Проблемы в существующих на Украине районных тепловых системах

Центральное теплоснабжение

Существующие принципы проектирования районных тепловых систем отопления и горячего водоснабжения

Системы центрального теплоснабжения

Системы центрального теплоснабжения можно классифицировать различными способами. Один из них представлен в таблице 1.1.

Таблица 1.1 Классификация систем центрального теплоснабжения

Водяные Паровые

Открытые Закрытые С возвратом Без возврата

конденсата конденсата

Двухтрубные Однотруб- Двух- Много- Однотрубные или

ные трубные трубные двухтрубные

Достоинства

Водяная система:

Технологические преимущества на ТЭЦ

Высокая аккумулирующая способность

Возможность количественного и качественного регулирования

Паровая система:

Возможность передачи теплоты с более высокой температурой

Низкая плотность теплоносителя, что существенно при

утечках и в сильно рельефной местности

Открытая:

Возможность использования однотрубных систем

Простота абонентских вводов

Возможность использования низкотемпературных теплоносителей

Закрытая

Отсутствие расхода сетевой воды

Использование в системах ГВС водопроводной воды

Стабильность гидравлического режима в результате постоянства расхода теплоносителя в обратных линиях

Однотрубные

Экономия труб

Снижение эксплуатационных расходов

Двухтрубные

Возможность использования различных схем теплоснабжения, подсоединения абонентов и различных способов регулирования

Многотрубные

Возможность обеспечения различных потребителей теплотой с существенно различающимися характеристиками.

Зависимая схема подключения абонентов

Простота и экономичность

Независимая (изолированная) схема подключения абонентов

Отсутствие гидравлической связи между сетью и абонентом:

· отсутствие влияния давления сети на абонента

· отсутствие влияния статического давления у абонента на параметры сети

Элеваторы

Простота

Надежность
Экономичность

Электрические насосы

Плавная регулировка

Независимость от располагаемого напора

Простота автоматизации системы местного регулирования

Даже приведенный фрагментарный обзор систем центрального теплоснабжения показывает многообразие способов обеспечения потребителей теплотой. При этом каждый элемент системы имеет свои достоинства и недостатки, делающие их использование целесообразным в тех или иных обстоятельствах [2].

Наиболее широко на Украине в жилищном секторе используют двухтрубные водяные сети ЦТС с центральным температурным регулированием и элеваторным узлом на вводе в здания. Внутри здания обычно используется однотрубная разводка по этажам с байпасным клапаном или без него. При однотрубной разводке при одинаковом теплопотреблении конечные потребители должны иметь большую теплопередающую поверхность, чем начальные.

Безусловным достоинством такой системы является ее простота и дешевизна, но она имеет недостатки по качеству регулирования теплопотребления, т.к. плохо поддается как групповому, так и индивидуальному регулированию. Установка же дополнительных приборов и другое изменение параметров сети приводит к изменению отопительных характеристик цепи установок.

Аналогичные достоинства и недостатки имеют и системы ГВС. В закрытых системах ЦТС вода для систем ГВС подогревается в теплообменниках поверхностного типа. При этом используют как одноступенчатый, так и двухступенчатый подогрев воды. Максимальное упрощение систем позволило снизить их себестоимость и затраты на обслуживание. При этом в системах не предусмотрены компенсаторы пиковых нагрузок, в качестве которых обычно можно использовать аккумуляторные баки. В открытой системе теплоснабжения с использованием принципа связанного регулирования пиковый перерасход теплоты в системе ГВС компенсируют снижением расхода в отопительной системе. Использование в качестве аккумуляторов теплоты элементов конструкций зданий энергетически оправдано, но не всегда целесообразно в условиях снижения норм теплопотребления.

Очень негативно на использовании теплоты сказывается недостаточное количество, а иногда и полное отсутствие измерительной аппаратуры не только у индивидуальных, но и групповых потребителей теплоты.

Проблемы в существующих на Украине районных тепловых системах

На сегодняшний день основной проблемой в системах теплоснабжения, как и в остальных отраслях экономики, является отсутствие финансирования. Из-за этого решение технических задач кажется невозможным. С другой стороны работа систем только «на выживание», решение только текущих проблем создает замкнутый круг, в результате которого технология выработки и транспортировки энергии устаревает, энергетические потери и энергоемкость производства возрастают, а для удовлетворения этих дополнительных потребностей требуются дополнительные финансовые затраты.

Эта ситуация хорошо просматривается в последние годы и не удовлетворяет ни производителей энергии, ни потребителей. Поэтому кажется, все-таки целесообразным рассматривать не только экономические проблемы, но и технические. Как уже отмечалось, системы теплоснабжения должны удовлетворять ряду требований, среди которых можно особо выделить:

* экономичность;

* надежность;

* регулируемость;

* экологическая чистота.

Очевидно, что некоторые положения могут конфликтовать между собой, поэтому задача должна решаться комплексно, с учетом всех требований. При этом приоритет может отдаваться тем или иным пунктам в зависимости от требований потребителей энергии и других обстоятельств (например, законодательных актов).

Экономичность

Действующая система теплоснабжения создавалась и развивалась в условиях жесткой плановой экономики и нормативного распределения. Этим во многом определяются ее особенности, достоинства и недостатки. Основная концепция развития систем теплоснабжения строилась на максимальном ее упрощении и удешевлении. При использовании нормативных показателей, этого можно добиться первоначальной настройкой системы таким образом, чтобы для однородных потребителей потребление теплоты было пропорциональным.

В этом случае несложно с приемлемой точностью рассчитать индивидуальное и даже местное теплопотребление, что позволило отказаться от огромного числа не только счетчиков теплоты, но и регуляторов. При отсутствии индивидуальной регулировки наиболее экономичной и обоснованной в зданиях является однотрубная система отопления.

Использование зависимых систем подключения абонентов к тепловым сетям, а также применение открытых систем горячего водоснабжения позволило сократить до минимума число поверхностных теплообменников.

Регулирование температуры воды в системах отопления с помощью элеваторов, а расхода с помощью диафрагм, снизило не только стоимость оборудования, но и затраты на его обслуживание.

Проблема пиковых нагрузок суточных графиков теплопотребления в жилых зданиях связана с интенсивным водоразбором горячей воды в утренние и вечерние часы. Наиболее очевидным и простым путем решения этой задачи является создание аккумуляторов теплоты, в качестве которых обычно используются баки горячей воды. Однако и создание самого бака, и помещения для него требуют дополнительных материальных затрат. Экономически более эффективно использовать в качестве аккумулятора теплоты конструкционные элементы здания, что позволяет в часы максимального водоразбора снизить тепловую нагрузку в системах отопления..

Одним из наиболее простых и дешевых способов является бесканальная прокладка тепловых сетей. Однако еще в недалеком прошлом отсутствовала высокоэффективная тепловая изоляция с продолжительным сроком службы. Изоляция, разработанная в отраслевой лаборатории Минэнерго, хорошо зарекомендовала себя в местах с сухой нейтральной почвой, но в других местах срок ее безремонтной эксплуатации был недостаточным для повсеместного внедрения.

Поэтому более широкое распространение в городах Украины получила подземная прокладка трубопроводов в непроходных каналах. Каналы должны защищать трубопроводы и изоляцию от воздействия грунта. Кроме того, они облегчают проведение ремонтных работ, которые при отсутствии качественной изоляции приходится проводить достаточно часто. Несмотря на дополнительные затраты, связанные с изготовлением бетонных коробов, использование каналов оказалось экономически целесообразным.

Наиболее экономически и энергетически выгодным источником теплоснабжения являются ТЭЦ (КТЭ). Комбинированная выработка теплоты и электричества снижает стоимость не только электрической, но и тепловой энергии.

В некоторых случаях тепловая энергия является «бесплатной» в том смысле, что при отсутствии утилизации ее пришлось бы просто отводить в окружающую среду или превращать в электрическую энергию, но с очень низким кпд. В основном это относится к энергоемким производствам, в частности, к металлургическим предприятиям, где потребности теплоты на собственные нужды значительно меньше, чем вырабатывается в технологических процессах.

Надежность

Сокращение до минимума в рассмотренных тепловых системах контрольно-измерительной аппаратуры, регулирующих приборов и оборудования, поверхностных теплообменников, электрических насосов и другого вспомогательного оборудования повышает надежность систем.

Положительно сказывается на надежности и централизация производства, обеспечивающая достаточно высокий уровень производства и распределения теплоты.

Наиболее слабым звеном в системах теплоснабжения следует, наверное, считать тепловые сети. На действующих тепловых сетях затруднен не только их ремонт, но и диагностика трубопроводов и изоляции, что создает проблемы для прогнозирования ремонтных работ.

Экологическая чистота

Любое производство теплоты из химического топлива наносит вред окружающей среде. При сжигании топлива образуются оксиды азота, окиси и двуокиси углерода и серы. Поэтому нельзя говорить об экологически чистом сжигании топлива. Но системы ЦТС являются, по сравнению с другими способами получения теплоты, экологически более чистыми. Объясняется это тем, что:

· за счет высокой эффективности снижается количество сжигаемого химического топлива, а значит, уменьшается количество вредных выбросов в окружающую среду;

· ТЭЦ оборудованы высококачественными очистными сооружениями; мелкие производители не в состоянии использовать такое оборудование.

Отрицательное влияние на условия жизнеобеспечения человека могут оказывать открытые системы теплоснабжения.

Регулируемость

Наиболее широко используемым способом центрального регулирования в тепловых сетях на Украине является качественный (изменяется температура теплоносителя). Этот способ хорошо себя проявляет при вышерассмотренных условиях, т. е. когда нагрузка сбалансирована и однородна. Качественное регулирование позволяет планово изменять тепловую нагрузку сети, но при этом способе регулирования тепловая сеть становится очень инерционной. При большой протяженности сети потребитель может почувствовать изменения только через несколько часов.

При центральном качественном регулировании возникают проблемы и в случае использования нескольких источников теплоты.

Ранее отмечалось, что индивидуальное регулирование теплопотребления в жилых зданиях обычно не предусмотрено, и через все отопительные приборы должно передаваться строго определенное количество теплоты.

В точно рассчитанной и отрегулированной системе отопления можно применять регламентное использование оборудования (однако, даже в этом случае иногда возникает потребность изменить параметры теплопотребления, например, при отсутствии в зимний период людей в квартире можно было бы ограничиться только дежурным режимом отопления). Но на практике часто проводится замена радиаторов, наращивание батарей и т. д., приводящие к разрегулированию отопительной системы. При этом остальные потребители получают теплоты меньше, чем запланировано. В результате они используют либо дополнительные источники теплоты (электрообогревательные приборы, газ и т. д.), либо в свою очередь наращивают мощность отопительных приборов (усугубляя ситуацию), либо находятся в дискомфортных условиях. В последнее время, в связи со снижением норм отпуска теплоты, это обстоятельство стало еще более актуальным. Необходимо отметить, что в этом случае имеет место и социальная несправедливость, т.к. происходит перераспределение затрат на теплоту: оплата производится по проектным величинам, а потребление не соответствует этим величинам. Отрицательно на качестве регулирования сказывается использование на стояках в зданиях элеваторов, а не насосов.

Выводы

· Основными системами теплоснабжения на Украине являются СЦТС.

· В существующих системах практически полностью отсутствуют: индивидуальные тепломеры, , регуляторы теплопотребления, аккумуляторные баки, насосов с регулируемой скоростью вращения.

· Недостаточно количество: теплообменников, групповых тепломеров, индивидуальных счетчиков горячей воды (хотя в этом отношении в последнее время произошли существенные изменения в лучшую сторону) и другого измерительного и регулирующего оборудования.

· Центральное регулирование по температуре имеет недостаток, связанный с инерционностью системы.

· Используемая однотрубная система отопления усложняет использование систем индивидуальной регулировки теплопотребления.

· Тепловые сети являются наиболее слабым звеном в системе теплоснабжения.