Программа перевода открытой системы теплоснабжения на закрытую. Закрытая система теплоснабжения

В статье представлены результаты анализа основных направлений повышения эффективности систем теплоснабжения при переходе на закрытую схему. Для оценки экономических показателей авторами были выявлены основные направления возможного снижения затрат при переходе на закрытую схему - уменьшение затрат на химводоочистку (ХВО) и подпитку тепловой сети на ТЭЦ. В тоже время потребуются дополнительные средства для оборудования тепловых пунктов подогревателями горячей воды и системами ХВО.

В предлагаемом материале авторами была выполнена оценка затрат на примере жилого района с тепловой нагрузкой около 70 МВт. Установлено, что перевод систем теплоснабжения на закрытую схему — дорогостоящее мероприятие, требующее значительных капиталовложений, а экономический эффект не покрывает затрат на переоборудование тепловых пунктов объектов теплоснабжения.

Согласно Федеральному закону от 7 декабря 2011 года №417-ФЗ, подключение объектов капитального строительства к централизованным открытым системам теплоснабжения с отбором теплоносителя на нужды горячего водо снабжения не допускается. С 1 января 2022 года не допускается использование централизованных открытых систем теплоснабжения. В качестве обоснования закона указываются экономические показатели и гигиенические требования к качеству горячей воды систем горячего водоснабжения. Однако наблюдается некоторое недопонимание проблемы и отсутствие аргументированных данных, подтверждающих эффективность принятого стратегического плана. В связи с этим, для обоснования основных проектных решений требуются многовариантные расчёты, о необходимости которых указывается, например, в работе .

Город Екатеринбург вошёл в число городов, где уже приступили к разработке схем закрытого теплоснабжения, когда горячая вода готовится посредством нагревания холодной воды в центральных (ЦТП) или индивидуальных (ИТП) тепловых пунктах.

В инженерной практике принято оценивать основные решения по экономическим условиям: оптимальному варианту должны соответствовать минимальные затраты финансовых средств. Методика экономических расчётов систем теплоснабжения и основные направления оптимизации изложены в работе .

В СНиП 2.04.07-86* «Тепловые сети» указано, что система теплоснабжения (открытая, закрытая, в том числе с отдельными сетями горячего водоснабжения, смешанная) выбирается на основе представляемого проектной организацией технико-экономического сравнения различных систем с учётом местных экологических, экономических условий и последствий от принятия того или иного решения.

Однако в Своде Правил (СП) 124.13330.2012 представлена более неопределённая формулировка: «Пункт 6.6. Система теплоснабжения (открытая, закрытая) выбирается на основании утверждённой в установленном порядке схемы теплоснабжения».

Для оценки экономических показателей авторами были выявлены основные направления возможного снижения затрат при переходе на закрытую схему: уменьшение затрат электроэнергии на подпитку тепловой сети на теплоэлектроцентрали и уменьшение затрат на химводоочистку (ХВО) на ТЭЦ.

В тоже время потребуются дополнительные средства для переоборудования тепловых пунктов: установка подогревателей горячей воды и оборудование тепловых пунктов системами ХВО.

Кроме того, потребовалось оценить возможное изменение расхода теплоносителя в тепловой сети при переходе на закрытую схему, диаметра труб и потерь теплоты при транспортировании теплоносителя.

Оценка затрат при переходе на закрытую схему теплоснабжения была выполнена на примере жилого района с тепловой нагрузкой около 70 МВт, в том числе на отопление и вентиляцию — около 60 МВт, на горячее водоснабжение (средняя) — около 10 МВт.

Расходы теплоносителя были рассчитаны по СНиП 2.04.07-86* «Тепловые сети», так как в последующих изданиях необходимые формулы не приводятся.

Несмотря на различие формул для определения расходов теплоносителя на горячее водоснабжение в открытой и закрытой системах, значения суммарного расчётного расхода отличаются не более, чем на 9 %. Следовательно, диаметр труб, толщина тепловой изоляции и размеры сопутствующего механического оборудования и строительных конструкций будут одинаковыми в открытой и закрытой системах.

Сопоставим производительность подпиточных насосов на ТЭЦ. Рекомендации по расчёту максимального часового расхода подпиточной воды приводятся в СП 124.13330.2012 «Тепловые сети».

Для закрытой схемы расход принимается на компенсацию потерь сетевой воды в размере 0,0025 объёма воды в системе с учётом расхода на заполнение системы. Объём воды приближённо равен 65 м 3 на 1 МВт расчётного теплового потока, расход воды на заполнение при диаметре магистрального участка 400 мм составляет 65 кг/ч.

При величине расчётного теплового потока 70 МВт производительность подпиточных насосов на ТЭЦ составит для закрытой схемы:

G закр = 70 × 65 × 0,0025 + 65 = 76,4 м 3 /ч.

Для открытых схем производительность подпиточных насосов на ТЭЦ принимается равной сумме расхода воды на компенсацию потерь сетевой воды в размере 0,0025 объёма воды в системе и максимального расхода воды на горячее водоснабжение. Объём воды в открытой системе 70 м 3 на 1 МВт расчётного теплового потока. Получим:

G откр = 70 × 70 × 0,0025 + 1,2 × 40 × 3,6 = 185 м 3 /ч.

Таким образом, производительность подпиточных насосов на ТЭЦ при переходе на закрытую схему может уменьшиться почти в 2,5 раза, что повлияет на затраты на химводоочистку и расход электроэнергии на перекачку воды.

Химическая водоочистка является важнейшим этапом подготовки воды и обеспечивает надёжность работы системы теплоснабжения в целом . Стоимость химводоочистки составляет 15 руб. на 1 м 3 деаэрированной воды и зависит от объёмов подпитки.

Соответственно, при закрытой схеме для условий примера получим значение годовых затрат на ХВО:

З = 76,4 × 365 × 24 × 15 = 10 млн руб/год; при открытой схеме затраты на ХВО составят величину:

З = 185 × 365 × 24 × 15 = 24 млн руб/год.

Соответственно, возрастают расход электроэнергии и затраты на её оплату. Для закрытой схемы годовой расход электроэнергии узла подпитки ТЭЦ составит 43 тыс. кВт·ч, для открытой — 184 кВт·ч.

При стоимости электроэнергии 4 руб. за 1 кВт·ч получим величину затрат на электроэнергию узла подпитки ТЭЦ 148 тыс. руб/год и 736 тыс. руб/год для открытой и закрытой схем соответственно. Результаты сравнения затрат узла подпитки на ТЭЦ приведены в табл. 1.

Таким образом, переход на закрытую схему может дать экономический эффект для источника теплоснабжения порядка 14,6 млн руб/год.

Однако потребуется оборудование тепловых пунктов теплообменниками и установками ХВО. Авторами была выполнена оценка затрат на переоборудование индивидуального теплового пункта (ИТП) на примере жилого дома с тепловой нагрузкой на отопление 290 кВт и максимальной на горячее водоснабжение 132 кВт. Использовались рекомендации, приведённые в работах .

Полученные результаты позволяют оценить энергоэффективность тепловой сети в соответствии с требованиями СП 124.13330.2012 Было показано, что расход теплоты и теплоносителя, а также диаметр труб при закрытых и отрытых схемах практически одинаковые. Основное различие — в объёмах подпитки и расходах электроэнергии. Однако при закрытых схемах увеличивается нагрузка на системы ХВС. Неслучайно было указано, что выбор открытой или закрытой схемы определяется наличием и мощностью источников водоснабжения в районе ТЭЦ и в городе

Согласно локальной смете, включающей установку подогревателей для горячего водоснабжения, термометров, манометров, водомерных узлов, грязевиков, предохранительных клапанов, регуляторов, а также монтажных и наладочных работ, затраты составили около 645 тыс. руб. В то же время затраты на аналогичный ИТП для открытой схемы не превышают 213 тыс. руб.

С учётом эксплуатационных расходов приведённые затраты на ИТП указанной мощности составят для закрытой схемы 882 тыс. руб/год.

В табл. 2 приведены результаты сравнения экономических показателей открытой и закрытой схем теплоснабжения для ИТП. Итоговые данные показывают, что при переводе на закрытую схему дополнительные затраты могут составить около 900 тыс. руб. на один ИТП жилого дома с суммарной тепловой нагрузкой 420 кВт. Учитывая количество объектов, капитальные затраты на переоборудование ИТП могут составить для жилого квартала не менее 6 млн руб.

Кроме того, при закрытой схеме возрастают эксплуатационные расходы до 250 тыс. руб/год на один ИТП, а для квартала — до 2,5 млн руб/год.

Полученные результаты позволяют оценить энергоэффективность тепловой сети в соответствии с требованиями Свода Правил СП 124.13330.2012. Энергоэффективность характеризуется отношением тепловой энергии, полученной потребителями, к тепловой энергии, выданной от источника.

Сравним основные показатели открытой и закрытой схем (табл. 3). Было показано, что расход теплоты и теплоносителя, а также диаметр труб при закрытых и отрытых схемах практически одинаковые. Основное различие — в объёмах подпитки и расходах электроэнергии. Однако при закрытых схемах увеличивается нагрузка на системы холодного водоснабжения. Неслучайно специалисты указывали, что выбор открытой или закрытой схемы определяется наличием и мощностью источников водоснабжения в районе ТЭЦ и в городе .

Выполненный в данной статье анализ подтверждает необходимость детальных расчётов и технико-экономического обоснования с учётом региональных условий и планов развития муниципальных образований.

1. Орлов М.Е., Шарапов В.И. Повышение эффективности городских систем теплоснабжения за счёт совершенствования их структуры // Сб. докл. V Межд. науч.-техн. конф. «Теоретические основы теплогазоснабжения и вентиляции». - М.: МГСУ, 2013.
2. Ионин А.А. Теплоснабжение / А.А. Ионин, Б.М. Хлыбов, В.Н. Братенков и др. - М.: Стройиз- дат,1982. Репринт. М.: Эколит, 2011.
3. Магадеев В.Ш. Источники и системы теплоснабжения. - М.: ИД «Энергия», 2013.
4. Самарин О.Д. Теплофизические и технико-экономические основы теплотехнической безопасности и энергосбережения в здании. - М.: МГСУ, 2007.
5. Дмитриев А.Н., Ковалев И.Н., Шилкин Н.В. и др. Руководство по оценке эффективности инвестиций в энергосберегающие мероприятия. - М.: АВОК- Пресс, 2005.
6. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. - М.: МЭИ, 2009.

Таковой является система, теплоноситель которой изолирован и работает исключительно по назначения. Он не участвует в водоснабжении прямо, а только косвенно, не отбирается потребителями из сети. Скажем так, «трансфер» тепла для систем отопления и для горячего снабжения проходит через теплообменники. Для этого, в теплопунктах зданий устанавливают сами теплообменники (подогреватели), насосы различной специализации, смесители, аппаратура для контроля и пр.

Список может меняться в зависимости от типа и мощности пункта. Центральный и индивидуальный тепловой пункты могут иметь различную степень автоматизации, системы могут быть многоступенчатыми и иметь в своём составе несколько пунктов на пути, от ТЭЦ к потребителям. Стандартно, при закрытом теплоснабжении, теплопункт имеет два контура, обеспечивающих передачу теплоты системе отопления и системе водоснабжения. Каждый контур оборудован теплообменником соответствующего типа, пластинчатым, многоходовым, пр. индивидуально определяет проект.

Жидкость или антифриз, передающие теплоту, от теплоприготовительной установки, вторичным сетям, имеет неизменный объём и может лишь восполняться подпитывающей системой в случае потерь. Теплоноситель основной магистрали, должен проходить водоподготовку, для придания ему необходимых свойств, обеспечивающих безвредность для сетевых трубопроводов и теплообмена, как теплопунктов так и теплоприготовительных мощностей.

Эффективность теплоносителя

Цикл проходимый носителем тепла немногим сложнее, чем в открытом механизме. Охлаждённый теплоноситель, по возвратной магистрали поступает к теплофикационным подогревателям или котельным, где принимает температуру от горячего, технологического пара турбин, конденсата или нагревается в котле. Потери, если таковые имеются, восполняются подпиточной жидкостью, благодаря регулятору. Устройство всегда поддерживает заданное давление, удерживая его статическое значение. Если тепло получают от ТЭЦ, теплоноситель нагревается от пара, имеющего температуру 120° – 140°С.

Температура зависит от давления и отбор обычно производится из цилиндров среднего давления. Часто теплофикационный отбор на установке всего один. Отводимый пар имеет давление 0.12 – 0.25 МПа, которое повышают (при регулируемом отборе) при сезонном похолодании или расходе пара на аэрацию. При похолодании жидкость может догреваться пиковым котлом. Аэратор может быть подсоединён к одному из отборов турбины, а в питательный бак поступает химически очищенная, подготовленная вода. Отводимое для потребителей тепло, получаемое от паровых конденсатов и пара, регулируют качественно, то есть при постоянном объёме носителя регулируют только температуру.

По сетевому трубопроводу, теплоноситель поступает в теплопункт, где контуры отопления формируют требуемую температуру. Контур водоснабжения, делает это с помощью циркуляционной линии и насоса, получив подогретую теплообменником воду и подмешивая её к водопроводной и остывающей в трубах воде. Отопительный же имеет свою регулирующую арматуру, позволяющую качественно влиять на отбор тепла. Закрытая система предполагает независимое регулирование отбора тепла.

Однако такая схема не обладает достаточной гибкостью и должна иметь производительный трубопровод. В целях снижения вложений в теплосеть, организовывают связанное регулирование, при котором регулятор расхода водоснабжения определяет баланс в сторону одного из контуров. В результате, потребность в нагреве компенсируется из отопительного контура.

Недостаток подобной балансировки, несколько плавающая температура обогреваемых помещений. Нормативы допускают колебания температуры в пределах 1 – 1.5°С, что обычно происходит, пока максимальный расход на воду не превысит 0.6 расчётного, на отопление. Как и в открытой системе теплоснабжения, возможно применение совмещённого качественного регулирования подачи теплоты. Когда расход теплоносителя и сами теплопроводные сети рассчитываются на нагрузку отопительной и вентиляционной системы, увеличивая температуру носителя, для компенсации потребности горячего снабжения. В подобном случае, тепловая инерция зданий, выполняет роль теплоаккумуляторов, выравнивая колебания температур, вызванные неравномерным отбором тепла из связанной системы.

Преимущества

К сожалению, на постсоветском пространстве теплоснабжение подавляющего большинства потребителей до сих пор организовано по старой, открытой схеме. Закрытая схема сулит значительный выигрыш по многим параметрам. Именно поэтому, переход на закрытое теплоснабжение, в масштабе страны может принести серьёзные экономические выгоды. К примеру в России, на государственном уровне, переход на более экономный вариант, стал частью энергосберегающей программы на будущее.

Отказ от старой схемы принесёт сокращение потерь тепла, за счёт возможности точной регулировки потребления. Каждый теплопункт имеет возможность тонко регулировать потребление тепла абонентами.

Нагревательное оборудование работающее в изолированном режиме закрытой системы, гораздо меньше подвержено воздействию привносимых открытой сетью факторов. Следствие этого, продленный ресурс котлов, теплоприготовительных установок и промежуточных коммуникаций.

Она не требует повышенной устойчивости к высокому давлению, на всём протяжении теплопроводящих магистралей, это значительно снижает аварийность трубопроводов по причине порывов давлением. В свою очередь – это снижает потери тепла при утечках. Как результат, экономия, стабильность и качество обеспечения теплом и горячей водой, компенсируют недостатки системы. А они тоже есть. Процедуры невозможно провести централизованно. Каждый отдельный замкнутый контур требует своего обслуживания. Будь то турбины, контуры абонентов или промежуточная магистраль.

Каждый теплопункт – отдельная единица, для осуществления водоподготовки. Скорее всего, при модернизации схемы из открытой в закрытую, в большинстве случаев придётся увеличить площадь, необходимую под установку оснастки ИТП, а также реорганизация электроснабжения. Помимо этого, существенно возрастает потребление холодного на снабжение здания, поскольку именно она идёт на подогрев в теплообменники и далее потребителю, при независимом подключении горячего. Это неизменно повлечёт переустройство водопровода, ради перехода на закрытую схему горячего.

Глобальное введение независимого присоединения горячего оснащения к тепловым сетям, повлечёт изрядное повышение нагрузки на внешние сети холодного водоснабжения, поскольку придётся питать потребителей увеличенными объёмами, необходимыми для горячего водоснабжения, которые сейчас даются по тепловым сетям. Для многих населённых пунктов это станет серьёзным препятствием на пути модернизации. Дополнительное оснащение насосными установками в горячем снабжении и циркуляционных установках, в механизмах отопления зданий вызовет дополнительную нагрузку на электрические сети и без их реконструкции тоже не обойтись.

Что это такое — открытая система теплоснабжения, и чем она отличается от закрытой? Как реализуется такая схема? Насколько она выгодна потребителю? Давайте попробуем разобраться.

Всем здравствуйте

Давайте начнем с представления участников и выясним, чем отличаются открытая и закрытая системы:

• В первом случае вода для нужд горячего водоснабжения отбирается из системы отопления;

Открытыми бывают только системы ЦО, питающиеся от теплоэлектроцентралей или котельных. В автономной системе отопления ГВС может использовать тот же источник тепла (примеры — двухконтурный котел или бойлер косвенного нагрева), но вода для нагрева всегда берется из системы ХВС.

• Во втором случае отопительный контур является замкнутым, и весь объем проходящего через него теплоносителя возвращается на рециркуляцию в котельную или ТЭЦ.

Реализация

Закрытая

Как реализована типичная закрытая система теплоснабжения в многоквартирном доме?

За доставку теплоносителя к дому отвечает теплотрасса — две теплоизолированные магистрали (подающая и обратная), соединяющие котельную или ТЭЦ с потребителями.

У каждого отвода от трассы на дом или группу домов обустраивается тепловая камера с отсекающими задвижками, сбросниками и кранами для контрольных замеров температуры и давления.

Внутри дома за раздачу тепла потребителям отвечают:

• Элеваторный узел (тепловой пункт);

В доме может быть несколько тепловых пунктов. Их количество определяется главным образом линейными размерами дома: при большом количестве квартир и подъездов создавать один контур большой протяженности невыгодно из-за его высокого гидравлического сопротивления и сопутствующей потери напора.

• Розливы подачи и обратки (горизонтальные трубопроводы, соединяющие стояки с элеваторным узлом);
• Стояки, распределяющие теплоноситель по отдельным отопительным приборам.

Теперь — подробнее о каждом элементе.

Сердце элеваторного узла — так называемый водоструйный элеватор. Он выглядит как чугунный или (реже) стальной тройник с фланцами для присоединения к подачи и обратки. Внутри элеватора расположено сопло, которое обеспечивает дозированную подачу воды с подачи и ее смешение с направляющимся на рециркуляцию теплоносителем из обратного трубопровода.

Зачем это нужно?

Рециркуляция воды обратки позволяет:

• Увеличить объем теплоносителя, проходящего через систему отопления за единицу времени, при минимальном расходе воды из подающей нитки теплотрассы;
• Сделать более равномерным нагрев отопительных приборов в начале и в конце контура.

Как работает элеватор?

Его принцип работы основан на законе Бернулли, утверждающем, что гидростатическое давление в потоке жидкости или газа обратно пропорционально скорости потока. Давление воды на подаче превышает давление на обратке на 2-3 атмосферы. А вот после сопла создается область разрежения, которая затягивает часть теплоносителя из обратного трубопровода через подсос.

Перепад давлений между смесью (водой после элеватора) и обраткой составляет не более 0,2 кгс/см2.

В экстремально сильные холода для поддержания соответствующей санитарным нормам температуры в квартирах иногда практикуется работа элеватора без сопла. Подсос глушится установленным на фланец стальным блином с парой резиновых прокладок.

Переток теплоносителя из подачи в обратку ограничивается регулировкой входной задвижки на обратном трубопроводе: она полностью закрывается, а затем приоткрывается с непрерывным контролем перепада давлений по манометру.

Если просто прикрыть задвижку, ее щечки позже могут сползти по штоку и полностью перекрыть канал внутри корпуса. Последствия остановки циркуляции в сильные холода не заставят себя ждать: в течение первой пары часов будет разморожено подъездное отопление, затем последуют аварии в квартирах.

Элеватору нужна обвязка.

В ее состав входят:

1. Входные и домовые задвижки (две на входе в элеваторный узел и две на границе между ним и собственно отопительным контуром);

1. Грязевики (как минимум один грязевик на подаче, перед элеватором);
2. Контрольные вентиля для замера давления системы теплоснабжения;

В них должны стационарно устанавливаться манометры, но из-за массовых краж представители Теплосетей и жилищных организаций часто вынуждены снимать приборы.

1. Масляные карманы для замера температуры;
2. Сбросники после домовых задвижек, отсекающих контур от элеваторного узла (опционально — с патрубками, отводящими воду в канализацию). Они нужны для сброса системы отопления и для ее перепускания при запуске: если открыть одну из домовых задвижек и сброс на второй нитке, большая часть воздуха вылетит через сброс.

Розлив отопления прокладывается по периметру дома.

Он может быть смонтирован одним из двух способов:

1. Так называемый верхний розлив подразумевает разводку подачи по чердаку. Розлив обратки находится в подвале. Соединяющие их стояки отключаются в двух местах — внизу и вверху;

Эта схема усложняет отключение отдельного стояка, зато упрощает запуск сброшенной системы. Для того, чтобы началась циркуляция в контуре, достаточно заполнить его и стравить воздух через единственный воздушник, установленный на расположенном в верхней точке розлива подачи расширительном баке.

1. В случае нижнего розлива и обратный, и подающий трубопроводы разводятся по подвалу или техническому подполу. Стояки подключаются к ним поочередно; каждая пара стояков на верхнем этаже соединяется горизонтальной перемычкой, обеспечивающей циркуляцию.

Здесь обратная картина: отключить пару стояков несколько проще, но при запуске сброшенного контура нужно стравить воздух из каждой перемычки. Если обитателей верхних квартир хронически нет дома, запуск стояка может вылиться в серьезную проблему.

Стояки и подводки обеспечивают присоединение отопительных приборов. Типичный номинальный диаметр стояка отопления — 20 — 25 мм, подводки — 15-20. Подводки к приборам соединяются перемычками, обеспечивающими работу стояка при прикрытой запорно-дросселирующей арматуре на них.

Открытая

Отличие открытой схемы от закрытой — только в том, что в элеваторном узле есть врезки ГВС.

В домах, построенных до середины 70-х, подключение горячей воды реализовано предельно просто: розлив ГВС подключен к подаче и обратке между входными задвижками и . На врезках устанавливаются задвижки или вентиля; в каждый момент времени открыта только одна из врезок — либо подача, либо обратка.

Зачем нужны две независимые врезки?

Дело в том, что в пик холодов температура подающей нитки теплотрассы на выходе из ТЭЦ может достигать 150С. Вода не закипает только благодаря избыточному давлению. Подав воду непосредственно из тепловой сети потребителям, легко получить массу несчастных случаев и бытовых травм.

На обратном трубопроводе в это же время температура воды составляет вполне приемлемые 70 градусов.

Летом — другая картина: перепад давлений в трассе отсутствует или минимален; температура обратки мало отличается от температуры окружающего воздуха. Нужды ГВС обеспечиваются только подачей.

Такая схема предельно проста в обслуживании, но имеет пару серьезных недостатков:

1. В отсутствие водоразбора вода в трубах остывает. Соответственно, по утрам ее приходится долго сливать. Это как минимум неудобно, а при наличии водосчетчика на ГВС — и вовсе не комильфо;
2. Подключенные в разрыв подводки горячей воды полотенцесушители нагреваются лишь тогда, когда вы расходуете горячую воду. Большую часть времени ванная комната простаивает без обогрева.

В жилых зданиях новых проектов эти проблемы успешно решены небольшой модернизацией схемы подключения ГВС к элеваторному узлу:

• И на подаче, и на обратке между входными задвижками и элеватором сделаны две врезки ГВС;
• На фланце между врезками на каждой нитке установлена подпорная шайба — стальной блин с отверстием на 1 мм большего по сравнению с соплом элеватора диаметра;
• По дому разведены два розлива ГВС;
• Стояки подключаются к ним попеременно и соединяются на верхнем этаже или на чердаке перемычками — в точности как на отоплении с нижним розливом.

Схема соединения стояков могут заметно различаться. Например, возможна схема, при которой через каждую квартиру проходит два стояка с горячей водой — собственно ГВС и стояк с полотенцесушителями.

На фото — стояки ГВС и полотенцесушителей в подвале многоквартирного дома.

Нередко сушилки монтируются в разрыв стояка, а стояки соединяются по 3-4 штуки — группами, соответствующими количеству квартир на лестничной площадке.

В зависимости от сезона система ГВС может работать в одном из трех режимов:

1. Летом, вне отопительного сезона, вода циркулирует между подающим и обратным трубопроводами;
2. В нижней зоне температурного графика открыты две врезки на подаче. Перепад давлений между ними обеспечивается подпорной шайбой;
3. В сильные холода, когда подача нагревается свыше 90 градусов, ГВС включается из обратки в обратку. Перепад опять-таки создается подпорной шайбой.

Оценки

Какая схема лучше для потребителя?

Если основной критерий — качество воды, сомневаться не приходится. Нагрев бойлером или колонкой куда практичнее, чем подача ГВС из элеваторного узла. Дело в том, что сетевая вода позиционируется как техническая и предназначена только для хознужд, а вот в систему ХВС подается питьевая вода, соответствующая СанПиН 2.1.4.1074-01.

Еще один критерий оценки — цена кубометра воды. Давайте выполним своими руками несложный расчет — вычислим стоимость кубометра нагретой электрическим бойлером холодной воды и сравним его со стоимостью куба ГВС.

В качестве отправной точки я возьму тарифы, актуальные на начало 2017 года для Москвы:

• Кубометр холодной воды без водоотведения стоит 30 рублей;
• Куб горячей воды обходится в 160 рублей;
• Киловатт-час электроэнергии по одноставочному тарифу — 5 рублей.

Несколько дополнительных условий:

• Средняя температура ХВС на входе в дом составляет примерно 15 градусов;
• Целевая температура ГВС — 70 градусов;
• Для упрощения расчетов я пренебрегу теплопотерями бойлера через теплоизоляцию, приняв его КПД равным 100%;

• Для нагрева кубометра воды на 1С необходимо 1,1631 киловатт-часа тепла.

1. На разогрев куба холодной воды до целевой температуры уйдет 1,1631 * (70 — 15) = 64 (с округлением) киловатт-часа электроэнергии;
2. С учетом стоимости ХВС и тарифов на электричество они обойдутся в 64*5+30=350 рублей, что в два с лишним раза больше стоимости кубометра горячей воды.

Инструкция очевидна: если вы хотите сэкономить на коммунальных услугах, использовать собственный электрический бойлер определенно не стоит.

Заключение

Надеюсь, что мне удалось ответить на все вопросы уважаемого читателя. Узнать больше о схемах отопления и водоснабжения вам поможет видео в этой статье. Жду ваших дополнений к ней. Успехов, камрады!

Для отопления помещений применяется закрытая и открытая система теплоснабжения. Последний вариант дополнительно обеспечивает потребителя горячей водой. При этом необходимо контролировать постоянное пополнение системы.

Закрытая система применяет воду только как теплоноситель. Она постоянно циркулирует по замкнутому циклу, где потери минимальны.

Любая система состоит из трех главных частей:

• источник тепла: котельная, ТЭЦ и др.;
• тепловые сети, по которым транспортируется теплоноситель;
• потребители тепла: калориферы, радиаторы.

Особенности открытой системы

Достоинством открытой системы является ее экономичность. Из-за большой протяженности трубопроводов качество воды ухудшается: она становится мутной, приобретает цветность, имеет неприятный запах. Попытки очистить ее делают способ применения дорогим.

Трубы теплосети можно увидеть в больших городах. Они имеют большой диаметр и укутаны в теплоизолятор. От них делаются отводы к отдельным домам через тепловую подстанцию. Горячая вода поступает для использования и к радиаторам отопления из общего источника. Ее температура колеблется в пределах 50-75°С.

Подключение теплоснабжения к сети производится зависимым и независимым способами, реализующими закрытую и открытую системы теплоснабжения. Первый заключается в подаче воды напрямую - с помощью насосов и элеваторных узлов, где она доводится до требуемой температуры путем смешивания с холодной водой. Независимый способ заключается в подаче горячей воды через теплообменник. Он более затратный, но качество воды у потребителя выше.

Особенности закрытой системы

Тепловая магистраль выполнена в виде отдельного замкнутого контура. Вода в ней подогревается через теплообменники от магистрали ТЭЦ. Здесь требуются дополнительные насосы. Температурный режим получается более стабильный, а вода - лучше. Она остается в системе и не забирается потребителем. Минимальные потери воды восстанавливаются автоматической подпиткой.

Закрытая автономная система получает энергию от теплоносителя, поступающего на Там вода доводится до необходимых параметров. Для систем отопления и горячего водопровода поддерживаются разные температурные режимы.

Недостатком системы является сложность процесса водоподготовки. Также дорого обходится доставка воды в тепловые пункты, расположенные далеко друг от друга.

Трубы тепловых сетей

В настоящее время отечественные находятся в аварийном состоянии. В связи с большим износом коммуникаций дешевле заменить трубы для теплотрассы на новые, чем заниматься постоянным ремонтом.

Сразу обновить все старые коммуникации в стране невозможно. При строительстве или капитальном ремонте домов устанавливают новые трубы в в несколько раз сокращающие потери тепла. Трубы для теплотрассы изготавливают по специальной технологии, заливая пеной зазор между расположенной внутри стальной трубой и оболочкой.

Температура транспортируемой жидкости может достигать 140°С.

Использование ППУ в качестве теплоизоляции позволяет сохранять тепло значительно лучше традиционных защитных материалов.

Теплоснабжение многоквартирных жилых домов

В отличие от дачи или коттеджа, теплоснабжение многоквартирного дома содержит сложную схему разводки труб и нагревателей. Кроме того, в систему входят средства контроля и обеспечения безопасности.

Для жилых помещений существуют где указываются критические уровни температуры и допустимые погрешности, зависящие от сезона, погоды и времени суток. Если сравнить закрытую и открытую системы теплоснабжения, первая лучше поддерживает необходимые параметры.

Коммунальное теплоснабжение должно обеспечивать поддерживание основных параметров в соответствии с ГОСТ 30494-96.

Наибольшие потери тепла происходят на лестничных клетках жилых домов.

Снабжение теплом большей частью производится по старым технологиям. По существу системы отопления и охлаждения должны объединяться в общий комплекс.

Недостатки централизованного отопления жилых домов приводят к необходимости создания индивидуальных систем. Сделать это сложно из-за проблем на законодательном уровне.

Автономное теплоснабжение жилого дома

В зданиях старого типа по проекту предусмотрена централизованная система. Индивидуальные схемы позволяют выбрать типы систем теплоснабжения в плане снижения расходов на энергоноситель. Здесь имеется возможность их мобильного отключения при отсутствии необходимости.

Проектирование автономных систем производится с учетом нормативов отопления. Без этого дом сдать в эксплуатацию невозможно. Следование нормам гарантирует комфорт для проживания жильцов дома.

Источником нагрева воды обычно служит газовый или электрический котел. Необходимо выбрать способ промывки системы. В централизованных системах применяется гидродинамический способ. Для автономной можно использовать химический. При этом необходимо учитывать безопасность влияния реагентов на радиаторы и трубы.

Правовые основы отношений в области теплоснабжения

Отношения энергетических компаний и потребителей регламентирует ФЗ о теплоснабжении № 190, вступивший в силу с 2010 г.

1. В главе 1 излагаются основные понятия и общие положения, определяющие сферу правовых основ экономических отношений в теплоснабжении. В нее также входит обеспечение горячей водой. Утверждаются общие принципы организации поставки тепла, заключающиеся в создании надежных, эффективных и развивающихся систем, что очень важно для проживания в сложном российском климате.
2. Главы 2 и 3 отражают обширную область полномочий местных органов власти, которые управляют ценообразованием в сфере теплоснабжения, утверждают правила его организации, учет расхода тепловой энергии и нормативы ее потерь при передаче. Полнота власти в этих вопросах позволяет контролировать организации теплоснабжения, относящиеся к монополистам.
3. В главе 4 отражаются отношения между поставщиком тепловой энергии и потребителем на основании договора. Рассматриваются все правовые аспекты подключения к тепловым сетям.
4. Глава 5 отражает правила подготовки к сезону отопления и ремонта тепловых сетей и источников. В ней описывается, что делать при неплатежах по договору и несанкционированных подключениях к тепловым сетям.
5. В главе 6 определяются условия перехода организации в статус саморегулируемой в области теплоснабжения, организации передачи прав на владение и пользование объектом теплоснабжения.

Пользователи тепловой энергии должны знать положения ФЗ о теплоснабжении, чтобы отстаивать свои законные права.

Составление схемы теплоснабжения

Схема теплоснабжения представляет собой предпроектный документ, в котором отражены правовые отношения, условия функционирования и развития системы обеспечения теплом городского округа, поселения. По отношению к ней в федеральный закон входят определенные нормы.

1. для поселений утверждаются органами исполнительной власти или местного самоуправления, в зависимости от численности населения.
2. Для соответствующей территории должна быть единая теплоснабжающая организация.
3. В схеме указываются энергетические источники с указанием их основных параметров (загрузка, графики работы и др.) и радиусом действия.
4. Указываются мероприятия по развитию системы обеспечения теплом, консервации избыточных мощностей, созданию условий ее бесперебойной работы.

Объекты теплоснабжения размещаются в границах поселения согласно утвержденной схеме.

Цели применения схемы теплоснабжения

• определение единой теплоснабжающей организации;
• определение возможности подключения к тепловым сетям объектов капитального строительства;
• включение мероприятий по развитию систем подачи тепла в инвестиционную программу организации теплоснабжения.

Заключение

Если сравнить закрытую и открытую системы теплоснабжения, в настоящее время перспективной является внедрение первой. позволяет повысить качество подаваемой воды до уровня питьевой.

Несмотря на то что новые технологии являются ресурсосберегающими и сокращают выбросы в атмосферу, они требуют значительных инвестиций. При этом не хватает квалифицированных специалистов в связи с отсутствием специальной кадровой подготовки и низким уровнем заработной платы.

Способы внедрения находятся за счет коммерческого и бюджетного финансирования, конкурсов на инвестиционные проекты и др. мероприятий.

На качество услуги горячего водоснабжения весьма влияет тип схемы ГВС используемой в системе теплоснабжения. Безусловное преимущество у закрытой схемы ГВС.
Примером того, эффективности перевода существующей в Екатеринбурге открытой схемы на закрытую может стать Комсомольский район города Екатеринбурга. О пилотном проекте по переводу микрорайона «Комсомольский» на закрытую схему ГВС участникам выездного заседания Комитета по энергетике СОСПП, состоявшегося 1 августа в УК «Академический», рассказал представитель ПТО ООО «Свердловская теплоснабжающая компания» Андрей Судницын:

«Минусы» открытой схемы теплоснабжения
– Система централизованного теплоснабжения города Екатеринбурга объединяет 10 источников, 400 с небольшим километров магистральных и 2500 разводящих сетей. Уже практически 60 лет эта система, в которой работают открытые схемы горячего водоснабжения, действует. И надо сказать, что качество воды на теплоисточниках, как горячей, так и холодной, соответствует требованиям СанПиНа. На ряде одних источников используется вода горводопровода, а на ряде других – вода готовится для подпитки теплосети, для нужд горячего водоснабжения, доводится до норм питьевого качества.
Проблемный вопрос открытой схемы – несоблюдение параметров по температуре в межотопительный период. Дело в том, что при качественном регулировании отпуска тепла для выдерживания санитарных норм в температурах, в частности в наших условиях, начиная с +8°С, температура воды поддерживается постоянной и здесь не всегда схемы водопотребления горячего водоснабжения соответствует тем требованиям, которые к ним предъявляются - отсутствие циркуляции, наличие значительного количества тупиковых зон.
Еще один неприятный момент – потребитель не может самостоятельно регулировать качество этой услуги. Режим работы системы теплоснабжения по гидравлике значительно зависит от времени и объема потребления. В «часы пик» идет повышенный водозабор, гидравлика, естественно, падает, и диспетчерам приходится предпринимать необходимые меры.

На закрытые схемы перейдем к 2022-му году
В 2010-м году вышел долгожданный 190-ФЗ «О теплоснабжении», а в 2011-м – 416-ФЗ «О водоснабжении, водоотведении». В них была окончательно поставлена точка в судьбе систем открытого водоснабжения на нужды горячего водоснабжения следующим предписанием: «С 1 января 2022 года использование централизованных открытых систем теплоснабжения (горячего водоснабжения) для нужд горячего водоснабжения, осуществляемого путем отбора теплоносителя на нужды горячего водоснабжения, не допускается ».
Во исполнение законов новые условия на подключение потребителей по закрытой схеме мы уже не выдаем. Все подключения согласовываются только по закрытой схеме и цель наша – до 2022-го года решить этот вопрос. Уже сейчас необходимо эти моменты включать в инвестиционные программы, которые нужно увязывать со всеми звеньями одной цепи: водоканал, теплоисточник, сети, еще одни сети, управляющие компании или владельцы жилья. Это задача не простая. При действующей системе горячего водоснабжения рука не всегда поднимается на отвлечение средств для горячего водоснабжения в ущерб состоянию теплосетевого оборудования, изношенность которого достаточно велика. Но я думаю, процесс этот сдвинется с мертвой точки.
Для отработки технологии перевода существующих систем с организацией горячего водоснабжения по открытой схеме на закрытую в условиях действующей системы централизованного теплоснабжения (СЦТ) было предложено разработать пилотный проект «закрытия» схемы ГВС в локальной зоне СЦТ.

Пилотный проект будет реализован в «Комсомольском»
Пилотный проект родился в недрах структур ЗАО «КЭС». Для его реализации мы выбрали микрорайон «Комсомольский». На сегодняшний день реальной документации по которой можно начать работы по реализации проекта нет. Прорабатываются бизнес-модели реализации проекта.
В Комсомольском районе изначально проектировалась закрытая схема горячего водоснабжения. В свое время там все тепловые пункты были спроектированы и оборудование смонтировано для использования по закрытой схеме горячего водоснабжения. То есть вся инфраструктура практически уже была и для того, чтобы начать реализацию проекта, необходим тщательный анализ ее состояния. Еще один фактор в выборе микрорайона это близость к теплоисточнику – неподалеку находится Ново-Свердловская ТЭЦ.
Важным критерием выбора микрорайона является возможность тиражирования проектных решений для типовых объектов в городе. Дело в том, что в Комсомольском районе представлено значительное количество технологических схем, которые используются на иных объектах города. И если мы здесь обкатаем какие-либо решения, они будут значительно проще тиражироваться и применяться в дальнейшем. Немаловажным является и то, что эксплуатация жилого фонда Комсомольского района ведется одной управляющей компанией. Практика же показывает, что когда много хозяев, значительно сложнее что-то делать.

Краткая характеристика микрорайона
В Комсомольском районе на 159 зданий достаточно большая нагрузка – 90 Гкал/час. Здесь существует весь спектр социальных объектов. Что касается технологии обслуживания, в тринадцати центральных тепловых пунктах происходит снижение температуры до потребительского графика и в 142 индивидуальных тепловых пункта расположены в зданиях, где температурный график уже доводится до потребительского, подаваемого в системы отопления. Далее происходит отбор из той или иной линии системы на нужды горячего водоснабжения.

Без проблем и сложностей не обойдется
Безусловно, мы столкнулись с рядом проблем. В первую очередь – это отсутствие законодательно прописанного механизма финансирования мероприятий. Сейчас мы делаем пилотный проект исключительно за счет своих денег. И, скорее всего, решение этого вопроса затянется, вероятно, на 2-3 года.
Сложность заключается и в разобщенности балансовой принадлежности системы. В данном случае здесь задействовано три звена: Свердловская теплоснабжающая компания, муниципальное предприятие тепловых сетей МУП «Екатеринбургэнерго» и собственники зданий. С точки зрения техники, наиболее сложным будет вопрос размещения оборудования для подогрева воды в существующих зданиях. Если в домах с подвальной компоновкой это решается, то многие здания подвальных помещений не имеют и как размещать это оборудование – большой вопрос, хотя, конечно, существуют технические решения, которые позволят это сделать.
Существенным станет также решение задачи по изменению баланса водопроводной воды, а кроме того, доведение необходимого количества воды от водопровода непосредственно до зданий. Как водопроводная сеть с ней справится? В схеме водоснабжения и канализации, которая практически разработана, я надеюсь, все учтено. Важным моментом является то, что водопроводная вода, подаваемая в существующие сети горячего водоснабжения внутри зданий, сильно аэрирована и в сочетании с температурой это приведет к значительному коррозионному износу внутридомовых систем. Необходимо решать вопрос комплексно с примененимем внутридомовых систем из коррозионностойких материалов. Это могут быть пластиковые, металлопластиковые, медные и другие решения. Однако потребители к этому, к сожалению, пока полностью не готовы.
В связи с предстоящим изменением гидравлического режима необходимо выполнить расшивку тепловых сетей. Поскольку тот недовозврат воды, циркулирующий в системах теплоснабжения при открытой схеме, на величину водоразбора уже достаточно сложно будет вернуть по обратной трубе на теплоисточники. Кроме того, изменятся зоны действия теплоисточников, будет осуществлена реконструкция внутридомовых систем.

Наиболее вероятным при разработке проекта «закрытия» схемы представляется использование имеющегося опыта создания системы теплоснабжения Академического района, где применены передовые на сегодняшний день решения. Безусловно, будут внесены поправки на специфику Комсомольского района.
Какие результаты будут достигнуты?
В ходе оптимизации схемы теплоснабжения «Комсомольского» микрорайона планируется достичь следующих результатов:

Повышение качества предоставляемой услуги ГВС
Упрощение системы расчетов за услугу ГВС
Возможность потребителя управлять услугой
Организация 100% учета отпускаемого и потребляемого энергоресурса
Эффективное использование тепловой энергии потребителями
Стабильный гидравлический режим теплосети
Снижение коррозионного износа трубопроводов тепловых сетей

Предстоит масштабная комплексная работа по реализации пилотного проекта. В этом процессе будут задействованы практически все ресурсоснабжающие организации города, управляющие компании, владельцы зданий, многочисленные подрядчики. Со стороны властных структур при этом необходима четкая координация действий всех участников пилотного проекта в рамках имеющихся властных полномочий.

фото: из архива журнала «Энергетика и ЖКХ Урала»