Влияние эффективности теплоснабжения жилых строений на энергосбережение

В нашей стране создалось довольно сложное положение, связанное с проблемами теплоснабжения жилых строений. Постоянно старение оборудования, нехватка средств на замену и ремонт генерирующих установок и тепловых сетей приводят только к ухудшению имеющихся условий функционирования теплоснабжающих систем и распространение аварийности.

Эффективность теплоснабжения

Существующее положение еще более осложняется нередкими срывами поставок топлива вследствие задолженности некоторых потребителей, которые вынуждены оплачивать услуги коммунальных предприятий независимо от фактического расхода топлива. Все это отражается на качестве теплоснабжения, что при существующем состоянии технологического оборудования и тепловых сетей, а также обслуживания проявляется в следующем:

  • над расходами топлива вследствие низкого КПД его использования в действующих устаревших котельных установках;
  • потери тепла из-за неудовлетворительного состояния и обслуживание тепловых сетей;
  • над расходами тепла на отопление помещений, особенно в теплое время отопительного сезона из-за отсутствия возможности даже ручной регулировки.

В результате плохого хранения топлива население вынуждено оплачивать завышенные цены на него, при этом повышение тарифов на тепло почти не отражается на надежности теплоснабжения.

В городах нашей страны повсеместное распространение получила система централизованного теплоснабжения. Но теплогенерирующее оборудование и тепловые сети за 3-4 десятилетия эксплуатации получили неудовлетворительных показателей дееспособности, в результате чего почти повсеместно наблюдаются большие потери тепла. Реконструкция подобных систем требует значительных единовременных капиталовложений, оправдание которых в существующих экономических условиях весьма сомнительное. Однако во многих административных и промышленных центрах существующая система теплоснабжения все же нуждается в реконструкции и перекладки тепловых сетей. Создание систем децентрализованного теплоснабжения могло бы решить проблемы обеспечения населения теплом более экономично и с высокой надежностью, особенно в небольших населенных пунктах, малых и средних городах, поскольку внедрение таких систем минимизирует потери в тепловых сетях, повышает надежность и качество теплоснабжения.

В настоящее время исследовано влияние на эффективность децентрализованного теплоснабжения таких факторов, как численность населенных пунктов (до 50 тыс. чел.). А также удаленность от магистральных газопроводов (до 100 км). В поселениях численностью до 200 чел. (В основном - сельское население с повышенными затратами воды) теплоснабжения может быть организовано индивидуально на каждый дом с использованием установок мощностью до 23 кВт. В населенных пунктах численностью от 5 тыс. человек и более отопления могут обеспечивать блочные котельные мощностью 1.0-2.5 МВт. При промежуточных численности сохраняется значительный фонд жилья индивидуального сектора, поэтому здесь возможно одновременное теплоснабжение от блочных котельных мощностью от 5-1.0 МВт и индивидуальных теплогенераторов.

Расчеты по населенным пунктам принципиально могут выходить или уровня энергопотребления, или численности населения. В данном случае показатель уровня численности населенного пункта более показательным, поскольку позволяет учесть особенности жилищного фонда городов с разной численностью и тем самым ближе к реальным условиям конструирования расчетных схем энергоснабжения, а также дает возможность отделить жилищно-коммунальное и производственное потребление. Кроме того, отчетное потребления тепла практически всегда существенно превышает фактическое потребление и нуждается в корректировке.

Для крупных городов от 10 тыс.чел. и выше эффективны варианты теплоснабжения с одновременной газификацией сетевым газом практически при любой удаленности от магистральных газопроводов. При меньшей численности от 10 до 5 тыс. чел. эффективность указанных мер уже значительно зависит от затрат в газификацию. В городах с еще меньшей численностью в связи с еще большей долей одноэтажной застройки большие затраты на внутренние газовые сети.

Годовые затраты тепла на 1 кв.м отапливаемой площади составляют по стране выше 0,33 Гкал / кв.м, что существенно превышает показатели экономически развитых стран, в которых этот показатель составляет 30-50% от затрат энергии на отопление в нашей стране. Следует выделить следующие причины отставания в уровне энергопотребления:

• высокие для нашей экономики темпы ввода жилья в 60-е - 80-е годы при искусственно заниженных ценах на топливо. Результатом оказались высокие теплопотери ограждающих конструкций, преимущественно через окна;

• низкое качество строительства (дешевые однослойные бетонные панели с низким термическим сопротивлением, недостаточная проработка швов между панелями) низкий уровень инженерного оборудования.В результате температура в помещениях регулируется открыванием занавесок. Состоялся даже спад по сравнению с 50-ми гг, когда была возможность ручной регулировки;

• отсутствие регулирования температуры в помещениях приводит к проблеме циркуляции воздуха в помещениях, что приводит к дополнительным потерям тепла на нагрев воздуха;

• неудовлетворительная эксплуатация дополнительных площадей в помещениях, отсутствие приборов с учета, не способствует созданию у потребителей заинтересованности в экономии тепла и горячей воды.

В результате неэффективного использования тепла, мы вынуждены иметь дело с завышенными тепловыми мощностями котельных и пропускными способностями тепловых сетей. В связи с этим представляет интерес рассмотрение реконструкции систем теплоснабжения совместно с осуществлением мероприятий, позволяющих снизить потребление тепла жилищно-коммунальным сектором. При этом должно снижаться потребление газа и должны уменьшаться затраты на теплоснабжение.

Оценка уровня энергосбережения осложняется отсутствием содержательных исследований потерь тепла в зданиях по составляющим указанных потерь. Поэтому подобные оценки обычно носят экспертный характер, а оценки затрат базируются на современных рыночных ценах на оборудование и его монтаж. Общее положение несколько облегчается тем, что все тепло, поступающее в здание, так или иначе теряется.

Приблизительное распределение потерь тепла, которое производится в котельных, может быть представлен следующими данными:

  • распределительные тепловые сети - 15%
  • окна-35%
  • стены-10%
  • избыточное отопления помещений - 30%
  • горячее водоснабжение - 10%.

Среди основных причин потерь в тепловых сетях можно выделить крайне ухудшенные и слишком изношенную теплоизоляцию, утечки горячей воды и коррозия труб. 70% тепловых сетей, эксплуатируемых в городах нашей страны, превысили нормативный срок использования и требуют замены на новые. Переход к автономного теплоснабжения потребителей может устранить данные потери или уменьшить в три раза до достижения нормативных значений потерь.

Отсутствие регулирования температуры в квартирах приводит к избыточному отопления помещений, поскольку в холодный период в результате применения системы разводки труб на определенных этажах обеспечивается температура, превышающая комфортную, а на других - ниже. Значительные перерасхода тепла осуществляются во время потепления наружного воздуха, когда необходимость в отоплении сохраняется, но потребность в тепле резко снижается. В действительности регулирования температуры в существующем жилом фонде может осуществляться в ручной способ, использование которого может обеспечить экономию тепла оценивается в 25% от потерь на перегревания. Средства автоматического регулирования могут позволить уменьшить потери на обогревания помещений до 70%, но затраты на их оборудование и настройки будут существенно выше.

Расходы воды на одного проживающего в нашей стране в 3-4 раза больше аналогичного показателя для экономически развитых стран и превышают разумный уровень комфортного потребления, причины чего состоят в низком качестве отечественного оборудования. За счет установки современного оборудования расхода воды могли бы быть снижены в 2 раза.

Особенно для 5-этажной застройки 70 - 80-х г. могут быть значительными потери тепла через стены, но затраты на внешнюю изоляцию чрезмерно велики. Поэтому дополнительная изоляция использоваться только в новом строительстве.

Потребность в газе на производство тепла и горячее водоснабжение с учетом энергосберегающих мероприятий может быть снижена почти на 70% по сравнению с вариантом без энергосбережения. Что позволит уменьшить собственную тепловую мощность котельных. Но, вместе с тем, капиталовложения в энергосбережение более значительные и на порядок превышают затраты в теплогенерирующие мощности.

Итак, энергосберегающие средства ощутимым образом могут помочь проблеме низкой эффективности теплоснабжения в городах нашей страны, но они требуют слишком больших материальных затрат, которые способны оправдать себя только в отдаленной перспективе. В то же время, не исключен риск возникновения непредвиденных заранее проблем, связанных с переоборудованием устаревших систем и установкой новых, испытанных до сих пор в наших условиях эксплуатации установок. Значит, выход из сложившейся ситуации следует искать в области возможных комплексных решений, учитывающих многофакторности воздействия на функционирование систем в целом, на уровне города. Подобные решения наиболее тесно связаны с той сферой организационного влияния на эффективность тепло, касающейся градостроительных аспектов регулирования работы системы.

Анализ существующих проблем в теплоснабжении городов показал, что большинство из них возникает вследствие стихийности развития систем теплоснабжения. Одним из возможных вариантов решения задачи повышения эффективности управления системой теплоснабжения города является разработка схемы теплоснабжения города с целью выработки комплекса мер, направленных на оптимизацию всей системы теплоснабжения с учетом перспективного плана развития территории, которая позволила бы до минимума снизить потери на выработке и транспортировке тепла от собственных источников и эффективно использовать имеющиеся резервы. Компьютерное моделирование процессов в системе теплоснабжения города может позволить достоверно оценивать параметры ее текущего функционирования, рассчитывать надежность, рассматривать различные варианты ее перспективного развития, а также определять оптимальные варианты теплоснабжения потребителей при аварийных ситуациях. Основной проблемой при разработке схемы теплоснабжения является получение актуализированных данных, которые могут характеризовать фактическое состояние системы теплоснабжения. Поэтому указанной разработке должно предшествовать создание информационно-аналитической модели системы теплоснабжения города, поскольку правильное размещение и использование данных позволило бы в дальнейшем использовать указанную информацию для проведения расчетов и компьютерного моделирования.

В конечном счете создание подобной компьютерной модели может позволить сбалансировать процессы снабжения тепловой энергии от источников до самых потребителей, обеспечив при этом более экономичный и энергоэффективный режим загрузки источников. Возможности многовариантного моделирования помогли выбрать оптимальные решения при разработке перспективной схемы теплоснабжения города.

Влияние эффективности теплоснабжения жилых строений на энергосбережение

В настоящее время в нашем государстве в критическом состоянии находится теплофикация городов, как их централизованное теплоснабжение от ТЭЦ, которые производят в комбинированный способ электрическую и тепловую энергии. Происходит массовый отказ от централизованного теплоснабжения на базе ТЭЦ и переход на децентрализованное теплоснабжение от домовых котельных и даже квартирных теплогенераторов. В то же время в передовых странах Западной Европы теплофикация быстро развивается, вытесняя конденсационные электростанции (КЭС). Довольно часто применяются мини-ТЭЦ и микро-ТЭЦ, которые также осуществляют комбинированное производство электроэнергии и тепла, но уже в условиях децентрализованного теплоснабжения. Чем же объясняется такое положение, когда в довоенные тридцатые, и многочисленные послевоенные годы в СССР теплофикация городов на базе крупных ТЭЦ широко применялась и обеспечивала многомиллионную экономию органического топлива, а в последние два десятилетия переродилась в малоэффективной, а в ряде случаев убыточную и ненадежную систему теплоснабжения городов.

Считается, что подобное положение объясняется главным образом сработанностью оборудования ТЭЦ и тепловых сетей, значительными тепловыми потерями в сетях и снижением теплового потребления промышленностью.

Действительно, все это может иметь место и значительно снижает эффективность теплофикации. Однако не следует на этом основании считать, что ликвидация данных причин приведет традиционные теплофикационные системы к прежней их эффективности, как в экономии топлива, так и в более низкой стоимости тепла. Дело в том, что эффективность теплофикации зависит не только от технического состояния ТЭЦ, тепловых сетей и тепловых пунктов, но и от совершенства производства электроэнергии на КЭС, коэффициента полезного действия отопительных котельных и ряда других факторов. Соотношение действия всего комплекса указанных факторов в различные периоды применения теплофикации или тормозило или форсировало ее развитие. Так, например, после Первой мировой войны и в 20-е годы прошлого века в Германии и других западных странах действующие КЭС превратились в ТЭЦ, от которых осуществлялась теплофикация городов. Но уже в 30-х годах теплофикацию в упоминавшихся странах было замедлено. Более широко стало применяться теплоснабжения от центральных котельных.

Создаваемые в последние два десятилетия ТЭЦ на парогазовой основе позволили увеличить удельную выработку электроэнергии на тепловом потреблении в 2 раза по сравнению с действующими паротурбинными ТЭЦ, что значительно повышает экономию топлива от теплофикации. Она значительно снижается от повышения экономичности разделенного выработки энергии на КЭС и тепла в индивидуальных, автоматизированных теплоисточниках на природном газе. Стало очевидным, что традиционные теплофикационные системы не могут в новых условиях обеспечить необходимую экономию топлива и оправдать значительные капитальные затраты в строительство таких систем. Только их модернизация и применение новых способов комбинирования может вернуть былую экономичность теплофикации. Таким путем пошли Германия, Дания и другие страны Запада, создавая новые системы с более высокой топливной и общеэкономической эффективности.

Совсем другие изменения произошли в последние 10-15 лет в нашей стране. Перестройка плановой системы народного хозяйства в систему с рыночной экономикой, привели к общей кризиса. Промышленное производство уменьшилось более чем в 2 раза, снизился жизненный уровень населения. В настоящее время, когда большинство действующих ТЭЦ отработали свой ресурс, а их устаревшие энергоблоки должны демонтироваться. Итак, существует достаточно трудная проблема: что делать с такими ТЭЦ? Наиболее применяемым вариантом является переоборудование их в парогазовые ТЭЦ, или надстройкой существующих паровых турбин газовыми, с заменой их котлов на котлы-утилизаторы, или без такой замены. Однако каждый из данных вариантов имеет свои недостатки. Общий для всех вариантов недостаток заключается в увеличении количества сжигаемого топлива внутри города, при том, что может вызвать большие затраты на снижение вредных выбросов других объектов города. В условиях, когда вложения больших средств на парогазовую реконструкцию городских ТЭЦ оказывается невозможной, необходимы более простые решения с малыми капиталовложениями, которые привели к уменьшениям количества сжигаемого в городе природного газа.

Результаты проведенных исследований

Согласно проведенных исследований, комбинированная выработка тепловой и электрической энергии на ТЭЦ может обеспечить более 25% экономии топлива при допустимых капиталовложениях. Наибольший экономический эффект можно достичь при сочетании последовательного и параллельного нагрева воды в сетях на ТЭЦ, мини-ТЭЦ и в местных котельных. Изложенное выше показывает, что применение только централизованной или только децентрализованной системы теплоснабжения, как правило, не целесообразно. Каждая из данных систем имеет свои области применения. Максимальный эффект достигается в условиях нашей страны при оптимальном сочетании данных систем. Необходимо использовать полезный опыт западноевропейских стран, достигают максимального комбинированной выработки теплоэлектроэнергии на загородных ТЭЦ, а также отказались от систем, неэффективная работа которых приводила к сверхзатрат топлива, тормозя развитие теплофикации.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *