Тепловая сеть - система трубупроводных коммуникаций, по которой теплоноситель (пар или горячая вода) переносит тепло от источника (теплогенератор - котёл) к потребителям и возвращается обратно: по той же системе коммуникаций-теплопроводов, называемых системой централизованного теплоснабжения. Строительство в данной сфере относится к наиболее ответственным и технически сложным работам, так как прокладка элементов трубопроводной системы в городских и загородных хозяйствах делает весьма трудозатратным их ремонт и аварийное восстановление, что вынуждает предъявлять повышенные требования к качеству капитального строительства. Высокие температуры и давление требуют не менее высокую надежность и гарантии безопасности тепловых сетей (теплотрасс).
По принципиальному типу устройства схемы магистральных тепловых сетей условно подразделяются на кольцевые и радиальные (тупиковые). Между отдалёнными магистральными сетями обычно предусматриваются соединения-перемычки: для того, чтобы при возникновении аварийной ситуации не было чрезмерных перерывов в снабжении теплом. При очень большой протяженности магистральной тепловой сети, в ней устанавливается дополнительный узел - подкачивающая насосная подстанция. С этой целью, под землёй (где обычно и проходят тепловые сети, а также находятся места ответвлений), оборудуются специальные камеры, в которых размещаются сальниковые компенсаторы и трубопроводная арматура (запорно-регулировочной конструкции).
Именно магистральные тепловые сети имеют наибольшую протяженность, так как могут быть удалены от источника тепла на несколько километров и даже более. При строительстве магистральных теплотрасс используются трубопроводы из специальных сталей (для высокотемпературных рабочих сред), диаметр таких труб может достигать 1400 мм. В ситуациях, когда теплоноситель поставляют несколько генерирующих предприятий, на магистральных трубопроводах создают т. н. закольцовки. По сути, объединяющие все эти предприятия в одну теплосеть. Такое решение позволяет серьёзно повысить уровень надёжности снабжения тепловых пунктов и, соответственно, надёжность снабжения теплом конечного потребителя.Тепловая сеть - система трубупроводных коммуникаций, по которой теплоноситель (пар или горячая вода) переносит тепло от источника (теплогенератор - котёл) к потребителям и возвращается обратно: по той же системе коммуникаций-теплопроводов, называемых системой централизованного теплоснабжения. Строительство в данной сфере относится к наиболее ответственным и технически сложным работам, так как прокладка тепловых систем в городских и загородных хозяйствах делает весьма трудозатратным их ремонт и аварийное восстановление, что вынуждает предъявлять повышенные требования к качеству капитального строительства. Высокие температуры и давление требуют не менее высокую надежность и гарантии безопасности тепловых сетей (теплотрасс).
При авариях, время от времени происходящих на магистралях и в котельных, теплоснабжением аварийного участка теплосети занимается одна из соседних котельных данной теплосети. В некоторых случаях устраивается плановое перераспределение нагрузки между теплогенерирующими предприятиями. Вода, подготовленная особым способом, с заданными показателями карбонатной жесткости, содержания кислорода и железа, используется в качестве теплоносителя для магистральных сетей. Обычная водопроводная («жёсткая») вода не должна попадать в магистральную теплосеть, поскольку её химический состав при высоких температурах приводит к ускоренному коррозионному износу трубопровода. В том числе, и для предотвращения этого в проектах тепловых сетей предусматривается такая специальная конструкция, как тепловой пункт. Такой тепловой пункт в норме должен быть удалён от потребителей не более чем на километр. И в пределах городской черты это расстояние достигает по протяженности, в среднем, около двух кварталов.
Экономичный расход энергоресурсов в отопительной системе, может быть достигнут, если выполнять некоторые требования. Одним из вариантов, является наличие температурной диаграммы, где отражается отношение температуры, исходящей от источника отопления к внешней среде. Значение величин дают возможность оптимально распределять тепло и горячую воду потребителю.
Высотные дома подключены в основном к центральному отоплению. Источники, которые передают тепловую энергию, являются котельные или ТЭЦ. В качестве теплоносителя используется вода. Её нагревают до заданной температуры.
Пройдя полный цикл по системе, теплоноситель, уже охлаждённый, возвращается к источнику и наступает повторный нагрев. Соединяются источники с потребителем тепловыми сетями. Так как окружающая среда меняет температурный режим, следует регулировать тепловую энергию, чтобы потребитель получал необходимый объём.
Регулирование тепла от центральной системы можно производить двумя вариантами:
- Количественный. В этом виде изменяется расход воды, но температуру она имеет постоянную.
- Качественный. Меняется температура жидкости, а расход её не изменяется.
В наших системах применяется второй вариант регулирования, то есть качественный. Здесь есть прямая зависимость двух температур: теплоносителя и окружающей среды. И расчёт ведётся таким образом, чтобы обеспечить тепло в помещении 18 градусов и выше.
Отсюда, можно сказать, что температурный график источника представляет собой ломанную кривую. Изменение её направлений зависит от разниц температур (теплоносителя и наружного воздуха).
График зависимости может быть различный.
Конкретная диаграмма имеет зависимость от:
- Технико-экономических показателей.
- Оборудования ТЭЦ или котельной.
- Климата.
Высокие показатели теплоносителя обеспечивают потребителя большой тепловой энергией.
Ниже показан пример схемы, где Т1 – температура теплоносителя, Тнв – наружного воздуха:
Применяется также, диаграмма возвращённого теплоносителя. Котельная или ТЭЦ по такой схеме может оценить КПД источника. Он считается высоким, когда возвращённая жидкость поступает охлаждённая.
Стабильность схемы зависит от проектных значений расхода жидкости высотными домами. Если увеличивается расход через отопительный контур, вода будет возвращаться не охлаждённой, так как возрастёт скорость поступления. И наоборот, при минимальном расходе, обратная вода будет достаточно охлаждена.
Заинтересованность поставщика, конечно, в поступлении обратной воды в охлаждённом состоянии. Но для уменьшения расхода существуют определённые пределы, так как уменьшение ведёт к потерям количества тепла. У потребителя начнётся опускаться внутренний градус в квартире, который приведёт к нарушению строительных норм и дискомфорту обывателей.
От чего зависит?
Температурная кривая зависит от двух величин: наружного воздуха и теплоносителя. Морозная погода ведёт за собой увеличение градуса теплоносителя. При проектировании центрального источника учитывается размер оборудования, здания и сечение труб.
Величина температуры, выходящей из котельной, составляет 90 градусов, для того, чтобы при минусе 23°C, в квартирах было тепло и имело величину в 22°C. Тогда обратная вода возвращается на 70 градусов. Такие нормы соответствуют нормальному и комфортному проживанию в доме.
Анализ и наладка режимов работы производится при помощи температурной схемы. Например, возвращение жидкости с завышенной температурой, будет говорить о высоких расходах теплоносителя. Дефицитом расхода будут считаться заниженные данные.
Раньше, на 10 ти этажные постройки, вводилась схема с расчётными данными 95-70°C. Здания выше имели свою диаграмму 105-70°C. Современные новостройки могут иметь другую схему, на усмотрение проектировщика. Чаще, встречаются диаграммы 90-70°C, а могут быть и 80-60°C.
График температуры 95-70:
Температурный график 95-70
Как рассчитывается?
Выбирается метод регулирования, затем делается расчёт. Во внимание берётся расчётно-зимний и обратный порядок поступления воды, величина наружного воздуха, порядок в точке излома диаграммы. Существуют две диаграммы, когда в одной из них рассматривается только отопление, во второй отопление с потреблением горячей воды.
Для примера расчёта, воспользуемся методической разработкой «Роскоммунэнерго».
Исходными данными на теплогенерирующую станцию будут:
- Тнв – величина наружного воздуха.
- Твн – воздух в помещении.
- Т1 – теплоноситель от источника.
- Т2 – обратное поступление воды.
- Т3 – вход в здание.
Мы рассмотрим несколько вариантов подачи тепла с величиной 150, 130 и 115 градусов.
При этом, на выходе они будут иметь 70°C.
Полученные результаты сносятся в единую таблицу, для последующего построения кривой:
Итак, мы получили три различные схемы, которые можно взять за основу. Диаграмму правильней будет рассчитывать индивидуально на каждую систему. Здесь мы рассмотрели рекомендованные значения, без учёта климатических особенностей региона и характеристик здания.
Чтобы уменьшить расход электроэнергии, достаточно выбрать низкотемпературный порядок в 70 градусов и будет обеспечиваться равномерное распределение тепла по отопительному контуру. Котёл следует брать с запасом мощности, чтобы нагрузка системы не влияла на качественную работу агрегата.
Регулировка
Регулятор отопления
Автоматический контроль обеспечивается регулятором отопления.
В него входят следующие детали:
- Вычислительная и согласующая панель.
- Исполнительное устройство на отрезке подачи воды.
- Исполнительное устройство , выполняющее функцию подмеса жидкости из возвращённой жидкости (обратки).
- Повышающий насос и датчик на линии подачи воды.
- Три датчика (на обратке, на улице, внутри здания). В помещении их может быть несколько.
Регулятором прикрывается подача жидкости, тем самым, увеличивается значение между обраткой и подачей до величины, предусмотренной датчиками.
Для увеличения подачи присутствует повышающий насос, и соответствующая команда от регулятора. Входящий поток регулируется «холодным перепуском». То есть происходит понижение температуры. На подачу отправляется некоторая часть жидкости, поциркулировавшая по контуру.
Датчиками снимается информация и передаётся на управляющие блоки, в результате чего, происходит перераспределение потоков, которые обеспечивают жёсткую температурную схему системы отопления.
Иногда, применяют вычислительное устройство, где совмещены регуляторы ГВС и отопления.
Регулятор на горячую воду имеет более простую схему управления. Датчик на горячем водоснабжении производит регулировку прохождения воды со стабильной величиной 50°C.
Плюсы регулятора:
- Жёстко выдерживается температурная схема.
- Исключение перегрева жидкости.
- Экономичность топлива и энергии.
- Потребитель, независимо от расстояния, равноценно получает тепло.
Таблица с температурным графиком
Режим работы котлов зависит от погоды окружающей среды.
Если брать различные объекты, например, заводское помещение, многоэтажный и частный дом, все будут иметь индивидуальную тепловую диаграмму.
В таблице мы покажем температурную схему зависимости жилых домов от наружного воздуха:
| Температура наружного воздуха | Температура сетевой воды в подающем трубопроводе | Температура сетевой воды в обратном трубопроводе |
| +10 | 70 | 55 |
| +9 | 70 | 54 |
| +8 | 70 | 53 |
| +7 | 70 | 52 |
| +6 | 70 | 51 |
| +5 | 70 | 50 |
| +4 | 70 | 49 |
| +3 | 70 | 48 |
| +2 | 70 | 47 |
| +1 | 70 | 46 |
| 0 | 70 | 45 |
| -1 | 72 | 46 |
| -2 | 74 | 47 |
| -3 | 76 | 48 |
| -4 | 79 | 49 |
| -5 | 81 | 50 |
| -6 | 84 | 51 |
| -7 | 86 | 52 |
| -8 | 89 | 53 |
| -9 | 91 | 54 |
| -10 | 93 | 55 |
| -11 | 96 | 56 |
| -12 | 98 | 57 |
| -13 | 100 | 58 |
| -14 | 103 | 59 |
| -15 | 105 | 60 |
| -16 | 107 | 61 |
| -17 | 110 | 62 |
| -18 | 112 | 63 |
| -19 | 114 | 64 |
| -20 | 116 | 65 |
| -21 | 119 | 66 |
| -22 | 121 | 66 |
| -23 | 123 | 67 |
| -24 | 126 | 68 |
| -25 | 128 | 69 |
| -26 | 130 | 70 |
СНиП
Существуют определённы нормы, которые должны быть соблюдены в создании проектов на тепловые сети и транспортировку горячей воды потребителю, где подача водяного пара должна осуществляться в 400°C, при давлении 6,3 Бар. Подачу тепла от источника рекомендуется выпускать потребителю с величинами 90/70 °C или 115/70 °C.
Нормативные требования следует выполнять на соблюдение утверждённой документации с обязательным согласованием с Минстроем страны.
Для транспортировки тепла к потребителям используют трубопроводы - тепловые сети, которые могут передавать тепло с помощью воды и пара, их соответственно называют водяными и паровыми. В настоящее время тепловые сети передают тепло на большие расстояния. Во избежание больших теплопотерь они должны быть теплоизолированными.
Различают транзитные, магистральные, распределительные и кольцевые трубопроводы. Тепловые сети, которые подводят тепло к промышленным предприятиям, называют промышленными, к жилым и общественным зданиям - коммунальными, к предприятиям и гражданским зданиям -- смешанными.
Схемы тепловых сетей в плане могут быть двух видов: радиальные и кольцевые. Радиальная схема теплоснабжения представляет собой тупиковые ответвления ко всем объектам. В случае аварии эти объекты оказываются отключенными. Кольцевая схема теплоснабжения более надежна и бесперебойна в работе. В ней все ветки мелких ответвлений объединены в общий контур. Тепловые сети разных районов города могут быть соединены между собой, чтобы в случае выхода из строя одного источника тепла его мог дублировать другой. Это позволяет бесперебойно снабжать теплом все районы города и одновременно устранять неисправность.
Тепловые сети делают двух- и многотрубными. Наиболее распространена двухтрубная система, при которой одна труба - подающая, другая - обратная. В этой системе вода циркулирует по замкнутому кругу: отдав свое тепло потребителю, она возвращается в котельную.
В жилых районах применяют два вида водяных систем теплоснабжения: открытую и закрытую. Разница заключается в том, что при закрытой системе теплоснабжения в трубопроводах циркулирует постоянное количество воды, а при открытой системе - часть воды непосредственно из системы разбирается на нужды горячего водоснабжения. В открытой системе теплоснабжения вода должна быть по качеству равноценна питьевой, а запас воды на источнике тепла должен постоянно пополняться.
Однотрубная система подает теплоноситель для отопления и вентиляции, а затем выпускает его в качестве горячего водоснабжения. Вариант наиболее дешевый, но трудно рассчитываемый. Трехтрубная система обеспечивает подачу тепла по двум трубам с разными параметрами теплоносителя, а возврат осуществляется по третьей трубе. В четырехтрубной системе подача тепла на отопление и горячее водоснабжение разделена по двум парам труб. Наиболее применима в настоящее время в населенных пунктах раздельная двухтрубная система теплоснабжения ввиду удобства и экономичности ее использования.
Для горячего водоснабжения используют открытый и закрытый варианты присоединения к тепловым сетям. В открытых сетях горячая вода поступает прямо из теплосети и восполняет в ней тепло из источника. Качество горячей воды невысокое. В закрытых сетях вода теплосети полностью возвращается к тепловому источнику, нагревая водопроводную воду для горячего водоснабжения в теплообменных аппаратах. В этом случае качество горячей воды высокое.
Тепловые сети прокладывают над землей и под землей. Надземная прокладка дешевле, но часто недопустима по эстетическим соображениям. Подземная прокладка наиболее распространена. Различают канальную и бесканальную прокладки трубопроводов.
Канальная прокладка трубопроводов дороже, но надежнее, так как стенки канала защищают трубы от случайных воздействий, блуждающих токов и т.д. Каналы делают кирпичными и железобетонными. По конструкции они бывают проходные (высотой 2 м), полупроходные (высотой 1,4 м) и непроходные.
Бесканальная прокладка теплопроводов - простой и дешевый способ заложения, поэтому он наиболее распространен, особенно при реконструкции и в малоэтажной застройке. Трубы укладываются прямо в грунт. Этот способ имеет, однако, большие недостатки: коррозия, трудоемкость ремонта, отсутствие периодического надзора. Частично их преодолевают, защищая трубы от внешних воздействий грунта изоляционным материалом, цементной коркой и гидроизоляцией. Применяют и армированный пенобетон, где арматуру выполняют в виде сетки, что придает значительную жесткость трубопроводам.
В настоящее время вместо ранее применявшейся армопенобе-тонной бесканальной прокладки трубопроводов очень широкое применение получили теплоизолированные пенополиуретановые (ППУ) системы трубопроводов. Принципиальной особенностью этого вида прокладки трубопроводов является практически полная герметичность конструкции, позволяющая располагать трубопроводы тепловых сетей во влажных грунтах без дополнительной гидроизоляции и попутного дренажа. Кроме того, конструкция прокладки трубопроводов может быть оборудована системой оперативного дистанционного контроля (СОДК), позволяющей систематически отслеживать и находить места увлажнения изоляции. При этом способе бесканальной прокладки используют трубы с теплоизоляцией из пенополиуретана диаметром от 57 до 1020 мм в гидроизоляционной оболочке из плотного полиэтилена.
Из этого же вида тепловой изоляции изготавливают фасонные изделия для прокладки трубопроводов: отводы, z-образные элементы для компенсации температурных удлинений, тройники, неподвижные опоры, спускники и воздушники и др. Трубы применяют только новые стальные, черные или оцинкованные марок Ст. 10, Ст. 20, Ст. 17ГС и другие в соответствии с требованиями Госгортехнадзора России.
При строительстве теплотрасс из ППУ трубопроводов особое внимание уделяют тепловой и водонепроницаемой изоляциям стыковых соединений. При этом используют специальную сварную муфту, обеспечивающую абсолютно герметичное соединение стыков. Пенополиуретановая изоляция рассчитана на длительное воздействие температуры теплоносителя до 130 “С и на кратковременное воздействие температуры до 150 °С. Все трубы и остальные элементы трубопроводов при использовании такого оборудования снабжены проводами оперативного дистанционного контроля, сигнализирующими о повреждении проводов или о наличии влаги в изоляционном слое при эксплуатации. Система основана на проводимости теплоизоляционного слоя, которая изменяется при изменении влажности. Для поиска мест неисправности (увлажнение изоляции, обрыв сигнальных проводников) используют методы и приборы, основанные на действии импульсной рефлексометрии.
СОДК включает в себя сигнальные медные проводники, заложенные во все элементы теплосети, разъемы по трассе и в местах контроля (ЦТП, котельной), переносные приборы для периодической проверки и стационарные - для непрерывного контроля.
Прокладка в непроходных каналах - наиболее удобный способ Прокладки теплопроводов, чем и объясняется его частое применение. Преимущество этого способа по сравнению с бесканаль-ной прокладкой состоит в том, что трубопровод защищен от колебания давления в грунте, так как заключен в канал, где находится на специальных подвижных и неподвижных опорах. Его недостаток заключается в отсутствии постоянного наблюдения за состоянием сетей, а в случае аварии трудно найти место повреждения. В непроходных каналах теплосети могут располагаться с неф-темазутопроводами, трубопроводами сжатого воздуха давлением до 1,6 МПа и водопроводами.
В проходных коллекторах теплосети могут размещаться совместно с водопроводами диаметром до 300 мм, кабелями связи, силовыми кабелями напряжением до 10 кВ, а в городских коллекторах - также с трубопроводами сжатого воздуха давлением до 1,6 МПа и напорной канализацией. Во внутриквартальных коллекторах допускается совместная прокладка водяных сетей диаметром не более 250 мм с газопроводами природного газа давлением до 0,005 МПа и диаметром до 150 мм. При совместной прокладке теплосети и водопровода во избежание нагревания изолируют, размещая его либо в одном ряду, либо под тепловыми сетями, учитывая при этом нормативную глубину заложения. В проходных коллекторах ведут непрерывное наблюдение и контроль за состоянием сетей. Ремонт таких сетей упрощается.
В сложных участках, например, под центральными магистралями с большим движением, при пересечении железных дорог, под зданиями, где проходные коллекторы невозможно проложить, а непроходные каналы нельзя прокладывать из-за ограниченной возможности развития на случай ремонта, применяют полупроходные каналы. Хотя в них проход очень мал (высота - до 1,4 м, ширина - 0,4…0,5 м), все же можно осмотреть и отремонтировать теплосеть.
Трассу тепловых сетей в городах прокладывают в отведенных для инженерных сетей технических полосах параллельно красным линиям улиц, дорог и проездов вне проезжей части и полосы зеленых насаждений, но при обосновании допускается расположение теплотрассы под проезжей частью или тротуаром. Теплосети нельзя прокладывать вдоль бровок террас, оврагов или искусственных выемок при просадочных грунтах.
Уклон тепловых сетей независимо от направления движения теплоносителя и способа прокладки должен быть не менее 0,002.
В СНиП 2.04.07-86* содержатся особые условия для устройства пересечений тепловыми сетями других подземных сооружений.
Магистральные сети располагаются по главным направлениям от источника тепла и состоят из труб больших диаметров - от 400 до 1200 мм. Разводящие сети имеют диаметр трубопроводов от 100 до 300 мм, а диаметр трубопроводов, ведущих к потребителям,- 50… 150 мм.
Паровые системы Теплоснабжения делают одно- и двухтрубными, при этом конденсат возвращается по специальной трубе - кон-денсатопроводу. Под действием начального давления 0,6… 0,7 МПа, а иногда и 1,3… 1,6 МПа, пар движется со скоростью 30…40 м/с. При выборе способа прокладки теплопроводов главной задачей является обеспечение долговечности, надежности и экономичности решения.
Тепловые сети монтируют из стальных электросварных труб, расположенных на специальных опорах. На трубах устраивают запорную и регулирующую арматуры (задвижки, вентили). Опоры трубопроводов создают горизонтальное незыблемое основание. Интервал между опорами определяют при проектировании.
Опоры тепловых сетей подразделяют на неподвижные и подвижные. Неподвижные опоры фиксируют расположение конкретных мест сетей в определенной позиции, не допускают никаких смещений. Подвижные опоры допускают перемещение трубопровода по горизонтали вследствие температурных деформаций.
Между неподвижными опорами на расчетных расстояниях располагают П-образные удлинения труб, компенсирующие температурные напряжения, удлиняющие трубопровод. Компенсаторы предохраняют сети от разрушений.
Для размещения на теплотрассе отключающей арматуры, неподвижных опор устраивают камеры высотой 2 м. В них спускаются через люки.
Пожалуй, всем известно, что огромные котлы-градирни и испускающие дым полосатые трубы, что видны с любой точки города, принадлежат ТЭЦ. Более того, многие знают, что эти махины обеспечивают наши дома светом, отоплением и горячим водоснабжением. Но что именно представляет собой процесс образования тепла и как в нем задействованы колонны градирен – вопрос довольно запутанный.
Расходные материалы
Весь процесс работы ТЭЦ начинается с подготовки воды. Поскольку она используется здесь в качестве основного теплоносителя, то перед попаданием в паровой котел, где с ней будут происходить основные метаморфозы, требует предварительной очистки. Чтобы предупредить накипь на стенках котлов, воду сначала смягчают – ее жесткость порой необходимо уменьшить в 4000 раз, также ее нужно избавить от различных примесей и взвесей.
В качестве топлива для подогрева котлов с водой на различных электростанциях используют, как правило, газ, уголь или торф. Сгорание этих материалов выделяет тепловую энергию, которую на станции и используют для работы всего энергоблока. Уголь перед использованием перемалывают, а поступающий газ очищают от механических примесей, сероводорода и углекислого газа.
Производство пара
Огромный паровой котел в машинном зале – высота с 9-этажный дом не предел – можно назвать сердцем ТЭЦ. Его питает подготовленное топливо, выделяя при этом огромное количество энергии. Под ее силой вода в котле превращается в пар с температурой на выходе почти в 600 градусов. Под давлением этого пара вращаются лопасти генератора, в результате чего создается электричество.
ТЭЦ вырабатывает также тепловую энергию, предназначенную для отопления и горячего водоснабжения района и города. Для этого на турбине существуют отборы, которые выводят часть нагретого пара, пока тот еще не дошел до конденсатора. Выведенный пар передается в сетевой подогреватель, выступающий в качестве теплообменника.
Тепловые сети
Попав в трубки сетевых подогревателей, вода нагревается и передается по подземным трубопроводам дальше в тепловую сеть за счет насосов, гоняющих воду по трубам. Теплосети, как правило, несут воду 70-150 градусов – все зависит от температуры снаружи: чем ниже градус на улице, тем горячее теплоноситель.
Перевалочным пунктом для теплоносителя становится центральный тепловой пункт (ЦТП) . Он обслуживает сразу целую систему зданий, предприятие или микрорайон. Это своеобразный посредник между объектом, создающим тепло и непосредственным потребителем. Если в котельной вода нагревается благодаря сгоранию топлива, то ЦТП работает с уже нагретым теплоносителем.
Рецепт горячей воды
Поставка теплоносителя заканчивается на входе в ЦТП или ИТП (индивидуальный ТП) – так, теплоноситель передается для дальнейших действий в руки ТСЖ или другой управляющей компании. Именно в тепловом пункте создается та горячая вода, с которой мы привыкли иметь дело – поступающая сюда с ТЭЦ вода греет в теплообменнике чистую холодную воду из водозаборников и превращает ее в ту самую горячую, что течет в наших кранах.
Обогрев здания и комнаты, эта вода постепенно остывает, ее температура падает до 40-70 градусов. Часть такой воды идет на смешение с теплоносителем и подается в наши краны с горячей водой. Дорога же другой части – снова на станцию, здесь остывшую воду согреют сетевые теплообменники.
Для чего же нужны градирни?
Величественные и массивные башни, называемые градирнями, не являются реакторами и центрами событий на ТЭЦ и на самом деле играют вспомогательную роль. Как это ни удивительно, но они применяются на теплостанции для охлаждения воды. Но зачем давать остывать той воде, которую постоянно нагревают?
В градирнях используется вторая часть « обратки», прошедшей цикл нагревания-охлаждения. Но ее температура еще довольно велика: 50 градусов для дальнейшего применения – слишком высокий показатель. Используют же побывавшую в градирнях воду для охлаждения конденсаторов паровых турбин. Это необходимо для того, чтобы пар, прошедший через паровую турбину, смог попасть в конденсатор и на холодных трубах внутри него сконденсироваться. Эти трубы как раз и охлаждаются водой, прошедшей градирни, температура которой теперь около 20 градусов. Если их не остудить, то не будет и потока пара через турбину, тогда и работать она не сможет. Конденсатор же снова превратит пар в воду, которая будет вновь пущена по циклу.
В.Г. Семенов , генеральный директор ОАО «Объединение ВНИПИэнергопром», президент НП «Энергоэффективный город», главный редактор журнала «ЭНЕРГОСОВЕТ», г. Москва
Серьезных проблем с определением стоимости горячей воды раньше, в период отсутствия приборов учета, не существовало. Обычно применялись два норматива - удельное потребление воды на одного жителя и расход тепловой энергии на кубометр воды. Жители потребляли воду, не задумываясь об экономии, а теплоснабжающие организации устраивал норматив.
Но пришло время оприборивания, и нерешенная централизованно задача - определить, что такое горячая вода, теперь вынужденно решается в многочисленных судах, поскольку при любом нормативе какая-нибудь из сторон оказывается в проигрыше. Для понимания проблемы и создания энергоэффективной модели экономических отношений с горячей водой необходимо серьезно разобраться.
Горячая вода как товар складывается из двух товаров: исходной воды и тепловой энергии, содержащейся в воде (использованной на ее нагрев). Прибор учета горячей воды - это обыкновенный водомер, установленный на вводе в квартиру. Основная проблема водомера - он не измеряет теплосодержание. Если даже поставить тепловычислитель и датчик температуры, то этого для корректных измерений количества тепла, потраченного на нагрев, будет недостаточно, т.к. надо измерить и температуру исходной холодной воды. А это можно сделать при разных схемах подключения в разных точках: в подвале дома, на ЦТП, а то и на теплоисточнике. Поэтому массово применяется усредненная температура исходной воды - зимой +5, а летом +15 градусов, что соответствует расходу тепла 0,055 и 0,045 Гкал/куб. метр (при температуре горячей воды 60 градусов). Такое понимание горячей воды не зависит от типа системы теплоснабжения, типа теплового пункта и совпадает с пониманием жителя, которого интересует, что течет из его крана.
Но во многих домах нормально функционируют циркуляционные системы ГВС и тепловая энергия в этом случае нужна не только для обеспечения параметров горячей воды, выливающейся из крана, а и на компенсацию потерь в полотенцесушителях, стояках и быстро распространяющихся системах теплых полов, которые частенько подключают к цикуляционному контуру ГВС. Эти затраты тепловой энергии уже давно было принято также относить на горячую воду, путем введения повышенных нормативов на подогрев кубометра воды. Так в горячей воде появилась еще одна, уже третья составляющая. Право на установление нормативов было дано муниципалитетам, которые, не смотря на наличие методических указаний Минрегионразвития РФ, иногда стали устанавливать норматив даже ниже исходного, не учитывающего циркуляцию.
Ситуация еще более обострилась из-за требования Санэпидемнадзора о повышении температуры горячей воды до 60 градусов (СНиП требовал не более 55 градусов) - теплосодержание в кубометре воды повысилось, а объем реализации ее наоборот - понизился. Надо было вводить компенсационное повышение норматива, но это, в свою очередь, приводило к повышению тарифа на горячую воду, что политически не приветствовалось.
Массовая установка приборов учета и применение современных водоразборных кранов еще более усугубили ситуацию - люди снизили потребление горячей воды, а потери с циркуляцией остались неизменными, и стали составлять до половины от расхода тепла на нагрев непосредственно потребляемой горячей воды. В крупных городах разногласия стали исчисляться сотнями миллионов рублей.
Рассмотрим варианты при разных схемах присоединения.
1 вариант - индивидуальный тепловой пункт (ИТП)
Прибор учета тепловой энергии установлен, как правило, только на входе в здание до теплового пункта и не может отдельно показать количество тепловой энергии затраченной на подогрев водопроводной воды и на отопление.
В редких случаях, обычно, когда ИТП принадлежит теплоснабжающей организации, приборы учета устанавливаются и после ИТП, отдельно на отопление и на горячую воду, либо только на горячую воду, а отопление рассчитывается по разнице.
В простом случае, владельцы отдельного нежилого здания закупают:
- при открытой системе - тепловую энергию и теплоноситель. Не выделяется теплоноситель, используемый на горячее водоснабжение и на компенсацию утечек в здании.
- при закрытой системе - водопроводную воду, тепловую энергию на ее подогрев и теплоноситель для компенсации утечек в системе отопления здания. Методика распределения оплаты за тепловую энергию между лицами, использующими отдельные части здания, государством не регулируется.
В многоквартирном жилом доме (МКД) у водоканала и теплоснабжающей организации закупаются такие же товары, но проблемы возникают при распределении оплаты за них между жителями.
Ставить дополнительные приборы учета тепловой энергии отдельно на горячую воду после ИТП не имеет смысла по следующим причинам:
- приборы эти весьма дороги;
- погрешность их, отнесенная не к расходу циркулирующей в здании воды, а к расходу воды, выливающейся из кранов, весьма велика;
- тепло, содержащееся в горячей воде, используется и на цели отопления здания стояками ГВС, полотенцесушителями и с помощью теплых полов.
Проще ввести универсальную для всей страны простейшую формулу норматива расхода тепловой энергии, содержащейся в воде, выливающейся из крана:
q=(Т 1 -Т 2)/1000 [Гкал/м 3 ];
где T 1 - температура горячей воды, т.е. 60 градусов, Т 2 - усредненная температура водопроводной воды.
Тариф на горячую воду будет стабильным и неоспоримым, так как все особенности переменных циркуляционных потерь тепла в конкретном здании будут рассматриваться вне этого тарифа. Отпадает необходимость введения отдельного тарифа на нагрев горячей воды, являющегося переменным и непонятным для жителя, либо, что еще хуже, переменного тарифа на кубометр горячей воды, рассчитываемого по показаниям приборов учета ежемесячно.
Расход тепла в системе ГВС здания до водоразборных кранов (на циркуляцию) лучше относить к общедомовым нуждам и распределять не по количеству жителей, а по квадратным метрам, так же как на отопление. Даже если в квартире никто не зарегистрирован, то владелец ее будет оплачивать свою долю от этого расхода, что справедливо (другим более точным вариантом, является распределение по количеству ванных комнат).
Таким образом, при наличии прибора учета тепла в ИТП, расположенном в МКД, тепло в горячей воде принимается по универсальному нормативу на кубический метр потребленной горячей воды (по водомеру после ИТП), остальное тепло относится на отопление и распределяется пропорционально площади квартир. Переменность расхода тепла на циркуляцию жители будут воспринимать спокойно, так как платежи за отопление, пересчитываемые на квадратный метр, тоже переменны.
При завышении температуры горячей воды жители регулируют ее температуру смешивая с холодной, поэтому потребление тепла с ГВС практически не увеличится, но может увеличиться расход тепла с циркуляцией из-за более горячих труб полотенцесушителей или стояков, это тепло будет учтено общедомовым счетчиком и соответственно отнесено на отопление.
При занижении температуры горячей воды автоматически снижается учитываемый теплосчетчиком расход тепла, потому недоотпуск тепловой энергии на поддержание нормативной температуры ГВС автоматически будет учтен в отопительной составляющей (затраты тепла с циркуляцией приобретают отрицательные значения) и предлагаемый подход только заметно упрощает расчеты и делает их достаточно прозрачными.
Теплоснабжающей организации без разницы, как будет распределяться тепло, потраченное на нагрев горячей воды, по жителям или по квадратным метрам. А для самих жителей есть принципиальная разница - если потребление воды они регулируют сами, то регулировкой циркуляции должна заниматься управляющая компания. При небольшом водопотреблении оплата циркуляционных потерь может превышать плату за горячую воду. Учет этого факта принципиально меняет подход к энергосбережению в части горячей воды - экономить надо не только в квартире, но и во всем доме (контроль температуры, регулировка циркуляции, утепление трубной разводки, установка перемычек и кранов на полотенцесушители).
В рассматриваемом варианте товар - горячая вода появляется непосредственно в водоразборном кране при оказании услуги по горячему водоснабжению.
Затраты на содержание и эксплуатацию теплового пункта несет собственник, если это теплоснабжающая организация, то они учитываются в тарифе на тепловую энергию.
2 вариант - центральный тепловой пункт
Приборы учета тепловой энергии установлены на вводе в здание, один по отоплению, другой по горячей воде.
При открытой схеме - конструкция принципиально не отличается от случая с ИТП. Разница в том, что теплоноситель для целей горячего водоснабжения доставляется в дом не по общей трубе, а по отдельной.
Прибор учета тепловой энергии на вводе в дом показывает расход поступившего в дом теплоносителя, но количество тепловой энергии, потраченное теплоснабжающей организацией на его нагрев, прибор показать не может, у него нет сигнала от датчика температуры исходной водопроводной или артезианской воды. Приходится вручную вводить некую усредненную температуру как минимум в двух вариантах - для отопительного и неотопительного периодов.
Зато потребление тепловой энергии на обеспечение циркуляции тот же прибор рассчитывает без проблем. Циркуляционный расход равен расходу в обратном трубопроводе, а разность температур измеряется тут же.
Напрашивается простая схема аналогичная варианту с ИТП. Теплосодержание горячей воды устанавливается фиксированным (можно с двумя вариациями - лето/зима) и рассчитывается по простейшей формуле. Расход тепла на циркуляцию относится к общедомовым нуждам и распределяется пропорционально количеству квадратных метров и в период оплаты отопления приплюсовывается к ней.
Если теплоснабжающая организация, владеющая ЦТП, завышает температуру выше согласованной, то за превышение потребитель не платит. Периоды снижения температуры ниже требований СанПиН, фиксируются в архиве теплосчетчика, и этого достаточно для предъявления штрафных санкций. Но даже без предъявления штрафов в тепловычислитель прибора учета легко можно «вшить» программу снижения расчетного расхода тепла на циркуляцию пропорционально недогреву горячей воды.
При закрытой схеме на ЦТП для целей горячего водоснабжения подогревается водопроводная вода. По конструкции закона «О теплоснабжении» ЦТП являются частью тепловой сети, а тепловые сети предназначены для передачи теплоносителя. Замена этой конструкции на другую, потребует внесения огромных, неоправданных изменений в закон.
В то же время, введение понятия «горячая вода как теплоноситель, используемый на нужды ГВС» оказалось неоправданным, так как горячая вода в доме тоже стала бы теплоносителем и нормативные документы, регламентирующие отношения с горячей водой внутри дома, транслировались на теплоснабжающие организации. Также возникла бы методологическая сложность отнесения всего объема теплоносителя в открытой системе теплоснабжения к горячей воде, так как большая часть его рано или поздно будет использована на нужды горячего теплоснабжения.
Так что же циркулирует в тепловых сетях после ЦТП, к которым по закрытой схеме присоединены системы горячего водоснабжения потребителей (тепловых сетях ГВС)? Это не вода из системы холодного водоснабжения, так как изменился ее состав (содержание бактерий, железа и т.д.) и температура. В то же время это не теплоноситель из магистральных тепловых сетей, а какой-то другой теплоноситель, соответствующий всем его функциям (передача тепловой энергии, потери в сетях, возможность непосредственного использования). Похоже, что эту развилку можно преодолеть введением понятия циркуляционная вода.
Циркуляционная вода является фактически аналогом теплоносителя в открытой схеме теплоснабжения, который может изготавливаться не только на ЦТП, но и на теплоисточнике (малые ТЭЦ или котельные) при четырехтрубных тепловых сетях. Она также циркулирует по замкнутому контуру в тепловых сетях и также используется как непосредственно на цели ГВС, так и для передачи потребителям тепла через их теплопотребляющие установки - полотенцесушители и теплые полы.
Циркуляционная вода - вид теплоносителя в закрытых системах теплоснабжения, используемый в тепловых сетях после центральных тепловых пунктов для обеспечения нагрузки горячего водоснабжения.
В этом случае система отношений с потребителем, подключенным к ЦТП, будет точно такая же, как и при открытой схеме. Для упрощения расчетов стоимость циркуляционной воды принимается равной стоимости водопроводной воды, затраты на ее изготовление учитываются в составе тарифов на тепловую энергию.
Горячая вода образуется непосредственно в доме и ее стоимость складывается из стоимости циркуляционной воды (по тарифу на холодную воду) и стоимости нормируемого количества тепла на ее подогрев (по тарифу на тепловую энергию).
Охлаждение циркуляционной воды в здании учитывается прибором учета и распределяется между жителями по квадратным метрам как потребление тепловой энергии на общедомовые нужды (по тарифу на тепловую энергию). Потери в тепловых сетях ГВС остаются за теплоснабжающей или теплосетевой организацией.
3 вариант - отсутствие в доме циркуляции горячей воды
При таком варианте потери тепла на циркуляцию отсутствуют, но это не означает, что вода в трубной разводке не остывает. Так как теплоснабжающая организация не отвечает за отсутствие циркуляционных трубопроводов, расчеты за горячую воду должны вестись по фактической ее температуре. Фиксировать количество тепла в кубометре воды невозможно, так как невозможно измерить тепловые потери в трубной разводке.
Для таких случаев особую важность имеет теплоизоляция стояков, так как это способствует не только снижению потерь, но и предотвращает массовые сливы остывшей воды.
Вариант прямого разбора теплоносителя из батарей отопления может рассматриваться как утечка на внутридомовых сетях, с разнесением измеренных прибором учета теплоносителя и тепловой энергии по квадратным метрам площади квартир.
