Отказ от центральных тепловых пунктов и изменение температурных режимов в системах централизованного теплоснабжения, необходимый шаг на пути повышения энергоэффективности.

Доклад рабочей группы «НГ».

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 40ОС.

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 oС;
Средняя температура отопительного периода - 2,5 oС;
Средняя температура в зданиях + 20 oС;
Отопительный сезон 200 дней;
Температура воды в системе ГВС + 60 oС;
Температура холодной воды (подпитка), зима/лето 5/15 oС;
Полезная тепловая нагрузка, год: 665 951 Гкал;
Показатель потребления тепловой энергии 0,9 Вт/м2*oС;
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

параметр ед.изм значение
сценарий 1 сценарий 2 сценарий 3
1 температурный график (режим)   150/70 150/70 150/40
2 наличие ЦТП/ИТП   ЦТП ИТП ИТП
3 тип регулирования   Качеств. Колич/кач. Колич/кач.
4.1. длина магистральных трубопроводов теплосети м 40 480 40 480 40 480
4.2. длина квартальных трубопроводов теплосети м 59 100 30 000 30 000
4.3. общая площадь трубопроводов теплосети м2 96 956 74 441 70 636
5 Количество ЦТП шт. 30 0 0
6 Количество ИТП шт. 30 150 150
7 Отпуск тепловой энергии с источника, год Гкал 765 866 751 100 747 810
8.1 Показатель циркуляции теплоносителя (КЦТ) Гкал/т 0,081 0,080 0,110
8.2 Показатель загрузки трубопровода, макс/мин (КЗТ) м/с 1.2/0.33 1.19/0.33 0.86/0.33
8.3 Показатель эффект. теплоизоляции труб (КЭТТ) Вт/м2*oС 0.91 1.02 1.04
9 Выработка эл.энергии, год МВт/час 394 916 385 676 383 820
10 Реализация эл.энергии, год МВт/час 340 649 331 682 330 508
11 Реализация ТЭ, год Гкал 665 951 665 951 665 951
12 Потери ТЭ в теплосети при транспортировании Гкал 55 911 41 144 37 854
13 Потери ТЭ в теплосети при транспортировании % 8,4 6,2 5,7
14 Отношение потерь ТЭ по сценариям % 100 73,8 64,3
15 Потребление газа источником 1000 м3 164 050 161 220 159 615
16 Потребление газа источником тыс.руб. 492 150 483 660 478 845
17 Потребление условного топлива г ут/кВтч 208,2 211,2 208,0
18 Потребление условного топлива кг ут/Гкал 161,6 161,6 161,6
19 Потребление эл.энергии на теплоснабжение, год тыс.руб. 19 091 14 412 9 488
19.1 - на источнике МВт/час 7 666 7 592 7 137
19.2 - в сетях теплоснабжения (ЦТП) МВт/час 7 889 0 0
19.3 - в сетях теплоснабжения тыс.руб. 19 091 0 0
19.4 - в отапливаемых зданиях (ИТП) МВт/час 0 4 214 2 774
19.5 - в отапливаемых зданиях тыс.руб. 0 10 198 6 714
20 Стоимость строительства источника тыс.руб. 4 794 800 4 794 800 4 794 800
21 Стоимость содержания источника (год) тыс.руб. 250 000 250 000 250 000
22 Стоимость строительства сетей тыс.руб. 2 964 800 2 470 425 2 246 787
22.1 - стоимость квартальных сетей ТЭ тыс.руб. 548 409 397 585 371 888
22.2 - стоимость магистральных сетей тыс.руб. 1 244 836 1 244 836 1 023 297
22.3 - стоимость зданий ЦТП (без земли) тыс.руб. 491 674 0 0
22.4 - стоимость оборудования ЦТП тыс.руб. 370 881 0 0
22.5 - отопительные батареи (радиаторы) тыс.руб. 309 000 309 000 351 000
22.6 - стоимость оборудования ИТП тыс.руб. 0 519 004 500 602
23 Стоимость содержания сетей (год) тыс.руб. 91 985 65 104 65 104
24 Стоимость содержания ЦТП (год) рублей 38 274 0 0
25 Стоимость содержания ИТП (год) рублей 1 800 9 000 9 000

Экономические результаты:

Таблица 2

включая стоимость строительства и содержания источника электрической энергии

параметр ед.изм значение
сценарий 1 сценарий 2 сценарий 3
1.1 Затраты (инвестиции) на строительство системы тыс.руб. 7 759 600 7 265 225 7 041 587
1.2. Затраты на содержание системы, 20 лет тыс.руб. 8 023 000 6 482 080 6 482 080
1.3. Затраты на топливо (газ), 20 лет тыс.руб. 9 843 000 9 673 200 9 576 900
1.3. Доход от реализации эл.энергии, 20 лет тыс.руб. 6 812 980 7 960 368 7 932 192
1.4 Доход от реализации тепловой энергии, 20 лет тыс.руб. 17 980 677 17 980 677 17 980 677
1.5 Эффект (превышение доходов над расходами) тыс.руб. -831 943 2 520 540 2 812 302

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

параметр ед.изм значение
сценарий 1 сценарий 2 сценарий 3
1.1 Затраты (инвестиции) на строительство системы тыс.руб. 2 964 800 2 470 425 2 246 787
1.2. Затраты на содержание системы, 20 лет тыс.руб. 3 565 184 1 975 663 1 807 038
1.3. Затраты на покупку ТЭ, 20 лет тыс.руб. 11 487 990 11 266 500 11 217 150
1.4 Доход от реализации тепловой энергии, 20 лет тыс.руб. 17 980 677 17 980 677 17 980 677
1.5 Эффект (превышение доходов над расходами) тыс.руб. -37 297 2 268 089 2 709 702

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.

Рабочая группа НГ:

  • Кузник И.В.;
  • Колубков А.Н.;
  • Ильин Е.Т.;
  • Белов В.М.;
  • Михайлов М.А.;
  • Плехов А.Г.;
  • Гринчевский И.Л.;
  • Гусев М.А.;
  • Гун В.А.;
  • Белов А.Л.;
  • Шеин И.С.;
  • Клюшенков Н.Н.
(0 голосов)
Прочитано 1126 раз

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить