Догнать и перегнать
Специалисты Центра энергосбережения Киевского научно-исследовательского и проектного института по гражданскому строительству (КиевЗНИИЭП) разработали и внедрили на практике уникальный проект «показательного» теплопункта.
Резерв энергосбережения у нас пока не задействован
В процессе централизованной подачи в коммунальных сетях теряется до 30% тепла. Только на отопление зданий и производственных помещений расходуется более трети всей производимой в стране электроэнергии. Стоимость оборудования, например, школы, современным тепловым пунктом со смесительными насосами системы отопления, современной регулирующей и запорной арматурой, пластинчатыми водонагревателями горячего водоснабжения и автоматикой составляет от $10 до 15 тыс. Школы, детские сады не в состоянии приобрести столь дорогое оборудование, поэтому возможность снижения теплопотребления в общественных зданиях массовой застройки маловероятна.
Еще недавно надежды на экономию топлива связывались у нас с установкой регуляторов температуры на централизованных тепловых сетях и автономных радиаторах в домах. Предполагалось, что энергетики не успевают следить за погодой и временами подают теплоноситель с более высокой, чем нужно для отопления здания, температурой. Увы, температурный график коммунальных тепловых сетей в стране занижен административным путем: предельно высокая температура в подающем трубопроводе установлена на уровне 800С вместо положенных 1500. На две-три недели сократили энергетики и продолжительность отопительного сезона. А это означает, что возможности регулирования температуры теплоносителя в коммунальных сетях в связи с погодными колебаниями сведены практически к нулю. Специалисты называют этот режим отопления «недотопом». Поэтому в домах украинских граждан нецелесообразно устанавливать на радиаторах регуляторы температуры. Любая «погодная» автоматика способна работать на энергосбережение только при эффективном теплоснабжении.
«Показательный» теплопункт
До октября 2000 года тепловой пункт главного корпуса ЗНИИЭП был оборудован по правилам тридцатилетней давности (рис. 1а) и не удовлетворял современным требованиям по рациональному использованию энергии.
Главный корпус института, присоединенный к тепловой сети 1, состоит из двух зданий разной этажности, обогреваемых до реконструкции системами отопления 2 и 3. Вода, циркулировавшая под действием консольных насосов 5, в независимом от тепловой сети контуре 11-этажного кирпичного здания подогревалась сетевой водой в водоподогревателе 4, а в 9-ти этажном крупнопанельном здании — при помощи элеватора 7. Для подпитки независимого контура использовались насосы 6. Ржавеющие глыбы старых кожухотрубных теплообменников, консольных и вихревых насосов, замысловатые петли трубопроводов, одетых в лохмотья обветшалой теплоизоляции, облезлые щиты с пустыми глазницами приборов никогда не работавшей автоматики — все это еще хранит в себе ностальгический шрам привычной техники. Впрочем, техника эта никогда не была предметом особой гордости. Сегодня старый теплопункт уже не работает, но еще не демонтирован.
В результате реконструкции системы отопления 2 и 3 были соединены последовательно друг другу через регенератор теплоты (СРТ). На подающем трубопроводе был установлен гидравлический регулируемый клапан 9, управляемый электронным регулятором 10. И вот уже почти год новый тепло-пункт работает с четкостью хорошего хронометра, обеспечивая значительно улучшенные параметры систем теплопотребления здания КиевЗНИИЭПа:
стало теплее в помещениях;
потребление тепловой энергии существенно сократилось;
электроенергия для теплоснабжения не расходуется вовсе;
освободились площади технических помещений;
уменьшилась трудоемкость эксплуатации.
Новый теплопункт реально демонстрирует возможности отечественного оборудования, способного не только эффективно использовать энергию, но и обеспечить быстрый возврат средств, затраченных на реконструкцию.
Как удалось сократить теплопотребление
Улучшение теплового режима здания КиевЗНИИЭПа было достигнуто за счет увеличения разницы температур сетевой воды на входе в тепловой пункт и на выходе из него. Но это только днем, в рабочее время.
Теперь, с окончанием рабочего дня регулирующий клапан 9 (рис.1 б) автоматически закрывает проход теплоносителю, пропуская не более 20% расчетного расхода сетевой воды. До утра регулирующий клапан открывается лишь периодически, поддерживая температуру воды в обратном трубопроводе на заданном уровне, и только за несколько часов до начала работы клапан вновь начинает пропускать расчетный расход теплоносителя, чтобы комнаты прогрелись к приходу сотрудников.
Регуляторы такого рода широко используются в европейских странах, а различные фирмы предлагают широкий выбор приборов и клапанов, способных решить задачу ночного понижения теплопотребления. Специалистам киевской фирмы КИАРМ, работавшим над оборудованием нового теплопункта в тесном сотрудничестве с центром энергосбережения КиевЗНИИЭП и с техническим персоналом института, удалось решить эту задачу простыми средствами и нетрадиционно.
Первоначально предполагалось использовать в проекте серийно выпускавшуюся КИАРМом арматуру. В процессе работы КИАРМом был предложен, изготовлен, установлен и отлажен принципиально новый прибор, выполняющий функции регулятора перепада давлений прямого действия при отсутствии управляющего сигнала и автоматически закрывающийся при поступлении сигнала от регулятора на электромагнитный клапан, установленный на импульсной трубке диаметром 6 мм. Параллельно КИАРМом был разработан и впервые применен в теплопункте электронный регулятор (контроллер), способный управлять клапаном по специально разработанной совместно с центром энергосбережения программе.
Бесспорные достоинства киармовского контроллера:
два регулятора совмещены в одном устройстве;
мощный клапан, установленный на трубопроводе, где давление превышает 10 *бар, управляется слабым электромагнитом;
клапан, управляемый таким образом, закрывается удивительно мягко, в течение 30-40 секунд, что не только исключает появление гидравлических ударов, но и открывает возможности его применения в схемах с позиционным регулированием;
очень простой электронный регулятор дает возможность гибкого управления клапаном в различных режимах.
Исчезновение монстра
Старый теплопункт занимал помещения площадью более 100 квадратных метров и высотою 4,5 метра (рис. 2а). Новый уместился в невысокой (2,5 м) комнате площадью всего 18 кв.м. (рис. 2б). На рисунках серым цветом выделены площади, занятые оборудованием.
Сокращение производственных площадей стало результатом исключения из технологического процесса громоздких насосов и применения новых отечественных теплообменников со сверхвысокой плотностью теплового потока.
Теплообменники производства севастопольского предприятия «Теплообмен» (ТТАИ) с плотным пучком тонкостенных трубок из нержавеющей стали по своим техническим и экономическим показателям превосходят лучшие образцы зарубежной техники в этой области.
В новом теплопункте теплообменники ТТАИ используются в качестве регенератора теплоты и водонагревателя системы горячего водоснабжения. Изящные односекционные кожухотрубные аппараты установлены на стене и совсем не занимают места в тепловом пункте.
Компактности размещения оборудования способствует также современная арматура, в том числе малогабаритные и удобные в эксплуатации дисковые затворы Львовского предприятия «Техарм».
Безболезненное и быстрое исчезновение технического монстра, еще недавно занимавшего лучшее помещение в нижнем этаже здания, подсказывает возможность кардинального решения давно назревшей проблемы переоборудования великого множества несуразных строений, беспорядочно разбросанных по территориям наших городов. Центральные тепловые пункты (ЦТП) можно превратить в торговые заведения, учреждения отдыха или кафе, а площади, занятые сегодня бесполезно пожирающими энергию шумными насосами и бойлерами, могли бы рационально использоваться. Затраты на реконструкцию теплового пункта КиевЗНИИЭПа окупились за два месяца. До реконструкции теплового пункта система отопления здания за сутки отопительного периода потребляла, в среднем, 16,5 Гкал тепловой и 350 кВтчасов электрической энергии, на оплату которых расходовалось около 1450 грн. ежедневно.
На реконструкцию теплового пункта было затрачено 28 тыс.грн. Сегодня для отопления ежедневно расходуется, в среднем, около 11,5 Гкал, а электрическая энергия не потребляется вовсе. Расходы на энергию сократились до 970 грн. в сутки. Таким образом, ежедневная экономия затрат на энергоносители составляет около 480 грн.
Опыт, который можно распространять
Общественных зданий, в которых можно и нужно снижать ночную температуру, в городах Украины очень много. Согласно подсчетам специалистов, примерно 45 тысяч. По предварительной оценке энергетиков их общая тепловая мощность равна около 10,3 Гкал/ч, а потребляемая этими зданиями в течение года тепловая энергия оценивается в 20 млн.Гкал.
Общая стоимость переоборудования существующих тепловых пунктов этих зданий не должна превысить 500 млн.грн. После завершения реконструкции только за один отопительный сезон можно будет сберечь 1,5 млрд.м.куб. природного газа на общую стоимость около $90 млн, что равно годовому потреблению газа всеми теплоснабжающими организациями Киева.
Быстрый срок окупаемости затрат на реконструкцию, проведенную в тепловом пункте КиевЗНИИЭП, частично объясняется относительно большой тепловой мощностью системы отопления. В большинстве случаев тепловая мощность будет меньше, и величина экономического эффекта будет не столь внушительна. Тем не менее, можно ожидать, что затраченные на реконструкцию теплового пункта средства в любом случае вернутся инвестору в течение одного отопительного сезона.
Не упустить бы шанс
По мнению В.Ф. Гершковича — одного из научных авторов идеи «показательного» теплопункта, администрация централизованных тепловых сетей страны станет активно сопротивляться подобному нововведению. Платить то им будут меньше. Но ведь уменьшение доходов теплоснабжающих организаций будет сопровождаться снижением расходов и на покупку газа, и на электроэнергию, нужную сетевым насосам.
Если отечественные коммунальные службы это не поймут, будет упущен шанс вывести украинскую, уникальную по своим масштабам, систему централизованного теплоснабжения на тот уровень развития, который позволит ей успешно конкурировать с другими источниками теплоснабжения.
Похожие записи: