Экономия топлива в системах централизованного теплоснабжения

В августе этого года администрация г. Киева (Украина) приняла решение о снижении температуры теплофикационной воды и сокращении продолжительности отопительного периода с целью сокращения расхода газа в системе теплоснабжения города. В наших системах теплоснабжения такой метод экономии топлива тоже применяется и достаточно часто. Попробуем разобраться в эффективности данного метода.

Для начала разберемся с графиками регулирования температуры теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха, так называемое качественное регулирование. При проектировании системы отопления здания принимается график регулирования температуры теплоносителя, как правило, 95/70°С или 105/70°С. В наружных тепловых сетях используются графики регулирования сетевой воды с более высокой температурой: 150/70°С, 130/70°С и т.д. Использование более горячей воды в тепловых сетях позволяет уменьшить расход транспортируемого теплоносителя, что с учетом значительной протяженности тепловых сетей, существенно экономит электрическую энергию, необходимую для работы сетевых насосов. Кроме того при меньших расходах теплоносителя применяются трубопроводы меньшего диаметра, что в свою очередь, снижает стоимость тепловых сетей и потери тепловой энергии при их эксплуатации. На тепловом вводе здания устанавливается оборудование, согласующее графики регулирования температуры теплофикационной воды в наружных тепловых сетях и внутренней системы отопления здания.

При снижении температуры подаваемой сетевой воды «продвинутые» потребители увеличивают расход теплоносителя через систему отопления здания и получают тепло в полном объеме. Например, при графике 150/70°С и снижении температуры теплоносителя в подающем трубопроводе на 2°С (график 148/70) для получения тепловой энергии в полном объеме необходимо увеличить расход теплоносителя на тепловом вводе в здание всего-то на 2.5%. На практике все происходит гораздо интереснее. Во-первых, энергоснабжающие организации, как правило, занижают температуру подаваемого теплоносителя вовсе не на 2°С, а значительно больше. Во-вторых, потребители при увеличении расхода теплоносителя в системах отопления зданий руководствуются методом «научного тыка», в результате чего реальные расходы теплоносителя в системах отопления зданий оказываются завышенными не на 2.5%, а в несколько раз. Нерасчетный расход теплоносителя на вводах в системы отопления зданий приводит к нарушению гидравлического режима тепловой сети вследствие чего потребители, находящиеся в конце тепловой магистрали, лишаются технической возможности получать тепловую энергию. Энергоснабжающие компании могут запретить потребителям изменять настройки согласующего оборудования в этом случае потребители получат меньше тепловой энергии, что приведет к снижению температуры в отапливаемых помещениях.

Нештатная эксплуатация централизованных систем теплоснабжения компенсируется массовым применением электрообогревательных приборов. К вопросу использования электрической энергии для отопления помещений и приготовления горячей воды мы еще вернемся, а сейчас обратим внимание на горячее водоснабжение (ГВС). Современный человек не может обходиться без горячей воды, поэтому при отключении централизованного горячего водоснабжения остается только три варианта. Во-первых, можно нагреть воду в кастрюле. При этом мы получаем крайне нерациональное использование газа на нагрев воды и большие потери тепла из-за отсутствия у кастрюли тепловой изоляции. Как результат примерно десятикратное увеличение расхода газа по сравнению с системой централизованного горячего водоснабжения. Во-вторых, можно использовать газовый нагреватель, что исключает саму возможность экономии газа, зато возникает проблема удаления продуктов сжигания этого газа. В многоквартирных домах не предусмотрена система дымоходов, а использование для удаления продуктов горения газа общедомовой системы вентиляции, мягко говоря, ошибочно. В-третьих, можно использовать электрический бойлер. Установка электрических бойлеров в домах старой постройки в сочетании с пластмассовыми водопроводными трубами опасна не только для самого владельца бойлера, но и для соседей. Объясню почему. В домах старой постройки металлические трубы водопровода являлись естественным контуром заземления. Даже сейчас в ванных комнатах, в которые не добрался «безумный евроремонт», можно найти электрическое соединение водопроводных труб с чугунными ваннами. Вопрос безопасности жилых помещений в современных условиях – тема для отдельного обсуждения, но вернемся нашей теме.

Использование электрической энергии для целей отопления или горячего водоснабжения нерационально с точки зрения соотношения затрат топлива на производство тепловой и электрической энергии. Удельный расход условного топлива на производство 1 Гкал тепловой энергии составляет порядка 150÷170 кг.у.т., а на производство 1 МВт.ч электрической энергии расход топлива составляет порядка 230÷250 кг.у.т. для ТЭЦ, поставляющих потребителям кроме электрической еще и тепловую энергию, и 320÷350 кг.у.т. для электростанций поставляющих только электроэнергию. Следовательно, удельные расходы условного топлива на производство одинакового количества тепловой и электрической энергии отличаются примерно в 1.5÷2.5 раза, причем производство электрической энергии требует больших затрат топлива. Это значит, что если в системе теплоснабжения сэкономить 1 тонну условного топлива (т.у.т), а потребители восполнят недостающую тепловую энергию используя электронагревательные приборы на производство этой электрической энергии будет затрачено 1.5÷2.5 т.у.т.

При проектировании систем энергоснабжения городов и населенных пунктов предполагается рациональное использование топливных ресурсов, поэтому не закладывается избыточная мощность электрических сетей и сетевого оборудования. Повсеместное использование электрической энергии для нужд отопления и горячего водоснабжения приводит к перегрузке сетевого электрооборудования и, как следствие этого, к снижению качественных показателей электрической энергии и даже перерывам в электроснабжении. Снижение качества электрической энергии, как правило, происходит из-за перегрузки понижающих трансформаторов, а перерывы в электроснабжении образуются из-за срабатывания зашиты или перегрева и выхода из строя коммутационного оборудования. Электропроводка зданий и квартир также не рассчитана на подключение мощных электронагревательных приборов, что может привести к ее разогреву и даже к возгоранию изоляции электрической проводки.

Тем не менее, снижение качества теплоснабжения для целей экономии газа применяется, попробуем разобраться почему. В Советском Союзе источники тепловой и электрической энергии, в первую очередь, находящиеся в черте населенных пунктов, переводились на газ. Делалось это потому, что, во-первых, газ дешевле остальных видов топлива. Во-вторых, технологическое оборудование, используемое для сжигания, регулирования расхода топлива и удаления продуктов сгорания, для газа является достаточно простым, соответственно дешевым в изготовлении и эксплуатации. В-третьих, при сжигании газа в атмосферу выбрасывается меньше вредных веществ, чем при сжигании других видов топлива и не образуется зола, которую тоже надо как-то утилизировать. Наконец, газ подается к источникам тепловой и электрической энергии по трубам, что избавляет источники тепловой и электрической энергии от необходимости складирования запасов топлива. Кто видел угольные или торфяные склады электростанций понимает о чем речь. Строго говоря, «склады газа» имеют место быть, это так называемые газгольдеры, от английского gas-holder, но это уже элемент крупных систем газоснабжения, т.е. за рамками рассматриваемого вопроса.

В системах энергоснабжения есть еще одна хитрость, крупные источники энергии – мощные котельные и ТЭЦ кроме газа используют резервное топливо, как правило, это мазут. Делается это для разгрузки системы газоснабжения на время прохождения наиболее холодного периода года, так называемого зимнего максимума нагрузки энергосистемы, и в аварийных ситуациях. Стоимость производства тепловой и электрической энергии при использовании в качестве топлива мазута значительно выше чем при использовании газа, но существенное увеличение пропускной способности всей газотранспортной системы стоило бы несоизмеримо больших денег. Мазут – достаточно вязкое вещество поэтому его разогревают до 100÷120°С и распыляют в горелках котлов с помощью паровых форсунок, что требует дополнительных затрат энергии (следовательно топлива) на разогрев мазута и производство пара. Кроме того при сжигании жидкого топлива образуются загрязняющие вещества ухудшающие экологическую обстановку в районе источников электрической и тепловой энергии.

При сжигании твердого топлива кроме существенного образования загрязняющих окружающую среду веществ образуется зола, которую необходимо накапливать и утилизировать. Причем зола частично выбрасывается в окружающую среду с отходящими газами, которая при отсутствии специальных устройств выпадет на головы незадачливых потребителей.

Вообще-то вопросы рационального тепло и электроснабжения потребителей, как и сбалансированного применения различных видов топлива при производстве тепловой и электрической энергии является более сложными и интересными. В рамках рассматриваемой темы хочу сделать простой вывод, что попытки экономии топлива за счет снижения качества теплоснабжения приводят, в конечном счете, к увеличению расхода топлива.

Несмотря на кажущуюся нелогичность решения экономии топлива приводящего к увеличению расхода того самого топлива смыл все-таки есть. Ответ мы найдем в счете за коммунальные услуги. Для меня, как для конечного потребителя тепловой и электрической энергии, тарифы на эту энергию составляют: тепловая энергия 1 206,40 руб/Гкал и электрическая энергия 3.53 руб/кВт.ч. Обращаю внимание, в тарифах энергия представлена разными величинами, для справки 1 кВт.ч=0.000 86 Гкал. Таким образом, для конечного потребителя электрическая энергия обходится в 3.4 раза дороже чем тепловая. Следовательно, за разговорами об экономии топлива, как правило, стоит банальное извлечение прибыли пусть даже и в ущерб реальной экономии топлива. Причем прибыль получается не только за счет увеличения реализации более дорогой электрической энергии, но и за счет увеличения продаж в принципе ненужного потребителям электрооборудования.



С.И.Черноморченко, Сентябрь 2014г.

Вернуться на главную страницу Открыть сайт Черноморченко С.И. Вернуться в раздел

Счетчик посещений Counter.CO.KZ