Энергосбережение и энергоэффективность в секторе центрального теплоснабжения

За теплоснабжение российских городов и посёлков отвечают 526 ТЭЦ и 72 144 котельные. По сетям, протяжённостью 172 тыс. км, тепло доставляется в дома 44 млн. потребителей . Но, к сожалению, техническое состояние коммуникаций и тепловых пунктов оставляет желать лучшего.

Ежегодно из-за устаревшего оборудования и изношенных труб увеличивается число разрывов магистральных и распределительных сетей.

Конечно, региональные власти совместно с муниципальными унитарными предприятиями стараются исправить сложившуюся ситуацию, проводя экстренные ремонты.  Но, очевидно, что отечественным сетям необходимо глобальная модернизация, которая будет включать в себя не только замену коммуникаций, но и реконструкцию оборудования тепловых пунктов, а также установку приборов учёта. Комплексный подход приведёт к снижению потребления ресурсов и повышению эффективности работы систем теплоснабжения.

Энергоаудит и замена оборудования на тепловых пунктах
Для того, чтобы расставить приоритеты и составить грамотный план модернизации системы теплоснабжения, в первую очередь, требуется провести энергоаудит. Он позволяет определить источники и причины потерь и нерационального использования тепловой энергии. Согласно проведённому анализу выполняется технико-экономический расчёт и составляется план энергосберегающих мероприятий.

Но энергообследование системы теплоснабжения не затрагивает ещё один важный параметр – расход электроэнергии технологическим оборудованием, которое установлено на источниках тепла (ЦТП ). Самыми ёмкими с точки зрения являются насосы – в среднем они потребляют от 30 до 60%  всей электроэнергии, используемой тепловым пунктом. Кроме того, специалисты утверждают, что в стоимости жизненного цикла насосного оборудования 85% составляют затраты на потребляемое электричество. В то время как покупка занимает всего 5% от общих расходов, а ремонт и сервисное обслуживание – 10%. Именно поэтому важно отслеживать и снижать не только расход такого ресурса, как тепло, но и расход электроэнергии.
Исследование насосных систем получило название pump-аудит. Оно включает в себя комплекс следующих мероприятий:
 анализ режимов работы и потребления электроэнергии;
 проведение измерений на объекте;
 подбор насосного оборудования с учётом рабочих характеристик и условий эксплуатации.

Несколько лет назад в Омске, в рамках долгосрочной целевой программы «Развитие жилищно-коммунального комплекса» был проведён энергоаудит тепловых пунктов и установленного в них технического оборудования. По результатам исследований, на 50-ти котельных прошла замена насосных агрегатов, что привело к существенному снижению затрат на электроэнергию. Например, в посёлках Оконешниково и Азово старые отечественные насосы К (мощностью 55 и 45 кВт соответственно) были заменены на консольно-моноблочные насосы серии NB (мощностью 45 кВт и 30 кВт). В результате удалось добиться существенного сокращения затрат на электроэнергию (подробнее в табл. 1).

Табл. 1. Данные по годовому сбережению энергии в котельных посёлков Оконешниково и Азово

Годовой показатель Оконешниково Азово
Сущ. система Новая система Экономия Сущ. система Новая система Экономия
Потребление энергии, кВт•ч 346 195 264 088 82 107 кВт•ч 205 600 136 960 64 640 кВт•ч
Стоимость энергии, руб. 27 696 21 127 262 760 руб. 20 160 13 696 258 560 руб.
Экономия, % 24% 32%
Очевидно, что экономия средств выходит колоссальная. Даже с учётом затрат на доставку, демонтаж старого оборудования и установку нового капиталовложение окупилось в первый же год (стоимость каждого насосного агрегата составляет около 180 тыс. руб.).

От задвижек к частотному регулированию
Одним из самых популярных энергосберегающих мероприятий, которые проводятся по итогам обследований тепловых сетей, становится оснащение потребителей (промышленных и жилищно-коммунальных зданий) АИТП  и насосными узлами с управляемой подачей теплоносителя. Указанные меры приводят к тому, что потребление ресурса становится динамическим. Это означает, что и на распределительных пунктах необходимо регулировать подачу таким образом, чтобы в сети не циркулировал перегретый теплоноситель.

На большинстве ЦТП в нашей стране данный вопрос решается установкой в систему специальных задвижек, которые уменьшают или увеличивают поток воды по мере необходимости. Правда, при этом насосы всё равно работают на полную мощность. Очевидно, что такой путь сложно назвать эффективным. Гораздо разумнее и экономичнее регулировать подачу теплоносителя изменением скорости вращения рабочего колеса насоса. То есть агрегат способен перекачивать ровно столько теплоносителя, сколько нужно потребителям.
Для автоматического регулирования скорости вращения асинхронный двигатель насоса оснащается преобразователем частоты (ПЧ).

Пять-десять лет назад ПЧ и моторы устанавливались отдельно, сегодня же крупные производители выпускают продукцию со встроенными «частотниками». Такой шаг не только снижает общую стоимость оборудования, но и значительно упрощает установку и эксплуатацию насосов.

Тотальное внедрение описанной выше технологии в западных странах принесло высокий экономический эффект. Например, в Дании в конце прошлого века, благодаря применению систем частотного регулирования насосов, удалось достичь двукратного снижения потребления электроэнергии на отопление одного кв. метра жилых и коммерческих помещений.
Такие же цифры даёт и российская практика применения энергоэффективного оборудования на теплоцентралях.

Например, в насосной станции «Металлургическая», которая отвечает за подачу теплоносителя потребителям одноимённого района Челябинска, были установлены насосы GRUNDFOS серии ТР со встроенными преобразователями частоты. По данным специалистов городских «Тепловых сетей»,  энергозатраты станции стали в два раза ниже.

Ещё одним успешным примером внедрения экономичного оборудования в теплоцентралях является проект в Ижевске, осуществлённый на средства кредита Международного банка реконструкции и развития. В рамках программы «оздоровления» городского коммунального хозяйства были модернизированы несколько десятков квартальных теплопунктов и внутриквартальные сети тепло- и водоснабжения.

Старые магистральные трубопроводы заменили на пластиковые предизолированные коммуникации. В ЦТП установили насосы CRE с частотно-регулируемым электроприводом. В итоге теплопотери снизились в 3 раза, а инвестиции в оборудование окупились в течение двух лет за счёт экономии электроэнергии.

Тепло – это деньги, а деньги принято считать
Говоря о планировании мероприятий по снижению затрат, нельзя не упомянуть о приборном учёте, тем более, что с 2011 года его внедрение обязательно.

Безусловно, сами по себе теплосчётчики не являются средством сокращения финансовых затрат. Но их внедрение позволяет перейти к оплате реально потреблённого тепла и отказаться от устаревшей системы расчёта по нормативам. Так, например, несколько лет назад служба КИП МУП «Смоленсктеплосеть» оснастила 80% всех городских ЦТП приборами учёта. «Основной наш поставщик, вырабатывающий 80% тепла в городе, – это ТЭЦ Смоленской региональной генерации, филиала «ТГК 4», – рассказывает Виктор Горохов, мастер службы КИП МУП «Смоленсктеплосеть». – Когда расход тепловой энергии вычислялся расчётными методами, в зависимости от температуры наружного воздуха и нормативов потребления, поставщик нередко заявлял о большем количестве отпущенного тепла, чем поступало нам на самом деле. В результате возникала ситуация так называемого небаланса, из-за которого мы несём непредвиденные расходы. Чтобы его ликвидировать, необходимо было перейти на расчёты по фактическому поступлению тепла».

Одним из главных требований, предъявляемых к оборудованию для тепловых пунктов города Смоленска, была широкая зона измерений. Это связано с тем, что расход зимой и летом значительно различается и далеко не все приборы учёта способны проводить измерения в таком диапазоне.
Также специалисты тепловой сети были заинтересованы в приборах учёта, которые прослужат долгие годы без потери метрологических характеристик. Выбор был сделан в пользу приборов теплосчётчиков MULTICAL с ультразвуковыми расходомерами. Оборудование исправно работает уже несколько лет.

Модернизация теплосетей не является некой абстрактной самоцелью, навязываемой сверху, а продиктована существенной экономической выгодой. Это тот случай, когда можно сказать: «Что хорошо для производителя ресурса – хорошо и для его потребителя».