Европейский опыт строительства и модернизации систем теплоснабжения
Устаревание основных фондов, изначально некачественные и выработавшие ресурс сети, износ технической инфраструктуры – вот основные причины напряженной ситуации в сфере централизованного теплоснабжения на всем постсоветском пространстве. Решение наболевших проблем коммунальщики очень часто видят в децентрализации. В результате в настоящее время в России, например, сложилась парадоксальная ситуация: при наличии мощной существующей централизованной сети теплоэлектроснабжения, происходит массовый отказ от него и переход на теплоснабжение от домовых котельных и квартирных теплогенераторов. Однако такой подход не учитывает, что при действительно меньших изначальных вложениях пропадает возможность выработки дешевой электроэнергии в циклах когенерации. В результате недостающая часть энергии должна восполняться производством ее по неэффективному конденсационному циклу, КПД которого в 2-2,5 раза ниже, чем теплофикационного. Стоимость такого электричества заведомо выше, а значит, вырастут и расценки на него. Экономия в результате окажется эфемерной.
Сегодня большинство развитых стран идут в прямо противоположном направлении, развивая комбинированную выработку электроэнергии и тепла и создавая сеть крупных и средних ТЭЦ. Например, Советом ЕС еще десять лет назад была принята директива об увеличении доли когенерации, которая успешно претворяется в жизнь в разных странах-членах Евросоюза. Опыт, о котором рассказано ниже, подтверждает: модернизация теплосетей позволяет не только успешно решать задачи теплоэлектроснабжения, но и делать это наиболее эффективно и экономично, ощутимо смягчая последствия роста цен на энергоносители для населения.
Дания
Сегодня Дания, где теплофикация достигает 70 процентов, а распространение централизованного теплоснабжения – свыше 60 процентов, является лидером по энергоэффективности среди развитых стран мира. При этом история центрального отопления в Дании насчитывает всего около 30 лет – с середины 70-х годов ХХ в.
Активно развивать систему в стране, в тот период полностью зависимой от привозных энергоносителей, пришлось из-за начавшегося тогда крупнейшего энергетического кризиса. Интересно, что базовой моделью для реструктуризации энергетики послужил опыт СССР, лидировавшего тогда в мире по глубине теплофикации.
В результате датскими приоритетами для дальнейшего развития энергетики и экономики стали такие способы генерации, как когенерация (теплофикация) и использование местных возобновляемых энергетических ресурсов (ВЭР).
Для реализации этой стратегии был разработан ряд государственных программ, стимулирующих переход на когенерацию и централизованное теплоснабжение. Программа, получившая название «Первая национальная энергетическая политика Дании», принятая в 1976 году, дала старт, пожалуй, самой крупномасштабной в мире модернизации систем теплоснабжения целой страны.
В начале 90-х годов было решено глубже развивать экологичные способы получения тепла, активно переходить на газ и вторичные энергоресурсы. Базовым принципом стала оптимизация выбора источника энергии, основанная на трех постулатах: строительство газовой ТЭЦ в районе с централизованным газоснабжением; покупка тепла у действующей ТЭЦ при ее расположении вблизи района, снабжаемого теплом, произведенным совместно с электроэнергией; строительство источников тепла на биологических видах топлива при условии, если эти источники располагались на территориях, не обеспеченных природным газом или вне зоны действия ТЭЦ.
Чтобы стимулировать предпринимателей к инвестиционной активности, правительством страны была разработана система компенсаций и субсидий, ряд из которых действуют по сей день. Например, сохранилась система грантов для строительства сетей централизованного теплоснабжения и ремонта теплосетей, если они подключены к магистральной сети, компенсирующих от 30 до 60 процентов капиталовложений. Работают инвестиционные субсидии для проведения энергоэффективных мероприятий в промышленности и торговле, включая ТЭЦ.
В результате сегодня страна практически не зависит от внешних энергоносителей, а ряд датских разработок, принадлежащих разным компаниям- производителям, являются основополагающими техническими решениями при проектировании и модернизации систем отопления в большинстве государств. Например, в Дании впервые были изготовлены предварительно изолированные трубы для бесканальной прокладки с герметичным покровным слоем и автоматической системой обнаружения утечек, что резко снизило потери тепла при его транспортировке (технология WAVIN), здесь разработаны бесшумные циркуляционные насосы "мокрого хода" Grundfos, приборы учета тепла Kamstrup и эффективные системы авторегулирования тепловой нагрузки Danfoss. Сочетание технологий позволило сооружать непосредственно в зданиях автоматизированные индивидуальные тепловые пункты (ИТП) с автоматическим регулированием подачи и учета тепла в местах его использования.
Это, в свою очередь, дало возможность отказаться от качественного метода центрального регулирования на источнике тепла (как это делалось в СССР), который, несмотря на эффективность, провоцирует температурные колебания в трубопроводах. В результате удалось снизить максимальные параметры температуры воды до 110-120 градусов Цельсия и обеспечить совместную работу нескольких источников тепла, например, мусоросжигательных заводов, в единой сети.
Планируется, что к 2030 году Дания при производстве тепловой и электрической энергии полностью откажется от угля и нефти. Она должна перейти на возобновляемые энергоресурсы и природный газ, причем доля последнего в энергетическом балансе страны не превысит 45 процентов.
Италия
Несмотря на то, что Италия не относится к странам с холодным климатом, зимние температуры здесь могут падать достаточно низко, особенно в северных и горных районах. Традиционно в стране превалировали системы автономного отопления, доля которых и сейчас очень высока. Более того, здесь расположены заводы производителей, специализирующихся на индивидуальном газовом оборудовании. Ряд таких компаний, например, Ariston, разрабатывают и осуществляют программы расширения внедрения автономных систем отопления.
Однако развитие промышленности на Севере Италии потребовало значительных электрических мощностей, что стимулировало появление ТЭЦ когенерационного цикла. В результате начиная с 2003 года темпы роста систем централизованного отопления составляют 6-7% в год.
Поскольку главная сложность при организации и развитии сетей относится не к источникам энергии, а к средствам доставки, трубопроводам, основные усилия при реализации проектов направлены на оптимизацию методов прокладки труб, снижение аварийности и потерь и максимальное увеличение сроков их службы. Ведь основными проблемами для исторического центра страны стала именно необходимость прокладки сетей, которые подвергают опасности сложившуюся городскую застройку, восходящую к Средневековью и Античности. Однако объективные преимущества – большая экологичность, снижение расхода топлива, уменьшение себестоимости электро- и тепловой энергии – делают централизованные сети оптимальными как для конечных потребителей, так и для общества.
Как правило, в Италии применяются методы минимизации земляных работ (в том числе и малые проходческие щиты) и использования для теплопровода труб с готовой заводской пенополиуретановой теплоизоляцией. Для низкотемпературных сетей, максимальная рабочая температура в которых ниже 90 градусов Цельсия, часто применяются теплоизолированные трубы из PEX (армированный полиэтилен), они поставляются как в однотрубном, так и в двухтрубном вариантах. Такие изделия выпускаются в катушках и имеют значительную гибкость. Засчет этого отпадает нужда в компенсаторах. Нет необходимости и в сварке – здесь применяются специальные фитинги.
При прокладке сетей организуются встроенные электрические системы обнаружения и локализации повреждений, задача которых – определить наличие влаги в теплоизоляции стального трубопровода. Они обеспечивают непрерывный контроль распределительной сети и, при нарушении герметичности, подают акустический и световой аварийный сигнал.
Помимо специфики в прокладке сетей, Италия столкнулась с общеевропейской проблемой роста цен на энергоносители. Чтобы сократить издержки, было решено провести массовый энергоаудит. Он показал, что применявшиеся ранее нормативы в 40 Вт/м3 удельной мощности были сильно завышены. Из-за этого программы капиталовложений в распределительные сети, оборудование и объемы производства тепла становились малорентабельными.
В результате анализа расчетных параметров фактическая потребная удельная мощность не превысила 23–27 Вт/м3. Снижение выработки до расчетных величин позволило существенно повысить экономическую эффективность сетей без влияния на потребности клиентов и запросы электросетей.
Россия
Хотя за последние десятилетия Россия из лидера в теплофикации превратилась едва ли не в аутсайдера, перемены к лучшему все же появляются. Как правило, они пока единичны и связаны с активностью местного самоуправления. Успех приходит в том случае, если районные администрации ориентируются на зарубежный опыт и не боятся использовать гранты и дешевые зарубежные кредиты крупных межправительственных организаций Европы и мира.
Например, по такому пути пошли в подмосковной Дубне. Благодаря программам Международного Банка Реконструкции и Развития (МБРР) несколько лет назад здесь был получен кредит, направленный на модернизацию городских сетей.
Главными целями проекта стали следующие позиции: реконструкция и повышение эффективности системы теплоснабжения, включая снижение потерь в тепловых сетях и эффективное функционирование котельных; сокращение затрат на обеспечение надежного энергоснабжения; ограничение роста издержек производства и расходов населения на энергоносители; повышение комфортности в жилых домах; снижение негативного воздействия на состояние окружающей среды; эффективное использование энергетических ресурсов и экономное расходование бюджетных средств.
В результате реализации первого этапа дубнинского проекта реконструкции коммунальных систем в городе было заменено 40 килиметров теплосетей, полностью автоматизированы 2 котельные, установлено 200 ИТП.
Вследствие снижения потерь в сетях экономия за 2 года достигла почти 3 миллиона рублей, а суммарное уменьшение затрат в результате реконструкции (из-за падения энергопотребления) составило 5,5 миллионов рублей. Засчет этой выгоды заемные средства возвращаются кредиторам без повышения коммунальных платежей для населения.
При модернизации теплосетей применялись инженерные решения, включающие в себя использование современного оборудования – эффективных теплообменников (как правило, выбирались пластинчатые системы Alfa Laval) и насосов. В частности, при реконструкции (оснащении котельных и обустройстве ИТП) повсеместно применялись энергоэффективные циркуляционные насосы с мокрым ротором Grundfos серии UPS200 и UPD, которые включались в диспетчерскую сеть.
По похожей схеме на деньги МБРР была осуществлена модернизация тепловой сети г. Нерюнгри в Якутии. Здесь реконструированы 22 ЦТП и 219 ИТП, в условиях вечной мерзлоты заменены коммуникации, установлены устройства частотной регулировки, произведена замена и усовершенствование устаревшей техники, налажены системы учета и автоматизации. Экономия составила более 70 тысяч Гкал/год.
При модернизации было решено ориентироваться на современное энергосберегающее оборудование, в том числе на насосы с частотным регулированием электропривода.
С учетом накопленного мирового и отечественного опыта строительства и реконструкции тепловых сетей очевидно, что наиболее перспективным в наши дни является рациональное сочетание централизованных и децентрализованных источников тепловой энергии, применение современного энергоэффективного оборудования и разумной тарифной политики.
Николай ТЕПЛОВ, по материалам пресс-центра
Сегодня большинство развитых стран идут в прямо противоположном направлении, развивая комбинированную выработку электроэнергии и тепла и создавая сеть крупных и средних ТЭЦ. Например, Советом ЕС еще десять лет назад была принята директива об увеличении доли когенерации, которая успешно претворяется в жизнь в разных странах-членах Евросоюза. Опыт, о котором рассказано ниже, подтверждает: модернизация теплосетей позволяет не только успешно решать задачи теплоэлектроснабжения, но и делать это наиболее эффективно и экономично, ощутимо смягчая последствия роста цен на энергоносители для населения.
Дания
Сегодня Дания, где теплофикация достигает 70 процентов, а распространение централизованного теплоснабжения – свыше 60 процентов, является лидером по энергоэффективности среди развитых стран мира. При этом история центрального отопления в Дании насчитывает всего около 30 лет – с середины 70-х годов ХХ в.
Активно развивать систему в стране, в тот период полностью зависимой от привозных энергоносителей, пришлось из-за начавшегося тогда крупнейшего энергетического кризиса. Интересно, что базовой моделью для реструктуризации энергетики послужил опыт СССР, лидировавшего тогда в мире по глубине теплофикации.
В результате датскими приоритетами для дальнейшего развития энергетики и экономики стали такие способы генерации, как когенерация (теплофикация) и использование местных возобновляемых энергетических ресурсов (ВЭР).
Для реализации этой стратегии был разработан ряд государственных программ, стимулирующих переход на когенерацию и централизованное теплоснабжение. Программа, получившая название «Первая национальная энергетическая политика Дании», принятая в 1976 году, дала старт, пожалуй, самой крупномасштабной в мире модернизации систем теплоснабжения целой страны.
В начале 90-х годов было решено глубже развивать экологичные способы получения тепла, активно переходить на газ и вторичные энергоресурсы. Базовым принципом стала оптимизация выбора источника энергии, основанная на трех постулатах: строительство газовой ТЭЦ в районе с централизованным газоснабжением; покупка тепла у действующей ТЭЦ при ее расположении вблизи района, снабжаемого теплом, произведенным совместно с электроэнергией; строительство источников тепла на биологических видах топлива при условии, если эти источники располагались на территориях, не обеспеченных природным газом или вне зоны действия ТЭЦ.
Чтобы стимулировать предпринимателей к инвестиционной активности, правительством страны была разработана система компенсаций и субсидий, ряд из которых действуют по сей день. Например, сохранилась система грантов для строительства сетей централизованного теплоснабжения и ремонта теплосетей, если они подключены к магистральной сети, компенсирующих от 30 до 60 процентов капиталовложений. Работают инвестиционные субсидии для проведения энергоэффективных мероприятий в промышленности и торговле, включая ТЭЦ.
В результате сегодня страна практически не зависит от внешних энергоносителей, а ряд датских разработок, принадлежащих разным компаниям- производителям, являются основополагающими техническими решениями при проектировании и модернизации систем отопления в большинстве государств. Например, в Дании впервые были изготовлены предварительно изолированные трубы для бесканальной прокладки с герметичным покровным слоем и автоматической системой обнаружения утечек, что резко снизило потери тепла при его транспортировке (технология WAVIN), здесь разработаны бесшумные циркуляционные насосы "мокрого хода" Grundfos, приборы учета тепла Kamstrup и эффективные системы авторегулирования тепловой нагрузки Danfoss. Сочетание технологий позволило сооружать непосредственно в зданиях автоматизированные индивидуальные тепловые пункты (ИТП) с автоматическим регулированием подачи и учета тепла в местах его использования.
Это, в свою очередь, дало возможность отказаться от качественного метода центрального регулирования на источнике тепла (как это делалось в СССР), который, несмотря на эффективность, провоцирует температурные колебания в трубопроводах. В результате удалось снизить максимальные параметры температуры воды до 110-120 градусов Цельсия и обеспечить совместную работу нескольких источников тепла, например, мусоросжигательных заводов, в единой сети.
Планируется, что к 2030 году Дания при производстве тепловой и электрической энергии полностью откажется от угля и нефти. Она должна перейти на возобновляемые энергоресурсы и природный газ, причем доля последнего в энергетическом балансе страны не превысит 45 процентов.
Италия
Несмотря на то, что Италия не относится к странам с холодным климатом, зимние температуры здесь могут падать достаточно низко, особенно в северных и горных районах. Традиционно в стране превалировали системы автономного отопления, доля которых и сейчас очень высока. Более того, здесь расположены заводы производителей, специализирующихся на индивидуальном газовом оборудовании. Ряд таких компаний, например, Ariston, разрабатывают и осуществляют программы расширения внедрения автономных систем отопления.
Однако развитие промышленности на Севере Италии потребовало значительных электрических мощностей, что стимулировало появление ТЭЦ когенерационного цикла. В результате начиная с 2003 года темпы роста систем централизованного отопления составляют 6-7% в год.
Поскольку главная сложность при организации и развитии сетей относится не к источникам энергии, а к средствам доставки, трубопроводам, основные усилия при реализации проектов направлены на оптимизацию методов прокладки труб, снижение аварийности и потерь и максимальное увеличение сроков их службы. Ведь основными проблемами для исторического центра страны стала именно необходимость прокладки сетей, которые подвергают опасности сложившуюся городскую застройку, восходящую к Средневековью и Античности. Однако объективные преимущества – большая экологичность, снижение расхода топлива, уменьшение себестоимости электро- и тепловой энергии – делают централизованные сети оптимальными как для конечных потребителей, так и для общества.
Как правило, в Италии применяются методы минимизации земляных работ (в том числе и малые проходческие щиты) и использования для теплопровода труб с готовой заводской пенополиуретановой теплоизоляцией. Для низкотемпературных сетей, максимальная рабочая температура в которых ниже 90 градусов Цельсия, часто применяются теплоизолированные трубы из PEX (армированный полиэтилен), они поставляются как в однотрубном, так и в двухтрубном вариантах. Такие изделия выпускаются в катушках и имеют значительную гибкость. Засчет этого отпадает нужда в компенсаторах. Нет необходимости и в сварке – здесь применяются специальные фитинги.
При прокладке сетей организуются встроенные электрические системы обнаружения и локализации повреждений, задача которых – определить наличие влаги в теплоизоляции стального трубопровода. Они обеспечивают непрерывный контроль распределительной сети и, при нарушении герметичности, подают акустический и световой аварийный сигнал.
Помимо специфики в прокладке сетей, Италия столкнулась с общеевропейской проблемой роста цен на энергоносители. Чтобы сократить издержки, было решено провести массовый энергоаудит. Он показал, что применявшиеся ранее нормативы в 40 Вт/м3 удельной мощности были сильно завышены. Из-за этого программы капиталовложений в распределительные сети, оборудование и объемы производства тепла становились малорентабельными.
В результате анализа расчетных параметров фактическая потребная удельная мощность не превысила 23–27 Вт/м3. Снижение выработки до расчетных величин позволило существенно повысить экономическую эффективность сетей без влияния на потребности клиентов и запросы электросетей.
Россия
Хотя за последние десятилетия Россия из лидера в теплофикации превратилась едва ли не в аутсайдера, перемены к лучшему все же появляются. Как правило, они пока единичны и связаны с активностью местного самоуправления. Успех приходит в том случае, если районные администрации ориентируются на зарубежный опыт и не боятся использовать гранты и дешевые зарубежные кредиты крупных межправительственных организаций Европы и мира.
Например, по такому пути пошли в подмосковной Дубне. Благодаря программам Международного Банка Реконструкции и Развития (МБРР) несколько лет назад здесь был получен кредит, направленный на модернизацию городских сетей.
Главными целями проекта стали следующие позиции: реконструкция и повышение эффективности системы теплоснабжения, включая снижение потерь в тепловых сетях и эффективное функционирование котельных; сокращение затрат на обеспечение надежного энергоснабжения; ограничение роста издержек производства и расходов населения на энергоносители; повышение комфортности в жилых домах; снижение негативного воздействия на состояние окружающей среды; эффективное использование энергетических ресурсов и экономное расходование бюджетных средств.
В результате реализации первого этапа дубнинского проекта реконструкции коммунальных систем в городе было заменено 40 килиметров теплосетей, полностью автоматизированы 2 котельные, установлено 200 ИТП.
Вследствие снижения потерь в сетях экономия за 2 года достигла почти 3 миллиона рублей, а суммарное уменьшение затрат в результате реконструкции (из-за падения энергопотребления) составило 5,5 миллионов рублей. Засчет этой выгоды заемные средства возвращаются кредиторам без повышения коммунальных платежей для населения.
При модернизации теплосетей применялись инженерные решения, включающие в себя использование современного оборудования – эффективных теплообменников (как правило, выбирались пластинчатые системы Alfa Laval) и насосов. В частности, при реконструкции (оснащении котельных и обустройстве ИТП) повсеместно применялись энергоэффективные циркуляционные насосы с мокрым ротором Grundfos серии UPS200 и UPD, которые включались в диспетчерскую сеть.
По похожей схеме на деньги МБРР была осуществлена модернизация тепловой сети г. Нерюнгри в Якутии. Здесь реконструированы 22 ЦТП и 219 ИТП, в условиях вечной мерзлоты заменены коммуникации, установлены устройства частотной регулировки, произведена замена и усовершенствование устаревшей техники, налажены системы учета и автоматизации. Экономия составила более 70 тысяч Гкал/год.
При модернизации было решено ориентироваться на современное энергосберегающее оборудование, в том числе на насосы с частотным регулированием электропривода.
С учетом накопленного мирового и отечественного опыта строительства и реконструкции тепловых сетей очевидно, что наиболее перспективным в наши дни является рациональное сочетание централизованных и децентрализованных источников тепловой энергии, применение современного энергоэффективного оборудования и разумной тарифной политики.
Николай ТЕПЛОВ, по материалам пресс-центра
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 29 за 2009 год в рубрике вода и тепло
