В наших широтах обойтись без отопления невозможно. Слишком прохладные осень и весна, долгая зима не оставляют выбора – обогревать приходится все помещения для создания комфортных условий жизни. При этом вместе с теплом в квартиры, организации и на предприятия подается также горячая вода.
Для предоставления услуги теплоснабжения, в согласии с законодательством, должен быть заключен соответствующий договор между поставщиком и потребителем.
Системы обогрева помещений разделяются на открытые или закрытые.
В то же время отопление бывает также:
- централизованное (когда обогрев обеспечивается одной котельной на целый микрорайон);
- местное (установленное в отдельном здании или обслуживающая небольшой комплекс строений).
Различие между закрытыми системами и открытыми достаточно существенное. Последняя предполагает подачу нагретой воды в дома потребителей, при заборе ее напрямую из теплосети.
Открытая система теплоснабжения
В этом формате кипяток направляется в водопровод прямо из труб обогрева, что позволяет полностью избежать полного расхода даже в том случае, если будет отбираться весь его объем. Во времена СССР на данном принципе основывалась работа примерно половины всех тепловых сетей. Такая популярность была обусловлена тем, что схема помогала более экономично расходовать энергоресурсы и существенным образом снизить затраты на отопление в зимний период и горячее водоснабжение.
Однако такой способ, снабжать теплом и кипятком жилые дома, имеет немало недостатков. Все дело в том, что очень часто нагретая вода из-за двойного назначения не соответствует нормам санитарно-гигиенического характера. Носитель тепла может циркулировать по металлическим трубам достаточно длительное время прежде, чем поступит в краны. В итоге нередко она изменяет свой цвет и приобретает неприятный запах. Кроме того, неоднократно сотрудники санитарно-эпидемиологических служб выявляли в ней опасные микроорганизмы.
Необходимость фильтровать такую воду перед подачей ее в систему горячего водоснабжения сильно снижает эффективность и увеличивает себестоимость обогрева. При этом до текущего времени не существует по-настоящему действенного способа очищения такой воды. Значительная протяженность трубопроводов фактически делает эту процедуру бесполезной.
Циркуляция воды в такой системе происходит благодаря учету при конструировании термодинамических процессов. Нагретая жидкость поднимается и покидает нагреватель из-за повышения давления. В то же время прохладная вода создает несколько более низкое давление на входе в котел. Именно это и позволяет теплоносителю самостоятельно двигаться по коммуникациям.
Вода, как и любая другая жидкость, нагреваясь, увеличивается в объеме. Поэтому для того чтобы не допустить излишней нагрузки на теплосети, в их конструкции обязательно присутствует специальная открытая расширительная емкость, расположенная выше уровня котла и труб. Туда выдавливается излишек теплоносителя. Это и дает основание называть такую систему открытой.
Нагрев в данном случае происходит до 65 градусов Цельсия, и далее через водоразборные краны вода поступает непосредственно в дома потребителей. Эта система разрешает устанавливать недорогие простые смесители.
В связи с тем, что спрогнозировать, сколько горячей воды будет использовано, невозможно, она всегда подается с учетом самого высокого потребления.
Системы теплоснабжения, работающие по закрытой схеме, – что это такое
Отличие данной схемы централизованного обогрева домов от предыдущей состоит в том, что горячая вода используется исключительно для отопления. Горячее водоснабжение обеспечивается по отдельному контуру или индивидуальными нагревательными приборами.
Циркуляция теплоносителя происходит по замкнутому кругу; возникающие незначительные потери восполняются за счет автоматической подкачки при потере давления.
Статьей 29 закона «О теплоснабжении» с 1 января 2022 года вводится прямой запрет на использование централизованных открытых систем теплоснабжения. Такое решение было вызвано исключительно необходимостью соблюдения санитарно-эпидемиологических требований к горячей воде.
В соответствии с законом «О водоснабжении и водоотведении» с руководителей муниципальных администраций и теплоснабжающих организаций временно снята ответственность за качество горячей воды в доставшихся им с прошлых времен открытых системах, но только при наличии плана мероприятий и ежегодном публичном отчете о его исполнении.
В качестве источников финансирования работ по переводу на закрытую схему обычно рассматриваются бюджет и средства, выплачиваемые жителями на капитальный ремонт, так как простые энергосервисные контракты по большинству зданий не окупаются. Задача настоящего проекта обеспечить перевод на закрытую схему теплоснабжения с минимальными затратами средств населения и бюджета. Пошаговое его исполнение включает в себя следующее.
- Синхронизацию разработки схемы теплоснабжения, схемы водоснабжения, программы энергосбережения и плана мероприятий по переводу на закрытую схему.
Синхронизация позволяет минимизировать сопутствующие затраты на увеличение диаметров сетей и мощности насосов, обеспечить комплексность работ с разгрузкой технических условий на модернизацию конкретного здания, а также рассчитать изменение затрат и доходов всех эксплуатационных организаций.
План перевода на закрытую схему, в соответствии с законодательством, включается в схему теплоснабжения. В ней определяются необходимые изменения во всех элементах системы теплоснабжения, а также перечень ЦТП, которые экономически целесообразно сохранить (при их наличии).
- Выделение в составе индивидуальных тепловых пунктов блоков горячего водоснабжения. Для перехода на закрытую схему необходимы только блоки ГВС. Эффекты от их установки у потребителей:
- снижение платежей за горячую воду при стоимости теплоносителя выше стоимости водопроводной воды;
- снижение тарифа на тепловую энергию при отключении от ЦТП (где есть ЦТП и применяется подобное тарифное решение);
- повышение качества горячей воды (в большинстве случаев);
- соблюдение температуры горячей воды;
- снижение удельного теплосодержания при чрезмерной циркуляции или уменьшение сливов при отсутствии циркуляции;
- повышение достоверности и снижение стоимости приборного учета.
Эффекты у теплоснабжающей организации:
- ликвидация убытков при тарифе на теплоноситель ниже реальных затрат (что наблюдается повсеместно);
- возможность получения дополнительных до- ходов от эксплуатации ИТП;
- улучшение режимов в тепловых сетях с возможностью подключения новых потребителей;
- повышение качества теплоносителя с уменьшением внутренней коррозии оборудования;
- ликвидация большей части имеющихся ЦТП и трубопроводов горячей воды от них.
В плане перевода на закрытую схему должны быть оценены все эффекты, решены вопросы прав собственности на ИТП, разработана экономическая и юридическая модель софинансирования из разных источников, с таким распределением по времени этапов работ, которое позволяет вписываться в предельный индекс роста платежей граждан и сохранить обоснованный НВВ теплоснабжающих организаций.
Фото 1.
Модуль приготовления ГВС размещен под лестницей. Фото
2. Из-за стесненных условий в подвале теплообменник размещен под потолком.
- Решения по блокам отопления.
В схеме теплоснабжения должна быть определена необходимость перехода на независимую схему присоединения систем отопления потребителей. Обязательность такого решения может потребоваться только в отдельных зонах и определяться исключительно проблемами с надежностью (высокое или недостаточное давление в обратном трубопроводе, переменные или неудовлетворительные гидравлические режимы в сетях, опасность гидравлических ударов). В остальных зонах может применяться насосное смешение (при графике 150/70 в сочетании с гидроэлеватором) и регулирование пропусками.
В открытых системах теплоснабжения перетопы носят массовый характер (особенно при температурном графике в сети 95/70), соответственно потребители получают существенную экономию при внедрении регулирования отопления на вводе зданий. Если установка блока с бойлером отопления окупается за счет снижения потребления тепловой энергии, то в многоквартирных домах можно использовать средства жителей (плата на капремонт, энергосервис). При отсутствии окупаемости блоки или не устанавливать, либо подобрать менее дорогое решение.
Технические решения.
Распространенные сегодня технические решения по ИТП отработаны для вновь строящихся домов, в которых сразу планируется необходимое помещение. Размещение тепловых пунктов в подвалах существующих зданий часто связано с решением проблемы подтопления или отсутствия подходяще- го помещения. Лучшим решением является применение типовых плоских блоков, размещаемых, при необходимости, даже на потолке. Это стало возможно при использовании интенсифицированных малогабаритных кожухо-трубчатых водонагревателей. При создании ИТП за счет средств теплоснабжающей организации, для решения проблемы собственности на оборудование, возможно размещение ИТП в плоском шкафу, размещаемом на стене здания.
В технических проектах обустройства ИТП должны быть решены вопросы регулирования циркуляции горячей воды, иначе, в некоторых поселениях, платежи за горячую воду после модернизации даже возрастают.
Проблема накипи при высокой жесткости водопроводной воды решается путем использования вышеназванных теплообменников, обеспечиващих безнакипный режим работы за счет эффекта самоочистки.
Значительная часть домов в России получает горячую воду из той же трубы, что и теплоноситель в батареи отопления. Это простая и дешевая, но неэффективная и устаревшая технология. В статье мы расскажем об особенностях открытых и закрытых систем ГВС, их плюсах и минусах, а также о законодательных инициативах по переходу на более новые и совершенные технологии.
Постоянное горячее водоснабжение жителями городов воспринимается как стандартный элемент бытового комфорта. При этом будет полезно понимать разницу между разными видами систем ГВС, так как циркулирующая в них вода различается по своему качеству.
Разновидности систем ГВС
В многоэтажных домах могут использоваться системы горячего водоснабжения открытого и закрытого типа. Для обычных потребителей различия между ними могут быть незаметными. Однако с инженерной точки зрения они имеют принципиальное значение. Разница здесь заключается в том, как подсистема ГВС работает относительно системы теплоснабжения.
Открытая система горячего водоснабжения
В случае с открытой системой ГВС горячая вода, в отличие от закрытой схемы, подается в трубы напрямую из общей системы теплоснабжения. Такое подключение подразумевает, что качество воды в отопительных приборах и кране будет одинаковым. Жители домов с открытой ГВС используют в своих бытовых целях непосредственно теплоноситель, нагрев которого осуществляют ТЭЦ и котельные.
Открытой в таком случае называется сама система теплоснабжения. У нее нет отдельного замкнутого контура отопления, по которому циркулировал бы какой-то неизменный объем жидкости. Для обеспечения населения горячей водой и теплом постоянно осуществляется подача подогретого теплоносителя.
Водоразбор населением горячей воды может быть полным или частичным. Если в системе остается теплоноситель, то он используется дальше для целей отопления.
Закрытая система ГВС
Закрытая система горячего водоснабжения отличается от открытой тем, что с ней потребитель получает из крана воду питьевого качества. В этом случае происходит нагрев холодной воды, отбираемой из водопровода. Для подогрева используется дополнительный теплообменник, контактирующий с теплоносителем, подающимся в систему отопления. В то же время вода, идущая в краны и в радиаторы напрямую не взаимодействует и не смешивается.
Разделение теплоносителя и горячей воды для потребителей является плюсом. В закрытой системе вода из крана имеет практически те же питьевые качества, что и холодная. Поправку нужно делать только на состояние труб. Коммуникации для горячего водоснабжения ржавеют быстрее из-за более благоприятных условий для коррозии, связанных с их постоянным нагреванием.
Закрытой в таком случае называется не только система ГВС, но и система теплоснабжения. Из нее также не происходит постоянного отбора воды, поэтому не нужно бесперебойно подавать ее в больших объемах. Восстанавливать количество теплоносителя в закрытых системах нужно только при утечках, которые в исправных коммуникациях происходят нечасто.
Достоинства и недостатки
Распространенность открытых и закрытых систем горячего водоснабжения объясняется наличием у каждого из вариантов своих плюсов и минусов.
Открытые системы ГВС отличаются простотой конструкции и дешевизной монтажа. Чтобы заполнить трубопроводы в данном случае не требуется каких-то сложных манипуляций. Вода при необходимости просто сливается и заливается.
В эксплуатации по многим моментам открытые системы тоже значительно проще. Такие водопроводы намного меньше подвержены образованию воздушных пробок, чем закрытые схемы. При начале заполнения открытого бака с водой происходит автоматическое выталкивание воздуха из труб. В закрытой системе нужно сначала найти место, через которое прекратился ток воды из-за заполнения воздухом, а затем выдавить оттуда образовавшуюся пробку.
К минусам открытой системы ГВС относится то, что в ней, в отличие от закрытой схемы теплоснабжения и горячего водоснабжения, нужно постоянно контролировать уровень жидкости. Эти коммуникации характеризуются стойкостью к перепадам давления. Общее давление в трубах открытой системы не слишком высокое. По этой причине даже протечки не оказывают большого влияния на работоспособность коммуникаций.
Трудности, связанные с необходимостью отслеживания уровня теплоносителя в открытых системах, разрешаются проведением расчетов и установкой подходящего оборудования. В зависимости от количества потребителей подбирается накопитель нужного объема, подходящий по мощности насос и прочие элементы.
Одна из главных причин, заставляющих отказываться от открытых систем горячего водоснабжения и производить переход на закрытые схемы – качество воды в кране. Подающийся непосредственно из тепловой сети теплоноситель заметно уступает по питьевым качествам поступающей отдельно холодной воде.
Конечно, горячая вода в открытых системах тоже проходит химическую очистку и деаэрацию для снижения агрессивности коррозии водопроводных труб. Однако она подается через систему отопления, при прохождении по которой приобретает посторонний цвет и запах. По санитарно-гигиеническим свойствам такая вода уступает питьевой. Использовать ее для питья и приготовления пищи не рекомендуется.
Дело в том, что в открытых системах вода может достаточно долго циркулировать по металлическим трубам отопления перед тем, как попадет в кран. За это время она накапливает немалое количество примесей, а иногда в ней обнаруживаются и патогенные микроорганизмы. Воду можно фильтровать или дополнительно очищать каким-то еще способом. Однако, во-первых, это делает данный коммунальный ресурс дороже для потребителя. Во-вторых, большая протяженность трубопроводов в значительной степени подрывает целесообразность такой очистки.
Качество воды в закрытых системах ГВС значительно выше, чем в открытых. Еще одним плюсом таких схем является более экономичное расходование энергии, необходимой для подогрева воды.
К главным минусам закрытой системы относится ее более сложное устройство. Вместо одного общего трубопровода здесь создаются две изолированные друг от друга системы, которые, в то же время, взаимодействуют при нагревании воды. Такие коммуникации нужно регулярно проверять на то, не смешивается ли теплоноситель с горячей водой. Делается это путем добавления с систему теплоснабжения яркого безопасного красителя. Его наличие в трубах отопления останется незаметным, а вот о зеленой воде из крана сразу же будет сообщено коммунальщикам.
Второй недостаток закрытых систем заключается в технологической сложности проведения водоподготовки. Это объясняется большим расстоянием между тепловыми пунктами, что удорожает доставку воды.
В нашей стране в настоящее время большинство потребителей получает горячее водоснабжение по открытой системе, хотя власти и планируют постепенный переход на закрытые схемы. Это нужно для повышения энергоэффективности и улучшения качества коммунальных услуг, поставляемых населению. Соответствующие изменения были внесены в №190-ФЗ «О теплоснабжении». С начала 2013 года все вновь вводимые МКД могут подключаться только к закрытым системам горячего водоснабжения.
1. Формулировка проблемы по рассматриваемому методу (технологии) повышения энергоэффективности; прогноз перерасхода энергоресурсов, или описание других возможных последствий в масштабах страны при сохранении существующего положения
В большей части городов РФ на сегодняшний день горячее водоснабжение потребителей производится по открытой схеме.
Существование такой схемы имеет следующие недостатки:
- повышенные расходы тепла на отопление и ГВС;
- высокие удельные расходы топлива и электроэнергии на производство тепла;
- повышенные затраты на эксплуатацию котельных и тепловых сетей;
- не обеспечивается качественное теплоснабжение потребителей из-за больших потерь тепла и количества повреждений на тепловых сетях;
- повышенные затраты на химводоподготовку.
2. Наличие методов, способов, технологий и т.п. для решения обозначенной проблемы
Необходим перевод систем транспорта и распределения тепловой энергии на работу по закрытой схеме со строительством новых и реконструкцией уже существующих тепловых пунктов в соответствии с СП 41-101-95, реконструкция систем теплопотребления в домах.
3. Краткое описание предлагаемого метода, его новизна и информированность o нём, наличие программ развития; результат при массовом внедрении в масштабах страны
При закрытой схеме теплоснабжения приготовление горячей воды происходит в тепловых пунктах, в которые поступает очищенная холодная вода и теплоноситель. В теплообменнике холодная вода, проходя вдоль трубок теплоносителя, нагревается. Таким образом, не происходит подмешивания холодной воды в теплоноситель и горячая вода в такой системе представляет собой подогретую холодную воду, идущую к потребителю. Отработанный теплоноситель (у него на выходе из теплообменника понижается температура) добавляется в новый теплоноситель и эта «техническая» вода идет на отопление по зависимой или независимой схеме.
Переход на закрытую схему присоединения систем ГВС позволит обеспечить:
- снижение расхода тепла на отопление и ГВС за счет перевода на качественно-количественное регулирование температуры теплоносителя в соответствии с температурным графиком;
- снижение внутренней коррозии трубопроводов (для северных районов страны) и отложения солей (для районов, расположенных южнее);
- снижение темпов износа оборудования тепловых станций и котельных;
- кардинальное улучшение качества теплоснабжения потребителей, исчезновение «перетопов» во время положительных температур наружного воздуха в отопительный период;
- снижение объемов работ по химводоподготовке подпиточной воды и, соответственно, затрат;
- снижение аварийности систем теплоснабжения.
4. Прогноз эффективности метода в перспективе c учётом:
- роста цен на энергоресурсы;
- роста благосостояния населения;
- введением новых экологических требований;
- других факторов.
В конечном результате, после отказа от открытой по ГВС схемы теплоснабжения и перехода на закрытую схему появится возможность использовать сэкономленную тепловую мощность станций и котельных для теплоснабжения вновь подключаемых потребителей.
5. Перечень групп абонентов и объектов, где возможно применение данной технологии c максимальной эффективностью; необходимость проведения дополнительных исследований для расширения перечня
Максимальная эффективность от внедрения данного мероприятия будет наблюдаться в городах с интенсивной застройкой. Строительство новых микрорайонов вкупе с организацией их теплоснабжения по закрытой схеме наиболее целесообразно в рамках соответствующих городских программ.
6. Обозначить причины, по которым предлагаемые энергоэффективные технологии не применяются в массовом масштабе; наметить план действий, для снятия существующих барьеров
В настоящее время большая часть систем теплоснабжения в столице (ОАО «Московская объединенная энергетическая компания» и ОАО «Московская теплосетевая компания») работает именно по закрытой схеме.
Иная ситуация в регионах. Там с советских времен проводилась политика ограничения финансовых средств на строительство и обслуживание объектов жилищно-коммунальной сферы. Побочными факторами этой политики стали создание крупных централизованных систем теплоснабжения и введение во многих городах открытой схемы.
7. Наличие технических и других ограничений применения метода на различных объектах; при отсутствии сведений по возможным ограничениям необходимо их определить проведением испытаний
Нецелесообразен ввод в эксплуатацию закрытых схем ГВС в городах с водопроводной водой, характеризующейся малым солесодержанием и высокой коррозионной активностью, требующей деаэрации, как, например, в г. Санкт-Петербурге.
8. Необходимость проведения НИОКР и дополнительных испытаний; темы и цели работ
Необходимость проведения НИОКР и дополнительных испытаний при внедрении данного мероприятия не требуется
9. Существующие меры поощрения, принуждения, стимулирования для внедрения предлагаемого метода и необходимость их совершенствования
Существующие меры поощрения и принуждения внедрения данного метода отсутствуют.
Целесообразно проведение энергетических обследований существующих систем теплоснабжения с выявлением всех негативных последствий использования открытых схем. Результатом таких обследований являются технически обоснованные заключения и рекомендации о переводе на закрытую схему.
10. Необходимость разработки новых или изменения существующих законов и нормативно-правовых актов
Необходима разработка нормативной документации по внедрению и эксплуатации систем горячего водоснабжения по закрытой схеме. Возможно, необходимо принятие правовых актов принудительного характера о переводе на закрытую схему теплоснабжения в первую очередь при поставке потребителям горячей воды по открытой схеме, не отвечающей санитарно-эпидемиологическим нормам.
11. Наличие постановлений, правил, инструкций, нормативов, требований, запретительных мер и других документов, регламентирующих применение данного метода и обязательных для исполнения; необходимость внесения в них изменений или необходимость изменения самих принципов формирования этих документов; наличие ранее существовавших нормативных документов, регламентов и потребность в их восстановлении
Нормативных документов, регламентирующих применение данного мероприятия, на сегодняшний день не существует.
12. Наличие внедрённых пилотных проектов, анализ их реальной эффективности, выявленные недостатки и предложения по совершенствованию технологии с учётом накопленного опыта
В качестве внедряемых пилотных проектов по переводу открытой системы теплоснабжения на закрытую можно упомянуть следующие.
Специалистами ОАО «ВНИПИэнергопром» разработаны технические решения по переводу существующей системы теплоснабжения города Зеленограда на закрытую схему.
В рамках международной программы «Северное измерение», на базе ГОУТП «ТЭКОС», разработан проект реконструкции системы теплоснабжения Ленинского района г. Мурманска с переводом на закрытую схему теплоснабжения.
Специалистами ОАО «Теплоэнерго» разработан и осуществляется пилотный проект по переводу микрорайона №2 «Мещерское озеро» на закрытую схему подачи горячей воды в рамках соответствующей инвестиционной программы.
13. Возможность влияния на другие процессы при массовом внедрении данной технологии (изменение экологической обстановки, возможное влияние на здоровье людей, повышение надёжности энергоснабжения, изменение суточных или сезонных графиков загрузки энергетического оборудования, изменение экономических показателей выработки и передачи энергии и т.п.)
При горячем водоснабжении микрорайонов, выполняемом по открытой схеме, потребителям из системы отопления зачастую подается вода, обладающая неудовлетворительными органолептическими и бактериологическими показателями. В рамках реализации рассматриваемого мероприятия поступающая по закрытой схеме горячая вода будет иметь качество питьевой и соответствовать санитарным правилам и нормам.
Внедрение закрытых схем ГВС является энергосберегающим мероприятием. В результате реализации данного мероприятия снижается не только потребление энергоресурсов (электроэнергия, тепловая энергия и вода), но и происходит снижение выбросов в атмосферу и повышается надежность системы теплоснабжения.
14. Наличие и достаточность производственных мощностей в России и других странах для массового внедрения метода
Реализация рассматриваемого мероприятия в массовом порядке на сегодняшний день проблематична, поскольку требует значительных инвестиционных вложений.
15. Необходимость специальной подготовки квалифицированных кадров для эксплуатации внедряемой технологии и развития производства
Ситуация усугубляется недобором квалифицированного персонала из-за низкого уровня заработной платы и отсутствия специализированной кадровой подготовки, в которой ощущается острая необходимость.
16.
Предполагаемые способы внедрения:
1) коммерческое финансирование (при окупаемости затрат);
2) конкурс на осуществление инвестиционных проектов, разработанных в результате выполнения работ по энергетическому планированию развития региона, города, поселения;
3) бюджетное финансирование для эффективных энергосберегающих проектов с большими сроками окупаемости;
4) введение запретов и обязательных требований по применению, надзор за их соблюдением;
5) другие предложения
.
Для увеличения заинтересованности во внедрении данного вида мероприятий необходим последовательный и методичный «перелом» психологии заказчиков, проектировщиков, монтажников и эксплуатирующих служб, по-прежнему считающих наиболее актуальным внедрение устаревших традиционных схем теплоснабжения, не нуждающихся в обслуживании и регулировке.
Также необходимо дальнейшее создание специализированных организаций, способных взять на себя всю цепочку работ от проектирования и монтажа до пусконаладки и обслуживания современных систем теплоснабжения. Для этой цели необходимо проводить целенаправленную работу по подготовке специалистов в области энергосбережения.
Только совокупность этих мер приведет в будущем к большей заинтересованности администраций городов в осуществлении энергосберегающих мероприятий данного масштаба. Очевидно, что наиболее целесообразным является внедрение данных мероприятий в рамках стратегических проектов по развитию теплоисточников и тепловых сетей и городских программ по модернизации жилищно-коммунального комплекса при бюджетном и коммерческом финансировании.
Для того чтобы добавить описание энергосберегающей технологии в Каталог, заполните опросник и вышлите его на c пометкой «в Каталог» .