Оценка эффективности систем теплоснабжения

В статье [1] дается достаточно объективная оценка сложившейся ситуации с теплоснабжением городов в нынешних условиях. Безусловно, это касается не только региона Поволжья. Анализ результатов проведения энергетических обследований ряда коммунальных и промышленных объектов в Москве [2], городах Центрального Черноземья [3] (Белгород, Старый и Новый Оскол, Воронеж, Шебекино и др.) также свидетельствует о достаточно типичных проблемах, характерных для систем производства и потребления энергии. Несбалансированность гидравлических режимов теплосетей, сверхнормативные потери тепла, значительная величина износа основного и вспомогательного энергетического оборудования, несовершенство методик расчета теплопотребления и договоров на поставку ТЭР имеют первопричиной разные факторы и приводят к самым различным негативным последствиям.

При анализе эффективности теплоснабжения в целом зачастую встречаются оценки и суждения, призывающие к немедленному отказу от централизованных систем именно в теплоснабжении, оставляя централизованными системы водоснабжения, канализации, электроснабжения. При этом приводятся странные цифры потерь теплоты в сетях, иногда доходящие до 70 — 80%, но, как правило, не приводятся методики, на основании которых были получены такие результаты. Вместе с тем задача оценки эффективности теплоэнергетических систем была и остается нерешенной в полной мере [4, 5]. Это прежде всего относится к объектам жилищно-коммунального комплекса.

Существующие показатели оценки энергетической эффективности зданий базируются в основном либо на удельной отопительной характеристике, по которой проводится грубый расчет теплопотребления зданием, либо на отраслевых (региональных) показателях удельного расхода теплоты на единицу объема или на одного человека. Практические оценки эффективности энергоиспользующих систем заканчиваются «на входе в здание». Энергетики, рассматривая теплофикационные системы, не проявляли должного интереса к совокупной эффективности распределения теплоты непосредственно внутри здания, а специалисты по отоплению, в свою очередь, оставляли в стороне вопросы оптимизации параметров теплоэнергетического оборудования зданий в течение отопительного периода [6].

В условиях, когда не введены критерии оценки энергоэффективности всей системы теплоснабжения в целом, требования о повышении коэффициента полезного действия теплогенерирующего оборудования могут не привести к росту энергоэффективности из-за низких значений КПД источника тепла и значительных теплопотерь во внешнем контуре. Отвлечение средств из общего объема инвестиций, к примеру, на замену котлов, приведет к уменьшению средств, требуемых для замены тепловых сетей и, соответственно, увеличит теплопотери. Комплексное рассмотрение систем теплоснабжения через общий КПД системы и через удельные затраты на отопление 1 м³ здания с разбивкой на выработку, транспорт и потребление тепла позволят для каждой конкретной системы определить приоритеты в мероприятиях по росту энергоэффективности [7].

Если для оценки эффективности источников тепловой энергии в значительной степени можно использовать существующие показатели КПД, КИТ и др., то общую эффективность теплосетей с учетом объектов теплопотребления, затруднительно выразить существующими критериями. Информационно-методический «разнобой» препятствует проведению целостной политики энергосбережения в промышленности, энергетике, коммунальном комплексе [4, 8]. В качестве наиболее целесообразного подхода к оценке эффективности теплоэнергетических систем воспользуемся функциональным методом [2, 9]. Очевидно, что показатели оценки функциональной эффективности системны по своей сути, так как успешная реализация функции сложной системой подразумевает как эффективную работу составляющих подсистем, так и взаимоувязку, и согласование их функционирования на разных уровнях и в целом. При этом вычленяются и оцениваются базовые функции системы теплоснабжения, при необходимости каждая из них может разделяться еще на подсистемы и т. д.

В качестве таких базовых функций в целом по всему комплексу можно выделить следующие: — функция генерации теплоэнергии на источнике (ТЭЦ, котельная);

функция доставки теплоносителя до зданий (тепловые сети);

функция распределения и теплоотдачи тепла зданию (ЦТП);

функция сохранения теплоты зданием;

функция регулирования теплопотребления. В случае, когда потребление удалено от источника энергии, режимы функционирования системы транспорта энергии в значительной степени определяются потребителями. Это по-разному проявляется для закрытых и открытых систем теплоснабжения.

В качестве набора показателей энергетической эффективности работы тепловых сетей в последнее время предлагаются следующие параметры [7]:

Удельный расход сетевой воды на единицу присоединенной тепловой нагрузки.

Удельный расход электрической энергии на транспорт теплоносителя.

Перепад температур сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах или температура сетевой воды в обратном трубопроводе при соблюдении температуры сетевой воды в подающем трубопроводе согласно температурному графику.

Потери тепловой энергии на транспорт тепла, в т. ч. через изоляцию и с утечкой сетевой воды.

Потери сетевой воды.

Данные показатели должны устанавливаться проектом тепловой сети, заноситься в паспорт тепловой сети и проверяться при проведении энергетического обследования (энергоаудита). Главный показатель — т. е. количество переданной тепловой магистралью энергии, или перепад между температурами прямой и обратной воды, во многом определяется способностью отопительных систем зданий отдать эту теплоту зданиям. Чем больше теплоты отбирают здания, тем больше передается теплосетью при равных расходах сетевой воды.

Причем эта «генерирующая» мощность отопления практически не зависит от тепловых сопротивлений наружных ограждающих конструкций, а определяется исключительно интенсивностью теплоотдачи от батарей и их общей площадью. На похолодание реагирует «коробка» здания, а затраты на отопление определяются исключительно функционированием отопительной системы. Это функциональное противоречие, дисбаланс в отсутствии адекватного регулирования люди устраняют и корректируют своими действиями — либо утепляя дома и включая электронагреватели, либо активно открывая форточки для проветривания.

При этом совершенно «неважно», сколько зданию требуется энергии реально. Энергетики направляют теплоноситель в соответствии со своим температурным графиком. Естественно, оплата в этом случае взимается за «поставленное» количество энергии, исходя из режимов поставщика. Нетрудно догадаться, что в этом случае теплосеть не очень заинтересована в энергосбережении, так как это снижает объемы поставок теплоэнергии и сумму оплаты за нее [10].