Установка ИТП в зданиях вместо замены изношенного оборудования в ЦТП и перекладки сетей горячего водоснабжения

В. И. Ливчак, начальник отдела «Энергоэффективность зданий и сооружений, систем инженерного оборудования» Мосгосэкспертизы

Уместно напомнить, что история теплоснабжения отдельных зданий от централизованного источника тепла начиналась с индивидуальных тепловых пунктов (ИТП) в каждом здании. И только в 1950-х годах с началом массового жилищного строительства в СССР начали появляться ЦТП, как тепловые и водопроводные пункты, обслуживающие группу зданий. Они появились в ответ на требования повышения качества горячего водоснабжения – перехода от квартирных водогреющих газовых колонок к центральным домовым системам с принудительной циркуляцией. Появившиеся циркуляционные насосы консольного типа шумели и вибрировали, и их сначала перенесли из подвала в подземную пристройку к дому, а затем в отдельно стоящий центральный тепловой пункт, где разместили и подкачивающие, а потом и пожарные водопроводные насосы.

Это решение пришлось по душе и теплоснабжающей организации (тогда Теплосеть Мосэнерго) – уменьшилось число тепловых пунктов, за которыми надо присматривать, и теплораспределяющей организации (Мос-инжремонт, Мосгортепло) – задача теплоснабжения потребителей сузилась до эксплуатации ЦТП и квартальных сетей, не надо ходить по подвалам зданий и выполнять регулировку местных систем отопления и горячего водоснабжения. Если возникают жалобы жителей, можно их направить в ЖЭК, ДЕЗ, а уж если очень понадобится, то ослабить пружину на регуляторе расхода в ЦТП, и не важно, что при этом будут мучиться от жары жители других домов – за перерасход тепла никто не отвечает. Наоборот, успешность производственной деятельности участков ГУП «Мосгортепло» зависела от того, сколько они через себя пропустили тепла. Правда, сдерживающим фактором были обходчики теплосети, которые отслеживали соответствие температуры обратной воды установленному графику, но в советское время существовали схемы, позволяющие придти к обоюдовыгодному решению.

Расчеты, выполненные более 30 лет назад [1], подтвердили, что решение системы тепло-снабжения с ИТП эффективней системы с ЦТП как по капиталовложениям, так и по эксплуатационным затратам, но отсутствие в то время необходимого оборудования (компактных теплообменников, малошумных циркуляционных насосов, приборов авторегулирования и учета тепла) и монополизм некоторых служб оставили это решение нереализованным, за исключением нескольких демонстрационных объектов.

В настоящее время в связи с приватизацией жилища и предприятий сферы обслуживания, а также с ростом стоимости энергоносителей, актуальным является переход от групповых тепловых пунктов к индивидуальным (ИТП), расположенным в отапливаемом здании. Это решение, помимо повышения эффективности авторегулирования отопления, позволяет отказаться от распределительных сетей горячего водоснабжения, а также снизить потери тепла при транспортировке и расход электроэнергии на перекачку бытовой горячей воды. Причем переход на систему теплоснабжения с ИТП целесообразен не только в новом строительстве, но и в существующих микрорайонах, где требуется замена внутриквартальных сетей и оборудования ЦТП.

Об этом принят ряд постановлений и распоряжений Правительства Москвы, указано в МГСН 2.01–99 и федеральном СНиП «Тепловые сети», но рядом организаций по-прежнему продолжается строительство ЦТП, реконструкция существующих, а если и запроектирован тепловой пункт для отдельного здания, то это такой же ЦТП, только поменьше, который не помещается в техподполье, и его опять пристраивают к зданию, дискредитируя идею компактности ИТП.

При сооружении ИТП взамен изношенного оборудования ЦТП и необходимости перекладки сетей горячего водоснабжения надо придерживаться следующих принципов:

1. ИТП включают в себя только водонагреватели горячего водоснабжения, устройства преобразования параметров теплоносителя для систем отопления, насосы для осуществления циркуляции в системах отопления и горячего водоснабжения, приборы автоматического регулирования и контроля подачи тепла в эти системы и простейший однопоточный теплосчетчик.

2. Водонагреватели горячего водоснабжения устанавливают пластинчатые, паяные с объединением двух ступеней в один моноблок. Циркуляционные насосы отопления и горячего водоснабжения устанавливаются без резерва, регулирующие клапаны – без перемычки. Возможно крепление оборудования на стене.

3. Установка в ИТП подкачивающих водопроводных насосов не рекомендуется. В ИТП должен быть обеспечен ввод трубопровода холодной воды с водосчетчиком, направляемой на горячее водоснабжение, с давлением, требуемым для системы холодного водоснабжения.

4. Водопроводные подкачивающие и противопожарные насосы сохраняются в ЦТП. Остальное оборудование ЦТП демонтируется, и освободившиеся площади используются в коммерческих целях.

5. Перегретая вода из тепловой сети подается в здания по существующим внутриквартальным трубопроводам отопления после их опрессовки и установления годности для продолжения эксплуатации. При необходимости замены этих трубопроводов, они демонтируются и прокладываются новые в тех же каналах или коллекторах. Внутриквартальные трубопроводы горячего водоснабжения отрезаются и используются по усмотрению администрации.

6. ИТП размещаются встроенными в подвале или техподполье здания, необходимость устройства пристроенных или отдельно стоящих ИТП должна быть подтверждена технико-экономическим обоснованием в сравнении со встроенным в здание ИТП.

7. При устройстве ИТП не требуется специальное ограждение в виде стен или глухих перегородок. Помещение ИТП огораживается сеткой с целью исключения доступа посторонних лиц, по периметру ограждения выполняется гидроизоляция на высоту 20 см от пола техподполья. При недостаточной высоте техподполья помещение теплового пункта углубляется с устройством дренажного приямка.

8. Циркуляционные насосы систем отопления и горячего водоснабжения должны быть малошумными (с мокрым ротором), и специальных мероприятий по снижению шума от работы оборудования в ИТП выполнять не следует. Специальных отдельных входов и выходов из техподполья, в которых расположен ИТП, не требуется.

9. При подключении к тепловым сетям многосекционного здания устраивается один ИТП на каждые 3–5 секций (в зависимости от этажности и конфигурации дома). Мощность ИТП, как правило, не должна превышать 0,4–0,5 МВт по расчетной нагрузке на отопление.

10. В жилых зданиях циркуляционные насосы горячего водоснабжения, как правило, устанавливаются по циркуляционно-подкачивающей схеме (на подающем трубопроводе горячей воды после подключения циркуляционного трубопровода по ходу воды), рассчитанные на преодоление потерь давления водонагревателей горячего водоснабжения при прохождении максимально часового водозабора плюс сохраненной 40 % доли расчетного расхода циркуляции. Этим обеспечивается достаточность давления, необходимого в системе холодного водоснабжения для нормальной работы системы горячего водоснабжения.

11. Существующие системы отопления отдельных секций здания подключаются к ИТП через стандартные узлы управления, выключающие балансировочный клапан для обеспечения правильного распределения теплоносителя по отдельным системам. При элеваторном присоединении элеваторы демонтируются.

12. С целью энергосбережения предпочтительным в секционных зданиях является осуществление пофасадного автоматического регулирования подачи тепла на отопление. При этом секционные системы отопления разделяются на отдельные пофасадные ветки, которые объединяются перемычками в две пофасадные системы отопления. В бесчердачных зданиях, в которых подающий и обратный розлив проложены в техподполье, перемычки устанавливаются только в техподполье. При верхней разводке подающего или обратного розлива часть перемычек монтируется на чердаке.

При осуществлении пофасадного авторегулирования каждая пофасадная система отопления присоединяется к тепловым сетям через самостоятельный теплообменник (при независимом присоединении) или свой смесительный насос (при зависимом присоединении). В противном случае теплоноситель из обратного трубопровода каждой системы перемешается, и будет продолжаться отопление того фасада здания, система отопления которого была отключена, например, после освещения этого фасада солнцем.

Пофасадное авторегулирование возможно только при условии того, что обычное регулирование температуры теплоносителя по температурному графику в зависимости от изменения наружной температуры дополняется коррекцией этого графика по температуре внутреннего воздуха, являющейся интегратором воздействия на микроклимат помещения погодных условий и солнечной радиации. Регулирование только по внутренней температуре или по датчику наружной температуры, установленном на том фасаде, помещения которого отапливает данная система, приводит к перерасходу тепла и нарушению комфортных условий.

Датчики температуры внутреннего воздуха устанавливаются на внутреннюю стену на высоте 1,2–1,5 м от пола, как правило, в квартирах нижних этажей в количестве не менее четырех. В зданиях с теплым чердаком (чердак является сборной камерой удаляемого из квартир воздуха, откуда он выбрасывается через одну на секцию вытяжную шахту) датчик внутреннего воздуха может быть размещен в сборном канале вытяжного воздуха из кухонь квартир, ориентированных на данный фасад. В этом случае достаточно двух датчиков на каждую систему, и они опускаются на глубину 1,5 м от устья канала.

Подтверждением эффективности пофасадного авторегулирования может служить практика применения его в жилых зданиях [2], когда при температуре наружного воздуха от -5 до -8 °С отопление освещенного солнцем фасада автоматически отключалось не только на период попадания солнечных лучей в окна, но и на такое же время после, за счет теплопоступлений от нагретой мебели и внутренних стен.

Экономия тепловой энергии от применения пофасадного автоматического регулирования отопления достигает до 15 % от годового теплопотребления на отопление по сравнению с групповым авторегулированием в ЦТП. Она сравнима с эффектом от применения индивидуального автоматического регулирования теплоотдачи отопительных приборов с помощью термостатов совмещенного с поквартирным учетом потребления теплоты, но не требует переоборудования системы отопления с необходимостью проведения сварочных работ в каждой квартире, что несравненно дороже реализации пофасадного авторегулирования.

Это был взгляд специалиста, также большую часть жизни посвятившего совершенствованию режимов работы и авторегулирования подачи тепла на ЦТП [3, 4, 5], участвовавшего в разработке типовых проектов ЦТП для Москвы и федерального Свода правил по проектированию тепловых пунктов СП 41-101–95, но всегда державшего в уме, что ИТП лучше [6, 7].

А теперь рассмотрим с этих позиций выводы автора предыдущей статьи о сравнении реконструкции системы теплоснабжения от ЦТП с модернизацией его на независимую схему вместе с перекладкой сетей горячего водоснабжения (вариант № 2 без замены сетей отопления) и замене ЦТП на ИТП в каждом доме с сохранением трубопроводов сетей отопления для подачи перегретой воды на отопление и горячее водоснабжение.

Сети отопления не следует перекладывать в первом варианте, потому что в соответствии со СНиП 41-02–2003 отопление при независимом присоединении в ЦТП в квартальных сетях сохраняется перегретая вода, но с более низкими параметрами, например, вместо 150–70 °С при зависимой схеме, 130–70 °С при независимом присоединении. Из-за этого возрастают потери давления в этих сетях в [(150 - 70) / (130 - 70)]² = 1,78 раза, но одновременно снижается требуемый напор перед элеватором из-за уменьшения коэффициента смешения элеватора: если при зависимом присоединении он будет U_зав. = (150 - 95) / (95 - 70) = 2,2, то при независимом: U_незав = (130 - - 95) / (95 - 70) = 1,4, и требуемый напор перед элеватором снизится также в [(1 + 2,2) / (1 + 1,4)]² = 1,78 раза.

Тогда, если при зависимом присоединении потери давления в сетях отопления составляют 12 м вод. ст., а в системе отопления 1,2 м вод. ст., то располагаемый напор на выходе из ЦТП должен быть ΔР_зав = 12 + 1,4 • 1,2 х (1 + 2,2)² = 29,2 м. При независимой схеме он составит ΔР_незав = 12 • 1,78 + 1,4 • 1,2 • (1 + 1,4)² = = 31,0 м, что практически одно и то же, и перекладки сетей отопления не требуется.

Исходя из табл. 5 рассматриваемой статьи, с имеющимися поправками стоимость модернизации ЦТП по варианту № 2 с организацией учета энергоресурсов у потребителей и перекладкой только сетей горячего водоснабжения составит С_{вар № 2} = 1 415 + 2 365 + 4 045 + 120 = 7 945 тыс. руб.

В варианте замены ЦТП на ИТП сети отопления также не подлежат перекладке, т. к. потери по ним возрастают в [(150 - 70) / (150 - 80)] = 1,3 раза, т. е. для предыдущих условий на 3,6 м вод. ст., но располагаемый напор на вводе в ИТП сократится до потерь давления в теплообменниках отопления и 1-ой ступени ГВС плюс потери давления на клапане, что ниже требуемого значения при зависимом присоединении ΔР = 1,4 • 1,2 • (1 + 2,2)² = 17,2 м вод. ст. Перенос по этим сетям дополнительной тепловой нагрузки на горячее водоснабжение не вызовет увеличения расхода теплоносителя, т. к. в расчетных условиях эта нагрузка компенсируется 1-ой ступенью ГВС за счет тепла обратной воды из отопления, а в другие периоды повышением принятого в Москве центрального температурного графика качественного регулирования.

По водопроводным сетям в варианте с ИТП расход воды вырастет почти вдвое, что увеличит требуемый напор водопроводных подкачивающих насосов при обычных потерях давления в 6 м вод. ст. на 6 • 22 - 6 = 18 м вод. ст. Здесь также можно обойтись без перекладки водопроводных сетей, а заменой насоса на более мощный или добавления еще одного стандартного насоса при последовательной схеме установки подкачивающих водопроводных насосов. Однако дополнительное электропотребление подкачивающими насосами в варианте с ИТП по сравнению со схемой с ЦТП будет компенсировано отсутствием насосов, осуществляющих ранее циркуляцию в сетях горячего водоснабжения от ЦТП.

Стоимость ИТП по данным рассматриваемой статьи – 960 тыс. руб., но, учитывая, что в нашем предложении водопроводные подкачивающие насосы в ИТП не устанавливаются, применены моноблочные водонагреватели горячего водоснабжения с более чем вдвое меньшим количеством задвижек и циркуляционные насосы без резерва, стоимость ИТП смело можно снизить на 30 %. Тогда стоимость устройства всех восьми ИТП вместе с затратами на организацию учета энергоресурсов без перекладки существующих внутриквартальных трубопроводов составит С_{вар. № 3} = 0,7 • 960 х 8 + 1 440 = 6 816 тыс. руб., что меньше затрат на модернизацию ЦТП с перекладкой сетей горячего водоснабжения, даже при том, что стоимость перекладки – 4 045 тыс. руб. – с учетом раскопок, вскрытия каналов, демонтажа старых трубопроводов и прокладки новых с обратным закапыванием следует признать заниженной.

Не следует забывать также, что экономия тепловой энергии от автоматизации ЦТП составляет около 10 % от годового потребления на отопление, а при ИТП – как минимум 25 %. Вывод очевиден: когда возникает проблема замены оборудования в ЦТП или сетей ГВС – только переход на ИТП.

Литература

1. Ливчак В. И., Письман С. И. Оптимальная степень централизации тепловых пунктов в закрытых системах централизованного теплоснабжения // Водоснабжение и сантехника. – 1975. – № 8.

2. Ливчак В. И., Чугункин А. А., Оленев В. А. Энергоэффективность пофасадного автоматического регулирования систем отопления // Водоснабжение и сантехника. – 1986. – № 5.

3. Ливчак В. И. Улучшение работы ЦТП – реальный путь повышения качества и экономичности теплоснабжения жилых микрорайонов // Водоснабжение и сантехника. – 1976. – № 4.

4. Ливчак В. И. Автоматическое ограничение максимального расхода сетевой воды на тепловой пункт // Водоснабже6ние и сантехника. – 1987. – № 7.

5. Грудзинский М. М., Ливчак В. И. Эффективность группового автоматического регулирования расхода теплоты на отопление с коррекцией по температуре внутреннего воздуха // Теплоэнергетика. – 1983. – № 8.

6. Ливчак В. И. О необходимости перехода на местное количественное регулирование систем централизованного теплоснабжения // Водоснабжение и сантехника. – 1969. – № 9.

7. Ливчак В. И. К вопросу об усилении роли ИТП в реализации стратегии энергосбережения // Энергосбережение. – 1996. – № 7. – С. 1–2.