Повышение надежности (безотказности, долговечности, ремонтопригодности, сохраняемости), экономичности и экологичности тепловых сетей зависит не только от совершенствования их уровня технической эксплуатации, но и от своевременного ввода в действие новых прогрессивных технологий и технических новшеств в виде проектов и мероприятии. Рассмотрим их:
1. Бесканальная прокладка теплопроводов типа “труба в трубе” с пенополиуретановой изоляцией в полиэтиленовой оболочке и системой контроля увлажнения изоляций.
Достоинства такой прокладки:
– устранение на 80 %возможности повреждения теплопроводов от наружной коррозии;
– сокращение потерь тепла через пенополиуретановую изоляцию в 2–3 раза;
– снижение эксплуатационных расходов по обслуживанию теплотрасс;
– уменьшение в 2–3 раза сроков строительства;
– сокращение в 1,2 раза капитальных затрат при прокладке теплотрасс по сравнению с канальной;
– пенополиуретановая изоляция рассчитана на длительное воздействие температуры теплоносителя до 130 °С и на кратковременное пиковое воздействие температуры до 150 °С.
Надежная и безаварийная работа теплопроводов тепловых сетей обеспечивается путем использования системы оперативно-дистанционного контроля (ОДК) изоляции.
Такая система позволяет контролировать качество монтажа и сверки стального теплопровода, заводской изоляций, работ по изоляций стыковых соединений. Контроль за состоянием ОДК в процессе эксплуатации теплопровода осуществляется с помощью детектора. Один детектор позволяет одновременно контролировать две трубы до 5 км каждая. Точное местоположение поврежденного участка определяется с помощью переносного локатора. Один локатор позволяет определить место повреждения на расстояние до 2 км от точки его подключения.
Срок службы тепловых сетей с пенополиуретановой изоляцией прогнозируется на 30 лет.
2. Сильфонные компенсаторы по сравнению с сальниковыми обеспечивают полную герметичность компенсационных устройств, уменьшают эксплуатационные затраты.
Надёжные сильфонные компенсаторы выпускает АО “Металкомп” для всех диаметров теплопроводов при всех видов прокладок.
Применение таких компенсаторов, например в Мосэнерго, на магистральных теплопроводах диаметром от 30 до 1400 мм в количестве более 2000 штук позволило сократить удельные утечки воды с 3,52 л/м3·ч до 2,34 л/м3·ч.
3. Шаровая запорная арматура аппаратура повышенной плотности, шаровая запорно-регулирующая арматура с гидроприводом, применяемая в качестве клапанов “рассечки”, позволяет улучшить эксплуатационные характеристики арматуры и коренным образом изменить существующие схемы защит систем отопления от повышенного давления.
4. Внедрение новых схем регулирования производительности насосно-прокачивающих станций. С применением частотно регулируемых приводов, использование схем защиты от повышения давления в обратной магистрали при остановке приводит к значительному улучшению работы оборудования и снижению расхода электроэнергий при работе этих станций.
5. Одной из важнейших задач эксплуатации тепловых сетей является вентиляция каналов и камер с целью снижение тепловых потерь через изоляцию теплопроводов. Увлажнение изоляции теплопровода подземной прокладки также является одной из причин повышенных теплопотерь в сетях.
Таким образом, для уменьшения влажности и тепловых потерь необходимо вентилировать каналы. Камера позволяет поддерживать влагосостояние тепловой изоляции на уровне, обеспечивающих минимальные теплопотери.
6. На долю внутренней коррозии приходится около трети повреждений тепловых сетей. Даже соблюдение нормативной величины утечек тепловой сети, равной 0,25 % объема всех теплопроводов, что составляет 30000 т/ч, приводит к необходимости жесткого контроля качества подпиточной воды.
Основным параметром на который можно воздействовать, является значение водородного показателя (рН).
Повышение значение рН сетевой воды является надежным способом борьбы с внутренней коррозией при условии поддержания в воде нормируемого содержания кислорода. Высокая степень защиты теплопроводов при рН > 9,25 определяется изменением свойств железнооксидных пленок.
Уровень повышения рН, обеспечивающих надежную защиту теплопроводов от внутренней коррозии, и существенным образом зависит от содержания сульфатов и хлоридов сетевой воде. Чем больше их концентрация в воде, тем выше должно быть значение рН.
7. Одним из немногих способов продления рабочего ресурса тепловых сетей, прокладываемых стандартным способом, за исключением теплопроводов в ЛПУ-изоляции служат антикоррозийные покрытия научно производственным комплексом “Вектор”. Разработан комплект антикоррозионных покрытий “Вектор 1025”, “Вектор 1214” для защиты от коррозии наружных металлических поверхностей теплопроводов, конструктивных элементов, металлических опорных конструкций и создания гидроизолирующих слоев на тепловой изоляции.
8. Для оценки фактического состояния металла труб, обоснования необходимости осуществления прокладки участка, определения очередности осуществления замены по участкам должна проводиться инженерная диагностика теплопроводов подземной прокладки, включающая комплекс работ по инструментальному и визуальному контролю.
10. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В СИСТЕМАХ ОТОПЛЕНИЯ,
ВЕНТИЛЯЦИИ И ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ, СУШИЛЬНЫХ, ВЫПАРНЫХ, РЕКТИФИКАЦИОННЫХ УСТАНОВКАХ
Потребление тепловой энергии в ЖКХ России составляет около половины суммарного теплопотребления в стране на что расходуется более
25 % топлива, ежегодно использованного в стране.
Конечными потребителями тепловой энергии в муниципальном секторе являются, в основном, население и организации бюджетной сферы.
Основной проблемой системы теплоснабжения страны является расточительное использование тепловой энергии в такой её составляющей – установках отопления и горячего водоснабжения.
Старение зданий приводит к неплотностям в кровле и стенах и, как следствие, к протечкам и повышению инфильтрации; подвалы в них нуждаются в осушке и ремонте.
Обветшание наружных ограждений часто приводит к ухудшению их теплотехнических характеристик. Всё это вызывает увеличение теплопотребления для целей отопления. При этом температура воздуха внутри отапливаемых помещений может быть значительно ниже комфортной.
Эксплуатация отопительных систем далеко не всегда проводится в соответствии с требованиями нормативов. Вследствие этого отопительные приборы заносятся продуктами коррозии; уменьшается эффективная поверхность нагрева, которая не может пропустить необходимое количество тепла для создания комфортных условий в помещениях.
Значительные перерасходы тепловой энергии имеются в системах горячего водоснабжения зданий: часть их неплотностей водоразборной арматуры, часть – с расточительным режимом пользования горячей воды. Еще одна составляющая перерасхода тепловой энергии – это потери через стенки неизолированных стояков и разводящих трубопроводов внутри зданий.
Довольно часто встречаются случаи нарушения гидравлического режима систем теплоснабжения в следствие самого изъятия жильцами устройств, ограничивающих расход теплоносителя в тепловых пунктах. Это приводит к резкому увеличению циркуляции теплоносителя в водяных тепловых сетях. Повышенный расход воды на источниках тепловой энергии приводит к нарушению температурного режима системы. В результате создается не расчетный гидравлический режим системы, когда в установках потребителей вблизи источников циркулируют завышенные расходы теплоносителя с пониженной температурой, а потребители в конце сети получают расходы теплоносителя с пониженной температурой и, как правило, меньше требуемых. В таких условиях работа системы не может быть удовлетворительной, даже если она полностью обеспечена топливом.
Другой круг проблем в системах теплоснабжения связан со старением теплообменного и насосного оборудования центральных и индивидуальных тепловых пунктов (ЦТП и МТП) и высокой повреждаемостью распределительных тепловых сетей, распределительных тепловых сетей, в особенности сетей горячего водоснабжения между ЦТП и присоединенными к ним зданиям.
В России функционируют около 20000 ЦТП, большинство из которых сооружено 20–30 и более лет назад. В них используются трубные теплообменники, требующих больших площадей и выработавших срок службы. Как правило, на этих ЦТП нет приборов учета тепловой энергии и теплоносителя, отсутствуют средства автоматического управления тепловыми гидравлическими режимами. Вода для систем горячего водоснабжения чаще всего не обрабатываются, что приводит к интенсивной внутренней коррозии теплопровода ГВС. К утечкам воды из системы через неплотности добавляются утренние сливы воды, охладившейся за ночь в сетях и стояках. В результате происходит рост потерь воды и нагрузки водопроводных и канализационных сетей и т.д.
Таким образом, назревает необходимость реконструкции ЦТП.
10.1. Повышение эффективности работы систем отопления
и горячего водоснабжения
Учитывая вышеприведенные проблемы, первоочередные задачи – это приведение в нормальное состояние зданий, их теплоснабжающих установок и наладка гидравлических систем в целом. Без этого никакие мероприятия по повышению экономичности систем теплоснабжения не дадут положительного эффекта.
Поверхности теплопроводов ГВС внутри зданий должны быть покрыты слоем тепловой изоляции.
Одним из путей решения проблемы реконструкции крупной ЦТП с разветвленными сетями большой протяженностью считается оборудование ЦТП. В каждом здании, присоединенной к ЦТП с частичным или полным демонтажем в нем, в каждом новом ЦТП устанавливаются современные комплекты, пластинчатые теплообменники, малошумные насосы, приборы учета и регулирования. Такое решение конечно весьма актуально, но требует тщательного технико-экономического обоснования и немалых средств.
Реконструкция ЦТП с небольшой тепловой нагрузкой и с сетями малой протяженности, по-видимому, может производиться без вышеуказанных работ (изменения структуры) с меньшими удельными капиталовложениями, но за неимением средств проводятся лишь на некоторых объектах.
ИТП многих жилых и некоторая часть общественных зданий нуждаются в установке приборов учета тепловой энергии и теплоносителя, систем регулирования нагрузок отопления и ГВС. В последние 5–7 лет в России в этом направлении сделано немало: в Госреестре внесено свыше 200 наименований средств измерений – теплосчётчиков и счетчиков горячей воды и пара для систем теплоснабжения, налажен их выпуск. Признано, что приборы отечественного производства более полно учитывают особенности российских систем теплоснабжения, чем зарубежные, и предпочтительные по стоимости.
Оборудование узлов учета и регулирования на ЦТП потребителей бюджетной сферы идет значительно интенсивней, чем в жилых домах. Сказывается, что эффект от автоматизации теплоснабжающих установок таких зданий проявляется значительно сильнее, да и есть еще поддержка минимального бюджета.
Целесообразность всего этого не оспаривается и для жилых зданий, но пока здесь нет средств и стимулов.
10.2. Анализ энергосберегающих мероприятий
в бюджетных организациях
К беззатратным и низкозатратным энергоснабжающим мероприятиям в системах теплоснабжения относятся составление руководств по эксплуатации, управлению и обслуживанию систем отопления и ГВС, вентиляции и кондиционирования и периодический контроль со стороны руководства учреждений за их выполнением. Все это способствует повышению технического уровня эксплуатации систем теплоснабжения и позволяет получить от 5 до 10 % экономии потребляемых энергоресурсов. Простейшие работы по уплотнению щелей и ликвидации неплотностей в окнах и дверных проемах снижают теплопотребление еще на 5–10 % однако при всей очевидной необходимости вышеприведенным простейшим энергосберегающим мероприятием, как показывает энергетические обследования организаций, не уделяется должного внимания.
К среднезатратным энергосберегающим мероприятиям в системах отопления относятся:
1. Снижение потерь тепла с инфильтрующим воздухом путем уплотнения оконных и дверных проемов. Данные потери достигают 20 %.
2. Снижение трансмиссионных потерь через оконные проемы путем установки штор из пленки ПВХ в межрамном пространстве окон. Трансмиссионные потери тепла через окна составляют 15–30 %. Капитальные затраты на это самое распространенное мероприятие зависят от площади остекления здания, срока окупаемости (находятся в пределах от 0,1 до 1 года).
3. Установка теплоотражателей (панели или тепловые зеркала) за отопительным радиатором на стене посредством двухстороннего скотча. Теплоотражатели, представляющие собой теплоизоляционные прокладки с отражающим слоем, не подлежат сертификации, что облегчает, удешевляет и ускоряет процесс их внедрения. По данным фирм – изготовителей осуществление этого мероприятия снижает теплопотребление на 5–7 %. Рекомендуется устанавливать теплоотражатели за каждым отопительным прибором. Срок окупаемости не превышает 1,5–2 года.
К высокозатрытным энергосберегающим мероприятиям в системе отопления относятся:
1. Оснащение всех систем теплоснабжения счетчиками расходов тепла, что позволяет снизить финансовые затраты до 20 % за счет разницы между фактическим и нормативным теплопотреблением; прекратятся выплаты за отопление в неотопительный период.
Счетчики расхода тепла должны устанавливаться как на вводах в учреждении энергоносителей, так и на вводах энергоносителей в каждом здании.
Капитальные затраты на установку теплосчетчиков зависят от тепловой нагрузки здания и находятся в пределах 60–100 тыс. руб., сроки окупаемости в пределах 1–2 года при экономии тепла до 20 % от годового.
2. Снижение теплопотребления за счет автоматизации системы отопления путем регулировки снижения температуры в зданиях в ночное время и в выходные дни. По данным фирм производителей при автоматизации систем отопления можно достичь 20–30 % снижения расхода тепла за отопительный период. Оно осуществляется путем установки на тепловых вводах в зданиях индивидуальных тепловых пунктов (ИТП) и оснащения всех радиаторов отопления термостатическими регуляторами температуры.
Капитальные затраты на это мероприятие зависят от тепловой нагрузки здания. Например, при нагрузке порядка 1 гкал/ч инвестиции сейчас достигает 500–600 тыс руб. сроки окупаемости находятся в пределах
2,5–5,0 лет при экономии тепла до 30 % от годового.
3. Улучшение тепловой изоляции стен, полов и чердаков. Замена старых рам на стеклопакеты с двойным и тройным остеклением. При такой замене можно получить максимальную экономию тепловой энергии 15–30 %, сроки окупаемости превышают 10 лет.
К высокозатратным энергосберегающим мероприятиям в системах горячего водоснабжения относятся:
– оснащение систем горячего водоснабжения счетчиками расхода горячей воды;
– снижение потребления за счет оптимизации расходов и регулирования температуры.
Основными мероприятиями по экономии энергии в системах вентиляции зданий является:
– замена старых вентиляторов новыми, более экономичными;
– внедрение экономичных способов регулирования производительности вентиляторов;
– блокировка вентиляторов тепловых завес с устройствами открывания и закрывания ворот;
– отключение вентиляционных установок во время отсутствия людей на работе;
– устранение эксплутационных дефектов и отклонений от проекта;
– внедрение автоматического управления вентиляционными установки.
Устройства автоматического регулирования и управления вентиляционными установками в зависимости от температуры наружного воздуха дает экономию электроэнергии до 10–15 %.
Перечислим так же основные мероприятия в системах кондиционирования зданий:
– включение кондиционера только тогда, когда это необходимо;
– исключение переохлаждения и перегрева воздуха в помещении;
– уменьшение до минимума установки охлаждения и нагревания воздуха;
– уменьшение количества свежего и отработанного воздуха в помещениях;
– поддержание в рабочем состоянии регуляторов, поверхностей теплообменников и оборудования;
– исключение просачивания воздуха из некондиционируемых помещений;
– уменьшение утечки в клапанах;
– минимизировать количество воздуха, подводимого к помещению;
– использовать регенерацию энергии между потоками отработанного и свежего воздуха.
Все системы кондиционирования должны работать, когда в помещении находятся люди.