Отказ от ЦТП и изменение температурных режимов в системах централизованного теплоснабжения - необходимый шаг на пути повышения энергоэффективности

Группа специалистов задалась вопросом, почему так разнятся инженерные решения, применяемые в системах централизованного теплоснабжения в России и развитых странах (Дания, Финляндия) считающихся лидерами в области эффективного централизованного теплоснабжения. Предполагалось оценить эффективность применяемых решений у нас в России и у них, в Европе.

Для получения объективной оценки было предложено выполнить научную работу, целью которой являлось получение объективных данных, которые были бы приняты и услышаны не только специалистами в энергетике, но главное специалистами в управлении государством (экономистами и юристами). Результаты этой работы предлагаются вашему вниманию:

Суть работы сводится к проектированию условного города: проектированию внутренней разводки зданий, проектированию квартальных и магистральных тепловых сетей, проектированию источника тепловой энергии (ТЭЦ) для трех вариантов различных сценарных условий. Использование в качестве централизованного источника котельной не рассматривалось.

Первый сценарий основан на технических решениях сформулированных еще во времена СССР и повсеместно применяемых сегодня (температурный график 150/70 ^ОС с применением ЦТП и четырехтрубным подключением зданий). К примеру, так построена система теплоснабжения эксплуатируемая сегодня в г.Москве.

Второй сценарий построен на отказе от использования ЦТП в пользу применения ИТП (так строят в Европе).

А третий сценарий отличается изменением температурного графика в пользу температурного режима, при котором температура теплоносителя в подающем трубопроводе меняется по графику аналогичному 150/70, а в обратном трубопроводе всегда составляет 40 ^ОС.

При разработке схемы теплоснабжения условного города был взят типовой «спальный» квартал городской застройки.

В основе квартала группа из 4 секционных жилых домов переменной этажности (9-17 этажей).

Все дома имеют в своем составе встроенные подземные гаражи-стоянки и встроенные объекты социального назначения. Для корректности сравнения вариантов со сложившейся схемой теплоснабжения принята схема с включением «точечной» застройки в виде здания повышенной этажности с собственным ИТП. Практически данный вариант позволял рассматривать эту «точечную» застройку с собственным ИТП, как объект социального назначения (школа, детсад, магазин и т.п.). Расчетное количество квартир в квартале ~ 1300. Расчетное количество жителей в квартале ~ 3 500 чел.

Для условного города без промышленной застройки принята к рассмотрению схема города из 30 кварталов. При этом условное количество жителей составит ~ 100-110 тысяч человек. Такой город относится к понятию «средний город» по условиям, сложившимся в России.

Для корректности сравнения вентиляционная нагрузка, не превышающая 20% отопительной, подключается к трубопроводам отопления зданий.

Для наглядности результатов работы предложено просчитать стоимость владения системой централизованного теплоснабжения за 20 лет эксплуатации по трем сценариям, и сравнить их между собой.

Результаты работы проведенной силами рабочей группы сведены в таблицы. Все расчеты могут быть представлены заинтересованным лицам по отдельному запросу к рабочей группе.

Сценарные условия:

Кол-во жителей города 100 000 чел;

Площадь отапливаемых зданий 3 000 000 м²;

Минимальная зимняя температура на улице - 25 °С;

Средняя температура отопительного периода - 2,5 °С;

Средняя температура в зданиях + 20 °С;

Отопительный сезон 200 дней;

Температура воды в системе ГВС + 60 °С;

Температура холодной воды (подпитка), зима/лето 5/15 °С;

Полезная тепловая нагрузка, год: 665 951 Гкал;

Показатель потребления тепловой энергии 0,9 Вт/м²*°С;

Потребление тепловой энергии зданием, м²/год 0,23 Гкал;

Показатель потребления ГВС, чел/мес. 5,2 м³;

Цена газа, 1000м³ 3000 рублей

Цена электрической энергии при реализации, кВт/час 1 рубль

Цена электрической энергии при покупке, кВт/час 2,42 рубля

Цена тепловой энергии для конечных потребителей, Гкал 1350 рублей

Цена тепловой энергии на коллекторах источника, Гкал 750 рублей

Таблица 1

Экономические результаты:

Таблица 2

включая стоимость строительства и содержания источника электрической энергии

Экономический эффект (разность между 1 и 3 сценарием) составляет 3 644 245 тыс.руб. Эффект по отношению к объему реализации тепловой энергии составляет 20,3%. Полученный эффект может быть направлен на снижение цены за тепловую энергию для конечных потребителей.

Таблица 3

без стоимости строительства и содержания источника электрической энергии

Экономический эффект (разность между 1 и 3 сценарием) в размере 2 747 000 тыс.руб. Эффект по отношению к объему реализации тепловой энергии составляет 15,3%.

• применение технического решения по сценарию № 3 приводит к снижению потерь тепловой энергии в тепловых сетях на ~ 36%. Если бы в России, соответствующим образом переделали системы централизованного теплоснабжения, то потери тепловой энергии в сетях снизились бы на 36%. Имея сегодня в среднем по стране потери более 12%, внедрение такого решения дало бы эффект в виде снижения выработки ТЭ на ~ 5%. А учитывая масштаб использования тепловой энергии в энергобалансе страны, просматривается соответствующее снижение общего потребления энергоресурсов России.
• Применение технического решения реализованного по сценарию № 3 по сравнению со сценарием №1 приводит к снижению инвестиций при строительстве сетей на 718 013 тыс.руб. (~25%).
• Применение технического решения реализованного по сценарию № 3 приводит к снижению эксплуатационных затрат по тепловым сетям на 49 % (87 907 тыс.руб. в год).

Общий вывод: применение технического решения по сценарию № 3 приводит к снижению стоимости владения системой централизованного теплоснабжения на 20,3 %.

Группа специалистов считает доказанным преимущество использования в централизованных системах теплоснабжения количественно качественного регулирования путем применения ИТП с максимально возможным понижением температуры теплоносителя в обратном трубопроводе вместо применяемых повсеместно в России систем с ЦТП. И считает, что государство должно создать условия, при которых произойдет соответствующая модернизация систем централизованного теплоснабжения.

Рекомендации:

Для того чтобы в России строили системы централизованного теплоснабжения по сценарию №3, а существующие системы централизованного теплоснабжения модернизировали соответствующим образом, на государственном уровне необходимо создать условия (кнут и пряник), при которых у собственников объектов централизованного теплоснабжения (источников, сетей и зданий) принимающих решения об инвестициях и ставящих задачи перед проектировщиками, появился стимул это делать.

Исходя из выводов исследования, достаточно простимулировать снижение температуры теплоносителя в обратном трубопроводе и тогда возникнут условия (интересы субъектов) для модернизации существующих систем централизованного теплоснабжения от сценария №1 к сценарию №3.

Температура теплоносителя в обратном трубопроводе определяется оборудованием принадлежащем потребителю тепловой энергии и для смены этого оборудования инвестиционные затраты придется нести потребителю, а экономический эффект возникающий при этом появляется на стороне поставщика. Следовательно, нужен инструмент, соответствующим образом стимулирующий потребителя (перераспределяющий экономический эффект от поставщика к потребителю). Такой инструмент известен и широко используется в Дании, речь идет о так называемом многоступенчатом тарифе (3+1) в котором ступени 3 и +1 стимулируют снижение температуры теплоносителя в обратном трубопроводе. Подробно о многоступенчатых тарифах изложено в монографии И. Кузник «Централизованное теплоснабжение. Проектируем эффективность», МЭИ 2008. В случае появления такого инструмента возникнет устойчивый вектор интересов собственников объектов систем централизованного теплоснабжения, который гарантированно приведет к соответствующей модернизации систем теплоснабжения в обозримом будущем, 5-7 лет. Для появления такого инструмента следует внести соответствующие изменения, в нормативные акты определяющие порядок образования тарифов в стране.

Помимо этого следует обязать проектировать и строить новые здания в обязательном порядке оборудованные ИТП (гидравлически развязанного) с системами автоматики для регулирования и контроля температуры в обратном трубопроводе. Следует повсеместно выдавать технические условия для новых зданий на подключение к сетям централизованного теплоснабжения с режимами, в которых температура в обратном трубопроводе устанавливается равной 40 °С и обязать оборудовать здания ИТП при капитальных ремонтах, в том числе здания жилого фонда. Необходимо предоставить право теплоснабжающим организациям модернизировать тепловые сети путем сноса ЦТП и установки ИТП у потребителей тепловой энергии.

В случае принятия решения о необходимости реализации предложений обоснованных данной работой, специалисты рабочей группы готовы сформулировать предложения, в виде законопроектов о внесении соответствующих изменений в федеральные законы.