Системный подход к отоплению и горячему водоснабжению

В типичном российском городе (численность населения до 100 тысяч человек) протяженность тепловых сетей 65 км, 55 ЦТП, четыре основных источника тепла вырабатывают 439 Гкал/час. Температурный график 150/70оС. Износ тепловых сетей 80%. Около 40% ТС требуют срочной замены.

В настоящее время ПОТЕРИ во всей цепочке централизованного теплоснабжения обычно составляют более 30-40% от энергии сжигаемого топлива. Частота аварий в изношенных ТС в несколько раз выше нормы. Наиболее эффективным направлением энергосбержения является уменьшение потерь на ТЭЦ и в ЖКХ. В целом, при сокращении потерь на всех этапах на 30%, потребность в топливе уменьшается более чем на 60%.

Массовое применение подземной канальной прокладки трубопроводов с недолговечными (главным образом, минеральными волокнистыми) теплоизоляционными материалами также снижает и сроки эксплуатации. Фактический срок их службы для магистральных сетей – 12-15 лет, распределительных и квартальных – 7-8 лет, при нормативных – 25 лет.

В ряде регионов России (Москве, Самаре, Башкирии, Татарстане, ХМАО директивными органами рекомендованы к применению для строительства тепловых сетей только индустриальные конструкции «труба в трубе» с теплоизоляцией из жесткого пенополиуретана. Это связано не только с явными преимуществами данного вида конструкций, но и с существенным ужесточением норм тепловых потерь (в 1,2 – 1,5 раза), предусмотренных изменениями №1 к СНиП 2.04.14088 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов». Поэтому многие традиционные материалы (битумоперлит, битумовермикулит, битумокерамзит и армопенобетон плотностью более 300 – 400 кг/куб.м) не могут обеспечить новые нормы теплопотерь.

В 70-е годы прошлого века развитые страны Европы и Северной Америки вели тотальное внедрение энергоэффективных систем теплоснабжения с пенополиуретановой (ППУ) изоляцией в полиэтиленовой оболочке. Это в немалой степени способствовало тому, что эти страны сумели почти без увеличения потребления энергоресурсов нарастить свой валовой национальный продукт. И роль ППУ труб нисколько не преувеличена: ведь на теплосети приходится до 50% теплопотерь.

Система ЦТ в Копенгагене закрытая с применением ИТП. Протяженность магистральных тепловых сетей диаметром 200 – 800 мм, составляет 30 км, а протяженность распределительных сетей, составляет 300 км. Потери тепла в магистральных сетях – 3%, в распределительных – 10%. Объем магистральных тепловых сетей составляет 44 000 м3, подпитка – 1 000 м3 в год ( в основном, для промывки фильтров). Гидравлические испытания тепловых сетей не производятся. Иногда, при смене арматуры осматриваются внутренние поверхности трубопроводов. Никаких следов коррозии или отложений не наблюдается. Регулирование количественное. Температурный график 100/70°С. Управляющая компания рассчитывает, что реконструируемые теплопроводы с применением  труб в ППУ-изоляции прослужат не менее 50 лет.

Основные преимущества перед существующими конструкциями

• увеличение ресурса трубопроводов – в 2 – 3 раза;
• снижение тепловых потерь – минимум в 3 раза;
• снижение эксплуатационных расходов – в 9 раз;
• снижение расходов на ремонт теплотрасс – в 3 раза;
• снижение капитальных затрат в строительстве – в 1,3 раза;
• наличие системы оперативного дистанционного контроля (ОДК) за увлажнением изоляции.

В городах Европы современные системы ЦТ начали строится с прошлого века и они основаны на следующих основных принципах – источники тепла – современные котельные на возобновляемых источниках энергии; тепловые сети – одноранговые с трубами в ППУ-изоляции; потребители – автоматизированные ИТП с количественным регулированием; управление – управляющая система с центральной диспетчерской.

Так называемая модернизация тепловых сетей, при которой изоляция из минеральной ваты заменяется новыми матами, не может дать ни экономии тепловой энергии, ни продления срока службы трубопроводов. При ремонте тепловых сетей и только замене тепловой изоляции имеет смысл для утепления применять скорлупы ППУ в защитной оболочке.

Однако следует иметь ввиду, что теплопотери будут выше, срок службы относительно невысок, а использование дешевой бесканальной прокладки, равно как и использование системы ОДК в таком случае не возможны.

Так же следует иметь ввиду, что заменители, такие как выпускаемые по ТУ (а не по ГОСТу) трубы с ППМ изоляцией, так же не могут обеспечить экономию НИ ПО ОДНОМУ из параметров, не исключая и первоначальных затрат на строительство трубопровода.

Несмотря на то, что ППМИ по всем характеристикам значительно уступает ППУ, стоимость ППМ изоляции выше, чем стоимость ППУ изоляции.

А последующая экономия тепла и ремонт сетей остается проблемой потребителей и эксплуатирующих служб.

В Москве и Санкт-Петербурге трубы ППУ активно применяют с 90-х годов прошлого века, в Новосибирске – с 1998 года. В Москве, Башкирии и Ханты-Мансийском автономном округе законодательно запрещено применение других видов изоляции (сурргатов –  минваты, скорлуп, ППМИ), кроме предварительно изолированных ППУ труб.

Среди городов Западно-Сибирского региона наиболее активно прокладка теплосетей с трубами ППУ велась в Омске, эффект от замены трубопроводов хорошо заметен. Как отмечают специалисты, при росте производства, массовом вводе нового жилья и общественных сооружений в городе с каждым годом падает фактическое потребление тепловой энергии, что объясняется появлением ее эффективных пользователей.

Основные преимущества трубопроводов в ППУ-изоляции

• увеличение срока службы теплотрасс до 30-40 лет;
• снижение тепловых потерь при транспортировке до 2%, что существенно сокращает расход топлива и электроэнергии (при диаметре труб 1020 мм – 0,106% на 1 км сетей, при диаметре труб 530 мм 0,217% на 1 км сетей, при диаметре труб 219 мм 0,08% на 1 км сетей  падение температуры соответственно при 1020 мм – 0,05 С/км; при 530 мм – 0,12 С/км; при 219 мм – 0,46 С/км;
• снижение капитальных затрат на 15-20% и уменьшение времени прокладки в 3-4 раза;
• исключение аварийности теплотрасс, благодаря обязательной установке системы оперативного дистанционного контроля за увлажнением тепловой изоляции (СОДК).
• самая низкая из современных теплоизоляторов теплопроводность, составляющая в зависимости от плотности 0,025 – 0,033 Вт/моС и обусловленная этим минимальная толщина изоляции (5 см ППУ по теплопроводности равнозначны примерно 10 см минеральной ваты). Это свойство ППУ позволяет достичь при его применении максимально возможных тепло- и энергосберегающих характеристик на промышленных и хозяйственных системах самого широкого назначения;
• высокая долговечность (срок эксплуатации составляет свыше 30 лет с полным сохранением свойств);
• рабочая температура эксплуатации ППУ до 140 оС, при кратковременных воздействиях – до 150 оС; устойчивость к воздействию влаги (водопоглощение по массе всего 2%); высокая и долговечная адгезия (сцепляемость) с поверхностью трубы и гидрозащитной оболочкой;
• нечувствительность к блуждающим токам;  высокая механическая прочность материала; высокая предмонтажная готовность;  изоляция из пенополиуретана монолитная, бесшовная, не образует «мостиков холода»;
• пенополиуретан инертен к щелочным и кислотным средам, защищает трубу от наружной коррозии и химически агрессивных сред, существенно продлевая срок службы трубопровода;  система  оперативного дистанционного контроля (ОДК) по изменению сопротивления проводов позволяет с точностью до 1 м определить место повреждения трубы-носителя либо защитной изоляции, что позволяет минимизировать затраты на устранение повреждений теплотрассы;
• ППУ нетоксичен и безопасен для человека.

К минусам труб ППУ можно отнести то, что они не применяются при просадочных грунтах первой категории.