В ФЗ № 190 «О теплоснабжении» от 27.06.2010 года указывается, что подключение объектов капитального строительства потребителей к централизованным открытым системам теплоснабжения, а с 1.01.2022 года использование централизованных открытых систем теплоснабжения для нужд горячего водоснабжения не допускается.
Одними из примуществ открытой системы теплоснабжения является использование отработанного пара паровых турбин ТЭЦ для нагрева подпиточной водопроводной воды до 35–40 0 С, ее химическая подготовка, небольшая стоимость централизованных тепловых пунктов.
Использование закрытой системы улучшает гидравлический режим и снижает санитарные требования к сетевой воды не отбираемой для нужд горячего водоснабжения (ГВС), повышается надежность системы с выравниванием расхода теплоносителя в подающем и обратном трубопроводе, снижается ее аварийность при этом снижается. Но при массовом внедрении закрытых систем потребуется перекладка хозяйственно-питьевого трубопровода, из-за увеличения расхода водопроводной воды и диаметров труб. Увеличатся затраты на установку теплообменников для нагрева водопроводной воды подаваемой в системы ГВС жилых и общественных зданий.
Наиболее сложный вопрос при переходе от открытых к закрытым системам теплоснабжения — это источники финансирования этих проектов.
Маловероятна ориентация на государственное финансировани. Основными финансовыми источниками могут служить бюджеты городов и частные компании. Важно, что возможность привлечения внешних инвесторов зависит от длительности срока окупаемости этих проектов. Наибольший интерес у инвестора может вызвать приобретением активов и их использование при управлении создаваемой коммерческой организации. При этом также важна проблема существования потребительских задолженностей. При переводе открытых систем на закрытые в большинстве случаев получаемый экономический эффект оказывается более низким относительно требуемых при реконструкции капитальных затрат. Поэтому в большинстве случаев процессы реконструкции потребуют значительного до 10–15 лет времени для их завершения.
В Самаре используются, преимущественно, открытые системы. В городе имеется пять крупных источников централизованного теплоснабжения: Самарская ТЭЦ, ГРЭС, БТЭЦ переведенная в котельную, крупные отопительные котельные — ПОК и ЦОК.
Из-за длительной эксплуатации и физического износа тепловых сетей в Самаре осуществлен переход от температурного графика теплосети 150/70 к графику 135/70, что привело к увеличению расхода сетевой воды, увеличению мощности сетевых насосов и потребления электрической энергии.
Одним из эффективных способов повышения эффективности теплоснабжения систем ГВС зданий при открытых системах теплоснабжения является предложенная в [1] схема предусматривающая подогрев холодной водопроводной воды подаваемой в систему ГВС здания сетевой водой, охлажденной в теплообменниках системы отпления.
В зданиях установлены дополнительные теплообменники для предварительного подогрева водопроводной подогрева воды на 10–15 °C. Это мероприятие позволяет снизить расход горячей сетевой воды подаваемой в здания из прямой линии теплосети теплоносителя, снизить температуру обратной сетевой воды возвращаемой на ТЭЦ и увеличить выработку электроэнергии на тепловом потреблении за счет снижения давления пара в теплофикационных отборах турбин ТЭЦ. На Рис. 1 и 2 показаны результаты расчетного анализа при массовом применении этой схемы в случае частичной реконструкции и модернизации открытой теплофикационной системы.
Рис. 1. Зависимость относительного расхода прямой сетевой воды, подаваемой на ГВС от величины подогрева в теплообменнике разбавляющей водопроводной воды. 1, 2, 3 — температура воды разбираемой из кранов ГВС 50°С, 45°С, 40°С
Рис. 2. Зависимость электрической мощности ТЭЦ от относительного расхода сетевой воды подаваемой в системы ГВС. Сплошная линия — относительный расход на ГВС 15 %, пунктирная линия — 20 %
Чаще всего в закрытых системах теплоснабжения применяются схемы теплоснабжения жилых зданий с применением зависимой системы с двухступенчатым теплообменником подогрева воды для ГВС и с элеваторной системой отопления, а также закрытая схема с двухступенчатым теплообменником ГВС и независимой системой отопления.
Прототипом этих схем является предложенная в заяке на патент закрытая зависимая система ГВС с трехступенчатым теплообменником.
Рис. 3. Закрытая зависимая система ГВС с трехступенчатым теплообменником
Она содержит теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) 1, трубопровод прямой линии теплосети 2, трубопровод обратной линии теплосети 3, прямой трубопровод 4 внутридомовой системы теплоснабжения, регулирующий вентиль 5, обратный трубопровод 6 внутридомовой системы теплоснабжения, трубопровод подачи горячей воды 7, подогреватель горячего водоснабжения 11 состоящий из третьей 8, второй 9 и первой 10 ступеней, трубопровод горячей водопроводной воды 12, водоразборные краны горячего водоснабжения 13, трубопровод подогретой водопроводной воды 14, задвижку 15, трубопровод обратной воды 16, квартирный тепловой пункт горячего водоснабжения 17, подогреватели системы отопления 18, запорные задвижки 19, трубопровод холодной водопроводной воды 20, регулирующий вентиль 21.
В отопительный период работы закрытой системы теплоснабжения сетевую воду от ТЭЦ 1 подают по трубопроводу прямой линии теплосети 2 в прямой 4 трубопровод внутридомовой системы теплоснабжения и через открытые запорные задвижки 19 в подогреватели системы отопления 18. Меньшую часть сетевой воды из прямого трубопровода 4 направляют по трубопроводу подачи горячей воды 7 в трехступенчатый подогреватель горячего водоснабжения 11, охлаждают в поверхностях теплообмена его ступеней 10,9 и 8, нагревая в них холодную водопроводную воду. В частично охлажденную в первой ступени 10 этого подогревателя подают сетевую воду из обратного трубопровода 6 по трубопроводу обратной воды 16, охлажденную в подогревателях системы отопления 18. Задвижка 15 открыта. Холодную воду направляют по трубопроводу холодной водопроводной воды 20 в подогреватель горячего водоснабжения 11, нагревают в ступенях 8, 9 и 10 и по трубопроводу горячей водопроводной воды 12 ее подают к водоразборным кранам горячего водоснабжения 13. Часть этой воды нагревают на 10–150С в ступени 8 подогревателя горячего водоснабжения 11, используя теплоту сетевой воды и ее направляют к водоразборным кранам горячего водоснабжения 13. Сетевую воду, охлажденную в подогревателе горячего водоснабжения 11 и в подогревателях системы отопления 18, направляют на ТЭЦ 1 через обратный трубопровод 6 внутридомовой системы теплоснабжения и трубопровод обратной линии теплосети 3. Холодную воду по трубопроводу холодной водопроводной воды 20 направляют в подогреватель горячего водоснабжения 11, нагревают в ступенях 8, 9 и 10 и по трубопроводу горячей водопроводной воды 12 подают к водоразборным кранам горячего водоснабжения 13. При работе закрытой системы в неотопительный период года с тепловой нагрузкой горячего водоснабжения, закрывают запорные задвижки 19 и отключают подогреватели системы отопления 18. Закрывают задвижку 15 и прекращают подачу обратной сетевой воды в подогреватель горячего водоснабжения 11. Сетевую воду из прямого трубопровода 4 подают по трубопроводу подачи горячей воды 7 в трехступенчатый подогреватель горячего водоснабжения 11, нагретую в его ступенях водопроводную воду подводят по трубопроводу горячей водопроводной воды 12 к водоразборным кранам горячего водоснабжения 13. Часть водопроводной воды подогретой в ступени 8 теплом сетевой воды на 10–150С, направляют к водоразборным кранам горячего водоснабжения 13. Запорная задвижку 15 закрывают и прекращают подвод обратной сетевой воды по трубопроводу обратной воды 16.
Преимуществом этой схемы является снижени расхода горячей воды подаваемой в здание со снижением затрат потребителей здания на горячую воду. Расчетный анализ показал, что трехступенчатая схема подогрева воды подаваемой в систему ГВС имеет преимущество перед известными схемами теплоснабжения зданий из закрытых систем теплоснабжения. Так при температуре горячей сетевой воды в 70 0 С градусов, ее расход применительно к этой схеме снижается на 20 %, что уменьшает расход сетевой воды забираемой из теплосети, позволяет подключать к ней дополнительные здания, понижать температуру обратной сетевой воды и увеличивать выработку электроэнергии на тепловом потреблении ТЭЦ.
Литература:
- Шелудько Л. П. Модернизация системы централизованного теплоснабжения с открытой теплофикационной системой [Текст] / Л. П. Шелудько, В. И. Немченко //«Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях» / Международная научно-практическая конференция — Омск, 2010 — С. 62–68.
- СП 124.13330.2012 Тепловые сети. Актуализированная редакция
- СНиП 41–02–2003
- Федеральный закон от 23.11.2009 N 261-ФЗ (ред. от 29.07.2017) «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации»
- Тепловые электрические станции. Схемы и оборудование: учеб. пособие / А. А. Кудинов. —М.:ИНФРА-М. 2018–352с.
- Соколов Е. Я. Теплофикация и тепловые сети. 5-е изд. — М.: Энергоиздат, 1982. — 360 с.
- Рекомендации по выбору систем теплоснабжения (открытых, закрытых) с учетом качества водопроводной воды. М.: СПО Союзтехэнерго. 1989. 7с.
- В. И. Шарапов, Открытые системы теплоснабжения приказали долго жить?// Новости теплоснабжения. -2012. — № 10
- Открытая система теплоснабжения [Электронный ресурс], — http://engineeringsystems.ru/o/otkritaya-sistema-teplosnabjeniya.php — статья в интернете
- Открытая и закрытая системы ГВС: отличия, как перейти на закрытую схему [Электронный ресурс], — https://www.gkh.ru/article/101922-zakryt-otkrytye-sistemy-teplosnabjeniya — статья в интернете
- Открытая система теплоснабжения [Электронный ресурс], –https://www.rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=3023 — статья в интернете
