О решении проблем в системе теплоснабжения г. Хабаровска

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

О решении проблем в системе теплоснабжения г. Хабаровска

С.Н. Канев, генеральный директор

 В Хабаровске и Хабаровском крае, как и во многих других регионах России, преимущественно используются «открытые» системы теплоснабжения, а система отопления и вентиляции подключены по «зависимой» схеме присоединения к тепловым сетям (ТС).

Открытые системы теплоснабжения имеют следующие недостатки.

1. Большие расходы подпиточной воды и, следовательно, большие затраты на водоподготовку.

2. При открытой схеме ГВС потребитель получает воду непосредственно из тепловой сети. В этом случае горячая вода может иметь температуру 90 ОС и более и давление 6-8 кгс/см2, что приводит не только к перерасходу тепла, но и потенциально создает опасную ситуацию как для санитарного оборудования, так и для людей.

3. Неустойчивый гидравлический режим теплопотребления.

4. Плохое качество теплоносителя, который содержит большое количество механических примесей, органических соединений и растворенных газов. Это приводит к уменьшению срока эксплуатации трубопроводов систем теплоснабжения из-за повышенной коррозии и к уменьшению их пропускной способности из-за «обрастания», что нарушает гидравлический режим.

5. Невозможность, в принципе, создания комфортных условий у потребителя при использовании элеваторных систем отопления.

Необходимо отметить, что практически все тепловые пункты абонентов г. Хабаровска оборудованы элеваторным тепловым вводом.

Главное достоинство элеватора - это то, что он не потребляет энергии на свой привод. Сложилось мнение, что элеватор имеет низкий КПД, и это было бы справедливо, если для его работы необходимо было бы расходовать энергию. На самом деле для работы смешения используется разность давлений в трубопроводах системы теплоснабжения. Если бы не элеватор, то пришлось бы дросселировать поток теплоносителя, а дросселирование - это потеря энергии. Поэтому применительно к тепловым вводам, элеватор - это не насос с низким КПД, а устройство для вторичного использования энергии, затраченной на привод циркуляционных насосов ТЭЦ. Также к достоинствам элеватора можно отнести то, что для его обслуживания не требуются высококвалифицированные специалисты, т.к. элеватор - это простое, надежное и непритязательное в эксплуатации устройство.

Основной недостаток элеватора - это невозможность пропорционального регулирования тепловой мощности, т.к. при не изменяющемся диаметре отверстия соплового аппарата он имеет постоянный коэффициент смешения, а процесс регулирования предполагает возможности изменения этой величины. По этой причине на Западе элеватор отвергнут как устройство для тепловых пунктов. Отметим, что данный недостаток можно ликвидировать, если использовать элеватор с регулируемым соплом.

Однако практика использования элеваторов с регулируемым соплом показала их низкую надежность при плохом качестве сетевой воды (наличие механических примесей). Кроме того, такие устройства имеют небольшой диапазон регулирования. Поэтому в г. Хабаровске эти устройства не нашли широкого применения.

Другой недостаток элеватора - это ненадежность его работы при малом располагаемом перепаде давления. Для устойчивой работы элеватора необходимо иметь перепад давления от 120 кПа и более. Однако до настоящего времени в г. Хабаровске проектируются элеваторные узлы при перепаде давления 30-50 кПа. При таком перепаде нормальная эксплуатация элеваторных узлов, в принципе, невозможна и поэтому очень часто потребители с такими узлами работают на «сброс», что приводит к сверхнормативным потерям сетевой воды.

Применение элеваторных узлов тормозит внедрение в системах теплоснабжения энергосберегающих мероприятий, таких как комплексное автоматическое регулирование параметров теплоносителя в здании и адекватную этим задачам конструкцию системы отопления, обеспечивающих точность и стабильность комфортных условий и экономичный расход тепла.

Комплексное автоматическое регулирование включает в себя следующие базовые принципы:

регулирование в индивидуальных тепловых пунктах (ИТП) или автоматизированных узлах управления, обеспечивающих в соответствии с отопительным графиком изменение температуры теплоносителя, подаваемого в систему отопления в зависимости от температуры наружного воздуха;

индивидуальное автоматическое регулирование на каждом отопительном приборе при помощи термостата, обеспечивающего поддержание заданной температуры в помещении.

Все вышеизложенное привело к тому, что, начиная с 2000 г., в г. Хабаровске начался масштабный переход от открытых «зависимых» систем теплоснабжения к закрытым «независимым» системам с автоматизированными тепловыми пунктами (АТП).

Реконструкция системы теплоснабжения с применением энергосберегающих мероприятий и переходом от открытых «зависимых» систем к закрытым «независимым» системам позволит:

повысить комфортность и надежность обеспечения теплом за счет поддержания необходимой температуры в помещениях вне зависимости от погодных условий и параметров теплоносителя;

повысит гидравлическую устойчивость системы теплоснабжения: гидравлический режим магистральных ТС нормализуется вследствие того, что автоматика не допускает сверхнормативного превышения потребления тепла;

получить экономию тепла в размере 10-15% за счет регулирования температуры теплоносителя в соответствии с температурой наружного воздуха и ночного снижения температуры в отапливаемых зданиях до 30% в переходный период отопительного сезона;

увеличить срок эксплуатации трубопроводов системы отопления здания в 4-5 раз, вследствие того, что при «независимой» схеме теплоснабжения во внутреннем контуре системы отопления циркулирует чистый теплоноситель, не содержащий растворенного кислорода и поэтому отопительные приборы и подводящие трубопроводы не забиваются грязью и продуктами коррозии;

резко уменьшить подпитку ТС и, следовательно, затраты на водоподготовку, а также повысить качество горячей воды.

Применение «независимых» систем теплоснабжения открывает новые перспективы в развитии внутриквартальных сетей и внутренних систем отопления: использование гибких предизолированных пластиковых распределительных трубопроводов, имеющих срок службы около 50 лет, полипропиленовых труб для внутренних систем, штампованных панельных и алюминиевых радиаторов и т.п.

Однако переход в Хабаровске к современным системам теплоснабжения с АТП поставил перед проектными и монтажными организациями, энергоснабжающей организацией, потребителями тепла ряд проблем, таких как:

* отсутствие круглогодичной циркуляции теплоносителя в магистральных ТС;

* устаревший подход к проектированию и монтажу внутренних систем теплоснабжения;

* необходимость в техническом обслуживании современных систем теплоснабжения.

Рассмотрим эти проблемы более подробно.

Проблема № 1. Отсутствие круглогодичной циркуляции в магистральных трубопроводах ТС.

В Хабаровске магистральные трубопроводы системы теплоснабжения находятся под циркуляцией только в течение отопительного сезона: примерно с середины сентября до середины мая. В остальное время теплоноситель поступает по одному из трубопроводов: подающему или обратному, причем часть времени он подается по одному, а часть по другому трубопроводу.

Это приводит к большим неудобствам и дополнительным затратам при внедрении энергосберегающих технологий в системах теплоснабжения, в частности, в системах ГВС. Из-за отсутствия циркуляции в межотопительном сезоне приходится использовать смешанную открыто-закрытую систему ГВС: закрытую в отопительном сезоне и открытую в межотопительном сезоне, что увеличивает капитальные затраты на монтаж и оборудование теплового пункта на 0,5-3%.

Проблема № 2. Устаревший подход к проектированию и монтажу внутренних систем теплоснабжения зданий.

В доперестроечный период развития нашего государства правительством была поставлена задача по экономии металла. В связи с этим началось массовое внедрение однотрубных нерегулируемых систем отопления, что было обусловлено более низкими (по сравнению с двухтрубными) металлозатратами, затратами на монтаж и более высокой теплогидравлической устойчивостью в многоэтажных зданиях.

Поэтому широкое распространение однотрубных систем при оснащении каждого отопительного прибора термостатом потеряло смысл. В регулируемых системах отопления при установке термостата перед нагревательным прибором двухтрубная система отопления оказывается высокоэффективной и обладающей повышенной гидравлической устойчивостью. При этом расхождения по металлозатратам по сравнению с однотрубными находятся в пределах ±10%.

В [1] предлагается применять однотрубные системы отопления с терморегуляторами только для 3-4-этажных зданий (не более). Там же отмечается нецелесообразность применения в системах отопления с терморегуляторами чугунных нагревательных приборов, т.к. в процессе эксплуатации из них вымываются формовочная земля, песок, окалина, которые забивают отверстия терморегуляторов.

Следует отметить, что двухтрубная система отопления, в отличие от однотрубной, требует обязательной наладки с использованием специального оборудования и высококвалифицированных специалистов.

Хочется верить, что недооценка важности балансировки гидравлики систем отопления связана просто с отсутствием необходимых знаний и опыта.

Если Хабаровским проектировщикам и монтажным организациям задать вопрос: «Нужно ли проводить балансировку колес автомобиля?», то последует очевидный ответ: «Несомненно!» Но почему же тогда балансировка системы отопления, вентиляции и ГВС не считается необходимым делом? Ведь неправильные расходы теплоносителя приводят к неправильным температурам воздуха в помещении, плохой работе автоматики, шумам, быстрому выходу из строя насосов, неэкономичной работе всей системы.

Проектировщики полагают, что достаточно провести гидравлический расчет с подбором труб и при необходимости шайб, и проблема будет решена. Но это не так. Во-первых, расчет имеет приближенный характер, а, во-вторых, при монтаже возникает масса дополнительных неконтролируемых факторов (чаще всего монтажники просто не устанавливают дроссельные шайбы).

Существует мнение [2], что гидравлику систем отопления можно увязать с помощью расчета настроек термостатических клапанов. Это тоже неверно. Например, если по каким-либо причинам через стояк не проходит достаточное количество теплоносителя, то термостатические клапаны будут просто открыты, а температура воздуха в помещении при этом будет низкой. С другой стороны, при перерасходе теплоносителя может возникнуть ситуация, когда открыты форточки и термостатические клапаны. Все вышесказанное абсолютно не умаляет необходимости и важности установки перед отопительными приборами термостатических клапанов, а лишь подчеркивает, что для их хорошей работы необходима балансировка системы.

Как было указано выше, в г. Хабаровске проектируются и монтируются только гидравлически разбалансированные однотрубные системы отопления без термостатов.

Покажем на примерах новых, вводимых в эксплуатацию объектах к чему это приводит.

Пример 1. Детский дом № 1 по ул. Ленина.

Введен в эксплуатацию в конце 2001 г. Система ГВС закрытая, а система отопления однотрубная, без термостатов, подключенная по «независимой» схеме. Проектировал - Хабаровскгражданпроект, монтаж системы отопления и ГВС - Хабаровское монтажное управление № 1. Проектирование и монтаж теплового пункта - специалисты Хабаровского центра энергоресурсосбережения (ХЦЭС). Тепловой пункт находится на техническом обслуживании в ХЦЭС.

После запуска системы теплоснабжения выявились следующие недостатки.

Система отопления не сбалансирована. В одних помещениях наблюдался перегрев: 25-27 ОС, а в других недогрев: 12-14 ОС. Это связано с несколькими причинами:

* для балансировки системы отопления проектировщики предусмотрели шайбы, а монтажники их не врезали, мотивируя это тем, что «все равно они засорятся через 2-3 недели»;

* отдельные отопительные приборы выполнены без замыкающих участков, их поверхность завышена, что приводит к перегреву отдельных помещений.

Кроме того, для того чтобы обеспечить циркуляцию и нормальную температуру, в недогре-тых помещениях, концевые стояки работали на «сброс», что приводило к утечкам воды 20-30 т в сутки и это при «независимой» схеме!

Система приточной вентиляции не работает, а это недопустимо, т.к. в здании установлены термостатические окна с низкой воздухопроницаемостью.

По просьбе Заказчика специалисты ХЦЭС установили на стояках балансировочную арматуру и провели балансировку системы отопления. В результате этого температура в помещениях выровнялась и составила 20-22 ОС, подпитка системы сократилась до нуля, а экономия тепловой энергии составила около 30%. Наладка системы вентиляции не проводилась.

Пример 2. Институт повышения квалификации врачей.

Введен в эксплуатацию в октябре 2002 г. Система ГВС закрытая, система отопления однотрубная без термостатов, подключена по «независимой» схеме.

После запуска системы отопления были выявлены следующие недостатки: система отопления не сбалансирована, арматура для регулировки системы отсутствует (проектом даже не предусмотрены дроссельные шайбы). Температура воздуха в помещениях изменяется от 18 до 25 ОС, причем для того, чтобы довести температуру в угловых помещениях до 18 ОС пришлось увеличить расход тепла в 3 раза по сравнению с требуемым. То есть если теплопотребление здания уменьшить в три раза, то в большинстве помещений температура будет 18-20 ОС, но при этом в угловых помещениях температура не превысит 12 ОС.

Эти примеры распространяются на все вновь введенные здания с «независимыми» схемами отопления в г. Хабаровске.

Проблема № 3. Необходимость в техническом обслуживании современных систем теплоснабжения.

Как показывает наш трехлетний опыт, современные системы теплоснабжения зданий, выполненные с использованием энергосберегающих технологий, в процессе эксплуатации нуждаются в постоянном уходе. Для этого необходимо привлекать высококвалифицированных, специально обученных специалистов, используя специальные технологии и инструменты.

Покажем это на примерах АТП, внедренных в г. Хабаровске.

Пример 1. Тепловые пункты, не обслуживаемые специализированными организациями.

В 1998 г. в г. Хабаровске было введено в эксплуатацию здание «Хакобанка» по ул. Ленинградской. Система теплоснабжения здания была спроектирована и смонтирована специалистами из Финляндии. Оборудование использовано также финское. Система отопления выполнена по «независимой» двухтрубной схеме с термостатами, снабжена балансировочной арматурой. Система ГВС закрытая. Обслуживалась система специалистами банка. В первые три года эксплуатации во всех помещениях поддерживалась комфортная температура. Через 3 года пошли жалобы от жильцов отдельных квартир на то, что в квартире «холодно». Жильцы обратились в ХЦЭС с просьбой обследовать систему и помочь наладить «комфортный» режим.

Обследование ХЦЭС показало: система автоматического регулирования не работает (вышел из строя погодный регулятор ECL), тепло-обменные поверхности теплообменника (ТО) системы отопления засорились, что привело к уменьшению его теплопроизводительности примерно на 30% и разбалансировке системы отопления.

Аналогичная картина наблюдалась в жилом доме № 4 по ул. Дзержинского, где современная система теплоснабжения обслуживалась силами жильцов.

Пример 2. Тепловые пункты, обслуживаемые специализированными организациями.

На сегодняшний день на обслуживании в ХЦЭС находится около 100 АТП. Как показал наш опыт эксплуатации, в процессе обслуживания таких узлов возникают следующие проблемы:

* очистка фильтров, установленных перед теплообменниками ГВС и отопления и перед циркуляционными насосами;

* контроль за работой насосов и теплообменного оборудования;

* контроль за работой автоматики и регулирования.

Качество теплоносителя и даже холодной воды в г. Хабаровске очень низкое и поэтому постоянно возникает проблема очистки фильтров, которые установлены в первичном контуре ТО ГВС и отопления, перед циркуляционными насосами во вторичном контуре ТО. Например, при запуске в эксплуатацию в отопительном сезоне 2002-2003 гг. блока жилых домов по пер. Фабричному, в каждом из которых был смонтирован ИТП, фильтр, установленный в первичном контуре ТО отопления, пришлось промывать 1 -2 раза в день в течение первых 10-ти дней после запуска и затем, в последующие две недели, не менее одного раза в 2-3 дня. На здании цирка и гостиницы цирка в отопительном сезоне 2001-2002 гг. пришлось промывать фильтр холодной воды 1 -2 раза в неделю.

Казалось бы, что очистка фильтра, установленного в первичном контуре, это операция, которую может выполнить неквалифицированный специалист. Однако, для очистки (проливки) фильтра необходимо на какое-то время остановить всю систему теплоснабжения, отключить холодную воду, отключить циркуляционный насос в системе ГВС и затем все это снова запустить. Также при отключении системы теплоснабжения для очистки фильтров желательно отключить, а потом перезапустить систему автоматики, чтобы при запуске системы теплоснабжения не возникало гидроударов. При этом если при отключении первичного контура системы ГВС не отключить вторичный контур по холодной воде, то из-за температурных расширений в ТО ГВС может появиться «течь».

Вторая проблема, которая возникает в процессе эксплуатации АТП, - это проблема контроля за работой оборудования: насосов, ТО, приборов учета и регулирования.

Например, часто перед запуском после межотопительного периода циркуляционные насосы находятся в «сухом» состоянии, т.е. не заполнены сетевой водой, и их сальниковые уплотнения засыхают, а иногда даже прикипают к валу насоса. Поэтому перед запуском, чтобы избежать протечек сетевой воды через сальниковые уплотнения, необходимо насос несколько раз плавно прокрутить вручную.

Также в процессе эксплуатации необходимо периодически следить за работой регулирующих клапанов, чтобы они не работали постоянно в режиме «закрыто» или «открыто», регуляторов давления, перепада давления и т.д., кроме того, необходимо следить за изменением гидравлического сопротивления и теплопередающей поверхности ТО.

Контролировать изменения гидравлического сопротивления и площади теплопередающей поверхности ТО можно регистрируя или периодически измеряя температуру теплоносителя в первичном и во вторичном контуре ТО и перепад давлений, и расход теплоносителя в этих контурах.

Например, в отопительном сезоне 2001-2002 гг. в гостинице цирка через месяц после начала эксплуатации резко упала температура горячей воды. Исследования показали, что в начале эксплуатации расход теплоносителя в первичном контуре системы ГВС составлял 2-3 т/ч, а через месяц после начала эксплуатации он составлял не более 1 т/ч. Это произошло из-за того, что первичный контур ТО ГВС оказался забит продуктами сварки (окалиной), что привело к увеличению гидравлического сопротивления и уменьшению площади теплопередающей поверхности. После того, как ТО был разобран и промыт, температура горячей воды достигла нормы.

Как показал опыт обслуживания современных систем теплоснабжения с АТП, в процессе их эксплуатации необходимо осуществлять постоянный контроль и вносить коррективы в работу систем автоматики и регулирования. В г. Хабаровске в последние 3-5 лет температурный график 130/70 ОС не соблюдается: даже при температуре ниже - 30 ОС температура теплоносителя на входе у абонентов не превышает 105 ОС. Поэтому специалисты ХЦЭС, обслуживающие АТП, на основе статистических наблюдений за режимом теплопотребления объектов перед началом отопительного сезона для каждого объекта вносят в контроллер свой температурный график, который затем корректируют в течение отопительного сезона.

Проблема обслуживания АТП тесно связана с отсутствием достаточного количества высококвалифицированных специалистов, которых целенаправленно не готовят в пределах Дальневосточного региона. В ХЦЭС обслуживанием автоматизированных тепловых узлов занимаются специалисты - выпускники кафедры «Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция» Хабаровского ГТУ, прошедшие обучение на фирмах-изготовителях оборудования.

Выводы

1. В г. Хабаровске в последние 3-4 года начался процесс перехода от открытых систем к современным закрытым системам теплоснабжения с внедрением энергосберегающих технологий. Однако, чтобы ускорить этот процесс и сделать его необратимым, необходимо: переломить психологию Заказчиков, проектировщиков, монтажников и эксплуатационников, которая заключается в следующем: проще и дешевле внедрять устаревшие традиционные схемы теплоснабжения с однотрубными системами отопления и элеваторными узлами, которые не нуждаются в обслуживании и регулировке, чем создавать себе дополнительную головную боль и финансовые затруднения, переходя к современным системам теплоснабжения с системами автоматики и регулирования. То есть построить объект с минимумом капитальных затрат, затем передать его, например, муниципалитету, который должен будет выискивать средства на эксплуатацию этого объекта. В результате крайним снова окажется потребитель (гражданин), который будет потреблять «ржавую» воду из системы теплоснабжения, мерзнуть зимой от недотопа и страдать от жары в переходный период (октябрь, апрель) при перетопе, осуществляя «форточное регулирование»; ? создать специализированные организации, которые бы занимались всей цепочкой: от проектирования и монтажа до пуско-наладки и обслуживания современных систем теплоснабжения. Для этой цели необходимо проводить целенаправленную работу по подготовке специалистов в области энергосбережения.

2. При проектировании необходимо тесно увязывать между собой все элементы систем теплоснабжения: отопление, вентиляцию и ГВС, учитывая не только требования СНиП и СП, но и рассматривая их с точки зрения эксплуатационников.

3. Современные инженерные системы нуждаются в обслуживании, которое могут осуществлять только специализированные организации, имеющие специальное оборудование и высококвалифицированных специалистов.

Литература

теплоснабжение внутренний тепловой ввод

1. Павловский А.Е. О практике применения двухтрубных систем отопления // Инженерные системы. АВОК. Северо-Запад. 2002. № 3.

2. Лебедев Н.И. Балансировка гидравлики систем ОВК // АВОК. 2002. № 5.

3. Иванов А.Н. Опыт эксплуатации пластинчатых подогревателей в условиях г. Санкт-Петербурга // Новости теплоснабжения. 2003. № 5.

Размещено на Allbest.ru