Статьи

Реформа ЖКХ и оптимизация отопления

Реформа ЖКХ и оптимизация отопления.

Началом реформы ЖКХ можно считать закон «Об энергосбережении» 1996г, в котором говорится о приоритете эффективного использования энергетических ресурсов и сочетании интересов потребителей, поставщиков и производителей этих ресурсов.
Практически этого можно достичь либо путем использования автономных автоматизированных систем горячего водоснабжения и систем отопления загородного дома, либо совершенствованием (оптиматизацией) централизованных систем.
Автономная система экономит затраты на тепло за счет:
- отсутствия потерь тепла от источника к потребителю в теплотрассах (потери тепла по длине через стенки теплотрассы и утечки теплоносителя через изношенные сети);
- котельная работает в реальном масштабе времени с учетом состояния окружающей среды и требуемой температуры в помещении;
- не требуется подстройка системы с учетом теплопотерь здания (в здании с низкими теплопотерями котельная будет работать меньшее количество времени);
- работа системы отопления может быть запрограммирована заранее (например, в отсутствие жильцов можно поддерживать более низкую температуру, с их приходом и активной жизнью (с 18 до23) повышать и понижать ночью).
Для начала анализа имеет смысл оценить эффективность систем централизованного типа и автономной (с точки зрения физики без учета субъективных факторов).
Рассмотрим схему централизованного отопления и ГВС:
В этой системе есть источник тепла (централизованная котельная), в которой химическая энергия топлива (будем рассматривать наиболее эффективный случай сжигания газа) преобразуется в теплую энергию. Учитывая применяемые промышленные котлы – КПД лучших из которых около 0,8-0,85. То есть преобразование энергии топлива в тепло происходит с эффективностью 80-85%. Причем для нормальной работы котел большой мощности должен работать на стационарном режиме без остановок, сервис котлов пока не учитываем. Затем – и эта схема принята во всех централизованных котельных – нагретый теплоноситель проходит через теплообменник, где с коэффициентом теплопередачи 0,92-0,98 (в зависимости от конкретной конструкции теплообменника и его технического состояния) тепло передается теплоносителю, который циркулирует в теплотрассе от котельной к конкретному потребителю. Длина теплотрассы может колебаться от километра до десятков километров, причем неизбежны потери тепла по длине трубы (около 100Вт/м теплотрассы) и давления от трения теплоносителя по длине трубы. Для компенсации потерь давления в центральной котельной необходимо устанавливать мощные насосы и обеспечивать на начальном участке теплотрассы давление до 18-20 атмосфер с тем, чтобы на конце трубы оно сохранилось хотя бы 2 атмосферы. Для поддержания давления в теплотрассах непосредственно на входе у дома и подготовки горячей воды в теплообменниках от отопительной воды в жилых районах установлены тепловые пункты или бойлерные. В связи с наличием потерь в теплотрассе (тепла и давления) эффективность теплотрассы составляет приблизительно 0,9-0,92 в лучших случаях (при отсутствии утечек теплоносителя и усиленных потерь тепла по длине – все видели зимой «парящие» трубы и зеленую траву в 30 градусный мороз над теплотрассами) 0,8-0,85 в обычном режиме (реальной жизни), до 0,6-0,7 в изношенных старых сетях с утечками и т.д. затем тепло подается в систему отопления дома и радиаторы непосредственно в квартирах.
Пока мы не знали других радиаторов – чугунные радиаторы и конвекторы в виде трубы с гармошкой в высотных домах образца 70-80 годов – были единственно возможным вариантом. С появлением изделий буржуазного производства – мы ощутили, что бывают радиаторы, которые при низкой температуре теплоносителя в них способны отдавать значительно больше тепла, чем изделия отечественные. По разным оценкам эффективность радиаторов в среднем 07,-0,8, у импортных – 0,9-0,92. Оценим суммарную эффективность централизованной системы отопления:
(от газа, подаваемого в котел до тепла в квартире)
КПДсист.= КПДкотла х КПДтеплообменника х КПДтеплотрассы х КПДрадиаторов=
=0,85х0,95х0,9х0,8=0,58 (это для наилучших условий).
Реально это 0,4-0,5.
Суть реформы ЖКХ, как ее пытаются представить простому потребителю, а значит всем нам, - это полная оплата затрат. Но ведь физику не обманешь, и получается, что придется всегда бежать за тем, что догнать нельзя в принципе.
Если даже коммунальщикам удастся достичь наивысших показателей эффективности, технически принципиально возможных – КПД котла 0,92 (при использовании системы рекуперации – возврата части тепла выхлопных газов) КПД теплообменника – 0,97; КПД теплотрассы – 0,92-0,96; КПД радиаторов – 0,96.

КПДсист.=0,92х0,97х0,95х0,96=0,81 – это идеальное, не достижимое в практике значение при условии вложения огромных средств (оплаченных из кармана потребителя) на модернизацию всех котельных, сервисное обслуживание котлов, перекладку всех теплотрасс и замену всех радиаторов в домах.
Значительно проще и эффективнее исключить из формулы сомножители, величину которых приблизить к единице не реально и оставить только те, на увеличение которых можно влиять технически.
Эффективность котлов до 500 кВт (по чисто конструктивным соображениям у котлов большой мощности поднять эффективность очень сложно) составляет 0,92-0,94. При малых протяженностях теплотрасс и использовании чугунных теплообменников в котлах теплообменник между котлом и теплотрассой можно просто исключить из схемы.
При малой системе, ограниченной, например, одним домом и подъездом в этом доме можно поменять все радиаторы на наиболее эффективные. Из-за небольшой протяженности трубопровода от котла к радиаторам не нужно создавать в системе отопления высокого давления (а значит ставить мощных насосов) и нет необходимости установки соответствующих радиаторов высокого давления.
Кроме того, при использовании современной коллекторной разводки системы отопления в доме (подъезде) появляется возможность контроля и регулировки отдельной квартиры и даже радиатора – такая схема уже многие годы используется в Америке в домах, где квартиры сдают внаем. Если в квартире (помещении) никто не живет (работает) – ее просто отключают от отопления, либо поддерживает минимально возможную температуру в помещении.
По расчетам эффективная система отопления загородного дома – с датчиками температуры на улице и внутри помещения способна экономить до 40% топлива в процессе эксплуатации (а свои деньги тамошние жители считать умеют и любят).
Вопрос применения крышных котельных настолько актуален, что была выпущена новая редакция сНиП 11-35-76 с изменением №1, посвященный организации крышных котельных в здании.
Для организации крышной котельной для теплоснабжения дома – обычно крышные котельные ставят в 1 подъездных домах – необходимо помещение на крыше площадью около 20м2 с высотой потолка 2,5м, дымовая труба от котла высотой не менее 5,5 метров (пожарная норма), подвод газа к котлу и электропитание мощностью ориентировочно 5 кВт. Вопрос конструктивной прочности здания для обеспечения работы такой котельной подразумевается.
Для использования в крышных (автономных) газовых котельных из нашего опыта наиболее разумно использовать чугунные котлы, которые можно объединять в каскад для повышения надежности, с встроенной атмосферной горелкой, обеспечивающие надежную работу котла при понижении давления газа до 2 мбар – это реальная цифра, зафиксированная газовым манометром в котельной при температуре на улице – 270С (нормальное давление, которое обязуется поддерживать газовая служба 15 мбар) и не так как стальные котлы критичные к качеству воды в системе отопления.
Опять же из опыта – реальный срок нормальной работы стальных котлов на нашей реальной воде – 1-2 года, после чего вследствие коррозии сварных швов теплообменника (тело котлов) начинают течь, и расход воды на подпитку систем за неделю сопоставим с емкостью системы.
Из этого анализа (и из опыта практической работы) для монтажа газовых котельных (крышных) можно рекомендовать котлы De Dietrich (Германия-Франция) и котлы ROCA (Испания), причем из анализа рынка при мощности от 60 до 130 кВт атмосферным котлам ROCA G100 по критерию цена/качество альтернативы просто нет, а условия по газу в Испании такие же как у нас – окраина Европы.
В котельной разумно предусмотреть 2 котла, что обеспечит надежность (дублирование агрегатов) и больший ресурс работы каждого котла (максимальная мощность требуется не более 10-15 дней в году).
Подбор циркуляционных насосов для небольшой системы также облегчается – необходимо обеспечить циркуляцию всей емкости системы 3 раза в час. Напор циркуляционного насоса должен обеспечить только компенсацию потерь – обычно напора 1-12 метров хватает.
Для обеспечения надежного снабжения 1 подъезда горячей водой достаточного бойлера емкостью 500 литров.
Произведем расчет крышной котельной для отопления подъезда стандартного 9 этажного дома.
Отапливаемая площадь помещений:
1комнат квартира – 19 м2+6,5м2(кухня)=25,5
2комнат квартира – 19 м2+14м2+6,5м2(кухня)=39,5
3комнат квартира (2 на этаже) – (19 м2+14м2 +10м2+6,5м2)х2=99
итого: 164м2 на этаже
всего в подъезде 164х9 этажей=1476м2.
Из расчета 100м2 на отопление 1м2 мощность котла 147,6 кВт.
Для приготовления горячей воды мощность на бойлер – 30 кВт.
всего 177,6 кВт
Стоимость котельной и перечень оборудования
вариант ROCA (2 котла) вариант De Dietrich (2 котла) с погодозависимой автоматикой
котел ROCA G100/90 – 2432$ DTG 220/9 Diematic – 4960$
котел ROCA G100/70 – 2042$ DNG 220/12 – 5450$
бойлер 500 – 1320$ бойлер 500л – 1320$
обвязка – 3200$ обвязка – 4500$
монтаж – 2400$ монтаж и пуско-наладка – 2900$
дымоход h=6м 2 конт (компл)–2200$ дымоход h=6м 2 контура (компл)

Итого – 13594$ Итого – 21330$

В эту цену включены все работы без учета согласований и подвода газа в котельную.
Оценим эксплуатационные расходы крышной котельной.
Основные затраты: расходы на природный газ – стоимость 1000м3 – 611 руб (для бюджетных организаций) при теплотворной способности газа 5,2 кВт час/м3 , электричество( около 3 кВт/час) – 0,8 руб/кВт; сервисное обслуживание приблизительно 600$/в год = 18900 руб.
Продолжительность отопительного сезона для средней полосы считается равной 213 суткам (5112 часов).
Тогда затраты на газ для котельной с погодозависимой автоматикой (на основе котлов De Dietrich, КПДкотла=0,97)

Згаз/Dietrich = 5112часов х 178кВт х 0,611руб. = 27555 руб.
5,2кВт ч/куб. м. х 0,97кпд котла х 4период непрерывной раб. котла

C котлами ROCA (КПДкотла=0,94) – из опыта 1/3 времени котлы работают, 2/3 – не работают.

Згаз/Roca = 5112часов х 178кВт х 0,611руб. = 37914 руб.
5,2кВт ч/куб. м. х 0,94кпд котла х 3период непрерывной раб. котла


Затраты на электроэнергию для обоих вариантов одинаковы:

Зэлектр.= 2кВт х 5112час х 0,8руб. х 0,7 = 11450 руб.

Стоимость 1-го кВт ч =0,8 руб; 0,7 – коэффициент непрерывной работы

Итого суммарные затраты на обслуживание крышной котельной.

Зэкспл.Сумм./Dietrich= Згаз+Зэлектр.+Зсервис = 27555 + 11450 + 18900 =57905 руб.

Зэкспл.Сумм./Roca= Згаз+ Зэлектр.+ Зсервис = 37913 + 11450 + 18900 =68263 руб.

При средней стоимости оплаты за тепло с населения (после последнего повышения цен) 8 руб/м3 поступления в год.

С 1 подъезда: 1476м2х8рубх12мес=141696руб.

То есть без учета затрат на оборудование прибыль при использовании оборудования Dе Dietrich составит:

ПDietrich = 141696-57905=83791 (или 60%)

Для оборудования ROCA:

ПRoca = 141696-68263=73433 (или 52%).

Считая, что других эксплуатационных расходов на сервис котлов в котельных нет, оценим срок окупаемости проектов (при сохранении цен на энергоносители и неизменности оплаты за тепло).
Срок окупаемости котельной на базе Dе Dietrich:
СDietrich = 21330затраты х 31,5курс = 8 лет.
83791прибыль
СDietrich = 13594затраты х 31,5курс = 5,8 лет.
73433прибыль

В условиях реальной эксплуатации котлы работают на полную мощность (178 кВт) лишь небольшой промежуток времени в год (20-250 бывает в году 10-15 дней) таким образом, по нашим оценкам реальный срок окупаемости будет в 2 раза меньшим. Кроме того, при использовании крышных котельных, эффективных радиаторов и энерго сберегающей конструкции стен здания, можно обеспечить население теплом по действующим ныне ценам (без их повышения) и сократить (исключить) затраты на обслуживание тепловых сетей, как и капитальные затраты на их строительство.
Эффективное обеспечение теплом позволит реализовать реформу ЖКХ в области теплового обеспечения с учетом реальной компенсации населением затрат на его получение и доставку (возможно без повышения оплаты за теплоснабжение) либо после окупаемости оборудования получать чистую прибыль.

Владимир Денисов
07 октября 2003