Способы уменьшения потерь энергии в тепловых сетях

Организация гидравлических режимов функционирования тепловой сети, при которых было бы обеспечено требуемое распределение расхода  теплоносителя между всеми потребителями, является одной из важнейших, но сложных  задач. Ее необходимо решить, чтобы  наладить эффективную работу системы  теплоснабжения в целом и каждой системы теплопотребления в отдельности. Для этого нужны совместные усилия всех организаций, эксплуатирующих  систему теплоснабжения, поскольку  приходится иметь дело, как было сказано, с единой гидравлической системой – водяной тепловой сетью с многочисленными системами теплопотребления, по которым циркулирует теплоноситель – сетевая вода.

Из-за высокой плотности  теплоносителя водяные тепловые сети отличаются низкой гидравлической устойчивостью. Вследствие этого они  подвержены разрегулировке при любых возмущениях – подключении или отключении потребителей, изменении коммутации тепловой сети, изменении расхода теплоносителя в отдельных системах теплопотребления, например, при работе регуляторов горячего водоснабжения и т. п.

Системы централизованного  теплоснабжения с момента создания находятся в непрерывном изменении. Протяженность трубопроводов растет или, наоборот, сокращается из-за отключения части потребителей. Это периодически создает трудности в организации  гидравлических режимов тепловых сетей  и управлении ими.

Немало тепла «уходит» через стены, полы, потолки, окна и двери зданий и сооружений старой постройки. В старых зданиях из кирпича потери составляют примерно 30  %, а в зданиях из бетонных плит со встроенными радиаторами – до 40  %. Потери тепла в зданиях увеличиваются и из-за неравномерности распределения тепла в помещениях, поэтому желательно проводить выравнивание разности температур (пол – потолок) с помощью потолочных вентиляторов. За счет этого потери тепла можно уменьшить до 30  %. Для сокращения утечек тепла из помещений желательно делать воздушный завес.

Возрастают потери тепла  и при избыточном отоплении. Выходом из ситуации является установка снаружи зданий щитов из теплоизоляционного материала (теплошубы), а также замена оконных рам стеклопакетами. Поскольку стеклопакеты имеют несколько воздушных промежутков, их установка позволяет уменьшить потери тепла через окна в два раза. Эти мероприятия называют тепловой реабилитацией. Они позволяют уменьшить потери тепла в старых зданиях до 10–15  %. При постройке новых зданий тепловая реабилитация уже предусмотрена.

Снизить потери тепловой энергии  в помещениях помогает и регулирование тепла с учетом ориентации дома по частям света, что у нас пока не делается.

Основным условием нормального  функционирования систем теплоснабжения является обеспечение в тепловых сетях, перед тепловыми пунктами потребителей, располагаемого напора, достаточного для возникновения  в системах теплопотребления расхода  теплоносителя, соответствующего их тепловой потребности. Однако из-за низкой гидравлической устойчивости тепловых сетей при  различных возмущениях в них  происходит разрегулировка – тем большая, чем ниже их гидравлическая устойчивость.

Существует возможность  значительно повысить гидравлическую устойчивость тепловых сетей и систем теплоснабжения.

Анализ функционирования многих тепловых сетей показал, что их гидравлическая устойчивость тем выше, чем меньше потери напора в трубопроводах тепловых сетей и чем больше располагаемый напор перед тепловым пунктом самого отдаленного потребителя.

Для повышения гидравлической устойчивости тепловых сетей необходимо избыточную часть располагаемого напора дросселировать с помощью гидравлических сопротивлений постоянного или  переменного сечения – дроссельных  диафрагм и сопел элеваторов или  регулирующих клапанов средств автоматического  регулирования. Эти сопротивления  должны быть установлены перед каждой системой теплопотребления или перед  отдельными теплообменными аппаратами.

Итак, наладка водяных  тепловых сетей базируется на всемерном  повышении их гидравлической устойчивости путем повсеместной установки специально рассчитанных дросселирующих устройств  – перед каждой из систем теплопотребления независимо от ее тепловой нагрузки. В  результате каждая из систем теплопотребления в единой системе централизованного  теплоснабжения ставится в одинаковые условия по сравнению с остальными. Все системы теплопотребления становятся гидравлически равноудаленными от источника теплоснабжения.

Регулирование водяных тепловых сетей заключается в распределении  расхода теплоносителя между  всеми подключенными системами  теплопотребления пропорционально  их расчетной тепловой нагрузке.

Регулирование тепловой сети сводится к регулировке функционирования отдельных систем теплопотребления путем изменения при необходимости  гидравлического сопротивления, установленных  дросселирующих устройств.

Критериями правильности регулирования тепловых сетей являются следующие показатели:

- установление расчетного  расхода теплоносителя в тепловой  сети и в каждой из систем  теплопотребления;

- соблюдение необходимого  температурного перепада в каждой  из систем теплопотребления;

- поддержание в отапливаемых  зданиях расчетной температуры  воздуха.

Регулированию тепловой сети обязательно должны предшествовать тщательное обследование системы теплоснабжения и разработка оптимальных для  конкретной тепловой сети эксплуатационных режимов. На основании этого должны быть разработаны и осуществлены в полном объеме наладочные (оптимизационные) мероприятия.

Попытки регулирования тепловой сети без разработки конкретно для  нее оптимального гидравлического  режима и оптимизационных мероприятий (и их выполнения в полном объеме) приводят к еще большей разрегулировке системы теплоснабжения и, следовательно, к чрезмерным затратам топлива, электроэнергии и воды на подпитку тепловой сети.

Учет отпуска и потребления  тепловой энергии и теплоносителей производится в соответствии с правилами  учета тепловой энергии и теплоносителя, утвержденными первым заместителем Министра топлива и энергетики Российской Федерации 12 сентября 1995 г.

Однако степень оснащенности систем теплового потребления и  некоторых источников теплоснабжения (в основном отопительных котельных  систем коммунального теплоснабжения) не позволяет производить расчеты  за полученные теплоэнергию и теплоносители на основании правил [6]. Правила пользования электрической и тепловой энергией, утвержденные Приказом Министерства энергетики и электрификации СССР № 310 от 6 декабря 1981 г., отменены в 2000 г.

Таким образом, ст. 11 Федерального закона № 28-ФЗ от 03.04.1996 (редакция от 05.04.2003) «Об энергосбережении» не выполняется. Учет тепловой энергии и теплоносителей, который сам по себе не может дать энергосберегающего эффекта, но должен стимулировать энергосбережение в  процессе теплоснабжения, в настоящий  период не имеет должной нормативной  базы.

Функции разработки и утверждения  правил учета тепловой энергии не упомянуты ни в положении о  Минэнерго, ни в положении о Минрегионразвитии. Вследствие этого правила коммерческого учета тепловой энергии, отражающие реальное положение, до сих пор не рассмотрены и не утверждены.

Программа повышения  надежности тепловых сетей

Для реализации потенциала энергосбережения необходимо внедрение  целого комплекса мероприятий, среди  которых приоритетное значение имеют  мероприятия, направленные на повышение  надежности функционирования тепловых сетей. Та работа, которая ведется  в тепловых организациях по реконструкции  тепловых сетей, способствует повышению  эффективности систем транспорта и  распределения тепловой энергии. Но очень часто ожидаемый эффект не реализуется из-за нарушений требований нормативно-технических документов НТД, которые предъявляются к  эксплуатации, строительству и капитальному ремонту тепловых сетей.

К числу таких нарушений  при эксплуатации относятся:

• отсутствие контроля фактического состояния теплопроводов в период эксплуатации, не проводятся периодические технические освидетельствования тепловых сетей;
• не проводятся мероприятия по продлению срока службы действующих теплопроводов;
• эксплуатационный персонал не владеет методами защиты от коррозии, учеба не проводится и не планируется;
• не ведется постоянный контроль за состоянием трубопроводов в ППУ - изоляции с системами ОДК из-за отсутствия или неисправности приборов контроля;
• низкое качество проведения аварийно-ремонтных работ;
• не ведется контроль фактических потерь тепловой энергии через тепловую изоляцию теплопроводов, характеризующих состояние тепловых сетей.

Нарушения при строительстве  и капитальном ремонте тепловых сетей:

• капитальный ремонт осуществляется без проектов и анализа причин преждевременного выхода из строя теплопроводов, что приводит к повторению ранее допущенных ошибок;
• в проектах нового строительства тепловых сетей не учитываются реальные условия прокладки трассы;
• оформление проектов не соответствует нормативным документам, также на согласование поступают проекты низкого технического качества, ошибки в расчетах на прочность и цикличность, применение марок стали, не предусмотренных ГОСТом, непродуманная транссировка и т.д.
• в техническом задании на проектирование не указаны данные, на основании которых разрабатываются основные мероприятия, необходимые для защиты от наружной коррозии и обеспечения расчетного срока службы теплопроводов, реальные условия эксплуатации и причины, сократившие расчетный срок службы;
• в проектах отсутствует расчетный срок службы тепловых сетей;
• интенсифицируются процессы коррозии из-за применения при прокладке тепловых сетей материалов и изделий, не отвечающих требованиям действующих НТД;
• работы по проектированию, монтажу и приемке в эксплуатацию систем оперативно-дистанционного контроля трубопроводов в ППУ-изоляции ведутся с нарушением требований действующего НТД, что ведет к снижению срока службы тепловых сетей ниже расчетного, качество прокладки самих труб в ППУ-изоляции не всегда соответствует нормативным документам, некачественные узлы перехода с ППУ на стандартную тепловую изоляцию, отсутствие стыковки участков ОДК в единую систему, строительство зданий повышенной этажности в непосредственной близости от тепловой сети;
• низкая квалификация персонала подрядных организаций, производящих работы;
• в эксплуатацию принимаются теплопроводы, прокладываемые с нарушением положений действующих НТД (качество антикоррозионных покрытий, толщина тепловой изоляции и т.п.).

С учетом вышесказанного к  числу первоочередных мероприятий  необходимо отнести разработку программы  повышения надежности тепловых сетей. В программе необходимо сформулировать все мероприятия по повышению  надежности тепловых сетей, апробированных на действующих тепловых сетях, но не получивших широкого распространения.

Программа должна включать в себя перечень организационных  и технических мероприятий, проводимых при эксплуатации, текущем ремонте, замене и новом строительстве  тепловых сетей с обоснование  каждого мероприятия.

Среди организационных мероприятий  необходимо отметить следующее:

• организация в теплоснабжающих предприятиях службы по защите от коррозии, возложением на нее ответственности за координацию работы по контролю коррозионного состояния тепловых сетей, внедрению защитных мероприятий, определению ресурса, внедрению методов экономического стимулирования, разработке технических заданий в части защиты от коррозии, подготовке планов научно-технических работ, учебе персонала;
• восстановить государственную приемку в эксплуатацию тепловых сетей с проведением независимого приборного контроля качества прокладки;
• произвести постепенный переход от разрушающих методов контроля тепловых сетей к неразрушающим, массово внедрять систему локального профилактического ремонта с заменой конкретных мест максимального коррозионного разрушения, с переориентацией аварийных служб, с устранения аварий на их предупреждение;
• проводить обязательное расследование причин преждевременного выхода из строя трубопроводов тепловых сетей с определением причин, конкретных виновных и мер, необходимых для предотвращения подобных ситуаций, расследование должно проводиться с участием представителей Ростехнадзора.;
• организовать обязательную учебу эксплуатационного персонала методами защиты от коррозии требованиям нормативных документов.

Разумеется, приводимый перечень мероприятий не претендует на исключительность и не является исчерпывающим. Ибо  возможностей на пути к обеспечению  энергетической эффективности –  великое множество, а действенная  программа энергосбережения – продукт  интеллектуального труда, результат  совместного труда энергоаудитора и энергетической службы организации – потребителя ТЭР.

Наладка систем теплоснабжения

Для повышения эффективности  существующих систем энергоснабжения  поселений необходима действенная  система контроля над показателями эффективности их работы.