Табл. 1. Стоимость отпускаемого тепла
Теплоснабжение — самый энергоемкий сегмент национальной экономики, а поэтому требует постоянного изучения и глубокой проработки всех вопросов, связных с его оптимизацией, повышением качества и надежности. Затраты на теплоснабжение являются наиболее значительными и составляют по нашей стране 35–40 % от общего объема энергозатрат. При этом затраты на теплоснабжение жилищно-коммунальной сферы составляют свыше 50 % от общего количества выработанного тепла.
Это самый высокий уровень затрат по сравнению со всеми странами. Как известно, в свое время системы централизованного теплоснабжения (СЦТ) являлись приоритетными, в связи с более высокими КПД, низкими ценами на первичный энергоресурс, простотой исполнения, при высокой скорости застройки жилищного фонда.
Поэтому сегодня СЦТ занимает большую часть данного рынка. Сегодня в отечественном теплоснабжении сложилась ситуация, когда практически повсеместно нарушаются основные принципы центрального качественного регулирования, снижается качество и экономичность систем теплоснабжения. Большинство отечественных систем централизованного теплоснабжения находятся в кризисном состоянии.
Традиционная структура централизованной системы теплоснабжения, состоящая из теплоисточника, тепловой сети и потребителя, не менялась с момента своего появления. В качестве теплоисточника, обеспечивающего базовую и пиковую нагрузки, наиболее часто используется ТЭЦ или котельные [1]. В настоящее время система централизованного теплоснабжения не обеспечивает максимальных параметров теплоносителя (150/70 °C, 130/70 °C), а покрывает только базовую нагрузку 100/110 °C.
Происходит это прежде всего из-за практически аварийного состояния тепловых сетей, изношенного оборудования на источнике, постоянно увеличивающейся тепловой нагрузки из-за роста числа потребителей, при тех же мощностях теплоисточника. Степень износа теплогенерирующего и теплообменного оборудования не позволяет выйти на пиковые режимы.
Все эти факторы влекут за собой не только низкие качество и надежность систем теплоснабжения, но и необходимость переплат за предоставляемое «ненужное» тепло, причем как из кармана потребителей, так и из местных и федеральных бюджетов. Поэтому очевидна необходимость решения важнейших задач — обеспечение высокой надежности, экономичности и рентабельности систем теплоснабжения. Резервы экономии в системах теплопотребления огромны.
По экспертным оценкам, они составляют 100–130 млн т.у.т. в год, при годовом потреблении топлива на нужды теплоснабжения около 500 млн т.у.т. Однако вопросы экономного расходования топлива и решение экологических проблем обычно отодвигались на второй план. В результате системы теплоснабжения в России не являются оптимальными.
В условиях перехода к рыночным отношениям возрастает экономическая целесообразность в организации учета фактического потребления энергоносителей в коммунально-бытовом секторе, на промышленных предприятиях, на других предприятиях различных форм собственности. При отсутствии инструментально-автоматизированного учета расчеты за энергоносители и энергию производятся по данным энергоснабжающих организаций, когда на бесприборных абонентов списываются все небалансы энергоснабжающей организации, а поэтому платежи иногда завышаются в 1,53 раза и более.
Процесс перестройки экономики России, переход к рыночным отношениям и стремительный рост стоимости энергоносителей остро ставит проблему рационального использования топливо-энергетических ресурсов (ТЭР). В этих условиях экономия и учет тепловой энергии приобретают особую значимость. Средствами регулирования и учета тепла у потребителей достигается экономия тепла и, соответственно, топлива более 30 %, что в 510 раз больше экономии, которая может быть получена в тепловых сетях и на агрегатах теплоисточника [2].
Экономическая эффективность мероприятий по оборудованию инструментального учета и на основе коммерческого учета по энергосбережению зависит от способов и технических средств учета энергоносителей, методов и средств измерения их расхода. Поэтому правильный выбор из существующих (стандартных сужающих устройств, ультразвуковых, турбинных, электромагнитных расходомеров и т.д.), оптимизация их возможностей, погрешностей измерения и разработка наиболее перспективных средств измерения является важной и злободневной задачей как при отпуске, так и при потреблении тепловой энергии. Хочется отметить, что узлы коммерческого учета теплоты — хорошее решение для потребителей: оплатить только то, что ты получил, никак не беспокоясь о потерях теплоты при получении и транспортировке.
И сегодня уже многие пытаются решить проблему снижения оплат услуг ЖКХ данным способом. Средствами автоматического регулирования отпуска тепла на источнике в зависимости от температуры наружного воздуха можно добиться снижения перерасхода тепла, уменьшив температуру теплоносителя до необходимых параметров, но данный вариант никак не повышает качества теплоснабжения при низких температурах.
Решением данного вопроса может служить строительство либо восстановление пиковых локальных источников теплоты: они позволяют при снижении температуры наружного воздуха повысить температуру теплоносителя; повышают надежность систем теплоснабжения в целом: предотвращение замораживание систем отопления, при аварии основного источника; при профилактических отключениях теплоснабжения в летнее время потребители будут стабильно снабжаться горячей водой.
Обычно расчет мощности источника теплоты производится для покрытия отопительной нагрузки в самый холодный период года. Однако такая мощность требуется лишь несколько дней в году, остальную же часть года необходима значительно меньшая мощность. Это наглядно иллюстрируется графиком соотношений энергий, вырабатываемых базовым и пиковым источниками, построенным для климатических условий ряда регионов.
Из графика видно, что даже при аномально теплых зимах и базовой подаче теплоты от тепловой сети в размере 60 % на долю пикового источника приходится 68 % от годовой отопительно-вентиляционной нагрузки, а в холодные зимы — до 20 %. С учетом круглогодичной нагрузки горячего водоснабжения доля пиковых источников в годовом потреблении в течение последних восемь лет не превышала 41,2 %.
Поэтому суммарные выбросы в атмосферу от пиковых источников будут ничтожно малы по сравнению с выбросами от автономных котельных, работающих постоянно в течение года [3]. Традиционные методы централизованного теплоснабжения не всегда удовлетворяют потребителя не только вследствие плохой эксплуатации и недостаточной надежности теплоснабжения, но и монопольного положения теплоснабжающих предприятий, диктующих жесткие условия во взаимоотношениях с потребителем.
Следствием этого является тенденция к развитию автономного теплоснабжения. Преимуществами всех автономных источников тепла являются: скорость и низкая стоимость монтажа; ввод в эксплуатацию ко времени необходимости в тепле; меньшие единовременные капиталовложения и возможности привлечения средств потребителя для сооружения системы; невысокая материалоемкость; независимое обеспечение теплопотребления и возможность эффективного местного регулирования.
А главным достоинством автономного теплоснабжения является стоимость отпускаемого тепла (табл. 1). Условия эффективного использования автономных систем теплоснабжения можно с успехом распространить и для производственных потребителей при их рассредоточенности и тепловых нагрузках, не превышающих 5 МВт.
Достаточную конкуренцию при определенных условиях автономное теплоснабжение может создать и для потребителей, расположенных в зоне централизованного теплоснабжения, где существует кризис устранения дефицита тепловых мощностей из-за недостатка средств развития централизованных источников. Также отпадает необходимость в крупнотоннажных строительно-монтажных организациях, большом количестве обслуживающего персонала.
Все это предопределяет существенное сокращение людей, занятых на производстве, транспортировке, сбыте и потреблении тепловой энергии. Это должен быть персонал с высокой технической подготовкой, прошедший специальное обучение на заводах изготовителях, фирмах, поддерживающих марку своей продукции. Но полная децентрализация не может быть панацеей в силу ряда причин: территориальный аспект; невозможность высокой рассредоточенности газовых потребителей, отсутствие единой, законодательно отрегулированной системы теплоснабжения.
Существует много путей выхода из сложившейся ситуации. Все они имеют свои плюсы и минусы. Выбор путей оптимизации систем теплоснабжения должен рассматриваться с учетом всех факторов для каждого объекта в частности и в то же время должен удовлетворять требованиям всей инфраструктуры теплоснабжения города.
