В предлагаемом материале авторами была выполнена оценка затрат на примере жилого района с тепловой нагрузкой около 70 МВт. Установлено, что перевод систем теплоснабжения на закрытую схему — дорогостоящее мероприятие, требующее значительных капиталовложений, а экономический эффект не покрывает затрат на переоборудование тепловых пунктов объектов теплоснабжения.
Согласно Федеральному закону от 7 декабря 2011 года №417-ФЗ, подключение объектов капитального строительства к централизованным открытым системам теплоснабжения с отбором теплоносителя на нужды горячего водо снабжения не допускается. С 1 января 2022 года не допускается использование централизованных открытых систем теплоснабжения. В качестве обоснования закона указываются экономические показатели и гигиенические требования к качеству горячей воды систем горячего водоснабжения. Однако наблюдается некоторое недопонимание проблемы и отсутствие аргументированных данных, подтверждающих эффективность принятого стратегического плана. В связи с этим, для обоснования основных проектных решений требуются многовариантные расчёты, о необходимости которых указывается, например, в работе [1].
Город Екатеринбург вошёл в число городов, где уже приступили к разработке схем закрытого теплоснабжения, когда горячая вода готовится посредством нагревания холодной воды в центральных (ЦТП) или индивидуальных (ИТП) тепловых пунктах.
В инженерной практике принято оценивать основные решения по экономическим условиям: оптимальному варианту должны соответствовать минимальные затраты финансовых средств. Методика экономических расчётов систем теплоснабжения и основные направления оптимизации изложены в работе [2].
В СНиП 2.04.07-86* «Тепловые сети» указано, что система теплоснабжения (открытая, закрытая, в том числе с отдельными сетями горячего водоснабжения, смешанная) выбирается на основе представляемого проектной организацией технико-экономического сравнения различных систем с учётом местных экологических, экономических условий и последствий от принятия того или иного решения.
Однако в Своде Правил (СП) 124.13330.2012 представлена более неопределённая формулировка: «Пункт 6.6. Система теплоснабжения (открытая, закрытая) выбирается на основании утверждённой в установленном порядке схемы теплоснабжения».
Для оценки экономических показателей авторами были выявлены основные направления возможного снижения затрат при переходе на закрытую схему: уменьшение затрат электроэнергии на подпитку тепловой сети на теплоэлектроцентрали и уменьшение затрат на химводоочистку (ХВО) на ТЭЦ.
В тоже время потребуются дополнительные средства для переоборудования тепловых пунктов: установка подогревателей горячей воды и оборудование тепловых пунктов системами ХВО.
Кроме того, потребовалось оценить возможное изменение расхода теплоносителя в тепловой сети при переходе на закрытую схему, диаметра труб и потерь теплоты при транспортировании теплоносителя.
Оценка затрат при переходе на закрытую схему теплоснабжения была выполнена на примере жилого района с тепловой нагрузкой около 70 МВт, в том числе на отопление и вентиляцию — около 60 МВт, на горячее водоснабжение (средняя) — около 10 МВт.
Расходы теплоносителя были рассчитаны по СНиП 2.04.07-86* «Тепловые сети», так как в последующих изданиях необходимые формулы не приводятся.
Несмотря на различие формул для определения расходов теплоносителя на горячее водоснабжение в открытой и закрытой системах, значения суммарного расчётного расхода отличаются не более, чем на 9 %. Следовательно, диаметр труб, толщина тепловой изоляции и размеры сопутствующего механического оборудования и строительных конструкций будут одинаковыми в открытой и закрытой системах.
Сопоставим производительность подпиточных насосов на ТЭЦ. Рекомендации по расчёту максимального часового расхода подпиточной воды приводятся в СП 124.13330.2012 «Тепловые сети».
Для закрытой схемы расход принимается на компенсацию потерь сетевой воды в размере 0,0025 объёма воды в системе с учётом расхода на заполнение системы. Объём воды приближённо равен 65 м3 на 1 МВт расчётного теплового потока, расход воды на заполнение при диаметре магистрального участка 400 мм составляет 65 кг/ч.
При величине расчётного теплового потока 70 МВт производительность подпиточных насосов на ТЭЦ составит для закрытой схемы:
Gзакр = 70 × 65 × 0,0025 + 65 = 76,4 м3/ч.
Для открытых схем производительность подпиточных насосов на ТЭЦ принимается равной сумме расхода воды на компенсацию потерь сетевой воды в размере 0,0025 объёма воды в системе и максимального расхода воды на горячее водоснабжение. Объём воды в открытой системе 70 м3 на 1 МВт расчётного теплового потока. Получим:
Gоткр = 70 × 70 × 0,0025 + 1,2 × 40 × 3,6 = 185 м3/ч.
Таким образом, производительность подпиточных насосов на ТЭЦ при переходе на закрытую схему может уменьшиться почти в 2,5 раза, что повлияет на затраты на химводоочистку и расход электроэнергии на перекачку воды.
Химическая водоочистка является важнейшим этапом подготовки воды и обеспечивает надёжность работы системы теплоснабжения в целом [3]. Стоимость химводоочистки составляет 15 руб. на 1 м3 деаэрированной воды и зависит от объёмов подпитки.
Соответственно, при закрытой схеме для условий примера получим значение годовых затрат на ХВО:
З = 76,4 × 365 × 24 × 15 = 10 млн руб/год; при открытой схеме затраты на ХВО составят величину:
З = 185 × 365 × 24 × 15 = 24 млн руб/год.
Соответственно, возрастают расход электроэнергии и затраты на её оплату. Для закрытой схемы годовой расход электроэнергии узла подпитки ТЭЦ составит 43 тыс. кВт·ч, для открытой — 184 кВт·ч.
При стоимости электроэнергии 4 руб. за 1 кВт·ч получим величину затрат на электроэнергию узла подпитки ТЭЦ 148 тыс. руб/год и 736 тыс. руб/год для открытой и закрытой схем соответственно. Результаты сравнения затрат узла подпитки на ТЭЦ приведены в табл. 1.
Таким образом, переход на закрытую схему может дать экономический эффект для источника теплоснабжения порядка 14,6 млн руб/год.
Однако потребуется оборудование тепловых пунктов теплообменниками и установками ХВО. Авторами была выполнена оценка затрат на переоборудование индивидуального теплового пункта (ИТП) на примере жилого дома с тепловой нагрузкой на отопление 290 кВт и максимальной на горячее водоснабжение 132 кВт. Использовались рекомендации, приведённые в работах [4, 5].
Полученные результаты позволяют оценить энергоэффективность тепловой сети в соответствии с требованиями СП 124.13330.2012 Было показано, что расход теплоты и теплоносителя, а также диаметр труб при закрытых и отрытых схемах практически одинаковые. Основное различие — в объёмах подпитки и расходах электроэнергии. Однако при закрытых схемах увеличивается нагрузка на системы ХВС. Неслучайно было указано, что выбор открытой или закрытой схемы определяется наличием и мощностью источников водоснабжения в районе ТЭЦ и в городе
Согласно локальной смете, включающей установку подогревателей для горячего водоснабжения, термометров, манометров, водомерных узлов, грязевиков, предохранительных клапанов, регуляторов, а также монтажных и наладочных работ, затраты составили около 645 тыс. руб. В то же время затраты на аналогичный ИТП для открытой схемы не превышают 213 тыс. руб.
С учётом эксплуатационных расходов приведённые затраты на ИТП указанной мощности составят для закрытой схемы 882 тыс. руб/год.
В табл. 2 приведены результаты сравнения экономических показателей открытой и закрытой схем теплоснабжения для ИТП. Итоговые данные показывают, что при переводе на закрытую схему дополнительные затраты могут составить около 900 тыс. руб. на один ИТП жилого дома с суммарной тепловой нагрузкой 420 кВт. Учитывая количество объектов, капитальные затраты на переоборудование ИТП могут составить для жилого квартала не менее 6 млн руб.
Кроме того, при закрытой схеме возрастают эксплуатационные расходы до 250 тыс. руб/год на один ИТП, а для квартала — до 2,5 млн руб/год.
Полученные результаты позволяют оценить энергоэффективность тепловой сети в соответствии с требованиями Свода Правил СП 124.13330.2012. Энергоэффективность характеризуется отношением тепловой энергии, полученной потребителями, к тепловой энергии, выданной от источника.
Сравним основные показатели открытой и закрытой схем (табл. 3). Было показано, что расход теплоты и теплоносителя, а также диаметр труб при закрытых и отрытых схемах практически одинаковые. Основное различие — в объёмах подпитки и расходах электроэнергии. Однако при закрытых схемах увеличивается нагрузка на системы холодного водоснабжения. Неслучайно специалисты указывали, что выбор открытой или закрытой схемы определяется наличием и мощностью источников водоснабжения в районе ТЭЦ и в городе [6].
Выполненный в данной статье анализ подтверждает необходимость детальных расчётов и технико-экономического обоснования с учётом региональных условий и планов развития муниципальных образований.
