CC BY
53
ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ В
РОССИИ
EVALUATION OF THE POSSIBILITY OF USING OF LOW TEMPERATURE HEAT SUPPLY SYSTEM IN RUSSIA
В.И. Панферов, О.Ф. Гавей, C.A. Голяк, A.M. Уливанов V. Panpherov, O. Gavey, S. Golyak, A. Ulivanov
ФГБ ОУ ВПО Южноуральский ГУ
В статье дается краткое описание систем теплоснабжения России и рассмотрены предполагаемые достоинства и недостатки внедрения низкотемпературных систем теплоснабжения.
The systems of heat supply in Russia are described and prospective advantages and disadvantages from heat supply systems with low temperatures of coolant implementation are reviewed.
Теплоснабжение в России обеспечивают около 485 ТЭЦ, более 190 тыс. котельных и 600 тысяч автономных индивидуальных теплогенераторов [5]. Теплофикация, т.е. совместная выработка электроэнергии и тепла, наиболее выгодна для России. При этом, согласно статистике, износ основного оборудования ТЭЦ и отопительных котельных по разным оценкам составляет 50-80 %, в аварийном состоянии находятся 2530 % [6].
Основными причинами плохого состояния теплотрасс являются: низкий уровень изготовления трубопроводов и строительства теплотрасс, отсутствие надлежащего обслуживания и финансирования, разрегулировка тепловых сетей, которая ведет к гидравлическим ударам. Разрегулировка сетей вызывается: неправильным регулированием отпуска тепловой нагрузки, неправильными расчетами при проектировании систем, отключением потребителей из-за завышенных тарифов и т.п.
Можно выделить несколько последствий плохого состояния тепловых трасс. Во-первых, большие тепловые потери при транспортировке тепла, вызванные некачественной тепловой изоляцией трубопроводов, слишком высокими температурами теплоносителя в подающей магистрали и очень низкими температурами наружного воздуха в зимние месяцы, особенно в северных регионах России. Реальные тепловые потери составляют от 20 до 50 % выработки тепла зимой и от 30 до 70 % летом. Во-вторых, износ сетей ведет к огромным утечкам. Всё это ведёт к большим энергетическим потерям, что повышает затраты при обслуживании централизованного теплоснабжения [5, 6].
Со времен появления теплофикации проводится большое количество исследований, направленных на повышение качества централизованного теплоснабжения и устранения недостатков проектирования, монтажа и наладки тепловых сетей.
7/)П11 ВЕСТНИК _1/2011_МГСУ
Советские ученые полагали, что целесообразно повышать температуру теплоносителя в подающей магистрали до 200 - 225 °С. Это позволило бы снизить количество теплоносителя и, как следствие, уменьшить диаметры теплопроводов, облегчить их монтаж, сократить затраты на обслуживание тепловых сетей и на перекачку теплоносителя. В то же время в странах Европы уже применялись теплоносители с повышенными температурными параметрами [1].
На сегодняшний день все больше исследователей сходится во мнении, что температуру теплоносителя следует понижать [2, 3]. Такая тенденция объясняется сложностью поддержания температуры подаваемой воды на заданном уровне, а температурный график в 150-70 °С на сегодняшний день считается не эффективным. Высокая температура в подающем трубопроводе труднодостижима. Для этого требуется большое количество топлива (что в современных условиях довольно расточительно) и идеальное состояние теплотрасс для сохранения заданной температуры при транспортировке (надлежащая теплоизоляция, исправная запорная и регулирующая арматура, теплопроводы). Высокая температура теплоносителя сегодня избыточна, т.к. теплозащитные свойства зданий со временем повышаются, а деревянные оконные рамы заменяются герметичными пластиковыми стеклопакетами, что приводит к значительному сокращению инфильтрации и, следовательно, уменьшению количества теплоты на нагрев инфильтрующегося воздуха и воздуха приточной вентиляции, поступающего в помещение при проветривании. В связи с этим, чтобы снизить тепловой поток, современные проектировщики уменьшают площадь поверхности отопительных приборов, хотя, по условиям комфортности, длина отопительного прибора должна быть соразмерна ширине окна. Радиатор, состоящий из 3-4 секций, не может обеспечить это соотношение, тепловой поток распределяется не равномерно в объеме помещения и не может перекрыть холодные потоки воздуха, поступающие извне через оконные рамы и при проветривании [3].
Переход на пониженный график теплоснабжения позволяет устранить большую часть из вышеуказанных проблем. Основное преимущество низкотемпературных систем - низкие тепловые потери через изоляцию благодаря уменьшению разности температур наружного воздуха и теплоносителя. По предварительным подсчетам с использованием общепринятых методик [1, 4], потери теплоносителя с температурой 70°С через неизолированный теплопровод на 44-52 % ниже, чем потери того же количества теплоносителя с температурой 150 °С через теплопровод с соответствующим диаметром. Такое снижение теплопотерь позволяет существенно сэкономить капиталовложения.
При использовании теплоносителя с пониженной температурой, уменьшается износ тепловых сетей и оборудования из-за сокращения разности температуры теплоносителя и наружного воздуха. Так, расчетное тепловое удлинение труб с температурой теплоносителя в 70 °С сократится на 43 %, что позволит облегчить расчет и монтаж компенсаторов, а также уменьшить их размеры.
При выработке теплоты для нужд теплоснабжения на ТЭЦ с понижением температуры теплоносителя также увеличится КПД станции. В этом случае на нагрев теплоносителя можно будет использовать пар с пониженными параметрами из отборов турбин, а количество используемого отобранного пара можно будет либо увеличить, либо эффективнее использовать потенциал пара для выработки электрической энергии.
Наряду со снижением тепловых потерь, износа оборудования и повышения эффективности теплофикации, пониженные параметры теплоносителя, в случае установки стеклопакетов, могут сохранить комфортные условия в помещениях. Чем ниже
температура теплоносителя, поступающего в отопительный прибор системы отопления, тем больше становится площадь прибора. По предварительным подсчетам, при понижении температуры теплоносителя до 70 °С, площадь отопительного прибора может увеличиться до 2-х раз [3], что положительно повлияет на равномерное распределение теплоты внутри помещения и воспрепятствует проникновению холодных потоков наружного воздуха за счет инфильтрации.
Также радиатор с пониженной температурой теплоносителя, а значит и с более низкой температурой поверхности, более удобен при эксплуатации.
Помимо вышеперечисленных достоинств низкотемпературного теплоснабжения, необходимо указать и их недостатки. Так, с уменьшением температуры теплоносителя увеличивается его расход. Горячей воды для теплоснабжения с температурой 70 °С потребуется приблизительно в 4 раза больше, чем горячей воды с температурой 150 °С. Это повлечет за собой увеличение диаметров труб системы теплоснабжения, затруднив их изготовление, прокладку и обслуживание, и повысив, тем самым, капитальные затраты на монтаж, наладку и эксплуатацию сетей теплоснабжения. По предварительным подсчетам, при больших расходах теплофикационной воды (2000 - 4500 т/ч), диаметры трубопроводов возрастут, в зависимости от гидравлической увязки, на 30 - 45 %. При невысоких расходах (300 - 1500 т/ч) диаметры трубопроводов увеличатся на 20 - 30 %.
Повышенный расход теплоносителя повлияет и на мощности сетевых насосов, что повысит затраты на электроэнергию.
На сегодняшний день, согласно данным узлов учета, температура подаваемой воды в тепловых сетях практически повсеместно ниже проектной температуры в 150 °С градусов. Отрегулировать тепловую систему и устранить потери теплоты при транспортировке для приведения сетей теплоснабжения к проектным параметрам представляется очень сложной, экономически затратной и нецелесообразной задачей.
Приняв во внимание все вышеуказанные факторы, можно сделать вывод о том, что на сегодняшний день существует необходимость детального исследования низкотемпературных систем теплоснабжения. Необходимо провести точные расчеты, подтвердив их натурными экспериментами, для оценки изменения всех параметров сетей теплоснабжения и экономической целесообразности перевода систем на низкотемпературные режимы. Также в результате этих расчетов и экспериментов необходимо определить, какой именно низкотемпературный график теплоснабжения является наиболее подходящим с точки зрения улучшения состояния тепловых сетей и энергетической эффективности теплоснабжения в целом, повышения комфорта в зданиях и уменьшения капитальных затрат.
Литература
1. Авдолимов Е.М. Реконструкция водяных тепловых сетей. - М: Стройиздат, 1990 г.
2. Гершкович В.Ф. Сто пятьдесят... Норма или перебор? - Журнал Энергосбережение № 5, 2004 г.
3. Махов Л.М. О выборе отопительных приборов и параметров теплоносителя в современной системе водяного отопления. - Труды VII съезда АВОК, 2000 г.
4. Николаев A.A. Проектирование тепловых сетей. - М: 1965 г.
5. Реутов Б.Ф., Наумов А.Л., Семенов В.Г. и др. Национальный доклад. Теплоснабжение Р.Ф. Пути выхода из кризиса. - 2001 г.
6. Родионов В.Г. Энергетика. Проблемы настоящего и возможности будущего - Москва, 2010 г.
7/)П11 ВЕСТНИК _7/2011 МГСУ
Bibliography
1. Avdolimov E.M. Thermal network reconstruction. - M: Stroyizdat, 1990.
2. Gershkovich V.F. One hundred and fifty... Is this a rate or ? - "Energy Efficiency", 2004
3. Machov L.M. About the choice of space heaters and parameters of coolant in the modern system of water heating. - The VII Congress works, 2000.
4. Nicolaev A.A. Thermal networks designing - M: 1965.
5. Reutov B.F., Naumov A.L., Semenov V.G. The national report Russian Federation heat supply. The way out of crisis. - 2001.
6. Rodionov V.G. Energy. The problems of present and the possibilities of future. - M: 2010.
Ключевые слова: теплоснабжение, параметры, температурный график, тепловые потери, диаметр, теплоноситель, расход, комфортность
Key words: heat supply, parameters, temperature schedule, heat losses, diameter, heat transfer agent, consumption, comfort level
e-mail: olga_gavey@,inbox.ru
