Опыт реализации проекта "реконструкция системы теплоснабжения района Ново-Ленино г. Иркутска на основе энергосберегающих технологий"

С. И. Котов, директор МП "Иркутсктеплоэнерго"

В. М. Никитин, доктор техн. наук, директор ЗАО "Иркутский Энергетический Центр"

В. А. Стенников, канд. техн. наук, зам. директора ЗАО "Иркутский Энергетический Центр"

В 1997 г. муниципальное предприятие "Иркутсктеплоэнерго" совместно с российскими и зарубежными экспертами выполнило технико-экономическое обоснование проекта "Реконструкция системы теплоснабжения г. Иркутска на основе энергосберегающих технологий". В 1998 г. был реализован первый этап данного проекта в микрорайоне Ново-Ленино. Он наряду с выполнением других работ включал установку 43 автоматизированных индивидуальных тепловых пунктов в 33 жилых и общественных зданиях.

Это один из крупных комплексных инновационных проектов, реально выполненных в последние годы в России. Подобный опыт (но реализованный в больших масштабах в рамках проекта МБРР) на территории бывшего СССР имеется только в Таллинне (Эстония).

В настоящее время в Иркутске накоплен опыт выполнения такого рода работ, а также опыт эксплуатации оборудования, установленного в рамках проекта (ниже приводятся содержание и результаты I этапа проекта).

Таким образом, I этап проекта от идеи до реализации занял очень сжатые сроки - примерно 1,5 года.

Отличительной особенностью проекта является то, что он содержит не только технические решения, которые также отличаются новизной, но и включает предложения по реорганизации управления теплоснабжением, экономические механизмы, финансовые оценки реализуемости предлагаемых мероприятий, подготовку кадров и т. п. Эти вопросы не в меньшей мере влияют на эффективность теплоснабжения и теплопотребления конечных потребителей.

В проект были включены следующие мероприятия:

1. Замена элеваторных узлов автоматизированными индивидуальными тепловыми пунктами (ИТП).
2. Балансировка стояков отопительной системы.
3. Реконструкция тепловых сетей с учетом совместной работы источников тепла на единую сеть.
4. Модернизация угольной котельной.
5. Реконструкция насосных групп источников с целью регулирования расходов и давления теплоносителя.
6. Установка теплосчетчиков на границах ответственности.
7. Создание диспетчерского центра по управлению районной системой.
8. Обучение персонала и подготовка кадров.
9. Реорганизация системы управления теплоснабжением на основе экономических механизмов.
10. Изменение тарифной политики.
11. Организация новых производств в регионе.

Большинство перечисленных выше предложений, рекомендованных в проекте, либо реализованы, либо находятся в стадии реализации, либо по ним подготовлены конкретные предложения для принятия решения.

Теплоснабжение микрорайона Ново-Ленино осуществляется от трех источников тепла: угольной котельной Северного промузла (КСПУ) и двух электрокотельных "Ново-Ленино" и "Бытовая". Все котельные связаны между собой тепловыми сетями. Из-за недостаточной пропускной способности связей между тепловыми сетями и отсутствия средств регулирования наиболее экономичная совместная работа источников на единые тепловые сети не может быть реализована, поэтому все они работают раздельно. Кроме данных крупных систем в микрорайоне работало 18 низкоэкономичных мелких котельных различных ведомств. При высвобождении тепловой мощности в крупных системах за счет энергосбережения эти котельные могут постепенно закрываться.

На первом этапе проекта была выполнена работа по реконструкции системы теплоснабжения от электрокотельной (э/к) "Бытовая". В 1998 г. здесь было установлено 43 индивидуальных тепловых пунктов с теплообменниками (ИТП). Эти 33 здания - муниципальные жилые дома, дома ЖСК и товариществ, дом ребенка, детский сад, дом ветеранов.

Практически в половине зданий, подключенных к системе теплоснабжения электрокотельной "Бытовая", установлены новые тепловые пункты и балансировочные клапаны. Суммарная тепловая нагрузка зданий с установленными ИТП составляет 18,3 Гкал/ч.

Проводится реконструкция тепловых сетей микрорайона Ново-Ленино с организацией узлов переключения тепловых нагрузок с целью их перераспределения между электрокотельными и КСПУ.

На котельных КСПУ, "Ново-Ленино", "Бытовая" установлены теплосчетчики. В рамках проекта выполнены гидравлические расчеты по системам теплоснабжения этих трех источников для режимов их совместной работы. На основе гидравлических расчетов и обследования э/к "Бытовая" разработаны варианты реконструкции ее насосных групп для реализации переменного по расходу теплоносителя режима работы системы. В результате их обсуждения с ИТС АО "Иркутскэнерго" было предложено наиболее рациональное решение.

Наряду с реализацией технических мероприятий осуществляются организационные и экономические преобразования в МП "Иркутсктеплоэнерго" в части работы с потребителями, тарифообразования, реорганизации и перевода на внутрихозяйственный расчет структурных подразделений предприятия.

С целью модернизации своих систем и систем потребителей в ИТЭ созданы новые подразделения, способные выполнить: энергоаудит, проектирование, поставку, сборку, монтаж, гарантийное и сервисное обслуживание энергосберегающего оборудования и приборов учета тепловой энергии. Специалисты ИТЭ прошли обучение на ведущих предприятиях России, Швеции, Финляндии и получили богатейший опыт работы с современным энергоэффективным оборудованием.

Анализ теплопотребления зданий проводился для всех установленных в микрорайоне Ново-Ленино 43 тепловых пунктов. Он охватывает период с октября 1998 г. по октябрь 2000 г. С этой целью сначала еженедельно (в период наладки, регулирования и мониторинга), а затем ежемесячно снималось более 40 показаний. Они отражают следующие параметры:

• тепловую нагрузку;
• теплопотребление;
• расход теплоносителя;
• расход холодной воды, нагреваемой для горячего водоснабжения;
• температуру теплоносителя;
• давление теплоносителя;
• расход воды на подпитку системы отопления;
• потребление электроэнергии насосами.

Все полученные данные заносятся в компьютер на диспетчерском пункте УТС-3 МП "Иркутсктеплоэнерго" и постоянно пополняются новой информацией.

Основные технические результаты проекта:

1. Тепловые нагрузки
   

   Сопоставление суммарных величин нагрузок с разными схемами подключения местных систем теплопотребления показывает, что новые тепловые пункты позволили снизить максимальную тепловую нагрузку зданий на 3,5 Гкал/ч, или на 20 % по отношению к нагрузке с элеваторной схемой. Для отдельных зданий это снижение достигало 25 % и более.

   Снижение тепловой нагрузки позволило сократить существующий дефицит тепловой мощности э/к "Бытовая" и закрыть две низкоэффективные угольные котельные (школы № 4 и по 1-му Советскому переулку).

2. Теплопотребление

   После установки автоматизированных тепловых пунктов во всех рассматриваемых зданиях существенно сократилось теплопотребление. Величины потребления тепловой энергии в жилых и общественных зданиях с элеваторной схемой и с новыми ТП приведены на рис. 1.

   Рисунок 1. Графики теплопотребления

   Суммарное теплопотребление зданий с элеваторными узлами за прошедшие два года составило бы 115 тыс. Гкал/год. С новыми ТП зданиям потребовалось 83,9 тыс. Гкал/год тепловой энергии. Снижение теплопотребления составило 31,1 тыс. Гкал, или 27 % к потреблению тепла зданий с элеваторными схемами. Наибольшая экономия достигается в переходные периоды отопительного сезона (осенью, весной) - до 30-40 % и более. Зимой ее величина снижается до 20 %. Примерно столько же она составляет в летний период.

   В отопительном сезоне 1998-1999 гг. суммарная средняя экономия тепловой энергии составила 27,5 % от потребления зданий с элеваторной схемой.

   В отопительном сезоне 1999-2000 гг. экономия тепловой энергии достигла 29 %. Некоторое увеличение экономии тепловой энергии было достигнуто путем более точной регулировки систем отопления с помощью балансировочных клапанов и автоматики тепловых пунктов.

3. Горячее водоснабжение

   Здания с элеваторной схемой имеют открытый водоразбор на горячее водоснабжение и получают воду непосредственно из тепловой сети источника тепла. Подготовка воды осуществляется на источнике тепла. В новых тепловых пунктах вода на горячее водоснабжение готовится из водопроводной холодной воды непосредственно в тепловом пункте. Это существенно снизило подпитку на э/к "Бытовая" и улучшило режим ее работы. По данным предприятия "Иркутские тепловые сети" АО "Иркутсктеплоэнерго" среднечасовая подпитка сократилась на 39 % с 228 до 139 м³/ч.

   Горячая вода с новых тепловых пунктов подается с постоянной температурой 55-60°С (оптимальная по санитарно-гигиеническим условиям) и с более низким давлением 2,5-3,0 кгс/см². В системе с элеваторной схемой температура воды достигала 90°С и более, а давление поддерживалось на уровне 6-8 кгс/см². Это приводило не только к перерасходу тепла и воды, но и потенциально создавало опасную ситуацию для людей и сантехнического оборудования.

   По данным измерений новые тепловые пункты с теплообменниками позволили снизить потребление горячей воды со 150-160 до 115-119 л/сутки на 1 человека. В отдельных зданиях расход горячей воды сократился до 100 л/сутки на 1 человека (ул. Ярославского, 250), что подтверждает существование возможности дальнейшего снижения расхода воды за счет регулирования.

   Наибольший расход горячей воды наблюдается, как правило, зимой. В летний период он снижается на 10-15 %.

4. Утечки теплоносителя из системы отопления

   Утечки теплоносителя из системы отопления зданий обусловлены неплотностями запорной арматуры, повреждениями трубопроводов, ремонтами стояков и отопительных приборов, в период которых приходится сливать воду, а затем снова заполнять систему.

   В зданиях с новыми тепловыми пунктами утечки теплоносителя из системы отопления из-за неплотностей и сливов измеряются расходомерами, установленными на подпиточной линии. Их восполнение осуществляется автоматически из обратной магистрали тепловой сети. Если в открытой системе с элеваторами их обнаружить, а, следовательно, своевременно устранить нелегко, то здесь они сразу фиксируются расходомерами.

   В среднем за рассматриваемый период в зданиях с новыми ТП утечки составили 0,63 м³/сутки на 1 дом, что примерно соответствует 3 л/сутки на 1 человека. Наибольшая средняя утечка достигает величины 1,36 м³/сутки на 1 дом (ул. Ярославского, 234), что соответствует 5 л/сутки на 1 человека. В основном это утечки из распределительных трубопроводов в подвальных помещениях и сливы в период проведения ремонтов. Это по сравнению с другими зданиями Иркутска относительно небольшие потери воды, что связано с тем, что перед установкой ТП были выполнены профилактические работы по устранению неплотностей и повреждений систем теплопотребления. Как показала практика, при хорошем и своевременном обслуживании утечки воды вполне устранимы. Так, в доме по ул. Баумана, 193 эти потери близки к нулю.

   Для сравнения: по экспертным оценкам существующие потери теплоносителя в системах теплопотребления зданий достигают 30 % от нагрузки горячего водоснабжения, что соответствует 35-40 и даже более л/сутки на 1 человека.

5. Уменьшение объема теплоносителя. Улучшение гидравлического режима.

   Исследование проводилось на основе данных по отпуску тепловой энергии от э/к "Бытовая", подготовленных производственно-техническим отделом предприятия Иркутские тепловые сети АО "Иркутскэнерго".

   Анализ данной информации показывает, что средняя величина расхода теплоносителя, подаваемого в систему после установки автоматизированных тепловых пунктов, снизилась на 28 % (с 890 до 640 м³/ч). Максимальная величина расхода сократилась с 920 до 650 м³/ч (29,3 %). Объем подпитки тепловой сети в среднем уменьшился на 39 % (с 228 до 139 м³/ч).

   Улучшение гидравлических характеристик системы явилось следствием следующих обстоятельств:

   • повысилась эффективность распределения теплоносителя между потребителями в результате наличия возможности, хотя и частичной, регулирования потребления тепла и улучшения гидравлического режима системы в целом;
   • уменьшились несанкционированные сливы воды у потребителей в результате повышения параметров теплоносителя (давления, в том числе перепадов давления, температуры) на сохранившихся в системе традиционных элеваторных вводах, что обусловлено автоматическим регулированием теплопотребления в новых ТП;
   • подпитка тепловой сети частично перенесена с источника непосредственно в здания.
6. Повышение эффективности тепловых режимов

   С вводом новых тепловых пунктов существенно улучшился тепловой режим системы теплоснабжения от э/к "Бытовая". Улучшение гидравлики и снижение температуры обратной сетевой воды позволило увеличить температуру подачи теплоносителя. Так, если в 1997-1998 гг. до установки ИТП при температуре наружного воздуха t_н=-37°С она не повышалась более чем до 104°С, то в следующем отопительном сезоне, после ввода ИТП, температура на выходе из источника возросла до 115°С. Температура обратной сетевой воды наоборот понизилась на 6-8°С и приблизилась к расчетной по графику. Это позволило высвободить "запертую" на источнике тепловую мощность в размере 5 Гкал/ч (12 % от установленной мощности) и полезно ее использовать.

7. Экономия тепловой мощности и отпуска тепла, электроэнергии

   Суммарный отпуск тепла от э/к "Бытовая" за отопительный период в результате улучшения теплогидравлических режимов системы сократился на 17 %. В отдельные месяцы он снижался на 23 %. Вся экономия фактически обусловлена установкой новых автоматизированных ИТП. Других изменений в системе не было. С учетом того, что только 44 % тепловой нагрузки потребителей подключено через новые тепловые пункты, приведенная выше величина снижения годового отпуска тепла э/к "Бытовая" является достаточно большой. Если эту экономию отнести только на тепловые пункты, то для них она составит 38,6 %. Это объясняется тем, что к экономии тепловой энергии в зданиях с ИТП добавляется ее экономия в тепловых сетях и у других потребителей за счет создания более экономичных тепловых и гидравлических режимов в системе в целом.

   Суммарная экономия тепла по системе могла быть еще выше, но частично она теряется у потребителей, имеющих элеваторную схему.

   Кроме экономии тепловой энергии, на источнике появляется экономия электроэнергии, расходуемой на перекачку теплоносителя. Расход электроэнергии на эти цели снизился на 15 %.

   Более эффективное использование тепловой энергии в зданиях с новыми ИТП позволило снизить тепловую нагрузку потребителей на 3,5 Гкал/ч, или на 8,5 % от установленной мощности э/к "Бытовая". Это также важный результат, так как при появлении новых потребителей не потребуется ввод новых мощностей на источнике. В Ново-Ленино, как уже отмечалось, благодаря экономии мощности были закрыты две низкоэкономичные угольные котельные.

Изложенное свидетельствует об улучшении всех основных системных параметров.

Обобщенные результаты работы автоматизированных тепловых пунктов в сравнении с элеваторными узлами за период с 1.10.1998 г. по 1.10.2000 г. представлены в таблице.

Опыт реализации проекта позволяет говорить, что подобные проекты могут и должны выполняться. Состав и последовательность мероприятий по проекту определяются для каждого конкретного объекта индивидуально, но наибольший эффект дает комплексный подход, предполагающий решение наряду с техническими вопросами организационных и особенно социально-экономических проблем.

Тел.: (3952) 46-5412