Экономия энергии без ее учета неэффективна. В настоящее время принято решение об обязательной установке приборов учета потребляемой тепловой энергии на всех вводимых и реконструируемых тепловых пунктах потребителей.
Преобладающим и традиционным способом присоединения отопительной и вентиляционной нагрузок является зависимое присоединение. Отопительной - через элеваторы, вентиляционной непосредственно от тепловых сетей. Часть потребителей не имеют элеваторов и подключены на «прямые» температурные параметры магистральных тепловых сетей. Подача воды на горячее водоснабжение осуществляется с использованием смесительных устройств непосредственно из прямого и обратного теплопроводов, т.н. открытая схема теплоснабжения.
В 80-х годах получила широкое распространение схема подключения нагрузок через центральные тепловые пункты с водоводяными кожухотрубными теплообменниками и насосами подкачки на линии сетевой воды. При такой схеме отопительно-вентиляционные нагрузки потребителей подключены к магистральным сетям через теплообменники, подача воды ГВС осуществляется по-прежнему по открытой схеме непосредственно из тепловых сетей. В этом случае во вторичном контуре тепловых сетей, обеспечивающих подключение отопительно-вентиляционных нагрузок, после центральных тепловых пунктов используется расчетный график температур 130/70 °С. В тепловых сетях ГВС температура теплоносителя находится в пределах 65-75 °С. В тепловых пунктах зданий, как правило, установлены элеваторы, в которых температура понижается до расчетной для систем отопления зданий 95 или 105 °С. Такая схема позволяет осуществить подачу воды в отопительные приборы при постоянном давлении, в независимости от его колебаний в тепловых сетях и пиковых расходов на ГВС. Кроме того, при повреждении тепловых сетей первичного контура циркуляция внутри ломов сохраняется, что оберегает их or размораживания
Открытой схеме теплоснабжения присущ ряд недостатков. В связи с этим, отдельного обсуждения заслуживает проблема перехода системы теплоснабжения Санкт-Петербурга на закрытую схему присоединения горячего водоснабжения. При получившей в Санкт-Петербурге распространение «открытой» схеме присоединения ГВС. теплоноситель готовится на котельных и ТЭЦ централизованно и подается к потребителям на отопление и ГВС совместно. При существующей технологии централизованного регулирования отпуска тепла путем изменения технологии централизованного регулирования отпуска тепла путем изменения температуры теплоносителя в диапазоне спрямления температурного графика по температуре необходимой для ГВС в переходные периоды отопительного сезона имеет место значительный перерасход тепла дм всех потребителей централизованных систем (10 до 15% от расчетного годового теплоотпуска).
Другим значительным недостатком открытой схемы присоединения ГВС является поступление в теплопроводы кислорода, растворенного в подии точной воле и, как следствие, их интенсивная коррозия.
В отличие от открытых систем в закрытых системах теплоснабжения водопроводная вода, идущая на горячее водоснабжение, подогревается непосредственно в тепловых пунктах (центральных или индивидуальных), при этом, значительно упрощается управление гидравлическими режимами, а основная причина коррозии теплопроводов - попадание кислорода а теплоноситель с подпиточной водой практически исключается.
Переход на закрытую схему потребует реконструкции существующей системы холодного водоснабжения: строительства и реконструкция существующих трубопроводов, баков-аккумуляторов. Так как при закрытой схеме 100% воды питьевого качества должно транспортироваться по сетям холодного водоснабжении в ЦТП или ИТП.
Кроме того, подогрев поступающей из городского водопровода воды без деаэрации потребует замены существующих внутридомовых сетей горячего водоснабжения на трубы из металлопластика или других коррозионностойких материалов. Для компенсации пиковых нагрузок, характерных для систем горячего водоснабжения, потребуется установка баков-аккумуляторов горячей воды непосредственно у потребителей, либо на центральных тепловых пунктах, либо дополнительные пиковые мощности на теплоисточниках.
Таким образом, переход на закрытую схему теплоснабжения потребует значительных капитальных затрат, что в настоящее время представляется маловероятным. Исходя из этого, перевод сложившихся систем теплоснабжения на закрытую схему присоединения ГВС на среднесрочный период не является приоритетным.
Сохранение на среднесрочную перспективу открытой схемы теплоснабжения должно сопровождаться ужесточением контроля подготовки подпиточной воды на котельных и ТЭЦ, внедрением эффективных деаэрационных устройств и реагентов, замедляющих коррозию. В качестве мероприятия, предваряющего переход на закрытую схему, при строительстве и реконструкции объектов в сложившихся зонах теплоснабжения может рассматриваться переход на монтаж трубопроводов ГВС из коррозионностойких материалов, в первую очередь, пластиковых труб.
Вместе с тем, представляется целесообразным использование закрытой схемы присоединения горячего водоснабжения при строительстве новых теплоисточников с целью теплоснабжения вновь застраиваемых кварталов, автономных теплоисточников при условии соответствующего исполнения наружных и внутренних трубопроводов ГВС и коррозионностойких материалов.
Учитывая указанные ранее недостатки традиционно применяемой схемы
теплоснабжения, приоритетным вариантом подключения потребителей является
автоматизированный индивидуальный тепловой пункт, оборудованный приборами учета
тепловой энергии и системой автоматического регулирования температуры теплоносителя,
поступающего в системы отопления и вентиляции, в зависимости от температуры
наружною воздуха и температуры в отапливаемых помещениях. При этом обязательна
установка регулятора, обеспечивающего подготовку воды для ГВС с необходимой
температурой, и циркуляционной линии для устранения остывания воды в системе
ГВС в часы минимального водоразбора.
5. Сравнительный
анализ вариантов развития системы теплоснабжения
Исторически, система теплоснабжения Санкт-Петербурга связана с развитием централизованного теплоснабжения. Однако, не во всех районах система развивается в этом направлении, что и особенности стало характерным за последние 5-8 лет. В среднем в Санкт-Петербурге автономные теплоисточники покрывают от 6 до 22% потребности в тепле в зависимости от рассматриваемого района.
Наибольшее развитие локальная система теплоснабжения получила в Петроградском районе, где их доля в выработке тепла традиционно высока - 90% в 2005 году.
Следует отметить важный момент - наименьшая себестоимость производства тепла характерна для ТЭЦ и относительно крупных источников централизованного теплоснабжения. Вместе с этим применение современного энергоэффективного оборудования на автономных теплоисточниках, возможность работы без постоянного присутствия обслуживающего персонала, удельные затраты на производство тепловой энергии локальных теплоисточников, а следовательно и себестоимость может быть значительно ниже, чем для централизованных.
В целом, выбор направления развития системы теплоснабжения зависит от совокупности факторов, свойственных конкретному тепловому району Санкт-Петербурга. Одним из критериев является минимизация воздействия на окружающую среду (выбросов продуктов сгорания, в частности, диоксида азота в атмосферу).
Помимо фактора экологичности, необходимо учитывать:
- требования к показателям надежности теплоснабжения потребителей;
- необходимость подключения перспективных нагрузок в требуемые сроки;
- внедрения энергоэффективных технологий и снижения затрат при производстве и транспортировке тепловой энергии.
Рассматривая экологический аспект, можно говорить о неприемлемости предложений повсеместного перехода к автономным теплоисточникам. Сплошное индивидуальное теплоснабжение плотно застроенных кварталов такого мегаполиса, как Санкт-Петербург, является проблематичным для наших климатических условий, так как при соответствующих плотностях тепловых нагрузок сложно выполнить требование не превышения предельно-допустимой концентрации окиси азота в прилегающих кварталах жилой застройки. Для населенных мест, расположенных в холодном климате и с высокой плотностью застройки это является существенным ограничением, которое требует, чтобы значительная величина базовой тепловой нагрузки оставалась централизованной.
Потому производство пепла на автономных теплоисточниках оказывается наиболее целесообразным по совокупности энергетических, экономических и экологических показателей для районов с малой тепловой плотностью (например, коттеджной застройки), промышленных объектов, также объектов, предъявляющих повышенное требование к надёжности теплоснабжения. Использование локальных и автономных энергоисточников, обеспечивающих совместную выработку тепловой и электрической энергии, наиболее предпочтительно в зонах дефицитных по электроснабжению, прежде всего, для промышленных объектов.
Представляется необходимым сохранение приоритета и восстановления
существующей системы централизованного теплоснабжения, развитие которой должно
осуществляться путем строительства новых крупных источников централизованного
теплоснабжения на основе комбинированной выработки тепловой и электрической
энергии, прежде всего, в районах планируемого массового строительства.
6. Перечень
мероприятий по развитию системы теплоснабжения Санкт-Петербурга
Учитывая, что система теплоснабжения представляет собой неразрывную технологическую систему, эффективность ее работы и развитие должны быть обеспечены не для отдельных частей системы, а для системы теплоснабжения в целом, от производителя тепла до потребителя.
В целом, развитие системы теплоснабжения Санкт-Петербурга должно обеспечить решение следующих приоритетных задач:
. Обеспечение надежного теплоснабжения существующих потребителей и подключение перспективных нагрузок.
2. Снижение затрат при производстве, транспортировке и потреблении тепловой энергии.
3. Снижение удельного (на единицу отпущенной потребителям тепловой энергии) потребления топливно-энергетических ресурсов.
4. Обеспечение минимального воздействия на окружающую среду.
Основными техническими мероприятиями, реализация которых обеспечивает решение перечисленных сдач, являются:
На теплоисточниках:
- Реконструкция существующих и строительство новых теплоисточников с применением современного энергоэффективного автоматизированного оборудования с минимальными выбросами токсичных продуктов сгорания в окружающую среду;
- Внедрение современных систем автоматического регулирования, обеспечивающих оптимизацию процесса сжигания топлива, безопасность работы, регулирование и учет отпуска тепла;
• Применение приводов нагнетателей энергоисточников (сетевые и подпиточные насосы, дымососы и вентиляторы), оборудованных системами частотного регулирования;
- Внедрение конденсационных котлов, наиболее плотно использующих тепловую энергию сжигаемых топлив;
- Перевод угольных и дизельных котельных на газовое топливо;
- При наличии технической возможности закрытие неэффективных, прежде всего встроенных и пристроенных, котельных малой мощности и перевод их потребителей на централизованные источники тепла;
- Использование нетрадиционных источников энергии (тепловые насосы, сжигание отходов, биотоплива и др.), с учетом прогнозируемого на долгосрочную перспективу количества поставляемого газа, разработка программ но его замещению альтернативными видами топлива;
- Внедрение современной аппаратуры контроля диагностики за состоянием энергетического оборудования теплоисточников;
- Доведение до необходимых объемов капитального ремонта и восстановления существующего оборудования;
- Внедрение эффективных методов водоподготовки;
- Применение закрытой схемы присоединения систем ГВС при строительстве и реконструкции автономных систем теплоснабжения;
- Реконструкция и строительство очистных сооружений ТЭЦ и котельных с применением современных природосберегающих технологий.
На тепловых сетях и центральных тепловых пунктах:
- Создание возможности перераспределения тепла в зоны перспективного строительства и увеличение пропускной способности существующих тепловых сетей, закольцовка тепловых сетей для повышения надежности работы систем теплоснабжения;
- Применение теплопроводов, теплоизолированных в заводских условиях, с системой дистанционного контроля увлажнения теплоизоляции;
- Совершенствование технологии прокладки и усиление контроля за качеством строительства и эксплуатации тепловых сетей;
- Оптимизация теплогидравлических режимов работы тепловых сетей с учетом их фактического состояния, ограничения по максимальной температуре, а также роста автоматизированных тепловых пунктов у потребителей;
- Внедрение теплопроводов на основе пластиковых труб;
- Применение пластинчатых теплообменников, шаровой и дисковой запорной и регулирующей арматуры;
- Внедрение современной аппаратуры контроля и диагностики за состоянием оборудовании тепловых сетей и центральных тепловых пунктов. Создание системы диспетчеризации и мониторинга состояния тепловых сетей позволит оперативно реагировать на нештатные ситуации;
- Разработка комплекса организационных и технических мероприятий с целью эффективной антикоррозийной зашиты инженерных сетей;
- Внедрение эффективных методов очистки теплообменных поверхностей от отложений и зашиты теплопроводов oт коррозии;
- Наряду с развитием тепловых сетей, увеличение ежегодного количества реконструированных и капитально отремонтированных теплопроводов для недопущения роста и последующего планомерного сокращения количества теплопроводов, имеющих предельные сроки эксплуатации, и как следствие, высокую удельную повреждаемость.
В теплопотребляющих системах:
- Переход к эффективным энергосберегающим архитектурно- строительным решениям при проектировании и строительстве;
Контроль за качеством тепловой изоляции, применяемой в новом строительстве, увеличение термического сопротивления ограждающих конструкций зданий. Теплоизоляция зданий старой застройки. Усиление контроля за эксплуатацией существующих зданий с целью недопущения сверхнормативных тепловых потерь;
- Оптимизация потребления тепла путем установки терморегуляторов на отопительных приборах, обеспечивающих местное регулирование, электронных регуляторов в центральных и индивидуальных тепловых пунктах, с целью регулирования отпуска тепловой энергии на отопление, вентиляцию и ГВС от величины водоразбора и необходимого напора у потребителей;
- Проведение периодических режимно-наладочных работ в тепловых сетях, системах отопления и горячего водоснабжения;