Показатели качества теплоснабжения

В.Н. Орехов, заместитель технического директора по эксплуатации,
ОАО «ТЕВИС», г. Тольятти

В процессе теплоснабжения участвуют три стороны: Источник — производитель тепла, Теплосеть — теплотранспортная компания, Потребитель — потребитель тепловой энергии. На границе раздела Источник — Теплосеть вопросов качественно-количественного характера практически не появляется, в то время как на границе раздела Теплосеть — Потребитель возникает масса коллизий юридического, технического и финансового характера. Иллюстрациями могут служить нижеперечисленные примеры, которые не требуют особых комментариев:

■ когда в присутствии представителя надзорных органов составляется акт о предоставлении коммунальных услуг ненадлежащего (!) качества (температуры воздуха в жилом помещении) и при этом измеряется температура поверхности радиаторов отопления и выявляется несоответствие температурного графика теплоснабжения с температурой наружного воздуха, тогда по решению судебного органа Потребитель, частично, в размере 16 млн руб., освобождается от оплаты потребленного энергетического ресурса, а теплоснабжающая организация штрафуется в размере 27 млн руб. (решение Арбитражного суда по Ульяновской области № 187 о назначении административного наказания, дело № 4734-К/04-2008);

■ когда на исковое заявление теплоснабжающей организации о взыскании просроченной задолженности за потребленные энергетические ресурсы, управляющая компания требует в отзыве проведения строительно-технической экспертизы соответствия качества и объема ГВС, и это не позволяет теплоснабжающей организации взыскать 44 млн руб. долга (решение Арбитражного суда Самарской области, дело № А55-25482/2010);

■ когда энергоснабжающая организация выполняет летние ремонты с нарушением законодательства в области предоставления коммунальных услуг потребителю (Постановление Правительства РФ № 307 (№ 354), СанПин 2.1.4.2496-09);

■ когда Потребитель с юридической точки зрения прав, применяя к действиям энергоснабжающей организации 542 статью Гражданского кодекса РФ о нарушении требований, предъявляемых к качеству энергии или ст. 14.31 КоАП РФ в сочетании со ст. 4, 5, 10 Закона «О защите конкуренции» (штраф до 0,15% суммы выручки);

■ когда понятие «качества» отождествляется с температурой теплоносителя подающего трубопровода теплосети. Хотя, качество температурного режима помещения обеспечивается не температурой теплоносителя подающего трубопровода, а количеством поставляемого тепла и рациональным использованием этого тепла внутри помещения, а также перерывами в предоставлении коммунальных услуг

Вопросы к качеству горячего водоснабжения возникают в основном в межотопительный, ремонтный период и носят юридический характер.

Ниже рассмотрим значимость параметров теплоносителя для всех участников теплоснабжения, и попробуем разобраться в его «качестве».

Источник. Отопительная нагрузка Источника является основой и составной частью так называемого температурного графика, который определяет необходимое количество тепловой энергии в зависимости и от температуры наружного воздуха. Режим отопительной нагрузки Источника определяется заданными параметрами температуры и расхода воды, т.к. расход воды определяется перепадом давления, температура и давление подающего и обратного трубопроводов являются контрольными параметрами режима работы теплофикационной установки (рис. 1).

Согласно «Правил технической эксплуатации электрических станций и сетей», параметры могут иметь допустимые отклонения:

· ■ по температуре воды, поступающей в тепловую сеть, ±3%;

· ■ по давлению подающего трубопровода ±5%;

· ■ по давлению в обратном трубопроводе ±0,2 кгс/см 2 ;

· ■ по температуре обратной воды из тепловой сети +3% от заданной графиком, снижение по сравнению с графиком не лимитируется.

Температура обратной сетевой воды в нижнем пределе (не регламентируемый параметр) при сохранении диспетчерской дисциплины по остальным параметрам теоретически определяет превышения нормируемой отопительной тепловой нагрузки. Фактические действия диспетчера тепловой сети, при снижении температуры обратной сетевой воды для обеспечения необходимого отпуска тепловой энергии, требуют снижения температуры воды, поступающей в теплосеть, что с юридической точки зрения является уже недотопом. Существующее тарифное законодательство, к сожалению, не стимулирует Потребителя к использованию низкотемпературного теплоносителя. На использование низкотемпературного теплоносителя необходимы большие затраты, чем на использование высокотемпературного при одинаковых конечных результатах. Так, для обогрева одного и того же помещения с равными конечными результатами Потребителю потребуется большее количество отопительных приборов, если использовать теплоноситель с меньшей температурой.

Комбинированное производство электроэнергии (которую хочешь — не хочешь, а вырабатывать необходимо) и тепловой энергии на ТЭЦ позволяет получить ощутимую экономию топлива. КПД ТЭЦ дает оценку энергетической эффективности использования тепла топлива. Использование отработавшего тепла в производственном процессе выработки электроэнергии теоретически позволяет достичь предельного значения КПД ТЭЦ — 100%. Основным способом повышения КПД, конечно же, является снижение температуры теплоносителя в обратном трубопроводе — t₂. Снижения t₂ можно добиться, используя тепловую энергию обратной сетевой воды для различных систем отопления. Это могут быть теплицы, производственные здания, гаражи с непосредственным водозабором из обратного трубопровода тепловой сети или жилых домов через тепловые насосы. Дополнительными положительными эффектами от снижения t₂ можно считать: снижение потребления электроэнергии на транспортировку теплоносителя; увеличение располагаемых напоров пьезометрического графика. Незначительное положительное влияние могут оказать различные технические решения, такие как использование теплофикационных пучков конденсатора, применение баков-аккумуляторов как на Источнике, так и у Потребителя, и т.п. Качество работы Источника определяется коэффициентом полезного действия термодинамического цикла, который характеризуется в натуральном выражении удельным расходом условного топлива.

Максимальное значение температуры воды подающего трубопровода для Теплосети определяется Источником и учитывает коэффициент полезного действия термодинамического цикла при оценке общей тепловой экономичности совместного производства электрической и тепловой энергии. Как правило, экономически обоснованной является температура t₁=150 О С. Данная температура и отопительная нагрузка определяют конфигурацию тепловой сети, капитальные вложения в строительство и эксплуатационные затраты тепловой сети. Она определяет, в какой «транспортной упаковке» доставить товар Потребителю. И Потребителю должно быть безразлично, какой температурный график на Источнике: 170, 150, 130 или 105/70 О С, он должен видеть «распакованный товар» в температурном графике Потребителя — 95/70 О С с гарантированным количеством тепловой энергии.

Очевидно, что снижение температуры t₁ в отопительный сезон, даже на короткое время (авария), при постоянной или растущей отопительной нагрузке (при снижении температуры наружного воздуха), потребует увеличение расхода теплоносителя, увеличение гидравлического перепада. Как только снижение температуры подачи t₁ не позволит выполнить это условие, возникает гидравлическая разрегулировка тепловой сети и присоединенных потребителей. Потребитель, для обеспечения необходимой отопительной нагрузки его здания, увеличивает расход теплоносителя, забирает дополнительный гидравлический перепад («распахивается»), соседние потребители, в основном, делают то же самое. Начинается гидравлический хаос. Вернуть в исходное положение гидравлическую систему (авария ликвидирована) практически невозможно. Источник на повышенных расходах не может поднять температуру подачи t₁ до нормативной. Не «распахнутые» потребители и те, которые оказались в хвосте пьезометрического графика, продолжают замерзать, им не хватает перепада. Хаос будет, пока все потребители не приведут свои циркуляционные расходы в соответствие с расчетными значениями.

Пока гидравлические параметры Теплосети соответствуют утвержденному температурному графику Источника, составляющими которого являются тепловая нагрузка, расход, давление и температура, вопросов недотопа на Источнике быть не может, и неважно по какой температуре подачи t₁ он работает. Определяющим параметром в температурном графике Источника является давление, а уже потом температура. Соблюдение расчетных контрольных гидравлических параметров Источника и Потребителя — основа температурного графика Источника.

Вывод 1. Контрольным параметром качества для Источника в порядке значимости являются:

1. температура теплоносителя в обратном трубопроводе t₂;

2. давление теплоносителя в обратном трубопроводе P₂;

3. давление теплоносителя в подающем трубопроводе P₁;

4. температура теплоносителя в подающем трубопроводе t₁;

5. тепловая нагрузка Q (заданная диспетчером теплосети).

Теплосеть. Функционально Теплосеть обязана транспортировать тепловую энергию с минимальными тепловыми потерями и обеспечить необходимое и достаточное количество тепловой энергии на границе с каждым Потребителем.

Бывают случаи, когда одному дому холодно, а в соседнем доме форточки на окнах открыты, когда Теплосеть получает телефонограмму следующего содержания:

В связи с тем, что температура подачи тепла (110 градусов при температуре наружного воздуха -20 градусов) не соответствует температурному графику работы теплосети АО «ТЕВИС», в детском саду № 169 температура в помещениях понизилась до 16 градусов, что не соответствует требованиям СанПин. Поступают жалобы от родителей, дети не посещают детский сад по состоянию здоровья. Прошу Вас обеспечить подачу тепла согласно температурному графику.

Для Теплосети это чревато судами, потому что недотоп на Источнике действительно есть и составляет 10 О С, и надзорные органы не будут разбираться с внутридомовыми системами отопления: факт нарушения на лицо — несоответствие температурного графика. При оперативном реагировании на состояние здоровье детей, выясняется, что температура воздуха в игровой комнате группы № 82 составляет 16 О С, а в остальных комнатах детского сада температура составляет от 22 до 25 О С.

Во избежание таких ситуаций основная задача Теплосети заключается в обеспечении каждого потребителя располагаемыми напорами достаточными для подачи в абонентские установки расходов воды, соответствующих их тепловой нагрузке. Правильный учет снижения температуры теплоносителя при транспортировке в магистральных сетях меньше 1 О С на 9 км в сети, а во внутриквартальных сетях больше 5 О С на 1 км сети (рис. 2) имеет важное значение для обеспечения необходимой тепловой нагрузки каждого здания, в распределении располагаемого перепада по пьезометрическому графику и начальной регулировке сети по принципу «горизонтальной дорожки». Если территориально Потребитель расположен в точке с динамикой падения t₁ от Источника больше 6 О С, ему необходимо обеспечить больший гидравлический перепад для увеличения расхода теплоносителя и обеспечения необходимого объема (количества) тепловой энергии.

Благодаря тому, что заявленная проектная тепловая нагрузка зданий Потребителя обычно больше фактически используемой на 20% (и даже 50%), гидравлическая регулировка и температурный график имеют солидный запас прочности. На отопительный сезон 2011-2012 гг. суммарная заявленная нагрузка по Автозаводскому району г. Тольятти составляла 1500 Гкал/ч, а максимальная фактическая — 1100 Гкал/ч. Правильное выполнение гидравлической регулировки тепловой сети и поддержание гидравлического режима в расчетном состоянии — основной показатель качества работы Теплосети.

Подготовка теплоносителя к использованию Потребителем осуществляется Теплосетью в ЦТП или Потребителем в абонентских схемах соединения. Теплоноситель с температурой 150 О С подготавливается для использования в системе отопления с температурой 95 О С. Вместе с тем, расчетная температура обратной сетевой воды t₂ для Источника и Потребителя имеет одно и то же значение — 70 О С. В процессе эксплуатации на температуру обратной сетевой воды t₂ влиять может только Потребитель, стараясь обеспечить расчетное значение t₂. Для Теплосети t₂ служит индикатором расхолаживания потребителей или отдельных зданий: если значение t₂ опустилось ниже нормативного значения, Теплосеть проверяет, не замерзает ли потребитель, и принимает необходимые меры на насосных станциях или дает необходимые указания Источнику.

Применение современных индивидуальных тепловых пунктов с автоматическими регуляторами, с высоким коэффициентом гидравлической устойчивости, способных поддерживать расчетный расход воды при всех режимах работы, увеличивает располагаемые гидравлические перепады по всей сети и обеспечивает расчетные значения t₂. Работа, проведенная потребителями за последние 3 года в Автозаводском районе г. Тольятти по реконструкции абонентских схем присоединения, заслуживает высокой оценки и глубокого уважения.

Соблюдение гидравлических параметров тепловой сети (по контрольным точкам) и нормативных значений температуры обратной сетевой воды — необходимое условие обеспечения тепловой нагрузки здания Потребителя.

Вывод 2. Контрольными показателями качества теплоснабжения для Теплосети в порядке значимости являются t₂, P₂, P₁, t₁, Q (распределение по каждому зданию потребителя):

1. температура теплоносителя в обратном трубопроводе t₂;

2. давление теплоносителя в обратном трубопроводе P₂;

3. давление теплоносителя в подающем трубопроводе P₁;

4. температура теплоносителя в подающем трубопроводе t₁;

5. тепловая нагрузка Q (распределение по каждому зданию потребителя).

Потребитель. Нормативная температура воздуха внутри помещения определяется количеством тепловой энергии, поступающей в помещение, и рациональным ее использованием. Температура теплоносителя в сети t₁=112 О С, и температура теплоносителя в системе отопления t₃=75 О С не определяют температуру в помещении t_пом=18 О С (см. рис. 1). Температуру в помещении определяет количество тепла:

где G — циркуляционный расход в системе отопления; t₃ — температура воды в подающем трубопроводе системы отопления; t₂ — температура воды обратного трубопровода.

Отопительная нагрузка каждого здания индивидуальна, она зависит от материала ограждающих конструкций, в том числе окон, режима вентиляции помещения, схемы присоединения абонентского ввода, качества и состояния приборов отопления и т.д. Каждый дом индивидуален по своим теплофизическим характеристикам, которые изменяются со временем в силу различных причин временного характера или определенных мероприятий собственника. В свете решений Федерального закона № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности. » и наличии приборов учета (в Автозаводском районе г. Тольятти оснащенность жилых домов приборами учета практически 100%), необходимо проводить мониторинг и объективную оценку состояния каждого дома, в том числе для риелторской деятельности. Каждый житель дома и каждый житель города будет знать, где хороший, а где плохой хозяин собственности или нанятый управляющий. Графически отопительная нагрузка здания будет аналогична тепловой нагрузке Источника.

Подготовка температуры t₃ для системы отопления после транспортировки может быть выполнена при помощи различных схем присоединения абонентского ввода. Схема присоединения со струйным насосом (элеватором) была разработана В.М. Чаплыгиным еще на заре развития теплофикации. Коэффициент смешения элеватора практически постоянный, т.е. температура t₃ пропорциональна температуре t₁ при постоянном располагаемом напоре перед элеватором. Вопрос по поддержанию нормативной температуры в помещении элеватор решить не может. В открытой гидравлической системе в зависимости от времени суток, обычный элеватор дает перетопы и недотопы зданий. Разработанный элеватор с регулируемым соплом оказался сложным в эксплуатации. При элеваторной схеме подключения нельзя допускать отклонения от заданного режима работы Теплосети по «Правилам технической эксплуатации».

Располагаемый напор перед элеватором для обеспечения необходимого коэффициента смешения должен быть не менее 10 м. За счет местного гидравлического сопротивления элеватора большая часть располагаемого напора срабатывается, что является серьезным недостатком элеваторной схемы смешения, так же как и прекращение циркуляции в отопительной системе при аварийном отключении тепловой сети. Давно назрел отказ от элеваторной схемы подключения абонентских вводов.

От указанных недостатков освобождена схема присоединения с центробежным смесительным насосом, так называемые индивидуальные тепловые пункты (ИТП). Схемы присоединения ИТП имеют место быть благодаря разработкам и внедрению современного малошумного насосного оборудования, автоматизации переходных процессов с одного гидравлического режима на другой (см. рис. 1). При расчетном гидравлическом режиме, расчетном значении t₂ и снижении t₁ вплоть до t₃, недотоп помещения невозможен. Схема присоединения ИТП с насосом смешения и регулятором, ориентированным на t₂, может вообще закрыться от внешней сети, пока фактическая t₂ не будет соответствовать нормативной t₂. Для Теплосети — это означает, что на одного (или нескольких одновременно) Потребителя стало меньше, что является очень полезным для пьезометрического графика.

Вместе с тем, вопросы эксплуатации ИТП оставляют желать лучшего. Потребитель, не имея соответствующей квалификации, вынужден по тендеру привлекать к эксплуатации ИТП одну или несколько сторонних организаций с невнятным уровнем специалистов. В число победителей Теплосеть обычно не попадает. Необходимо законодательно закрепить за Теплосетью обслуживание ИТП Потребителей на основе договорных отношений.

При схеме присоединения абонента, посредством ЦТП, вопросов качества коммунального ресурса не возникает, они решаются на уровне температурного графика t₃ на границе раздела Теплосеть — Потребитель, который является приложением к договору теплоснабжения. Видимо в домах, подключенных через ЦТП, радиаторы отопления большие и теплые, а не маленькие и горячие — практически отсутствуют случаи превышения t₂. Схема позволяет применять контрольные показатели качества теплоснабжения согласно ПТЭ — t₂, P₂, P₁, t₁. Схема зарекомендовала себя довольно надежной, но громоздкой и с экономической точки зрения уступает ИТП.

Потребитель может влиять только на один параметр термодинамического процесса теплоснабжения, это температура обратной сетевой воды t₂. Только потребитель и он один определяет значение величины t₂. По показателю качества t₂ Потребитель может определить качество подготовки дома к отопительному сезону — промыта ли система отопления, выполнена ли постоячная регулировка системы отопления, в полном ли объеме используется купленный теплоноситель и т.п.

Вывод 3.1. После транспортировки подготовка теплоносителя для системы отопления требует непосредственного участия в процессе как Теплосети, так и Потребителя.

Вывод 3.2. Контрольными показателями качества теплоснабжения для Потребителя в порядке значимости являются:

1. температура в помещении t_пом;

2. температура теплоносителя в обратном трубопроводе t₂;

3. давление теплоносителя в обратном трубопроводе P₂;

4. давление теплоносителя в подающем трубопроводе P₁;

5. температура теплоносителя в подающем трубопроводе системы отопления t₃;

6. температура теплоносителя в подающем трубопроводе t₁;

7. тепловая нагрузка Q (фактическая отопительная нагрузка здания).

С технической точки зрения по ГВС вопросов быть не может. Есть отопление — горячее водоснабжение никуда не исчезнет. Нет отопления — летний режим: перерывы предоставления коммунальных услуг, услуги ненадлежащего качества, прекращение ГВС и т.д. В 70% жилых домов, подключенных не через ЦТП, горячее водоснабжение для Теплосети вещь вообще непонятная, потому что Потребитель сам себе готовит горячую воду. Теплосеть входит в активную фазу подготовки к следующему отопительному сезону, включая опрессовку, текущий, капитальный ремонт, реконструкцию. У потребителя есть Постановление Правительства РФ № 307 (№ 354), СанПин 2.1.4.2496-09. Одним нужно отключать тепловые сети, другим нужна горячая вода установленного качества. Как следствие возникают проблемы, когда без юриста не обойтись. Весенние, летние, осенние разбирательства Теплосети и Потребителя иногда продолжаются и зимой.

Потребитель прав, всегда прав, Теплосеть работает для Потребителя. Провозглашенное основное требование качества коммунальных услуг — «бесперебойное и круглосуточное» — ставит Теплосеть в безвыходное положение. Ни один Потребитель не хочет покупать электрические обогреватели ГВС или насосную станцию горячей воды. Хотя, в нормативных документах написано «собственные резервные источники», «эксплуатирующая организация обязана обеспечить циркуляцию воды». Но все помнят, что «отключение систем горячего водоснабжения не должно превышать 14 суток». Дошло до того, что Потребитель, привлекая на работу более квалифицированных юристов, найдя лазейку в законодательстве, не хочет оплачивать (более того, не оплачивает) тепловые потери в системе ГВС, в том числе в полотенцесушителях, при этом в доме установлен узел учета (дело № 7880-04 от 21.12.2011 г).

Теплоснабжение, находящееся на стыке отраслей Энергетика — Жилищная сфера, нуждается в четких законодательных механизмах. Теплосеть с большой надеждой ждет реализации Постановления Правительства РФ № 124 от 14.02.2012 г. «О правилах, обязательных при заключении договоров снабжения коммунальными ресурсами для целей оказания коммунальных услуг», когда объем (количество) и качество коммунального ресурса позволяет обеспечить коммунальную услугу необходимого качества. В примерных договорах энергоснабжения Теплосеть надеется увидеть толкование п. 18 Правил в отношении границы раздела по элеваторной схеме присоединения и ИТП аналогично ЦТП (см. рис. 1), как «иное, установленное договором» ресурсоснабжения. В настоящее время, Теплосеть в подвалах домов выполняет большой объем работ различными службами, тепловой инспекцией, абонентским отделом инспекционно-надзорной деятельности и проводит большую работу по автоматизированным информационно-измерительным системам учета ресурсов и передачи показаний приборов. Лучше Теплосети обслуживать ИТП никто не сможет. Необходимо «рекомендовать» потребителю на договорной основе предоставить право обслуживания ИТП Теплосети и проблемы исчезнут, как их нет по ЦТП.

Вывод 4. Потребителю и Теплосети нужно надеяться, что примерные договоры энергоснабжения по Постановлению Правительства РФ № 124 от 14.02.2012 г. определят равноправные правила игры.

40 лет тому назад ученый-теплоэнергетик сказал: «Из трех параметров, которые определяют режим тепловой нагрузки теплофикационной турбины, один — температура обратной сетевой воды — является неуправляемым. ».

1. Рыжкин В.Я. «Тепловые электрические станции». М., Энергия, 1976.

2. Соколов Е.Я. «Теплофикация и тепловые сети». М., Энергоиздат, 1982.

3. Кириллин В.А. «Техническая термодинамика». М., Энергия, 1974.

4. Гиршфельд В.Я. «Режим работы и эксплуатации ТЭС». М., Энергия 1980.

5. Жилкомаудит, часть II «Арбитражная практика по спорам ЖКХ» 4/2011.