«Сложившийся» режим теплоснабжения: природа, причины и возможные последствия

О «температурном графике», как правило, пониженном относительно проектного температурного графика можно говорить, если этот непроектный график был выбран после технико-экономического обоснования по режимам работы системы теплоснабжения и источника тепловой энергии с рассмотрением всех возможных вариантов, выбором наиболее эффективного, экономичного, и если регулировка системы теплоснабжения на этот график с установкой необходимых ограничительных устройств была действительно произведена.

Если речь идёт о режиме, который в системе теплоснабжения «сложился» хаотично, без разработки и выполнения необходимых регулировочных мероприятий перевода системы с графика на график с установкой ограничительных устройств и коррекцией режимов, то вести речь о «сложившемся температурном графике» или режиме теплоснабжения просто неприемлемо, это не график, а некий достаточно случайный режим работы, характеризуемый с одной стороны повышенными удельными расходами сетевой воды при расчетной температуре наружного воздуха относительно проектного температурного графика, с другой – наличием срезки графика, значительными перетопами в интервале температур наружного воздуха от точки начала отопительного периода до температуры срезки и недотопами потребителей на срезке графика. При этом собственно сам график температур в такой системе внешне может быть подобран к более-менее похожему, как правило, более низкому.

Примеров «сложившихся» режимов систем теплоснабжения великое множество.

На рисунке 1 представлено сопоставление фактических значений температуры сетевой воды в подающих и обратных трубопроводах системы теплоснабжения с утвержденными значениями. Как видно из результатов анализа потребители тепловой энергии начинают перетапливаться прямо с начала отопительного периода – значительно повышенная температура сетевой воды в обратном трубопроводе и значительно повышенная циркуляция сетевой воды говорит об отсутствии регулировки режимов теплоснабжения, при этом при температуре наружного воздуха (далее – Т_нв) ниже -20 ^оС потребители в данной системе хронически недополучают необходимую тепловую энергию.

На рисунке 2 представлено сопоставление фактического расхода сетевой воды в подающем трубопроводе в системе теплоснабжения с нормативными значениями.

В данном случае более, чем 25% завышения расхода сетевой воды над нормативными значениями во всем диапазоне Т_нв отопительного периода также является свидетельством «сложившегося» режима.

График фактического отпуска тепловой энергии в сетевой воде в систему теплоснабжения на рисунке 3 также наглядно демонстрирует последствия «сложившегося» режима теплоснабжения – в этом случае организованный теплоснабжающей организацией недоотпуск тепловой энергии в сетевой воде потребителям начинается уже при Т_нв от 0 ^оС и ниже. Как видно из рисунка 3, при расчетной Т_нв недоотпуск тепловой энергии потребителям может достигать 50% и более.

Рисунок 4 иллюстрирует еще одно из последствий «сложившегося» режима теплоснабжения – отсутствие регулировки и бесконтрольность за деятельностью теплоснабжающей организации привели к тому, что из-за практически двухкратно увеличившихся расходов сетевой воды на циркуляцию и снижению располагаемых напоров у потребителей ниже величины, необходимой для нормальной работы смесительных устройств, потребители были вынуждены массово сливать сетевую воду из системы теплоснабжения, чтобы хоть как-то обеспечить циркуляцию в системах теплопотребления своих отапливаемых зданий и сооружений, подключенных к централизованному теплоснабжению. Экономический ущерб от такого «сложившегося» режима просто грандиозен – более 730 млн рублей за отопительный период из-за необходимости слива химочищенной деаэрированной сетевой воды температурой в среднем не ниже 60 ^оС в течение более, чем 6200 часов работы в отопительный период! И это при валовом отпуске тепловой энергии на сумму около 2,5 млрд рублей за тот же срок!

А ведь о последствиях таких режимов нас предупреждали ещё в далеком 1986 году:

(СО 34.20.811 «Рекомендации по управлению теплоснабжением крупных городов в отопительных сезонах» срок действия документа с 01.09.86 до 01.01.96)

3.1. В системах теплоснабжения ряда городов в период прохождения зимнего максимума возникали аварийные ситуации, связанные с нарушением теплового и гидравлического режимов, основными причинами которых явились:

3.1.1. Снижение тепловой мощности источника тепла вследствие недостатка или плохого качества топлива или отказов теплогенерирующего оборудования.

3.1.2. Повреждения тепломагистралей и разводящих тепловых сетей в результате коррозийного износа.

3.1.3. Неудовлетворительная регулировка работы тепловой сети.

Наличие этих и других причин приводило к резкому ухудшению теплоснабжения за счет:

- бесконтрольного рассверливания дросселирующих устройств или их удаления;

- массового слива сетевой воды потребителями из систем теплопотребления вследствие недостаточных напоров сетевой воды на абонентских вводах.

3.2. Для нормализации теплоснабжения в наиболее сжатые сроки горисполком организует штаб с привлечением руководящего и высококвалифицированного технического персонала РЭУ Минэнерго СССР, Минжилкомхоза, наладочных, монтажных и проектных организаций.

3.2.1. Штаб города организует и контролирует:

- составление и утверждение в горисполкоме перечня предприятий, организаций, жилых, административно-бытовых зданий (кроме детских учреждений, родильных домов, больничных комплексов), подлежащих ограничению по тепловой мощности горячего водоснабжения и вентиляции;

- работу наладочных бригад, комплектуемых под руководством местных специалистов Минэнерго СССР, Минжилкомхоза для установки скорректированных дросселирующих устройств.

3.2.2. В оперативную задачу штаба входит также организация работы и контроль за:

- массовым обследованием абонентских тепловых вводов;

- разработкой и исполнением технических мероприятий по абонентским тепловым вводам;

• реализацией выявленных мероприятий;

- одновременной установкой (в течение не более 1-2 дней) дросселирующих устройств на абонентских тепловых вводах;

• оперативной корректировкой установленных ранее дросселирующих устройств;
• устранением сливов сетевой воды из местных систем отопления и утечек из трубопроводов тепловых сетей;

- необходимыми выделениями и концентрацией людских и материально-технических ресурсов на наиболее важных участках;

- работой и взаимодействием районных штабов и привлекаемых предприятий исходя из принятой функциональной схемы управления восстановлением нормальной работы теплоснабжения при непредвиденных нарушениях ее режимов.

Здесь, как говорится, даже комментарии излишни!

Причина возникновения «сложившихся» режимов – появление, сохранение и поддержание т.н. срезок температурных графиков, особенно в период массовых неплатежей потребителей за тепловую энергию в 90-е годы, когда потребители при намеренном ограничении в морозы источниками теплоты температуры сетевой воды в подающем трубопроводе под маркой борьбы с неплатежами пытались самостоятельно решить вопрос с отоплением своего жилья и предприятий, прибегая к массовому снятию ограничительных устройств элеваторных узлов, закрытию подмеса в элеваторных узлах и массовым сливам теплоносителя из систем теплопотребления. Кстати, имеются примеры, когда ограничительные устройства снимались и преднамеренно работниками тепловых сетей, видимо, из корыстных побуждений, с целью побудить потребителей к установке дорогостоящих АИТП.

Свою роль сыграло также нежелание целого ряда ТСО поддерживать в рабочем состоянии пиковые мощности источников теплоты с комбинированной выработкой – включаются они в работу всего несколько недель в году, ведь поддержание их в рабочем состоянии – это же «расходы» ТСО, а наступят ли ещё холода именно в этом году в нашей далеко не южной стране – это доподлинно никому не известно…

Справедливости ради нужно сказать, что здесь свою лепту внесли и наиболее активные из потребителей, которые по какой-то причине подумали, что общедомовое имущество, которым являются системы теплопотребления жилого здания, принадлежат лично им. Пытаясь хоть как-то обогреть свое жильё и не зная глубоко основных принципов работы систем теплоснабжения и теплопотребления, жители стихийно пытались установить бОльшие по площади и «эффективности» радиаторы, меняя схемы теплопотребления в зданиях, неосознанно нарушая внутренние сопротивления контуров циркуляции систем теплопотребления зданий и возможность централизованной регулировки системы теплопотребления здания в ИТП, заложенной при проектировании. Однако, сейчас в большинстве зданий такие изменения схем в большинстве своём уже ликвидированы…

Поэтому переход на «сложившиеся» режимы, выразившийся по факту в «снижении температурных графиков много лет назад» само по себе не происходило и произойти не могло, это дело абсолютно рукотворное, довольно четко определяемое во времени, и привело оно в итоге к «сложившимся в системах теплоснабжения режимам», о которых было сказано выше.

Кроме повышенной величины циркуляции сетевой воды и перерасхода электроэнергии на сверхнормативный расход сетевой воды, такие системы со «сложившимися режимам» характеризируются также повышенной температурой обратной сетевой воды на источнике теплоты и значительными сверхнормативными утечками теплоносителя, на которые и приходится основная величина экономического ущерба от «сложившихся режимов» с потерями тепловой энергии и теплоносителя при сверхнормативных утечках. В настоящее время эта величина в ряде крупных городов уже настолько значительна, что часто по стоимости превышает величину ежегодных инвестиций в системы теплоснабжения этих городов на цели теплоснабжения.

Надо сказать, что графиками на рисунках 1–4 виды «сложившихся» режимов совсем не исчерпываются. В последнее время все чаще начинают попадаться «сложившиеся» режимы, видоизмененные стремлением некоторых ТСО к автоматизации, желанием идти в ногу со временем. В результате таких модернизаций, выполненных со значительными капиталовложениями, но без учета необходимости поддержания постоянного коэффициента смешения на смесительных насосных, режимы теплоснабжения начинают «складываться» уже по-другому – с изменением расходов сетевой воды от практически 10 тыс. т/ч в диапазоне температур наружного воздуха от +8 до -1 ^оС, до практически нормативных значений 7,5 тыс. т/ч при Т_нв = -14 ^оС (см. рисунок 5).

На рисунке 6 сравнительный анализ нормативной и фактической температур сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах также говорят о значительном перетопе потребителей тепловой энергии, а результаты гидравлического режима этой системы открывают также скрытую для всех тайну – развитие системы централизованного теплоснабжения этого города в настоящее время прекращено из-за ограничения пропускной способности трубопроводов сетевой воды при запредельных для них расходах в 10 тыс. т/ч в диапазоне температур наружного воздуха от +8 до -1 ^оС. Необходима либо массовая перекладка трубопроводов с увеличением диаметра, либо – наладка системы теплоснабжения с приведением режимов работы систем автоматизации в соответствие с имеющимися реалиями.

Выявившиеся последствия для систем теплоснабжения от «сложившихся» режимов работы:

Снижение эффективности и надежности работы систем теплоснабжения, что выражается в:

• Повышенной циркуляции сетевой воды в системах теплоснабжения,
• Повышенных расходах электроэнергии на транспорт сетевой воды,
• Повышенных потерях тепловой энергии через тепловую изоляцию трубопроводов сетевой воды,
• Повышенных потерях теплоносителя, обусловленными не повреждаемостью, а режимами работы тепловых сетей,
• Недоотпуске тепловой энергии потребителям на срезке температурного графика,
• Увеличенных перетопах потребителей из-за перевода систем теплоснабжения с открытой схемы по ГВС на закрытую,
• Росте тарифов за тепловую энергию и т.д., и т.п.
• Необоснованном переводе открытых систем теплоснабжения в закрытые или подключение потребителей в открытых системах теплоснабжения по закрытой схеме ГВС,
• Внедрении в некоторых городах системы «плавного регулирования» - по сути значительном перетопе потребителя (за его деньги, разумеется) в ОЖИДАНИИ похолодания с температурами наружного воздуха ниже температуры срезки температурного графика,
• Отсутствии разработанных послеаварийных режимов работы систем теплоснабжения, которые не могут быть обеспечены при повышенной циркуляции из-за ограничения пропускной способности трубопроводов сетевой воды, не рассчитанных на такие увеличенные расходы,
• Искажении данных по реальной необходимости включения в инвестиционную программу тех или иных мероприятий для увеличения диаметров этих не старых ещё трубопроводов и много другое…

И в ряде крупных городов эти последствия уже фиксируются при изучении Схем теплоснабжения.

Таблица 1.

Потери теплоносителя

Например, из материалов Схемы теплоснабжения одного из городов с населением свыше 500 тыс. чел (рисунок 7) следует, что в системе централизованного теплоснабжения города в 2024 – 2025 гг. допущена ситуация, когда сверхнормативные потери теплоносителя достигли величины более 9,5 млн т/год, то есть, тепловая сеть работала, как Водоканал – на слив! Особое внимание необходимо обратить на то, что величина сверхнормативных потерь теплоносителя с 2019 по 2025 гг. неуклонно росла, поэтому прогноз по ее снижению в данном Административном образовании без серьёзной работы над этим вопросом крайне маловероятен.

Выводы по работе:

1. Режимам работы централизованных систем теплоснабжения в населенных пунктах всегда уделялось самое пристальное внимание.
2. Для разработки режимов работы централизованных систем теплоснабжения в населенных пунктах всегда привлекались либо специалисты тепловых сетей, умеющие высокую теоретическую и практическую подготовку, либо специализированные организации. Для контроля за наладкой теплосети и её эксплуатацией Администрацией создавался штаб с достаточно широкими полномочиями.
3. Последствия отсутствия наладочных мероприятий в системах теплоснабжения - массовые сливы сетевой воды потребителями из систем теплопотребления вследствие недостаточных напоров сетевой воды на абонентских вводах.
4. Строгое поддержание расчетных теплового и гидравлического режимов всегда являлось одной из главных задач эксплуатации систем теплоснабжения.

Гидравлический режим может быть обеспечен только при достаточной пропускной способности тепловых сетей и при условии их ежегодной регулировки путем установки расчетных дроссельных устройств и задействования авторегуляторов на всех без исключения абонентских тепловых узлах.

5. Снижение тепловой мощности источника тепла (т.н. «срезка температурного графика») в системах теплоснабжения ряда городов в период прохождения зимнего максимума всегда считалась аварийной ситуацией, связанной с нарушением теплового и гидравлического режимов.

При каких условиях возможно выполнение наладки систем теплоснабжения:

1. Наличие воли и желания ТСО исполнять свои обязанности (контроль),
2. Наличие Административного ресурса, когда Администрации МО неравнодушны к своим жителям и понимают, зачем это делается,
3. Наличие финансового обеспечения (примерно 1 % от выручки ТСО единовременно),
4. Наличие грамотных специалистов…

Тогда стоит ожидать:

1. Увеличения уровня надежности теплоснабжения,
2. Роста качества теплоснабжения,
3. Роста эффективности теплоснабжения и его экономичности,
4. Снижения затрат на теплоснабжение,
5. Снижения скорости роста тарифов на тепловую энергию,
6. Улучшения экологической обстановки в городах,
7. Возможности развития систем централизованного теплоснабжения при развитии городской инфраструктуры и т.д.

Если это не обеспечено, то ждет:

1. Перекладка головных участков теплосети с увеличением диаметров за счет роста тарифов, что без последующей регулировки приводит к разрушению гидравлических режимов,
2. Заклинания теплоснабжающих организаций про «сложившиеся» режимы с пониженными температурными графиками, хотя сам переход на эти «графики» у потребителей не регулировался, а значит, их и графиками называть нельзя…
3. Работа источников теплоты с повышенными удельными расходами топлива на отпуск теплоты, со «сложившимися» режимами и недотопами потребителей на срезке, с остановкой развития городов на централизованном теплоснабжении…
4. Мольбами ТСО ни в коем случае не поднимать температуру сетевой воды в подающем трубопроводе выше максимальной рабочей температуры систем теплопотребления зданий обусловленные, якобы тем, что это «влияет на повреждаемость», хотя ни одной серьёзной научной работы на эту тему не обнародовано…