системы. Особенно наглядно это проявилось в Республике Беларусь, которая столкнулась с недопоставками газа, что поставило энергосистему перед необходимостью жить по средствам. Так, к примеру, в г. Минске за 5 лет (с 2001 по 2006г.) под непосредственным руководством теплоснабжающих организаций была проведена тотальная автоматизация абонентских установок на объектах ЖКХ, ЦТП теплоснабжающих организаций и прочих объектах различной ведомственной принадлежности. В тепловых пунктах жилого фонда (7 834 ед.) было установлено 6 359 систем автоматического регулирования потребления тепловой энергии, а также автоматизированы все 425 ЦТП.

Это позволило, кроме всего прочего (снижение циркуляции в тепловых сетях; ликвидация перетопов в периоды температур наружного воздуха выше точки излома температурного графика (≈1000 ч/сезон); компенсация недотопов в периоды температур наружного воздуха ниже точки срезки температурного графика и т.д.) сэкономить потребление тепловой энергии у абонентов не менее, чем на 30%. Фактически, уже потребители, а не поставщики тепловой энергии стали самостоятельно создавать себе желаемые условия комфортности в помещениях и управлять своими затратами на теплопотребление.

С учетом опыта, накопленного за последние 20 лет предприятием «Термо-К», являющегося производителем приборов учета и систем регулирования тепловой энергии в Республике Беларусь, совместно с ООО «Термо-М» (г.Москва), при активном участии «Протвинского энергетического производства» в конце 2011г. был выполнен пилотный проект по реконструкции тепловых пунктов на 6 объектах образования г. Протвино (Московская область).

В г. Протвино принята открытая схема централизованного теплоснабжения с зависимым присоединением потребителей, с элеваторным подмешиванием. Регулирование температуры теплоносителя осуществляется на источнике по температурному графику 150-70 со срезкой на 115 ⁰С со всеми присущими качественному регулированию недостатками.

Упрощенная схема теплового узла до реконструкции

В ходе реконструкции в тепловом узле были установлены широкодиапазонные индукционные теплосчетчики ТЭРМ-02. С учетом значительного располагаемого перепада давлений на вводе (более 20 м.в.ст.) для перехода с качественного на качественно-количественное регулирование была принята схема с двухходовым регулирующим клапаном, управляемым контроллером и подмешивающим насосом на перемычке. Достоинством этой схемы является ее способность поддерживать постоянство циркуляции в системе теплопотребления за счет взаимовлияния «плавающих» характеристик насоса и сети, что особенно важно для школы, где отдельные стояки не работали из-за низкой циркуляции.

Схема теплового узла после реконструкции

После реконструкции

Электронные блоки теплосчетчика и регулятора тепловой энергии

Для обеспечения условий подмешивания необходимо, что бы в зоне перемычки давление на напоре насоса было равным давлению в подающем трубопроводе за регулирующим клапаном и превышало давление в обратном трубопроводе на величину сопротивления системы отопления. Это достигнуто тем, что производительность насоса превышает пропускную способность регулирующего клапана. Электронный регулятор МР-01 запрограммирован на автоматическое поддержание температуры внутри помещений в зависимости от температуры наружного воздуха по заданному графику температуры обратной воды.

Данное схемное решение позволило:

• решить проблему перетопов в весенние и осенние периоды;
• получить относительную независимость режимов системы теплопотребления от входных параметров сети (температуры и располагаемого напора);
• выдерживать график системы отопления при невыдерживании графика ЦКР;
• оптимизировать режим потребления с учетом погодных условий (поддержание температуры в помещениях в зависимости от температуры наружного воздуха), а так же выбранного графика потребления (режимы ночного снижения и выходных дней);
• значительно улучшить циркуляцию по стоякам здания;
• за счет свободно программируемого контроллера МР-01, получить возможность устанавливать любую требуемую температуру внутри помещений и управлять своими затратами на теплопотребление;
• получить значительную экономию тепловой энергии.

Согласно проведенным расчетам общая экономия тепловой энергии по отдельным объектам только за январь месяц составила от 5 до 34%.