CC BY
74
НАУКА - ПРОИЗВОДСТВУ
УДК 620.92
ОПЫТ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ И ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ АКАДЕМГОРОДКА в г. АПАТИТЫ МУРМАНСКОЙ ОБЛАСТИ
Б.В. Ефимов, В.П. Бакшеев1, А.М. Клюкин
Центр физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН 1 Кольский научный центр РАН
Аннотация
Кольскому научному центру РАН принадлежат земельные участки, здания и сооружения в городах Мурманск, Апатиты и Кировск Мурманской области, а также на различных полигонах на территории области и за ее пределами, вплоть до базы на арх. Шпицберген. Каждый из этих участков имеет свои особенности в организации энергоснабжения и энергопотребления. Основная часть зданий и сооружений расположена на территории Академгородка, занимающего площадь более 40 га в г. Апатиты Мурманской области. Рассматривается важная и наиболее затратная часть проблемы повышения эффективности энергоснабжения КНЦ РАН - оптимизация госбюджетных расходов на теплоснабжение Академгородка.
Ключевые слова:
энергосбережение, энергоэффективность, теплоснабжение, теплопотребление.
Кольский научный центр Российской академии наук (КНЦ РАН) создавался в течение многих десятилетий. Основная часть зданий и сооружений расположена на территории Академгородка, занимающего площадь более 40 га г. Апатиты Мурманской области. Кроме того, КНЦ РАН принадлежат земельные участки, здания и сооружения в городах Мурманск, Кировск Мурманской области и на различных полигонах на территории области и за ее пределами, вплоть до базы на арх. Шпицберген. Каждый из этих участков имеет свои особенности в организации энергоснабжения и энергопотребления. Поэтому проблема повышения эффективности энергоснабжения КНЦ РАН является многоплановой. Комплексный анализ этой проблемы дело будущего и он выходит за рамки настоящей записки.
Далее рассматривается важная и наиболее затратная часть этой проблемы - оптимизация госбюджетных расходов на теплоснабжение Академгородка.
Рис. 1. План г. Апатиты
На плане города, где выделена территория Академгородка КНЦ РАН (рис. 1), видно, что он занимает значительную часть общей площади г. Апатиты, сравнимую с территорией, на которой располагаются здания, предварительно отнесенные к программе «Энергоэффективный квартал». В настоящее время в Академгородке расположено более 70 теплопотребляющих объектов, из которых 46 - научного профиля, объектов социальной сферы - 9, остальные - здания и сооружения вспомогательных служб (склады, мастерские, автобаза и т.д.). До конца 1990-х гг. КНЦ РАН принадлежали 14 жилых домов, окаймляющих Академгородок со всех сторон. В целом теплопотребление КНЦ РАН составляло к началу 1990-х гг. до 10% всей энергии, поставляемой единственным в г. Апатиты мощным источником тепла - Апатитской ТЭЦ.
Эффективное использование энергоресурсов невозможно без организации надлежащего учета и контроля потребления тепловой энергии. До 1990 г. при практически неограниченном финансировании количество потребленного тепла определялось только расчетным путем, предполагалось, что все потребители тепла получают достаточное количество энергии и приточная вентиляция (составляющая примерно 30% от общей установленной мощности теплоприемников в КНЦ РАН) включена на полную мощность. При этом расчетное теплопотребление, оплаченное за счет КНЦ РАН, составило 72 тыс. Гкал (рис. 2). Часть средств в результате оплаты коммунальных услуг жильцами домов, окружающих Академгородок, возвращалась в бюджет, но их практически никто не считал.
Рис. 2. Потребление теплоэнергии, оплаченной за счет бюджета КНЦ РАН, Гкал
Первая попытка навести порядок в этой системе была предпринята в 1990 г., когда на входе в Академгородок был установлен первый счетчик теплоэнергии. Счетчик работал плохо: часто выходил из строя, квалифицированного обслуживающего персонала не хватало. Ремонтные работы затягивались, и практически два отопительных сезона ушло на отладку работы счетчика. В тех экономических условиях это было вполне допустимо. Временной период, когда оплата производилась по фактическому теплопотреблению, увеличивался постепенно. Можно считать, что к концу отопительного сезона в середине 1992 г. счетчик заработал в штатном режиме.
Это совпало с началом реформ в экономике страны, и дальнейший спад в теплопотреблении во многом объясняется внешними для КНЦ факторами: резким снижением температуры воды, подаваемой Апатитской ТЭЦ и сокращением периода отопления с прежнего «конец августа - начало июня» до критически малого срока «конец октября - начало мая». Замерзал весь город и вместе с ним замерзали на рабочих местах сотрудники КНЦ РАН. Бюджетных средств на оплату коммунальных услуг выделялось крайне мало. Других доходов у КНЦ РАН практически не было. Появились долги перед теплоснабжающими организациями, поэтому в 1990-х гг. в КНЦ РАН были приняты меры по дополнительному сокращению расходов. Была полностью выключена приточная вентиляция. На входе теплопроводов во многие здания были поставлены устройства, ограничивающие подачу и без того недостаточного количества тепла. В конце 1990-х гг. все жилые дома, находившиеся на балансе КНЦ РАН, были переданы в муниципальную собственность. С учетом особенностей Академгородка, состоящего в основном из служебных помещений, дополнительно сдвигались сроки начала и конца отопительного периода и, как следствие, началось массовое применение электронагревателей, часто самодельных, не удовлетворяющих требованиям безопасности труда. При всех ненормальных явлениях в тот период можно отметить, что существенным фактором, позволившим выжить КНЦ РАН как бюджетному учреждению явился счетчик тепла на входе в Академгородок. Оплата по факту, а не по расчетной тепловой нагрузке
сделала эффективными мероприятия по экономии энергии внутри КНЦ РАН. В целом за 1990-е гг. теплопотребление уменьшалось, достигнув в 2000 г. уровня примерно в 21 тыс. Гкал, при явно ненормальной обстановке на рабочих местах в течение большей части года.
Тенденция к сокращению тепла, оплачиваемого за счет бюджета КНЦ РАН, продолжилась в 2000-х гг., хотя и более низкими темпами, чем раньше. На рис. 3 приведена сглаженная часть верхней кривой рис. 2 за период с 2000 г. по настоящее время.
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
Рис. 3. Кривая теплопотребления, оплаченного за счет бюджета КНЦ РАН в 2000-х гг., Гкал
С начала 2000-х гг. начались работы по развитию системы учета и контроля тепловой энергии. Этой работе способствовало изменение системы финансирования подразделений РАН по статье «Прочие расходы». В 1990-х гг. средства на оплату коммунальных услуг выделялись целевым назначением. Остатки этих средств в конце года должны были возвращаться в бюджет. В тот период это имело лишь символическое значение, поскольку всех выделенных средств постоянно не хватало. В начале 2000-х гг. ситуация изменилась. Средств для обеспечения самых минимальных потребностей оказалось достаточно. Одновременно деньги стали выделяться на всю статью «Прочие расходы» без выделения сумм на коммунальные нужды. В подразделениях РАН появилась возможность самим определять долю коммунальных расходов в этой статье. Мало того, стало возможным корректировать коммунальные расходы в середине года, то есть после подведения итогов по предыдущему отопительному периоду. Эти факты позволили впервые реально образовать некое подобие фонда энергосбережения, который, правда, нельзя накапливать и нужно истратить только в текущем году. Тем не менее, за счет этих средств (без выделения дополнительных денег из бюджета РАН) за прошедшие годы удалось сделать достаточно много. В качестве примера можно привести то, что затраты на приобретение и монтаж теплосчетчиков в 2000-х гг. составили 530 тыс. руб., из которых около половины были запланированы в начале соответствующего года, а половину составили средства, сэкономленные на теплоснабжении.
Постепенно приборами учета были оснащены отдельные наиболее «теплопотребляющие» здания и кустовые узлы, на которые была разбита территория Академгородка. На сегодняшний день в штатном режиме весь отопительный период действуют 12 счетчиков, по которым ведется учет энергии для оплаты, а также счетчики для контроля за потреблением в наиболее крупных зданиях (рис. 4). Помимо этого, система трубопроводов от Апатитской ТЭЦ до непосредственного ввода в здания передана в собственность теплоснабжающих предприятий (в различные годы разных). Все потери в этой системе относятся к владельцам трубопроводов.
Счетчики снабжены современной системой записи и считывания информации. Сначала путем еженедельного обхода всех счетчиков, а последние два года автоматически (через систему GPRS) часовые показания счетчиков заносятся в компьютер, установленный в помещении механического участка отдела управления делами КНЦ РАН (рис. 5).
Следующим шагом в направлении оптимизации и автоматизации системы теплоснабжения Академгородка стала установка автоматических регулирующих клапанов, позволяющих снижать расход
теплоносителя в ночное время суток, в выходные и праздничные дни. Анализ данных работы регулирующих устройств за отопительный период 2006-2008 гг. показал, что экономия тепловой энергии по отдельным зданиям и кустовым узлам может составить от 8 до 12%. Пока клапаны автоматически регулируют подачу тепла только в суточном режиме, то есть (с учетом инерции в теплоснабжении) подача тепла снижается в 17 часов и возвращается в нормальный режим в 7 часов. Перед выходными днями уменьшение производится вручную, путем обхода всех счетчиков. В сентябре и мае при относительно высокой температуре наружного воздуха в выходные дни отопление вообще полностью выключается. Энергосберегающий режим действует в течение всех выходных дней до раннего утра понедельника или первого рабочего дня, следующего за праздниками. Считается, что при необходимости (или желании) выполнения работ в общевыходные дни гораздо эффективнее использовать местный электродогрев только в помещениях, где находятся сотрудники.
Рис. 4. Расстановка приборов учета теплоэнергии и разделение Академгородка на 12 зон коммерческого учета теплопотребления (черные контура и счетчик № 5 - гостиница)
Следующим энергосберегающим
мероприятием был переход от централизованного горячего водоснабжения на нагрев воды в бытовых целях с помощью маломощных автоматических водонагревателей. Это позволило избежать большого предварительного пропуска горячей воды, особенно при малой потребности в летнее время. Сейчас централизованное горячее водоснабжение оставлено только в тех зданиях, где оно необходимо в технологических целях.
Помимо собственно энергосберегающих мероприятий в 2000-х гг. продолжалась работа по наведению порядка в оплате. С самостоятельными юридическими лицами, финансируемыми из общего бюджета РАН отдельно от КНЦ, были заключены договоры на оплату энергии за счет этих предприятий. В первую очередь это относилось к больнице с поликлиникой (потребление теплоэнергии около 3 тыс. Гкал). Временно пустующие помещения сдаются в аренду с оплатой всех коммунальных услуг.
Параллельно с введением мер, направленных на энергосбережение, в середине 2000-х гг. появилась возможность возвращения нормального температурного режима на рабочих местах. Этим объясняется некоторое повышение теплопотребления в 2005-2006 гг. (рис. 3). Температура во многих зданиях КНЦ была
поднята до приемлемых значений, хотя различие в нагреве отдельных помещений внутри зданий до
настоящего времени велико и здесь нужно решать еще много проблем. Частично в необходимых объемах включена приточная вентиляция. Теплоснабжение Академгородка стало включаться вместе со всем городом. За счет средств, выделяемых на капитальный ремонт зданий, производился ремонт крыш по современным технологиям. Замена старых рам на стеклопакеты приобрела массовый характер. Началась замена старых чугунных радиаторов на современные алюминиевые.
При этом возвращение в нормальный режим произошло на значительно более низком уровне теплопотребления, чем в начале рассматриваемого периода. Это результат всех мероприятий по повышению энергоэффективности и энергосбережения, выполненных в КНЦ РАН в течение 20 лет.
Вопрос о численной оценке эффективности теплосбережения при всей кажущейся очевидности не очень прост. Внешние и внутренние условия в начале 1990-х гг. и сейчас несопоставимы. На это накладываются климатические колебания. Можно предложить следующую оценку. В 2009 г. КНЦ РАН вместе с арендаторами заплатил примерно за 14 тыс. Гкал. Договор на теплоснабжение КНЦ содержит пункт об оплате по счетчикам, но в случае их отказа или признания показаний недействительными в договоре определена верхняя планка оплаты по современной расчетной нагрузке (включая частичную работу приточной вентиляции). Эти цифры согласованы между поставщиком и потребителем и составляют 24.5 тыс. Гкал (расчет по всей установленной мощности теплоприемников дает 36 тыс. Гкал.) Тогда эффективность всей системы учета и регулирования тепла можно считать равной примерно 40%. При этом экспертно можно оценить, что система учета дает 25-30%, а система автоматического и ручного регулирования теплоподачи - 10-15%. Эти цифры близки к оценкам резервов, приводимых в документах центральных органов.
Подводя итоги, можно отметить, что снижение оплаты потребленной теплоэнергии достигалось за счет различных мероприятий. Основные весьма условно можно разделить на три группы.
1. Организационные мероприятия (практически без затрат):
а. отделение жилого фонда;
б. сокращение отопительного периода в 1990-х гг.;
в. сдача временно не используемых помещений в аренду с оплатой арендаторами коммунальных услуг;
г. отнесение потерь во внешней системе теплоснабжения зданий на счет теплоснабжающих организаций;
д. выделение затрат на энергию, необходимую для выполнения работ по хозяйственным договорам;
е. полное выключение приточной вентиляции в 1990-х гг.;
ё. отключение части служебных зданий в начале и конце отопительного периода.
Рис. 5. Пункт сбора текущей информации о теплопотреблении на механическом участке КНЦРАН
2. Организационно-технические мероприятия, лишь опосредованно влияющие на экономию производства и потребления энергии (затратные):
а. установка счетчиков и переход от расчетного теплопотребления к фактическому;
б. ремонт крыш;
в. установка стеклопакетов, дверей и тамбуров;
г. оптимизация работы приточной вентиляции;
д. начало перехода на алюминиевые радиаторы;
3. Собственно энергосберегающие мероприятия (затратные):
а. установка клапанов с суточным циклом регулирования;
б. организация недельного цикла регулирования (в рабочие и выходные дни) вплоть до полного выключения систем отопления на выходные дни в сентябре и мае;
в. отказ от центрального горячего водоснабжения и переход на местные электроводонагреватели. Дать точную оценку затрат в рублях достаточно сложно. Естественно, они выросли
многократно из-за постоянного повышения тарифов на тепло. Можно лишь отметить, что в 2009 г. стоимость 1 тыс. Гкал в г. Апатиты была близка к 1 млн руб., и, если оплату в ~12 млн руб. бюджет КНЦ РАН выдержал, то оплата затрат в 24.5 млн руб. оказалась бы для КНЦ совершенно нереальной.
На данном этапе можно считать, что основные резервы в наведении порядка по учету потребления теплоэнергии в КНЦ РАН исчерпаны. Простейшие средства регулирования установлены, а их модернизация (кроме организации полноценного диспетчерского пункта с дистанционным регулированием теплоподачи) принесет эффект второго порядка малости. Таким образом, работы по энергосбережению, проводимые за счет внутренних резервов и экономии на
теплопотреблении в КНЦ практически завершены. Это доказывает кривая теплопотребления за
последние четыре года, когда количество теплоэнергии, имея незначительную тенденцию к снижению, практически стабилизировалось на уровне с 15 до 14 тыс. Гкал вместе с арендаторами и уровне с 13 до 11.5 тыс. Гкал собственно подразделениями КНЦ РАН (рис. 6).
На сегодняшний день основные резервы остались в модернизации внешней системы теплоснабжения и проведении энергосберегающих работ в зданиях. Это очень дорогостоящие мероприятия, которые за счет средств, полученных только от энергосбережения, провести невозможно. Нужны дополнительные целевые средства. Для их получения необходим энергоаудит Академгородка, проведенный авторитетной организацией, что тоже требует дополнительных затрат. Работа по получению средств проводится руководством КНЦ РАН в 2010 г.
Важно, чтобы и в дальнейшем энергосбережение в КНЦ РАН, с одной стороны, не
превратилось в очередную кампанию, а с другой стороны, не стало самоцелью в ущерб комфортности условий труда и здоровью сотрудников.
Сведения об авторах
Ефимов Борис Васильевич - д.т.н., профессор, директор института, e-mail: [email protected] Бакшеев Валерий Петрович - зам. начальника отдела, e-mail: [email protected] Клюкин Александр Михайлович - зам. директора по общим вопросам, е-mail: [email protected]
