Большая часть жилых и гражданских зданий еще не присоединена к централизованному теплоснабжению, и значительная часть их (сельские населенные места, малые города) не будет присоединяться в перспективе. О необходимости уделения большего внимания эксплуатации систем теплоснабжения по сравнению с вопросами их сооружения говорит тот факт, что доля нового жилищно-гражданского строительства, вследствие его большой интенсивности в последние годы, существенно уменьшилась по отношению к существующему фонду. Так, например, объем нового жилищного строительства в городах и поселках за 1955–1960 гг. по отношению к существующему в 1955 г. жилому фонду в стране составлял 87 %, а объем строительства за 1965–1970 гг. соответственно к 1965 г. — уже 24 %.Рассмотрим основные недостатки в эксплуатации систем теплоснабжения, вытекающие из указанного отставания, и пути их устранения на основе достигнутого современного уровня в данной области техники, а также дадим примерную оценку экономической эффективности мероприятий по устранению этих недостатков. Для разрешения поставленной задачи необходимо дать в масштабе страны хотя бы примерную количественную оценку потребителей тепла по видам и способам обеспечения теплом этих потребителей, а также по видам расходуемого на эти цели топлива и трудозатратам, связанным с его сжиганием. Применительно к 1970 г. она приведена в табл. 1, из которой видно, что на теплоснабжение жилых и гражданских зданий расходуется около 43 % всей выработанной в стране тепловой энергии [2], в городах и рабочих поселках приходится 64 %, в сельских населенных местах — 36 %. Если в городах и рабочих поселках жилые и гражданские здания преимущественно обеспечиваются теплом от котельных и ТЭЦ, то в целом по стране наибольшая доля тепла, расходуемого на теплоснабжение жилых и гражданских зданий, вырабатывается отопительными печами (43 %).Суммарный расход топлива по видам источников теплоснабжения представлен в табл. 2. Данные табл. 2 показывают, что общий расход топлива на теплоснабжение жилых и гражданских зданий составляет 27 % общего количества топлива (в виде угля, газа, дров, торфа и сланцев), добытого в 1970 г. и составляющего 720 млн т.у.т. [2]. Большая часть топлива, израсходованного на жилые и гражданские здания (82,2 %) в 1970 г., сжигалась в отопительных печах, котельных и квартирных генераторах тепла. Затраты на теплоснабжение жилых домов примерно одинаковы с затратами на их ремонт и составляют в общих эксплуатационных расходах наибольшую долю (по статистике, более 26 %). Стоимость тепла, затрачиваемого на теплоснабжение жилых и гражданских зданий, например Москвы, составляет ежегодно 200–250 млн руб., тогда как стоимость расходуемой в них водопроводной воды составляет 30–35 млн руб/год. Эффективность работы отопительных печей, котельных и квартирных генераторов зависит от вида сжигаемого топлива. Если удельный вес основных видов топлива, используемых для обеспечения коммунально-бытовых нужд населения, принять по СССР таким же, как в РСФСР в 1970 г., то количество сожженного в 1970 г. топлива составит: уголь — 77,3 млн т.у.т.; газ — 23,3 млн т.у.т.; дрова — 36,8 млн т.у.т.; прочие виды — 19,8 млн т.у.т.В отличие от ТЭЦ и крупных котельных централизованного теплоснабжения сжигание топлива в отопительных печах и котельных требует больших трудозатрат. Эти трудозатраты на обслуживание отопительных печей в городах и рабочих поселках, по ориентировочным расчетам, составляют 135 млн человеко-дней; в сельских населенных местах — 295 млн человеко-дней. Количество рабочих, занятых обслуживанием котельных (преимущественно сезонная работа на полгода) — 600 тыс. человек. За счет появления новых небольших котельных, оборудованных чугунными котлами, количество рабочих, обслуживающих котельные, ежегодно возрастает на 40–45 тыс. человек. С развитием жилищно-гражданского строительства расходы тепла, топлива и трудозатраты будут расти. Для уменьшения напряженности топливного баланса страны необходимо проведение мероприятий, которые позволили бы уменьшить расходы тепла и топлива на теплоснабжение жилых и гражданских зданий. Первым таким мероприятием является дальнейшее развитие крупного централизованного теплоснабжения и, в частности, теплофикации жилых и гражданских зданий, поскольку при этом не только уменьшается расход топлива на выработку единицы тепловой энергии на 20–30 %, но и сокращаются расход рабочей силы и загрязнение воздушной среды. Однако крупные системы централизованного теплоснабжения и особенно теплофикации не могут применяться везде, т.к. многие города и рабочие поселки СССР имеют недостаточную плотность застройки и тепловые нагрузки [1].Мало применимы крупные системы централизованного теплоснабжения в сельской населенной местности. Источниками тепло снабжения там в 1980 г., видимо, будут в основном сравнительно малые котельные с котлами поверхностью нагрева до 80 условных квадратных метров, квартирные генераторы тепла и отопительные печи. В отличие от развитых зарубежных стран до настоящего времени мы используем отопительные печи периодического, а не длительного горения. Последние имеют коэффициент полезного действия выше на 10–16 %, требуют для своего обслуживания в 2–3 раза меньше времени, занимают меньше места в отапливаемых помещениях, поддерживая в них равномерную температуру. Кроме того, эти печи индустриальные и при массовом применении дешевле. Еще целесообразнее применять вместо отопительных печей квартирное отопление, при котором легко осуществляется и горячее водоснабжение квартиры. Несовершенны отопительные котлы для небольших котельных, которые выпускаются в нарастающем количестве. Особенно плохо обстоит дело с котлами, работающими на твердом топливе при ручном обслуживании: коэффициент полезного действия их в эксплуатации оказывается равным лишь 50–55 %.О неблагополучии с выработкой тепла в домовых и групповых котельных говорит высокая себестоимость его (за счет больших затрат на обслуживающий персонал), которая в котельных на твердом топливе мощностью до 2 Гкал/ч составляет не менее 10 руб/Гкал, а в малых котельных мощностью до 0,5 Гкал/ч доходит до 42 руб. (при стоимости тепла, отпускаемого от централизованного теплоснабжения, в среднем 4–5 руб/Гкал).Для повышения коэффициента полезного действия небольших котельных, снижения стоимости вырабатываемого ими тепла и облегчения труда кочегаров, сжигающих в этих котельных твердое топливо, необходима механизация топливоподачи и золошлако-удаления. В Чехии, например, эксплуатационный теплотехнический КПД составляет 75 %, а штат котельной производительностью до 5 Гкал/ч не превышает двух человек [3].Основной причиной, сдерживающей применение отопительных котлов с механизированной топливоподачей, а также квартирного отопления и отопительных печей длительного горения является то, что в них сжигается в основном твердое несортированное топливо, подачу которого невозможно механизировать. Развивающееся газоснабжение в последние годы и перевод котлов на газообразное топливо изменили это положение. Оно улучшилось в связи с выделением на отопление и коммунально-бытовые нужды печного жидкого дистиллятного топлива. Новые здания и существующие, если они не присоединяются к централизованному теплоснабжению, должны быть обеспечены оптимальным для данного района топливом с механизированной подачей его в генераторы тепла. Таким топливом являются, как известно, газ, жидкое топливо, различные виды сортированного и облагороженного угля и антрацита, брикетированное топливо и сжиженный газ, который по цене приближается к печному жидкому дистиллятному топливу, а по качеству (отсутствие серы, простота и удобство сжигания) значительно превосходит его. На путь облагораживания топлива для малых генераторов тепла встали многие страны. В Германии, например, запрещается сжигать без предварительного брикетирования добываемый недостаточно хороший уголь на расстоянии более 100 км от места добычи [4].Для установления оптимальных видов топлива для того или иного района целесообразно при разработке проектов районных планировок разрабатывать вопросы теплоснабжения и топливоснабжения, включая все здания, в том числе не присоединяемые к централизованному теплоснабжению. Промышленность должна выпускать котло-агрегаты и местные генераторы тепла, рассчитанные на соответствующие виды топлива. Во многих случаях, в том числе и при твердом топливе, которое может поступать из бункера в топку по мере прогорания под тяжестью собственного веса, эти генераторы тепла не потребуют каких-либо дополнительных механизмов. Если жилые здания не имеют центрального отопления, то вместо печей на современном этапе развития техники целесообразно применять квартирные системы теплоснабжения. Постепенный переход на генераторы тепла с механической подачей топлива в них должен происходить не только в новых, но и в существующих зданиях, в частности, в тех, которые подвергаются капитальному ремонту и реконструкции. Это обусловливается целесообразностью снабжения тем или иным видом топлива, пригодного для его механической подачи в генераторы тепла (жидкое, сортированное и облагороженное твердое топливо) по территориальным районам, необходимостью организации в этих районах специальных территориальных складов для хранения топлива, транспортировки топлива потребителям и службы по ремонту генераторов тепла. Целесообразность указанного изменения технической политики в области топливоснабжения и теплоснабжения жилых и гражданских зданий, не присоединяемых к централизованному теплоснабжению, подтверждается экономическими соображениями. Так, если бы вместо отопительных печей в 1970 г. потребители обслуживались квартирными генераторами тепла с механической подачей в них топлива, имеющими КПД выше, чем у печей, на 18 %, а котельные работали бы на высокосортном топливе с механической подачей в топку, что повысило бы их КПД на 12 %, то годовой расход топлива по стране, согласно расчетам, уменьшился бы на 23–25 млн т.у.т., что при стоимости 1 т.у.т. 13 руб. дало бы годовую экономию 300–352 млн руб. Кроме того, количество рабочих, занятых обслуживанием котельных, уменьшилось бы на 300 тыс. человек (зарплата которых около 145 млн руб. в год), а трудозатраты населения на отопление квартир — на 300 млн человеко-дней (что может быть оценено в 600 млн руб.).Учитывая, что переход на применение сортированного и облагороженного топлива может дать существенное уменьшение его расхода, целесообразно рассмотреть вопрос о направлении части капиталовложений не на увеличение добычи топлива, а на улучшение его качества. Затраты средств на облагораживание 1 т.у.т. угля, антрацита с учетом транспорта, как правило, в несколько раз меньше, чем на их добычу; капиталовложения в строительство обогатительных фабрик оказываются также гораздо меньшими, чем на строительство угольных шахт. При развивающемся централизованном теплоснабжении жилых и гражданских зданий также имеются большие резервы экономии тепла, использование которых при отоплении зданий чаще всего сочетается с улучшением его действия и микроклимата в отапливаемых помещениях. Основной недостаток работы, в частности, крупных систем централизованного теплоснабжения, являющийся главной причиной неэкономного расходования тепла в них, состоит в том, что огромное количество присоединенных к нему потребителей тепла, имеющих свой (в каждом случае особый) режим теплопотребления, практически лишено возможности регулирования теплоподачи. Это положение усугубляется тем, что системы централизованного теплоснабжения подают тепло не только для отопления и вентиляции, но и для горячего водоснабжения, хотя режимы теплопотребления этих систем совершенно различны. Центральное регулирование на источнике тепла вынуждено ориентироваться на удовлетворение всех потребителей. В холодное время отопительного периода такими потребителями являются наиболее неблагоприятные помещения с большими удельными теплопотерями и без внутренних тепловыделений и теплопоступлений от солнечной радиации. В теплое время отопительного периода (30–35 % его продолжительности) такими потребителями являются системы горячего водоснабжения. В результате имеет место значительный перетоп огромного количества помещений, вследствие чего температура в них превосходит оптимальную, что вредно влияет на здоровье людей. Чрезмерный перегрев помещений снимается проветриванием их через окна и форточки, что приводит к недопустимой сухости воздуха, также вредно отражающейся на здоровье людей. Указанный недостаток в работе систем централизованного теплоснабжения можно ликвидировать [5], автоматизировав подачу тепла в каждое здание, с пофасадным регулированием, позволяющим учесть различное действие на противоположные фасады ветра и солнечной радиации. Если бы эта автоматизация, дающая экономию тепла не менее 10 %, была бы осуществлена на всех объектах, присоединенных к централизованному теплоснабжению, то в 1970 г. на них было бы израсходовано тепла меньше на 8,5 млн Гкал. Определенную экономию тепла можно было бы получить систематически снижая температуру воды в отопительных системах не работающих ночью гражданских зданий (учебные заведения, административные здания, театры, кино, клубы и т.п.). Если считать, что в среднем во всех гражданских зданиях эта температура в течение 10 ч/сут будет снижаться на 4 °С против нормируемой, то общая экономия тепла, подаваемого от ТЭЦ в 1970 г., могла бы составить 1,6 млн Гкал. По гражданским зданиям в городах и рабочих поселках, присоединенным к котельным, экономия тепла при таком режиме эксплуатации могла бы составить в 1970 г. 2,8 млн Гкал. Известно, что во время сна температуру окружающего воздуха по гигиеническим соображениям желательно иметь на 2–3 °С ниже той, при которой человек бодрствует. По такому температурному режиму эксплуатируются некоторые зарубежные системы централизованного теплоснабжения, например в Германии [4]. Успешные опыты по применению такого температурного режима и эксплуатации систем теплоснабжения проводятся Ленинградским научно-исследовательским институтом АКХ [6]. Если считать, что в среднем во всех жилых зданиях при применении указанного режима эксплуатации внутренняя температура будет снижаться на 2 °С в течение 8 ч, то экономия тепла по жилым зданиям, присоединяемым к ТЭЦ, составила бы в 1970 г. 1,5 Гкал, а по зданиям в городах и рабочих поселках, присоединенным к котельным, — 3,3 млн Гкал. Существенное значение в тепловом балансе жилых и гражданских зданий играют бытовые тепловыделения, благодаря которым мы имеем нормируемую внутреннюю температуру в зданиях 18 °С, несмотря на то, что заканчиваем работу отопления при наружной температуре 10 °С и выше. В применяемом режиме подачи тепла системами центрального отопления указанные тепловыделения не учитываются. Вместе с тем, их можно использовать для возмещения теплопотерь помещений путем соответствующего уменьшения подачи тепла системой отопления в каждое помещение. Так, если бы удалось (вследствие несовершенства ручного регулирования) использовать бытовые тепловыделения для возмещения теплопотерь помещения хотя бы на 50 %, то экономия тепла по зданиям, присоединенным к ТЭЦ, составила бы в 1970 г. 13,7 млн Гкал, а по зданиям в городах и рабочих поселках, присоединенным к котельным, — 24 млн Гкал. Анализируя годовые расходы тепла жилыми и гражданскими зданиями от ТЭЦ (табл. 1), можно видеть, что годовой расход тепла на горячее водоснабжение составляет около 50 % всего расхода, причем в основном это тепло на горячее водоснабжение расходуется в жилых домах. Между тем, доля расхода тепла на горячее водоснабжение в зданиях в городах и рабочих поселках, присоединенных к котельным, примерно в два раза ниже. Еще ниже доля расхода тепла на горячее водоснабжение по данным шведских специалистов [7]: для больниц, родильных домов и других лечебных учреждений, а также для жилых домов она составляет всего лишь 10 %. Правомерен ли такой большой расход горячей воды в жилых домах, присоединенных к централизованному теплоснабжению, и чем объясняется такая большая разница в норме расходуемой горячей воды в жилом доме в зависимости от источника теплоснабжения. Эта норма для ванных, оборудованных душем при системе горячего водоснабжения, составляет 100–130 л/сут на одного жителя (при температуре 65 °С), а при получении тепла от газовых ванных колонок — всего лишь 27 л. Не является ли столь увеличенная норма расхода горячей воды, без учета разбираемой населением по очень низкой цене (с государственной дотацией), следствием бесхозяйственного отношения потребителей, проектантов и эксплуатационников? Необходимо сокращение рекомендуемой нормы 100–130 л/сут (10–13 ведер) на одного человека. Так, если бы довести средний расход воды на одного человека до 80 л/сут, то расход тепла на горячее водоснабжение в жилых домах, присоединенных к ТЭЦ, в 1970 г. мог бы быть сокращен на 23 млн Гкал. Из табл. 3 видно, что реализация мероприятий по экономии тепла могла бы дать в 1970 г. уменьшение годового расхода тепла на 78,4 млн Гкал, что при коэффициенте использования топлива 0,75 соответствует расходу топлива около 15 млн т.у.т. При стоимости 1 Гкал 3,5 руб. экономический эффект от экономии тепла мог бы составить 275 млн руб. в год. В теплоснабжении от крупных централизованных систем можно получить большую экономию, чем в теплоснабжении от малых котельных. По экономической значимости рассматриваемых мероприятий на первом месте стоит использование бытовых тепловыделений для возмещения теплопотерь путем соответствующего уменьшения подачи тепла отоплением по отдельным помещениям. Именно реализации этого мероприятия должно быть уделено наибольшее внимание. Следует улучшить работу и конструкцию кранов ручной регулировки у отопительных приборов, необходимо раз в год подвергать их профилактическому осмотру (с разборкой) и ремонту. Для выполнения указанных работ, а также автоматизации подачи тепла, идущего на отопление зданий, присоединенных к централизованному теплоснабжению, снижения температуры воздуха ночью в жилых домах и ряде гражданских зданий, что может быть достигнуто программным регулированием (автоматическим и ручным), необходимо существенное повышение технического уровня эксплуатации теплоснабжения жилых и гражданских зданий. Рассмотренные в статье мероприятия по совершенствованию теплоснабжения жилых и гражданских зданий не новы, но если их осуществить, то они дадут большой экономический эффект. ❏ 1. Корытный В.П. Современное состояние и перспективы развития теплофикации / В.П. Корытный, М.М. Пик // Теплоэнергетика, №4/1972. 2. Юбилейный статистический ежегодник ЦСУ СССР «Народное хозяйство СССР 1922–1972 гг.». 3. Лобков С.А. Механизация топочных процессов в отопительных котельных / С.А. Лобков. — Л.: Стройиздат, 1969. 4. Ливчак И.Ф. Некоторые особенности техники отопления, вентиляции и теплоснабжения Германии / И.Ф. Ливчак, Б.А. Локшин // Водоснабжение и санитарная техника, №12/1970. 5. Ливчак И.Ф. Пути дальнейшего совершенствования техники отопления и централизованного теплоснабжения / И.Ф. Ливчак, С.Ф. Копьев // Водоснабжение и санитарная техника, №9/1969. 6. Столпнер Е.Б. Программный отпуск тепла в системах отопления жилых и общественных зданий. Пути экономии топлива в городском хозяйстве. — Е.Б. Столпнер, И.Б. Шоган / Материалы к семинару 5–7 сентября 1972 г. 7. Ильин В.П. Вращающиеся тепло и массообменные аппараты для систем вентиляции и кондиционирования воздуха / В.П. Ильин, А.Н. Кеслинь // Водоснабжение и санитарная техника, №10/1972.