Что значит в двухтрубном исчислении

Анализ текущего состояния в сфере теплоснабжения в РФ

Введение

Ориентация на достижение целей устойчивого развития РФ, призванных обеспечить сбалансированное решение проблем социально-экономического развития и сохранения благоприятной окружающей среды, а также удовлетворение потребностей граждан, базируется на эффективном развитии ключевых отраслей экономики. Одной из ведущих отраслей промышленности, обеспечивающих рост национальной экономики, а также политическую и социальную стабильность общества в РФ, является теплоснабжение. В связи с этим исследование текущего состояния отрасли и определение возможных путей её развития приобретают большое значение.

Федеральным законом «О теплоснабжении» в качестве основной цели развития отрасли выделено обеспечение повсеместного качественного и надёжного теплоснабжения в масштабах всей страны [1]. За вековой период своего развития теплоснабжением была охвачена вся территория нашей страны с ориентацией на централизованное теплоснабжение и на организации, функционирующие в этой отрасли. В стране создана уникальная по своей структуре и крупнейшая в мире система централизованного теплоснабжения (СЦТ), величина отпуска тепловой энергии в которой составляет порядка 2 млрд Гкал в год, в том числе от централизованных систем – 1,4 млрд Гкал [2]. Суммарная протяжённость тепловых сетей по регионам РФ в двухтрубном исчислении – около 183,3 тыс. км. К СЦТ подключено порядка 100 млн чел. (70% от общей численности населения), 82% объектов жилищного фонда. Преимущественно централизованное теплоснабжение характерно для городов, городских округов и населённых пунктов, где сосредоточено около 88% объёма установленной мощности источников тепловой энергии систем теплоснабжения. Следует отметить, что РФ занимает первое место в мире по протяжённости тепловых сетей, а также четвёртое место по объёму производства тепловой энергии и расходу топлива на эти цели. Сегодня на долю российских систем теплоснабжения в СЦТ приходится более 40% от совокупного мирового производства тепловой энергии, при этом по данным на 2018-2019 г. в отрасли теплоснабжения вырабатывается более 60% всей производимой энергии в РФ [3].

К сожалению, в последнее время отмечается значительный спад в положении отрасли. По данным статистики наблюдается существенная динамика снижения суммарной мощности источников системы теплоснабжения. Общая динамика изменения суммарной мощности за период с 2001 по 2019 гг. приведена на рис. 1. Анализ данных показывает, что рассматриваемый период характеризуется значительным снижением суммарной мощности источников тепловой энергии в целом на 11,4%.

Рисунок 1. Динамика суммарной мощности источников тепловой энергии РФ за 2001-2019 гг.

Источник : составлено автором по [4].

На рис. 2 приведены графики тренда, построенные автором по данным Росстата в разрезе федеральных округов, на основании которых можно сделать вывод, что отрицательная динамика характерна и для большинства федеральных округов, за исключением Северо-Кавказского и Дальневосточного ФО, при этом наибольшая скорость падения наблюдается в Приволжском и Сибирском ФО.

Рисунок 2. Динамика суммарной мощности источников тепловой энергии по федеральным округам за 2001–2019 гг.

Одновременно со снижением установленной мощности отпуск тепловой энергии в СЦТ упал почти в два раза. Это связано, главным образом, с переходом потребителей на использование индивидуальных систем отопления и ГВС и систем децентрализованного теплоснабжения с применением источников тепловой энергии малой мощности, количество которых с 2000 г. увеличилось более чем на 20% [5]. На рис. 3 приведено распределение мощностей по различным видам источников тепловой энергии. Анализ данных показывает, что в настоящее время треть тепловой энергии вырабатывается котельными мощностью 100 Гкал/ч и более. На втором и третьем месте по выработке тепловой энергии находятся отопительные котельные мощностью от 10 до 100 Гкал/ч и от 3 до 20 Гкал/ч (19 и 18% соответственно). ТЭЦ занимают четвертое место (17%). Таким образом, на сегодняшний день наблюдается существенное смещение приоритетов в теплоснабжении в сторону отопительных котельных.

Рисунок 3. Распределение мощности (тыс. Гкал) по видам источников тепловой энергии
по данным за 2019 г. Источник: составлено автором по [6].

Как следствие, наблюдается избыток суммарной мощности источников тепловой энергии, что приводит к их неэффективному использованию: используемая мощность ТЭЦ в среднем составляет 35% от установленной, используемая мощность отопительных котельных – 27% [7]

Однако, главной причиной проблемного состояния отрасли является высокая степень износа материально-технической базы. Так, по данным Росстата, около 70% тепловых сетей работает с превышением нормативного срока службы, 20% котлов и турбин тепловых электростанций имеют возраст более 50 лет [8]. Аналогичная ситуация наблюдается и в сфере транспортировки тепловой энергии. По данным Технической инспекции ЕЭС [9] в 2019 г. протяжённость тепловых сетей, эксплуатируемых с превышением нормативного срока службы, а именно 25 лет и более, увеличилась на 2,2% – до 5348,8 км (или 60,7% от общей протяжённости). В целом по РФ срок службы более 30 лет имеют 45% всех магистральных тепловых сетей, срок от 20 до 30 лет – 24%, и лишь 31% имеют срок службы менее 20 лет. Наибольшую суммарную протяжённость имеют магистральные тепловые сети со сроком службы 40 лет и более – 2251,1 км (25,2% от общей протяженности). При этом работы по замене тепловых сетей в РФ ведутся в «догоняющем режиме», то есть старение сетей происходит быстрее, чем их обновление и, как следствие происходящих процессов, отмечается увеличение доли потерь в общем объёме произведённой тепловой энергии. За период с 2010 по 2018 гг. в целом по стране наблюдается рост данного показателя на величину более чем в 1,5 раза (рис. 3) [4]. В отдельных федеральных округах уровень потерь в тепловых сетях достигает 15-20% от выработанной тепловой энергии, что практически в четыре раза выше, чем в европейских странах.

При том, что для предотвращения процесса устаревания тепловых сетей необходима ежегодная перекладка порядка 4% трубопроводов, в настоящее время ежегодно заменяется немногим более 2,5% тепловых сетей (рис. 5). При этом протяжённость тепловых сетей, нуждающихся в замене, за период с 1995 по 2019 гг. увеличилась практически в два раза и составила 51,6 тыс. км в двухтрубном исчислении, что составляет 29,7% от общей протяжённости тепловых сетей [4].

Рисунок 5. Протяженность тепловых и паровых сетей в двухтрубном исчислении, нуждающихся в замене. Источник: составлено автором по [4].

Снижение используемой тепловой мощности, уход потребителей из СЦТ и, как следствие, – снижение объёмов поставляемой тепловой энергии – это всего лишь часть проблем, которые стали причиной снижения инвестиционной привлекательности отрасли. Так, по данным 2019 г. доля инвестиций, направленных на реконструкцию и модернизацию объектов инфраструктуры, в общем объёме инвестиций в основной капитал составила всего 31,8% по сравнению с 50,3% в 2008 г. (рис. 6) [10].

Рисунок 6. Доля инвестиций, направленных на реконструкцию и модернизацию, в общем объёме инвестиций в основной капитал.

Вместе с тем, нельзя не отметить и положительную динамику отдельных показателей отрасли. Так, несмотря на недостаточность инвестиций, ведутся работы по замене устаревших объектов инфраструктуры: в целом по РФ в течение 2019 г. введено в эксплуатацию 1854 единиц источников систем теплоснабжения и ликвидировано 1725 единиц. Как следствие, можно отметить значительное снижение количества аварий на источниках систем теплоснабжения за период c 2004 по 2019 гг. – с 34519 до 4803 (рис. 7) [4].

Рисунок 7. Количество аварий на источниках систем теплоснабжения, паровых и тепловых сетях в целом.

В целях снижения отмеченных негативных тенденций, выявления и распространение лучших практик в сфере теплоснабжения, Министерство энергетики РФ разработало «Рейтинг эффективности теплоснабжения регионов», который публикуется ежегодно, начиная с 2017 г. [11]. В качестве источников информации для рейтингов используются данные, предоставленные Федеральной службой государственной статистики (Росстат), а также региональными органами исполнительной власти. Последний по времени рейтинг был опубликован в мае 2020 г. [2].

Рейтинг представляет собой перечень 85 субъектов РФ, ранжированных по 9 показателям, разбитым на 3 блока (рис. 8).

Рисунок 8. Показатели рейтинга эффективности теплоснабжения регионов.

Показатели «Ежегодное обновление Схемы теплоснабжения муниципальных образований», «Оснащённость МКД общедомовыми приборами учёта теплоэнергии» и «Доля МКД, оснащённых АИТП» оцениваются по 10-балльной шкале, остальные показатели – по 5-балльной. Максимально возможное суммарное количество баллов – 60.

С целью выявления влияния рейтинга на эффективность теплоснабжения был проведен сравнительный анализ данных рейтингов 2017 и 2020 гг. [11, 12].

Прежде всего, следует отметить, что за 3 года, прошедших с момента опубликования первого рейтинга, 75 из 85 субъектов Федерации в той или иной степени улучшили свои показатели, хотя возможности для дальнейшего роста ещё есть: на сегодняшний день максимальный балл составляет 47,8 из возможных 60 баллов. Медианное значение за рассматриваемый период увеличилось с 27,3 балла до 30,2 балла, среднее – с 27,2 до 29,7. Динамика рейтинга по федеральным округам представлена на рис. 9, при этом при анализе из состава ЦФО был исключён город федерального значения Москва, а из состава Северо-Западного ФО – Санкт-Петербург. Показатели этих городов федерального значения учтены отдельно. Наилучшая ситуация с теплоснабжением в Москве и Санкт-Петербурге, а наихудшая – в Дальневосточном и Северо-Кавказском ФО.

Рисунок 9. Динамика показателей рейтинга по федеральным округам.

В число 10 лидеров по данным рейтинга бессменно входят Москва, Санкт-Петербург, Республика Татарстан, Республика Калмыкия, Ханты-Мансийский автономный округ, Липецкая, Владимирская и Белгородская области, хотя их позиции в рейтинге несколько меняются, а вот Кировская область и Удмуртская Республика уступили лидерство Томской и Калининградской областям. Несколько более существенно изменился состав аутсайдеров: в 2017 г. в десятку худших регионов входили (в порядке убывания рейтинга) Хабаровский край, Карачаево-Черкесская Республика, Республика Северная Осетия – Алания, Республика Крым, Севастополь, Магаданская область, Республика Тыва, Республика Ингушетия, Амурская область и Чеченская республика, а в 2020 г. – Сахалинская область, Кабардино-Балкарская Республика, Хабаровский край, Рязанская область, Чеченская республика, Республика Северная Осетия – Алания, Севастополь, Республика Тыва, Магаданская область и Республика Ингушетия, при этом минимальный балл увеличился с 9,7 балла (Чеченская республика) в 2017 г. до 15,7 балла (Республика Ингушетия) в 2020 г.

Анализ структуры субъектов федерации в разрезе показателей рейтинга и расчёт медианных значений также показали, что наиболее неблагоприятная ситуация имеет место по таким показателям, как «Ежегодное обновление Схемы теплоснабжения муниципальных образований», «Доля МКД, оснащенных АИТП» (медианные значения 3,5 и 0,7 соответственно из 10 баллов), «Потери тепловой энергии в сетях» и «Доля современных труб» (медианные значения 1,9 и 1,0 соответственно из 5 баллов).

Следующим шагом стало выделение среди регионов качественно однородных групп по эффективности функционирования систем теплоснабжения, для чего был проведён кластерный анализ. В процессе исследования проблемы было принято решение сформировать 5 кластеров (меньшее количество кластеров приводит к возникновению неоднородных групп, при большем количестве сложно выявлять различия между кластерами. – Прим. автора). Для компактности проведения статистического анализа и представления данных были введены следующие переменные:

Var1 – Ежегодное обновление Схемы теплоснабжения муниципальных образований;

Var2 – Удельный расход ТЭР;

Var3 – Динамика удельного расхода ТЭР;

Var4 – Потери тепловой энергии в сетях;

Var5 – Оснащенность МКД общедомовыми приборами учета теплоэнергии;

Var6 – Доля открытых систем теплоснабжения;

Var7 – Доля МКД, оснащенных АИТП;

Var8 – Доля современных труб;

Var9 – Количество аварий на единицу длины.

Формирование кластеров проводилось методом k-средних с использованием пакета Statistica. Наглядно различия между кластерами изображены на рис. 10.

Рисунок 10. Средние значения кластеров.

Дадим краткую характеристику выделенных кластеров. Ключевым отличием первого кластера (9 регионов) является высокое значение переменной Var1, характеризующей регулярность обновления Схем теплоснабжения. Остальные показатели регионов этой группы в целом тоже близки к максимальным, за исключением показателей, отмечавшихся выше. Регионы, сгруппированные в кластер 2 (25 субъектов федерации), характеризуются снижением удельного расхода ТЭР, хорошей оснащённостью приборами учёта и работой по переводу открытых систем теплоснабжения в закрытые, а также невысоким уровнем потерь в теплосетях. Кластер 3 включает 21 регион, для которых основная масса показателей находится на среднем уровне. Исключение составляют Var7 (доля МКД, оснащённых АИТП) и Var8 (доля современных труб). Таким образом, для данных регионов характерно некоторое отставание в области автоматизации и внедрения современных технологий. Характерной особенностью 4 кластера (11 регионов) является наиболее высокое по сравнению с другими группами значение показателя Var7, т.е. здесь представлены регионы – лидеры по автоматизации организации теплоснабжения. 5 кластер состоит из 19 регионов, имеющих низкие значения по всем показателям. Следует отметить, что за исключением пятого кластера, сформированного практически целиком из аутсайдеров рейтинга, остальные группы в значительной степени не зависят от позиции региона в рейтинге и включают как лидеров, так и «середнячков».

Анализ данных рейтингов позволил выявить наиболее проблемные места в развитии теплоснабжения: недостаточная работа по разработке и актуализации схем теплоснабжения, недостаток мероприятий по сокращению тепловых потерь, низкая оснащенность средствами автоматизации, а также низкая доля использования современных материалов при организации систем теплоснабжения в регионах.

Заключение

Проведённый в рамках исследования анализ современного состояния и тенденций развития отрасли теплоснабжения в РФ позволяет говорить о наличии препятствий, оказывающих существенное влияние на процессы её развития. К их последствиям относятся: снижение суммарной мощности источников систем теплоснабжения и изменение их структуры не в пользу централизации, нарастание износа объектов инфраструктуры и необходимость их модернизации, и как следствие, снижение инвестиционной привлекательности отрасли. Вместе с тем, анализ деятельности субъектов отрасли показывает наличие управленческого задела в виде накопленного опыта в области решения вопросов развития отрасли теплоснабжения в РФ. Одним из основных инструментов планирования и развития теплоснабжающих организаций в частности, и отрасли в целом, является разработка Схем теплоснабжения населённых пунктов. Наличие качественно разработанной Схемы теплоснабжения является залогом успешного и эффективного развития территории. На сегодняшний день роль Схем в развитии отрасли существенно возрастает, что законодательно закреплено в Постановлении Правительства РФ от 22.02.2012 г. №154 «О требованиях к схемам теплоснабжения, порядку их разработки и утверждения» [13], а также в «Методических указаниях по разработке схем теплоснабжения», утв. приказом Министерства энергетики РФ от 5.03.2019 г. № 212 [14]. Совершенствование Схем теплоснабжения, а также анализ и распространение лучших практик отдельных регионов должны стать основой модернизации отрасли.

Источник

Двухтрубная система отопления: все нюансы, которые нужно знать

Система отопления является важнейшей составляющей уюта и комфорта жилого пространства, обеспечивающей тепло даже в лютые холода. Но, чтобы эта система была надежной и не подвела в самый неподходящий момент, каждый домовладелец должен сделать верный выбор, отдав предпочтение наиболее рациональному, приемлемому варианту отопления, представленному на рынке.

Сегодня мы расскажем про наиболее популярный вариант двухтрубной системы отопления и раскроем все ее нюансы и особенности, плюсы и минусы, сферу применения и принцип работы. Итак, за дело!

Категории систем отопления и принцип работы

Отопление помещения было придумано человечеством еще 3000 лет назад. Еще в ту далекую эпоху, древние люди использовали систему труб, ведущих к котлам с горячей водой для обогрева дворцов влиятельных особ в холодный период. Сегодня система отопления – обязательный атрибут современности, представляющий широкий выбор вариантов.

Существует две основные категории трубных систем отопления: однотрубные и двухтрубные.

Отличие систем заключаются в следующем: 1-трубная система функционирует по принципу замкнутого кольца. Циркулируя, вода проходит через котел и сообщает радиаторам тепло, после чего, холодная вода, возвращается обратно. 2-х-трубный принцип обогрева заключается в работе двух контуров, которые распространяют тепло.

Тип устанавливаемой системы будет влиять на размеры радиаторов и трубопроводов. Также стоит отметить, что первый вариант чаще используется в домах небольшого метража, тогда как второй используется для большой площади, например, для отопления коттеджей.

Плюсы и минусы 2-х-трубной системы

К плюсам такого отопления можно отнести следующие пункты:

К минусам отнесем следующее:

Разновидности схем 2-х-трубной системы

Существует несколько вариаций 2-х-трубного отопления, каждая из которых имеет свои нюансы, которые следует учитывать при выборе.

Двухтрубная система с прямым возвратом

В двухтрубной системе прямого возврата общая длина трубы от насоса до каждого радиатора короче для радиаторов, расположенных ближе к насосу, и длиннее для более удаленных радиаторов. По этой причине перепад давления может быть значительно выше на ближайшем радиаторе, чем на самом дальнем.

Это необходимо учитывать при проектировании системы. Преимущество системы прямого возврата заключается в том, что маршрутизация труб более проста по сравнению с системой обратного возврата.

Двухтрубная система с обратным возвратом (система Тичельмана)

В двухтрубной системе обратного возврата общая длина трубы от насоса до каждого радиатора одинакова для всех радиаторов на одном этаже. Это дает благоприятное распределение воды.

Двухтрубная система с верхним трубопроводом

Распределительная труба расположена в подвесном потолке, а вентиляционные отверстия установлены в центральных положениях. Этот тип системы распространен в больших зданиях, так как его относительно легко сбалансировать и регулировать. Также легко расширить систему.

Двухтрубная система с напольным трубопроводом

Эта система очень распространена в домах и зданиях, где трубопроводы не могут быть установлены в доступном потолочном пространстве. Распределительные трубы расположены под полом. В многоэтажных зданиях вентиляционные винты необходимы на радиаторах. Циркуляционные, встроенные одноступенчатые насосы обычно используются для двухтрубных систем отопления в бытовых и коммерческих системах отопления.

Возможные неполадки и способы их устранения

Многие здания в крупных городах имеют существующие одно- и двухтрубные системы парового отопления.

Схема двухтрубной системы отопления

Как 1-трубные, так и 2-х-трубные системы время от времени имеют проблемы с управлением, что приводит к неравномерному нагреву, высоким расходам топлива и гидроудару.

Давайте сейчас рассмотрим современные системы, лучшие практики, а также устранение неполадок для поддержания комфортной среды и экономия энергии.

Обогревательные системы позволяют конденсату и пару перемещаться по всей системе в пределах одних и тех же труб.

По мере того как котел создает пар, он проходит через трубы и поднимается вверх к радиаторам, где он нагревает пространство и конденсируется. Затем этот конденсат возвращается по той же трубе (трубам) обратно в котел.

Трубы и радиаторы все наклонены назад к котлу, чтобы позволить этой системе работать под действием силы тяжести.

Для того чтобы система работала хорошо, поток пара должен быть сбалансирован. Регулируемые воздушные клапаны должны быть установлены на каждом из радиаторов. Таким образом, радиаторы, расположенные ближе всего к котлу, могут иметь меньшее отверстие на воздушном клапане.

Радиаторы, расположенные дальше от котла, могут иметь большее отверстие. Это позволяет пару течь более равномерно по всей системе, так как радиаторы, расположенные ближе всего к котлу, не перегреваются, а радиаторы, расположенные дальше от котла, не нагреваются.

Воздушные клапаны работают с помощью сильфона, заполненного спиртово-водяной смесью. Температура такова, что воздух может выйти, но, когда пар присутствует при высокой температуре, он превращается в газ, расширяя сильфон, который закрывает клапан. Воздушные клапаны следует проверять каждые три — пять лет, так как они могут выйти из строя и необходимы для правильной работы системы.

Автоматически регулируемые воздушные клапаны

Они могут быть установлены для различных температур от комнаты к комнате. Хотя они и стоят дороже, чем простые воздушные клапаны, они на самом деле реагируют на малейшие изменения температуры, а не просто на количество пара в радиаторе. Управление заметно лучше, и это более качественный продукт, чем простые воздушные клапаны.

Современное управление для однотрубных систем

Котел обычно управляется одним термостатом, что обеспечивает плохой контроль, особенно в таунхаусах. Термостат будет учитывать только температуру пола или помещения, в котором он находится.

Например, если термостат расположен напервом этаже рядом с бойлером, то он будет считывать температуру этого этажа.

Пар достигнет сначала радиаторы, быстро нагревающие пол. Это означает, что термостат выключит котел до того, как пар сможет полностью нагреть радиаторы на самых дальних от котла этажах, что приведет к более низкой температуре на этих этажах.

Чтобы устранить эту проблему, предлагается разместить датчики температуры на нескольких этажах с усредняющим термостатом.

Это обеспечивает более равномерное распределение тепла.

Более крупные однотрубные системы парового отопления могут потребовать использования управления тепловым таймером.

Современное управление для двухтрубных систем

Две трубные паровой системы имеют линии подачи пара и отдельные обратные линии для конденсата. Если система работает правильно, то в паропроводах будет присутствовать лишь незначительное количество конденсата. Ключом к равномерному и комфортному отоплению снова является сбалансированный поток пара к радиаторам и возврат конденсата в котел.

Обратные линии расположены как однотрубные системы, так что конденсат может работать под действием силы тяжести. Питающие линии также имеют наклон, ведущий к обратной линии. Есть некоторые системы, которые имеют конденсатные насосы или вакуумные насосы, которые облегчают движение пара и конденсата, однако большинство систем будут иметь скатные трубы.

Конденсатоотводчики

Чтобы контролировать поток пара и конденсата, эти две жидкости должны быть разделены. Обычный метод заключается в установке конденсатоотводчика на выходе каждого радиатора. Это устройство позволяет воздуху и воде существовать в радиаторе, но не парам. Если ловушки не работают, систему нельзя контролировать.

Внутренний элемент вышедшей из строя ловушки может быть легко заменен сантехником. Конечно, если ваши ловушки не сработали, то разумно предположить, что все ловушки в здании должны быть проверены.

Если система старая, было бы разумно заменить все термостатические ловушки радиатора.

Теперь, когда пар и вода разделены, мы можем перейти к управлению радиаторами. Для контроля температуры в двухтрубных паровых системах используется термостатический радиаторный клапан (ТРВ). ТРВ следят за температурой вблизи радиатора и крепятся к трубе подачи пара.

Затем вы можете вручную установить температуру: настройки обычно отображаются численно с диапазоном температур, соответствующим каждому элементу системы. Когда желаемая температура будет достигнута, клапан закроет подачу пара к отдельному радиатору. Если радиатор установлен в корпусе, то необходимо использовать модель капиллярной трубки.

Вопрос-ответ

1-трубная система работает с использованием полного кольца трубопроводов с потоком и возвратом из котла. Недостатки этой системы, как правило, перевешивают преимущества, поэтому они используются все реже.

2-хтрубная система стала популярной с 1970-х годов, и до сих пор является наиболее распространенным методом питания контуров радиатора. Вода здесь циркулирует, как по контуру, так и по радиаторам, что, в свою очередь, повышает скорость нагрева радиаторов.

Она более практичная и доступная для автономного отопления жилья.

В повседневной жизни можно встретить различные обогревательные схемы, однако отметим, что на выбор влияет несколько факторов. Предпочтение отдается той или иной схеме, основанной на наличии средств у собственников жилья, ожидаемом эффекте и конструктивных особенностях жилого дома. 2-х-трубный вариант чаще используется на практике благодаря своей высокой эффективности, надежности и простоте настройки.

Принцип работы достаточно прост: теплоноситель циркулирует от котла к радиаторам по двум контурам. Первая труба непосредственно подает тепло от котла к радиаторам, в то время как вторая предназначена для транспортировки охлажденного теплоносителя обратно.

Конечно, такой вариант имеет некоторые технические трудности, связанные с монтажом, но надежность, эргономичность и эффективность делают 2-х-трубный принцип обогрева наиболее востребованным на протяжении десятилетий. Но все же, выбирая систему, уделите внимание особенностям жилого помещения, его метражу, а также собственным критериям выбора и финансовым возможностям.

Видео-советы по установке двухтрубной системы отопления

Источник