Оптимизация потребления тепловой энергии

Оптимизация потребления тепловой энергии
http://www.thermonews.ru/analytics/saving/teplooptimum.htm
02 Ноября 2005 / Аналитика / Энерго- и ресурсосбережение
Автор: М. М. Квурт, гл. технолог ФГУП ПИ «Сибирский Сантехпроект»
Производство тепловой энергии в системах теплоснабжения в городах Кузбасса, как правило, существенно
превышает расчетную потребность. При этом потребители, близко расположенные к источнику тепла, имеют
избыток тепловой энергии, концевые – острый недостаток при общем перерасходе. Ориентация на концевых
потребителей заставляет энергоснабжающую организацию устанавливать повысительные насосные станции (ПНС),
что отрицательно влияет на абонентов до ПНС и увеличивает расход электроэнергии.
Существующая нормативная база организации пусконаладочных работ, обеспечивающая гидравлическую увязку
системы теплоснабжения шайбами и диаметрами сопел элеваторов, не позволяет оперативно управлять системой
теплоснабжения. Кроме того, для работы элеваторного узла требуется давление не менее 15 м в.ст., что не всегда
обеспечивается в системе теплоснабжения. Потребители в системах теплоснабжения от ТЭЦ, как правило, не
используют расчетный перепад температур теплоносителя, что отрицательно влияет на показатели работы
источника тепла.
В гг. Кемерово, Новокузнецк системы отопления подключены к тепловым сетям через индивидуальные тепловые
пункты (ИТП). В городах Осинники, Мыски и др. ИТП практически отсутствуют. Такое же положение наблюдается в
Новокузнецке, Междуреченске в системах отопления, подключенных к муниципальным котельным.
Отсутствие ИТП – прямое нарушение отечественной нормативной базы теплоснабжения: п. 11.3 СНиП 2.04.07-86
«Тепловые сети» и п. 14.3 нового СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети», где сказано, что устройство ИТП обязательно
для каждого здания независимо от устройства ЦТП. На рис. 1 дан анализ работы системы теплоснабжения после
Абашевского ЦТП в Орджоникидзевском районе Новокузнецка. Горячее водоснабжение обеспечивается отдельными
трубопроводами.
На рис. 2 дан анализ работы системы теплоснабжения после ЦТП-7 Западного района Междуреченска с открытым
водоразбором. На обоих рисунках использованы данные натурных измерений за январь-март 2004 года.
Рис. 1. Температурный график работы Абашевского ЦТП в г. Новокузнецке
T1 ф. - фактическая температура прямой сетевой воды;
T2 ф. - фактическая температура обратной сетевой воды;
T1 тр.- требуемая температура прямой сетевой воды;
T2 тр.- требуемая температура обратной сетевой воды.
Рис. 2. Температурный график работы ЦТП-7 Западного района Междуреченска
T1 ф. - фактическая температура прямой сетевой воды;
T2 ф. - фактическая температура обратной сетевой воды;
T1 тр.- требуемая температура прямой сетевой воды;
T2 тр.- требуемая температура обратной сетевой воды.
По данным ЗАО «Новокузнецкий приборостроительный завод», установленные приборы учета тепловой энергии в
зданиях профтехучилища № 50, подключенных после Абашевского ЦТП, показали следующие расходы сетевой воды
на отопление:
– корпуса 2, 3 по ул. Маркшейдерская, 6: фактический расход 12,5 т/ч при договорном 7,08 т/ч;
– корпус 4 со столовой по этому же адресу: соответственно 11 и 3,3 т/ч;
– мастерская по ул. Пушкина, 3: соответственно 8 и 2,7 т/ч.
При температуре наружного воздуха -20 градусов Цельсия к последним потребителям теплоноситель поступает с
температурой на 12 градусов выше отопительного графика.
Анализ теплопотребления показывает общий перерасход тепла в количестве 20–40% в различные месяцы.
Для устранения этих явных недостатков, приведения систем теплоснабжения в соответствие с требованиями
нормативных документов, требующих сегодня комплексной автоматизации ИТП, по инициативе ГУП ЖКХ в городах
Кузбасса 10 лет назад началось внедрение в муниципальном жилом фонде автоматизированных ИТП на базе
электронных регуляторов фирмы «Данфосс». Однако это направление не получило широкого распространения из-за
высокой стоимости оборудования, сложности обслуживания специалистами коммунальных эксплутационных служб.
В таблице дано технико-экономическое сравнение автоматизированного ИТП и регулируемого ИТП с ручным
управлением. Сравнение показывает, что пониженные тарифы на тепловую энергию для жилого фонда не
стимулируют применение ИТП с комплексной автоматизацией.
Сравнительные данные по устройству регулируемого ЦТП для одной секции 9-этажного жилого дома:
ед. изм.
Автоматическое
регулирование
Ручное
регулирование
гкал/ч
0,16
0,16
гкал/год
560
560
Затраты на устройство регулируемого ЦТП
тыс. руб.
300
50
Абонентское обслуживание
тыс.
руб./год
30
-
%
35
25
гкал/год
196
140
тыс.
руб./год
45
32
Наименование
Расчетный расход тепла на отопление и
горячее водоснабжение
Ожидаемая экономия
На рис. 3–6 показана принципиальная схема регулируемых ИТП с ручным регулированием.
Рис. 3. Принципиальная схема ИТП с количественным регулированием расхода в
системе отопления
Рис. 4. Принципиальная схема ИТП с количественным регулированием расхода в
системе отопления и качественно-количественным в системе ГВС
Рис. 5. Принципиальная схема ИТП с качественно-количественным регулированием
расхода в системе отопления и ГСВ при достаточном располагаемом напоре
Рис. 6. Принципиальная схема ИТП с качественно-количественным регулированием
расхода в системе отопления и ГВС при недостаточном располагаемом напоре
Экспликация к рисункам 3–6:
1
Отключающая арматура
2
Балансировочный клапан системы отопления
3
Балансировочный клапан системы ГВС
4
Циркуляционный насос
5
Обратный клапан
6
Сетчатый фильтр
7
Термометр
8
Манометр
9
Отключающая арматура
10
Балансировочный клапан системы отопления
11
Балансировочный клапан системы ГВС
12
Циркуляционный насос
13
Обратный клапан
14
Сетчатый фильтр
15
Термометр
16
Манометр
По нашему проекту в кварталах 41, 42, снабжаемых ТЭЦ КМК, и кварталах 50–57, снабжаемых Кузнецкой ТЭЦ, где
до этого имело место особенно неблагоприятное положение с выполнением отопительного графика, были заменены
в общей сложности 24 элеваторных ИТП на регулируемые с насосным подмешиванием. Опыт эксплуатации в течение
2–3 лет показал, что все ИТП обеспечивают надлежащий уровень комфортности и рациональное использование
тепла сетевой воды. Перегрева возвращаемого теплоносителя не наблюдается.
ИТП оснащен двумя узлами регулирования на базе ручных балансировочных клапанов.
Узел регулирования температуры горячей воды обеспечивает смешивание 50% обратной и 50% прямой сетевой
воды при температуре наружного воздуха выше -15 градусов и 100% обратной сетевой воды при температуре
наружного воздуха ниже -15 градусов. Узел регулирования температуры воды в системе отопления обеспечивает
поступление такого количества сетевой воды, при котором достигается требуемый уровень комфортности и
температура возвращаемого теплоносителя по графику. Регулирование обеспечивается ручным балансировочным
клапаном в сочетании со скоростью циркуляционного насоса.
В Новокузнецке в системе теплоснабжения от ТЭЦ установлено более 300 регулируемых ИТП, в том числе более 30
в жилых домах. В Кемерове 2 регулируемых ИТП установлено в одном из жилых домов и один в административном
здании УТС ОАО «Кузбассэнерго».
Узел позволяет осуществить замену ручных балансировочных клапанов на регулирующие клапаны с электрическим
приводом, которые управляются электронным регулятором.
Сложившееся положение с перерасходом тепла и нерациональным распределением сетевой воды существенно
сокращает возможность подключения к системе теплоснабжения новых потребителей, которых часто заставляют
вкладывать средства в перекладку тепловых сетей, увеличение мощности источника, хотя правильнее было бы
вложить средства в ИТП потребителей.
Хорошим подтверждением тому явилась упомянутая выше замена 15 элеваторных тепловых пунктов на
регулируемые в кварталах 50–57 Новокузнецка, что позволило «найти» дополнительно 2 Гкал/ч тепла для
потребителей при обеспечении высокого уровня комфортности.
Администрация г. Междуреченска приняла программу технического перевооружения системы теплоснабжения
Западного района, предусматривающую устройство регулируемых ИТП за счет средств новых застройщиков.
Выводы
В коммунальных системах теплоснабжения имеет место общий перерасход тепловой энергии, при дефиците тепла
для концевых потребителей.
Оснащение потребителей регулируемыми индивидуальными тепловыми пунктами существенно снизит затраты на
теплоснабжение и позволит исключить случаи дефицита тепловой энергии, особенно при подключении новых
абонентов.
Затраты на мероприятия по модернизации существующих ИТП, устройству ИТП у потребителей, где они
отсутствуют, окупаются в течение первого года эксплуатации.
Снижение темпов роста тарифов в существующих системах теплоснабжения, повышение уровня рентабельности
муниципальных энергоснабжающих организаций на современном этапе возможно только при условии, если будут
финансироваться мероприятия по оснащению потребителей тепловой энергией регулируемыми ИТП.