Оценка эффективности АИТП погодного регулирования, подключенных к СТС качественного регулирования




Часть 1. С чего всё начинается или «А как у нас?»



Всё начинается с определения понятий


Разберём, какая же разница между системами теплоснабжения качественного регулирования (принятого в подавляющем большинстве систем теплоснабжения РФ) и количественного регулирования (принятого в подавляющем большинстве стран Западной Европы с холодным климатом).


Здесь всё начинается с температурного графика, а если точнее – графика зависимости температуры сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах на выводах источника теплоты от температуры наружного воздуха.


Формулы расчета температурного графика всем известны и приводиться здесь не будут. Однако, небезынтересно проанализировать вид температурного графика в разных системах теплоснабжения, а также других графиков работы тепловой сети, непосредственно с ним связанных.



Рис. 1.



На Рис. 1 представлен «полный вид» расчетного температурного графика отпуска тепловой энергии от источника теплоты. Непосредственное влияние на расчет имеет расчетная температура наружного воздуха (в нашем случае -26 °С) и температура воздуха внутри отапливаемых помещений (в нашем случае +18 °С).


Рис. 2.



На Рис. 2 представлен вид расчетного графика потребления тепловой энергии потребителей с нагрузкой 0,5 Гкал/ч, подключенным к имеющейся системе теплоснабжения с температурным графиком, указанным на Рис. 1. Непосредственное влияние на расчет имеет расчетная температура наружного воздуха (в нашем случае -26 °С) и температура воздуха внутри отапливаемых помещений (в нашем случае +18 °С), определяющая угол наклона графика к оси «Температура наружного воздуха».


Так как в соответствии с требованиями СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети» п. 7.4: При расчете графиков температур сетевой воды в системах централизованного теплоснабжения начало и конец отопительного периода при среднесуточной температуре наружного воздуха принимаются: +8 °С в районах с расчетной температурой наружного воздуха для проектирования отопления до минус 30 °С и усредненной расчетной температурой внутреннего воздуха отапливаемых зданий 18 °С, то температурный график отпуска тепла также должен быть ограничен температурой наружного воздуха +8 °С, см. Рис. 3.



Рис. 3.



Итак, с построением температурного графика и графика потребления тепла решён вопрос отопительной нагрузки. Однако, вопрос нагрузки горячего водоснабжения ещё не решён.


Обратимся опять же к СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети» п. 7.6: При центральном качественно-количественном регулировании отпуска теплоты для подогрева воды в системах горячего водоснабжения потребителей температура воды в подающем трубопроводе должна быть:

  • для закрытых систем теплоснабжения – не менее 70 °С;

  • для открытых систем теплоснабжения – не менее 60 °С.


Какая же метаморфоза произойдет с графиками после учета требования СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети» п. 7.6, исходя из того, что рассматривается закрытая система теплоснабжения?


Расчетный температурный график отпуска тепловой энергии от источника теплоты примет следующий вид, см. Рис. 4.



Рис. 4.



Рис. 5.



Расчетный график потребления тепловой энергии примет вид, указанный на Рис. 5. Особое внимание необходимо уделить зоне спрямления температурного графика на ГВС на Рис. 4 и, естественно, зоне «перетопа» потребителя на Рис. 5 в диапазоне температур наружного воздуха от +3 °С до +8 °С.


В нашем случае величина перетопа достигает 33 % при температуре наружного воздуха +8 °С. Здесь поделать ничего нельзя – это плата за возможность потребителям иметь в своих домах горячее водоснабжение, для которого, в противном случае, пришлось бы строить ещё одну тепловую сеть ГВС, либо переходить в каждом доме на альтернативные виды топлива – газ, уголь, дрова и т.д.


Рис. 6.



На Рис. 6 представлен график зависимости расхода сетевой воды от температуры наружного воздуха при температурном графике 150/70 °С, расчетной тепловой нагрузке потребителя на отопление – 0,5 Гкал/ч и нагрузке ГВС – 0,05 Гкал/ч.


Как видно из графика – диапазон изменения расхода сетевой воды в зависимости от температуры наружного воздуха достаточно небольшой, достигающий своих максимальных значений в точке излома температурного графика при температуре наружного воздуха +3 °С.




Часть 2. С чего всё начинается или «А как у них?»



А теперь рассмотрим режимы работы систем теплоснабжения Западной Европы.


Расчетные температуры наружного воздуха у них значительно выше и соответствуют минус 13 – минус 19 °С – примем минус 17 °С.


Продолжительность отопительного периода много ниже, например, против наших 5000 часов у них:

  • Лондон – 2095 часов,

  • Берлин – 2604 часа,

  • Стокгольм – 3345 часов,

  • Хельсинки – 4232 часа и т.д.


Исторически в отличие от российских систем теплоснабжения, которые изначально строились заново, системы теплоснабжения городов Западной Европы формировались путём подключения систем теплоснабжения имеющихся котельных, используя эти котельные, как правило, в качестве пиковых, а их насосные группы – работающие на свой контур теплоснабжения.


В результате во многих крупных городах Европы с теплоснабжением сложилась следующая ситуация:

  • ТЭЦ (не имеющая пиковых котлов), мусоросжигательные заводы и пр., соединенные магистральными трубопроводами значительного диаметра для их увеличенной пропускной способности (например, в Копенгагене – 800 мм) работают всегда в базовом режиме, нагревая сетевую воду до 80 - 85 °С, с постоянными расходами сетевой воды (1 контура),

  • системы теплоснабжения бывших котельных, которые переведены в пиковый режим и включаются при снижении температуры наружного воздуха ниже, например, минус 12 - 13 °С, работают только в пиковом или аварийном режимах, нагревая сетевую воду до требований температурного графика при снижении температуры наружного воздуха ниже минус 12 - 13 °С, с постоянными расходами сетевой воды (2 контура),

  • системы теплоснабжения и теплопотребления непосредственно потребителей, управляющих подачей тепловой энергией в свои здания и сооружения путём изменения расхода сетевой воды – по количественному графику (3 контура).



Очень важно!


Необходимо дополнительно отметить, что такие системы являются независимыми – системы теплоснабжения 1, 2 и 3 контуров, а часто и системы теплопотребления потребителей соединены друг с другом по независимым схемам – через подогреватели и имеют независимые контура циркуляции сетевой воды, со своими, естественно, насосными группами.



Ещё более важно!


То есть, изменяя подачу тепловой энергии в системы теплопотребления отапливаемого здания путём изменения расхода сетевой воды потребитель НИКАК не влияет на другие гидравлически изолированные от него системы других потребителей по контурам 3, а также на гидравлические режимы работы 1 и 2 контуров. Вот здесь для такого потребителя АИТП погодного регулирования даст наибольший эффект и окупаемость в кратчайшие сроки.



Важнейшее!


Естественно, при таком построении систем теплоснабжения и теплопотребления потребитель может принимать для отопления столько тепла, сколько ему нужно (по его личному соображению с учетом личного чувства комфортности) и в любое время, не забывая, конечно, оплачивать ОГРОМНЫЕ (по меркам систем теплоснабжения РФ) потери тепла через изоляцию – 21 – 22 % от подключенной нагрузки (и это при их-то уровне эксплуатации и технологиях!), затраты на электроэнергию насосов и собственные нужды тепловых пунктов, на ремонт и содержание подогревателей разных контуров, и на огромную величину мощности оборудования (пиковые котельные), по факту находящегося просто в резерве.



Самое важное!


Теперь, надеюсь, становится более понятным, с чем связаны такие величины затрат на централизованное теплоснабжение в странах Западной Европы. А вот с чем связаны величины затрат на централизованное теплоснабжение, особенно от ТЭЦ, в России и почему их принято сравнивать с заграничными западноевропейскими – большая тайна, не имеющая должного технического обоснования – наши системы намного эффективнее и экономичнее.


Однако, вернёмся к вопросам технического характера.


На Рис. 7 представлены расчетные температурные графики отпуска тепловой энергии от зарубежных источников теплоты.


Рис. 7.



Красный цвет обозначает график поддержания температуры сетевой воды в системе теплоснабжения 1 контура во всём диапазоне температур наружного воздуха, синий – 2 контура. Потребитель в 3 контуре принимает либо тепловую энергию по 2 контуру, либо, при наличии АИТП, снижает её до необходимых значений путём подмеса сетевой воды в 3 контуре из обратного трубопровода.


При этом температура и расход сетевой воды в обратном трубопроводе значительной роли для общего режима теплоснабжения в 1 и 2 контурах не играют – они гидравлически изолированы.


Вывод: В зарубежных системах теплоснабжения из-за поддержания температуры сетевой воды в подающем трубопроводе неизменной практически во всем диапазоне температур наружного воздуха (необходимо отметить, что отопительный период в Австрии, например, начинается при температуре наружного воздуха +15 °С) применение АИТП погодного регулирования обусловлено необходимостью борьбы с перетопами, которые могут достигать 100 % и более от потребных значений, и отсутствием возможности какого-либо влияния на гидравлические режимы систем теплоснабжения 1 и 2 контуров.




Часть 3. Чем всё заканчивается или «Как всегда у нас»



А теперь рассмотрим режимы работы систем теплоснабжения России, регион Москва.


Расчетные температуры наружного воздуха минус 28 °С. Продолжительность отопительного периода 5136 часов.


Исторически в отличие от зарубежных систем теплоснабжения, наши системы изначально строились заново, по зависимой схеме, работающие в общем контуре теплоснабжения потребителя от источника теплоты.


В результате в городах России с теплоснабжением сложилась следующая ситуация:

  • ТЭЦ (имеющая пиковые котлы), а также котельные работают на свои системы теплоснабжения, общие с потребителем, связанные гидравлически общим режимом, задаваемым на источнике теплоты, нагревая сетевую воду по соответствующему температурному графику, выбранному на основании технико-экономического обоснования и пропускной способности тепловых сетей, с постоянными расходами сетевой воды (1 контура, он же – единственный),

  • системы теплопотребления непосредственно потребителей, получают тепловую энергию по графику качественного регулирования (с постоянным расходом), ограниченным дроссельным устройством не потому, что теплоснабжающей компании жалко тепла для потребителя, а для того, чтобы в помещениях потребителя поддерживалась оговоренная в СНиП температура воздуха и при этом необходимая температура воздуха внутри отапливаемых помещений поддерживалась У ВСЕХ ОСТАЛЬНЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ, подключенных к данной системе теплоснабжения. Изменение расхода сетевой воды хотя бы у одного потребителя (например, после установки АИТП, изменит гидравлический режим работы всей системы теплоснабжения, что, в конечном счете, окажет влияние и на остальных потребителей, ЧТО НЕДОПУСТИМО).



Очень важно!


Необходимо отметить, что такие системы являются зависимыми – системы теплоснабжения 1 контура и системы теплопотребления потребителей соединены друг с другом непосредственно, по зависимым схемам, представляют собой единое целое, насосные группы, определяющие гидравлический режим, установлены на источнике теплоты. Там же находится и подпиточное устройство, которое будет, при необходимости, восполнять потери воды в сети.



Ещё более важно!


То есть, изменяя подачу тепловой энергии в системы теплопотребления отапливаемого здания путём изменения расхода сетевой воды, например, АИТП погодного регулирования, потребитель НЕПОСРЕДСТВЕННО, напрямую влияет на гидравлически связанные с ним системы других потребителей, а также на гидравлические режимы работы 1 контура. Для такого потребителя применение АИТП погодного регулирования просто опасно и может привести к аварийным ситуациям – всё зависит от пропускной способности трубопроводов и гидравлической устойчивости данной конкретной системы теплоснабжения.



Важнейшее!


Естественно, при таком построении систем теплоснабжения и теплопотребления потребитель может принимать для отопления столько тепла, сколько ему необходимо только в соответствии с требованиями СНиП и прочей нормативно-технической документацией, а не сколько он хочет. Всё остальное, что сверху – за свой счет из других источников.



Самое важное!


Теперь, надеюсь, становится ещё менее понятным, с чем связаны такие величины затрат на централизованное теплоснабжение в нашей стране. Наши системы в России намного эффективнее и экономичнее, особенно от ТЭЦ, но почему их принято сравнивать с заграничными западноевропейскими – большая тайна, не имеющая должного технического обоснования. ОНИ ПРОСТО ДРУГИЕ!!!


Так о какой же экономии для потребителя идёт разговор, когда речь заходит об АИТП погодного регулирования в Европейской части России?


Этот вопрос может быть проиллюстрирован графиком на Рис. 8.


Рис. 8.



В данном случае разговора об экономическом эффекте при внедрении АИТП погодного регулирования в диапазоне температур наружного воздуха от +3 °С и ниже говорить не приходится – здесь потребление тепловой энергии осуществляется по графику качественного регулирования и может производиться только с нарушением температуры воздуха отапливаемых помещений.


Рассмотрим диапазон температур наружного воздуха от +3 °С и выше, где внедрение АИТП погодного регулирования действительно возможно.


Продолжительность отопительного периода в диапазоне температур наружного воздуха от +3 °С и выше – ок. 2200 часов – судя по последним тёплым зимам.


Величина потребления тепловой энергии на отопление при температуре наружного воздуха +3 °С – 34,1 % от расчетной величины или 0,1705 Гкал/ч.


Величина потребления тепловой энергии на отопление при температуре наружного воздуха +8 °С – 22,7 % от расчетной величины или 0,1136 Гкал/ч, с учетом имеющейся величины «организованного перетопа для ГВС» – 0,1511 Гкал/ч.


По средним значениям – величина потребления тепловой энергии на отопление при температуре наружного воздуха +5,5 °С с учетом имеющейся величины «организованного перетопа для ГВС» – 0,1608 Гкал/ч, при этом перетоп – 16,5 %.


Годовой экономический эффект от внедрения АИТП погодного регулирования – 0,01875 Гкал/ч или 41,25 Гкал/год за отопительный период.


При стоимости тепловой энергии 1800 руб./Гкал годовой экономический эффект от внедрения АИТП погодного регулирования составляет – 74,25 тыс. руб./год.


Затраты на оборудование АИТП погодного регулирования по самым скромным подсчётам с заменой части импортного оборудования на отечественные аналоги, с учетом проекта и монтажа не может быть ниже 400 тыс. руб.


Содержание и обслуживание АИТП погодного регулирования будет стоить счастливым обладателям около 50 тыс. руб./год.


Затраты на потребление электроэнергии насосами подмеса – ок. 10 тыс. руб./год.


Результаты расчета окупаемости проекта без учета влияния инфляционных ожиданий представлены в Таблице 1.


Таблица 1.




Выводы



Как видно из представленной Таблицы 1, реальный срок окупаемости АИТП погодного регулирования в рассмотренном примере – около 30 лет. И это исходя из того, что срок службы АИТП погодного регулирования – 12 лет (по паспорту), стоимость элеваторного узла в сборе – 40 тыс. рублей, самого водоструйного элеватора – 3,5 тыс. рублей, так называемого «конуса» для элеватора с расчетным диаметром отверстия – 0,5 тыс. рублей.


Кроме того, так как АИТП погодного регулирования предназначены для зарубежных систем теплоснабжения (см. выше), реальный экономический ущерб, наносимый их установкой системам теплоснабжения в РФ просто огромен. Развал и «качания» гидравлических режимов систем теплоснабжения приводят к росту расходов сетевой воды, разрегулировке системы теплоснабжения в целом, росту подпитки тепловой сети, снижению уровня её надежности, невозможности резервирования участков теплосетей при развитии аварийных ситуаций и многому другому. Страдают от этого как другие потребители, так и теплоснабжающие организации, многие из которых уже практически не имеют резерва пропускной способности трубопроводов, то есть, системы теплоснабжения (читай – города) не могут развиваться…


Не лишним было бы напомнить, что, в отличие от систем электроснабжения, где частота и напряжение регулируются централизованно, из единого диспетчерского центра, в системах теплоснабжения такое регулирование он-лайн отсутствует, эти системы регулируются (должны регулироваться) один раз в начале отопительного сезона и на весь сезон. В зависимости от времени начала внедрения АИТП погодного регулирования и гидравлической устойчивости собственно системы теплоснабжения к подобным инородным возмущениям режима предел осуществления регулирования системой наступает в разное время, но всегда – со 100 % неизбежностью и указанными последствиями.



Зубанов Александр – директор ООО «Ивтеплоналадка», г. Иваново.

Просмотров: 344Комментариев: 1

Недавние посты

Смотреть все