Значительная часть домов в России получает горячую воду из той же трубы, что и теплоноситель в батареи отопления. Это простая и дешевая, но неэффективная и устаревшая технология. В статье мы расскажем об особенностях открытых и закрытых систем ГВС, их плюсах и минусах, а также о законодательных инициативах по переходу на более новые и совершенные технологии.

Постоянное горячее водоснабжение жителями городов воспринимается как стандартный элемент бытового комфорта. При этом будет полезно понимать разницу между разными видами систем ГВС, так как циркулирующая в них вода различается по своему качеству.

Разновидности систем ГВС

В многоэтажных домах могут использоваться системы горячего водоснабжения открытого и закрытого типа. Для обычных потребителей различия между ними могут быть незаметными. Однако с инженерной точки зрения они имеют принципиальное значение. Разница здесь заключается в том, как подсистема ГВС работает относительно системы теплоснабжения.

Открытая система горячего водоснабжения

В случае с открытой системой ГВС горячая вода, в отличие от закрытой схемы, подается в трубы напрямую из общей системы теплоснабжения. Такое подключение подразумевает, что качество воды в отопительных приборах и кране будет одинаковым. Жители домов с открытой ГВС используют в своих бытовых целях непосредственно теплоноситель, нагрев которого осуществляют ТЭЦ и котельные.

Открытой в таком случае называется сама система теплоснабжения. У нее нет отдельного замкнутого контура отопления, по которому циркулировал бы какой-то неизменный объем жидкости. Для обеспечения населения горячей водой и теплом постоянно осуществляется подача подогретого теплоносителя.

Водоразбор населением горячей воды может быть полным или частичным. Если в системе остается теплоноситель, то он используется дальше для целей отопления.

Закрытая система ГВС

Закрытая система горячего водоснабжения отличается от открытой тем, что с ней потребитель получает из крана воду питьевого качества. В этом случае происходит нагрев холодной воды, отбираемой из водопровода. Для подогрева используется дополнительный теплообменник, контактирующий с теплоносителем, подающимся в систему отопления. В то же время вода, идущая в краны и в радиаторы напрямую не взаимодействует и не смешивается.

Разделение теплоносителя и горячей воды для потребителей является плюсом. В закрытой системе вода из крана имеет практически те же питьевые качества, что и холодная. Поправку нужно делать только на состояние труб. Коммуникации для горячего водоснабжения ржавеют быстрее из-за более благоприятных условий для коррозии, связанных с их постоянным нагреванием.

Закрытой в таком случае называется не только система ГВС, но и система теплоснабжения. Из нее также не происходит постоянного отбора воды, поэтому не нужно бесперебойно подавать ее в больших объемах. Восстанавливать количество теплоносителя в закрытых системах нужно только при утечках, которые в исправных коммуникациях происходят нечасто.

Достоинства и недостатки

Распространенность открытых и закрытых систем горячего водоснабжения объясняется наличием у каждого из вариантов своих плюсов и минусов.

Открытые системы ГВС отличаются простотой конструкции и дешевизной монтажа. Чтобы заполнить трубопроводы в данном случае не требуется каких-то сложных манипуляций. Вода при необходимости просто сливается и заливается.

В эксплуатации по многим моментам открытые системы тоже значительно проще. Такие водопроводы намного меньше подвержены образованию воздушных пробок, чем закрытые схемы. При начале заполнения открытого бака с водой происходит автоматическое выталкивание воздуха из труб. В закрытой системе нужно сначала найти место, через которое прекратился ток воды из-за заполнения воздухом, а затем выдавить оттуда образовавшуюся пробку.

К минусам открытой системы ГВС относится то, что в ней, в отличие от закрытой схемы теплоснабжения и горячего водоснабжения, нужно постоянно контролировать уровень жидкости. Эти коммуникации характеризуются стойкостью к перепадам давления. Общее давление в трубах открытой системы не слишком высокое. По этой причине даже протечки не оказывают большого влияния на работоспособность коммуникаций.

Трудности, связанные с необходимостью отслеживания уровня теплоносителя в открытых системах, разрешаются проведением расчетов и установкой подходящего оборудования. В зависимости от количества потребителей подбирается накопитель нужного объема, подходящий по мощности насос и прочие элементы.

Одна из главных причин, заставляющих отказываться от открытых систем горячего водоснабжения и производить переход на закрытые схемы – качество воды в кране. Подающийся непосредственно из тепловой сети теплоноситель заметно уступает по питьевым качествам поступающей отдельно холодной воде.

Конечно, горячая вода в открытых системах тоже проходит химическую очистку и деаэрацию для снижения агрессивности коррозии водопроводных труб. Однако она подается через систему отопления, при прохождении по которой приобретает посторонний цвет и запах. По санитарно-гигиеническим свойствам такая вода уступает питьевой. Использовать ее для питья и приготовления пищи не рекомендуется.

Дело в том, что в открытых системах вода может достаточно долго циркулировать по металлическим трубам отопления перед тем, как попадет в кран. За это время она накапливает немалое количество примесей, а иногда в ней обнаруживаются и патогенные микроорганизмы. Воду можно фильтровать или дополнительно очищать каким-то еще способом. Однако, во-первых, это делает данный коммунальный ресурс дороже для потребителя. Во-вторых, большая протяженность трубопроводов в значительной степени подрывает целесообразность такой очистки.

Качество воды в закрытых системах ГВС значительно выше, чем в открытых. Еще одним плюсом таких схем является более экономичное расходование энергии, необходимой для подогрева воды.

К главным минусам закрытой системы относится ее более сложное устройство. Вместо одного общего трубопровода здесь создаются две изолированные друг от друга системы, которые, в то же время, взаимодействуют при нагревании воды. Такие коммуникации нужно регулярно проверять на то, не смешивается ли теплоноситель с горячей водой. Делается это путем добавления с систему теплоснабжения яркого безопасного красителя. Его наличие в трубах отопления останется незаметным, а вот о зеленой воде из крана сразу же будет сообщено коммунальщикам.

Второй недостаток закрытых систем заключается в технологической сложности проведения водоподготовки. Это объясняется большим расстоянием между тепловыми пунктами, что удорожает доставку воды.

В нашей стране в настоящее время большинство потребителей получает горячее водоснабжение по открытой системе, хотя власти и планируют постепенный переход на закрытые схемы. Это нужно для повышения энергоэффективности и улучшения качества коммунальных услуг, поставляемых населению. Соответствующие изменения были внесены в №190-ФЗ «О теплоснабжении». С начала 2013 года все вновь вводимые МКД могут подключаться только к закрытым системам горячего водоснабжения.

О переходе от открытых систем теплоснабжения и ГВС к закрытым (в трактовке 190-ФЗ)

Поставки тепла населению, организациям и предприятиям сферы услуг являются определяющими: доля этих потребителей в конечном потреблении тепловой энергии составляет около 60%. Из отпущенного тепла на нужды населения и бюджетного сектора 56% приходится на отопление и 44% - на нужды горячего водоснабжения. Доли потребления тепла населением на нужды отопления и горячего водоснабжения более выравнены: соответственно 52% и 48% .

На сегодняшний день не менее 70% жилых домов осуществляют горячее водоснабжение посредством открытого разбора горячей воды из системы теплоснабжения. Некоторые специалисты-теплоэнергетики считают такое положение одной из причин энергозатратности жилищно-коммунального хозяйства. В соответствии с изменениями и дополнениями, внесенными в Федеральный Закон № 190-ФЗ от 27 июля 2010 г «О теплоснабжении» (внесены Федеральным законом № 417-ФЗ от 7 декабря 2011 г. ), коренным образом изменяются подходы к созданию систем горячего водоснабжения. Если раньше право на существование имели обе системы - открытая и закрытая, то с 1 января 2013 г. подключение вновь вводимых объектов капитального строительства к системам ГВС должно будет осуществляться только по закрытой схеме. А с 1 января 2022 г. открытые системы теплоснабжения должны исчезнуть как вид, так, по крайней мере, полагают авторы закона.

Эксперты предупреждают, что поставленная задача поистине революционна, масштабна и несет с собой много сопутствующих проблем, которые также надо будет решить, но это пока не обозначено законодателем. Самые главные вопросы - порядок проведения (конечная цель реконструкции, выбор объектов), источники финансирования, отношения собственности.

Анализ ситуации запутывает тот факт, что в перечне терминов, приведенных в 190-ФЗ, отсутствуют понятия «централизованное горячее водоснабжение», «открытая система», «закрытая система». Для разъяснения необходимо обращаться к 416-ФЗ «О водоснабжении и водоотведении» , принятому одновременно с 417-ФЗ. Этот же закон, а также Правила горячего водоснабжения определяют, что ответственность за реализацию возложена на органы местного самоуправления.

Пожалуй, никто не будет оспаривать правоту Закона применительно к новому строительству, но правильность постановки задачи в отношении существующего жилфонда вызывает вопросы. Специалисты объясняют преобладание открытой схемы тем, что в советское время проводилась политика ограничения финансовых средств на строительство и обслуживание объектов жилищно-коммунальной сферы. Побочными факторами этой политики было отсутствие специализированного теплотехнического и приборного оборудования и, как следствие, создание крупных централизованных систем теплоснабжения и введение во многих городах открытой схемы.

Правила горячего водоснабжения, утвержденные Постановлением Правительства Российской Федерации от 29.07.2013 г. № 642 , предусматривают, что органы местного самоуправления принимают решение о прекращении горячего водоснабжения с использованием открытых систем теплоснабжения (горячего водоснабжения) после тщательного обследования и обоснования выбранного способа. Абонент, подключенный к открытой системе теплоснабжения (горячего водоснабжения), в отношении которого принято решение, вправе до 1 ноября года, в котором принято указанное решение, направить в орган местного самоуправления свои предложения о переходе. При этом государство законодательно закрепило приоритет систем централизованного теплоснабжения .

Ключевым понятием, определяющим, кто должен оплачивать переход к закрытым системам, является «бремя собственности»: до границы балансовой принадлежности работы оплачивает собственник тепловых сетей, за границей - собственник здания. В таком случае стоимость работ по созданию или реконструкции ИТП ляжет на жильцов МЖД. Хорошо бы об этом заявить прямо, как в 261-ФЗ, тогда бы и проблемы яснее обозначились.

Сопоставим плюсы и минусы открытой и закрытой систем, чтобы понять идею, которая заложена в новом законодательстве.

Инициаторы законопроектов отмечают следующие недостатки открытой схемы:

¦ повышенные расходы тепловой энергии на отопление и ГВС;

¦ высокие удельные расходы топлива и электроэнергии на производство тепловой энергии;

¦ повышенные затраты на эксплуатацию котельных и тепловых сетей;

¦ не обеспечивается качественное теплоснабжение потребителей из-за больших потерь тепла и количества повреждений на тепловых сетях;

¦ повышенные затраты на химводоподготовку.

Еще один минус открытой схемы - при небольшом разборе вода начинает остывать в трубах.

Но есть и плюсы: поскольку используются сразу несколько теплоисточников, в случае повреждения на трубопроводе система проявляет живучесть - полной остановки циркуляции не происходит, потребителей длительное время удерживают на затухающей схеме.

При открытой системе весь теплоноситель проходит обязательную водоподготовку на теплоисточнике - котельной или ТЭЦ. Холодная вода, перед тем как стать теплоносителем, как правило, требует снижения жесткости и обессоливания во избежание возникновения накипи при ее нагреве в котлах. Тем не менее, она должна соответствовать санитарным нормам, предъявляемым к «воде питьевой». Претензии к цвету, запаху и другим особенностям товара «горячая вода» возникают из-за нарушения технических регламентов. Поэтому, как справедливо отмечено , перед принятием каких-либо решений о реконструкции сетей необходимо провести техническое обследование объектов открытой системы теплоснабжения (горячего водоснабжения) на предмет приведения качества горячей воды в соответствие с установленными требованиями с указанием финансовых потребностей для реализации мероприятий при наличии возможности.

В отсутствие водоподготовки жесткая вода способна вывести из строя целую котельную за считанные месяцы. Поэтому на любом теплоисточнике уделяется большое внимание соблюдению водно-химического режима. На водоподготовку тратятся реагенты (поваренная соль или серная кислота), электроэнергия для подачи воды, проведения регламентных работ по обслуживанию фильтров, расходуются средства на текущую эксплуатацию и ремонт оборудования.

В литературе по наладке систем теплоснабжения упоминается о так называемой «срезке» температурного графика по условиям ГВС. То есть минимальная температура теплоносителя условно принимается 60 ОС, и в теплые периоды отопительного сезона (как правило, сентябрь, октябрь, апрель, май) потребители получают гораздо больше отопления, чем это требовалось бы по нормативу. Следует отметить, что требования к температуре горячей воды для закрытых систем несколько мягче: требуемая минимальная температура условно составляет 55 ОС. Как следствие возникает экономия топлива по сравнению с открытой системой, правда, многие теплоснабжающие организации, глядя на открытые форточки в теплую погоду, и так уже фактически выдерживают температуру в районе 55-57 ОС.

Более перспективна подготовка горячей воды в условиях ИТП. В теплообменнике закрытой системы горячая вода представляет собой подогретую холодную воду, идущую к потребителю. Отработанный теплоноситель (у него на выходе из теплообменника понижается температура) добавляется в новый теплоноситель и эта «техническая» вода идет на отопление по зависимой или независимой схеме.

Но кто сказал, что холодную воду для подогрева в теплообменнике не надо готовить?

Ведь если вода обладает повышенной жесткостью, то при ее нагреве в теплообменнике будет также происходить интенсивное образование трудноудаляемой накипи. То есть, решение проблемы подготовки воды при переходе от открытой к закрытой схеме переместится от генерирующих объектов к потребителям. Но это уже будет не единый укрупненный комплекс, а множество маленьких установок, которые надо будет также обслуживать, нести затраты на расходные материалы и обслуживающий персонал. При этом уместно вспомнить известное правило - при разделении единого целого на несколько сегментов сумма затрат увеличивается. Вероятно, из-за роста числа насосов повысится расход электрической энергии. Потребуется создавать дублирование электроснабжения.

Есть еще один фактор - уровень обслуживания систем и оборудования. Невозможно сравнить уровень слесаря-сантехника, подтягивающего гайки в квартирах жильцов, и сложную систему инженерного сопровождения на крупных энергетических предприятиях. Вряд ли организации, обслуживающие внутренние системы зданий, смогут обеспечить должный уровень эксплуатации энергетического оборудования (система водоподготовки, теплообменные аппараты, автоматика для поддержания необходимых параметров воды).

Явный минус закрытой системы - необходимость замены водопроводных сетей. На сегодняшний день износ этих сетей достаточно велик, и многие участки за последние 5-6 лет подверглись санации (полиэтиленовыми трубами), т.е. диаметр их уменьшился. Перед водоканалами встает вопрос - при переходе на закрытую систему необходимо увеличить пропускную способность водопроводных сетей почти в два раза. Учитывая вышеупомянутые обстоятельства, менять придется внушительный объем трубопроводов. Но тарифы на воду - одни из самых низких и финансово не обеспечивают замену даже нормативного количества сетей.

В российских городах, в которых изначально были использованы закрытые схемы, тоже не обходилось без проблем.

В Тюмени положение спасла разработанная концепция многоступенчатого регулирования расхода теплоносителя на нескольких уровнях: у источника, на отводах от магистральных теплосетей, подводах к домам. Ее внедрение позволило добиться надежного распределения тепла между потребителями и локализовать нарушения настройки теплосети в границах одного отвода от магистрали при нарушении правил использования тепла.

В Челябинске использовали кольцевую интеграцию разрозненных тепловых источников города, а также автоматизацию процессов транспортировки тепловой энергии, создали технические условия для регулирования потребителями количества необходимого им тепла. В результате на 30% сократились потери энергии, уменьшились расходы топлива и объемы вредных выбросов в атмосферу.

Главный недостаток 190-ФЗ и 417-ФЗ в том, что все внимание акцентируется на ГВС, оставляя вне поля зрения зависимую схему отопления - источник большинства проблем.

Гидравлическая взаимосвязь отдельных элементов системы при зависимом подключении отопительных систем и открытого водоразбора с течением времени неизбежно приводит к разрегулировке гидравлического режима работы системы. В большой степени этому способствуют нарушения (в т.ч. сливы теплоносителя со стороны потребителей тепла). В конечном итоге это оказывает отрицательное влияние на качество и стабильность теплоснабжения и снижает эффективность работы теплоисточников, а для потребителей тепла снижается комфортность жилья при одновременном повышении затрат.

Независимая схема представляет собой преобразование прямого присоединения контура отопления зданий посредством эжектора в гидравлически разделенное независимое присоединение посредством пластинчатого или кожухотрубного теплообменника (как правило, из нержавеющей стали) и электрического насоса контура отопления здания. Теплообменник горячей воды использует обратную воду отопления для того, чтобы как можно больше понизить температуру обратной воды системы отопления. Температура ГВС будет точно контролироваться и поддерживаться на постоянном уровне 55 ОС. Так как холодная вода, подогреваемая до уровня воды ГВС, будет только фильтроваться и не будет обрабатываться химически, стальные трубы будут заменены на пластиковые, которые не подвергаются коррозии.

Многочисленные попытки перевода существующего жилищного фонда с открытой системы теплоснабжения на закрытую (установка подогревателей ГВС с насосным оборудованием, строительство новых и реконструкция существующих тепловых сетей отопления и вентиляции от ЦТП с увеличением диаметров трубопроводов, реконструкция сетей холодного водоснабжения, рассчитанных на потребление абонентами только холодной воды) показали необходимость значительных капитальных затрат и экономически не оправдываются. Единственным наглядным положительным результатом перевода открытой системы теплоснабжения на закрытую является улучшение качества горячей воды. Но ведь не ставится цель обеспечить потребителей горячей водой питьевого качества. Во-первых, всегда есть вероятность возникновения дефектов теплообменника и попадания теплофиката в воду, во-вторых, население уже в массе отказалось от употребления в пищу холодной воды и переходит на воду бутилированную.

Рисунок. Принципиальная схема ТП с закрытой системой горячего водоснабжения и независимой схемой присоединения системы отопления.

В то же время экономически оправданным является комплексное решение (рисунок), включающее одновременный переход на независимую схему присоединения системы отопления с установкой авторегуляторов и на повышенный скорректированный график отпуска тепловой энергии с «точкой излома» Т1=70-75 ОС, т.е. реконструкция аналогичная реконструкции закрытой системы теплоснабжения, сопровождаемая увеличением расхода сетевой воды на отопление и снижением расхода сетевой воды на ГВС. По разным оценкам, такая реконструкция позволит снизить затраты на теплоснабжение на 20-25%. Переход на независимое присоединение системы отопления приведет к улучшению качества горячей воды, поскольку от системы теплоснабжения будут отключаться системы отопления зданий, которые являются наиболее загрязненными контурами.

Необходима разработка нормативной документации по внедрению и эксплуатации систем горячего водоснабжения по закрытой схеме. Возможно, следует принять правовые акты принудительного характера о переводе на закрытую схему теплоснабжения, в первую очередь, при поставке потребителям горячей воды, не отвечающей санитарно-эпидемиологическим нормам, по открытой схеме.

Выполнение принятых законов в массовом порядке на сегодняшний день проблематично, поскольку требует значительных инвестиционных вложений. Установка приборов учета тепловой энергии показала, что просто так собрать деньги с населения не удается: приходится придумывать разные схемы, обязывая теплоснабжающие предприятия взять на себя финансирование, обещая возврат инвестиций в далекой перспективе.

Тем не менее рассматриваются разнообразные схемы финансирования:

• 1) коммерческое (при окупаемости затрат);
• 2) конкурс на осуществление инвестиционных проектов, разработанных в результате выполнения работ по энергетическому планированию развития региона, города, поселения;
• 3) бюджетное (для эффективных энергосберегающих проектов с большими сроками окупаемости); теплоснабжение горячий вода учет
• 4) введение запретов и обязательных требований по применению открытых схем, надзор за их соблюдением;
• 5) другие предложения.

На сегодняшний день затраты на реконструкцию одного ЦТП составляют от 10 до 70 млн руб. (Челябинск). А что на выходе? Помимо улучшения качества горячего водоснабжения, может быть получена экономия потребления тепла на сумму 100-200 тыс. руб./год на один дом .

При подобной окупаемости проектов проблематично привлечение средств частных инвесторов. Поэтому такие наиболее известные проекты как «Перевод потребителей 720 МКД города Новосибирска в 2013-2017 гг. с открытой системы теплоснабжения (ГВС) на закрытую систему ГВС» или «Новая закрытая система водо- и теплоснабжения 8 тыс. объектов г. Екатеринбурга» рассчитывают в основном на бюджет.

Екатеринбург выбран пилотной площадкой Минэнерго РФ. Стоимость екатеринбургского проекта предварительно оценивается в 60-80 млрд руб. Средства на условиях софинансирования обещают выделить федеральный бюджет, КЭС Холдинг, область и муниципалитет . Возникает, правда, вопрос, в чьей собственности будет находиться введенное оборудование? Бюджетные средства нельзя передать частной компании, а для передачи оборудования в собственность жильцов потребуется принятие закона, наподобие 185-ФЗ «О фонде содействия реформирования ЖКХ».

О необходимости менять схему теплоснабжения в Екатеринбурге на закрытую говорилось уже неоднократно, правда, смущала стоимость такого глобального проекта. Впрочем, разные варианты перехода все же планировались, и сроки назывались разные. Так, согласно плану стратегического развития Екатеринбурга перевод с открытой на закрытую систему должен был состояться до 2015 г Согласно инвестпроекту российско-немецкого энергетического агентства RUDEA и «КЭС-Холдинга» процесс должен был быть начат в 2012 г, а завершен в 2018 году. Теперь называются новые сроки. В случае, если проект будет принят, поэтапный переход состоится к 2030 году . ООО «Свердловская Теплоснабжающая Компания» уже действует «под зонтиком» ожидаемой большой программы, с учетом ее перспектив и требований закона о теплоснабжении: при строительстве новых домов и реконструкции выдает потребителям технические условия, которые соответствуют закрытой схеме.

Предполагается обязательная установка теплообменников на горячее водоснабжение, которые повышают его эффективность и прочее. При этом невозможно в старый ИТП дома поставить теплообменник. Чтобы он эффективно работал, нужна автоматика, контроллер и так далее, т.е. полная замена системы теплоснабжения дома. Чтобы достичь максимальной энергоэффективности здания, необходима установка приборов учета входящих энергоресурсов, автоматического ИТП с погодозависимым управлением, балансировочных клапанов на стояки систем отопления, автоматических термостатов на приборы отопления в здании. Комплекс оборудования обеспечит диспетчеризацию в режиме онлайн и индивидуальный учет в каждой квартире, как на горизонтальных системах отопления, так и на вертикальных. Диспетчер должен контролировать, а при необходимости управлять ТП любого здания, которое подключено к системе. Система позволяет делать расчет потребления тепла в реальном режиме за день или месяц - она сразу формирует документы для УК, позволяет моментально реагировать, высылать ремонтную бригаду в случае необходимости.

Что и говорить, неплохой проект, и эффект экономический даст. Только сильно напоминает «кашу из топора»: переход на закрытую схему - только затравка, а основное наполнение - переход на независимую схему отопления, автоматизация и диспетчеризация. Потребуется создание специализированных организаций, способных взять на себя всю цепочку работ от проектирования и монтажа до пусконаладки и обслуживания современных систем теплоснабжения. Для этой цели необходимо проводить целенаправленную работу по подготовке специалистов в области энергосбережения.

В федеральном законодательстве прописан срок, но не прописаны конкретные этапы и источники финансирования реализации перехода к закрытой схеме ГВС. Для того чтобы их прописать, необходим конкретный пример (технологический и финансовый), который был бы апробирован в реальных условиях, а его пока нет. По всему выходит так, что кавалеристским наскоком проблему реконструкции сетей отопления и ГВС не решить и «закрыть» всю Россию к 2022 г не удастся.

А чтобы дожить до светлых времен, в теплоснабжении для начала необходимо добиться соблюдения технологической дисциплины. Под технологической дисциплиной в данном случае подразумевается соблюдение требований существующих норм и правил, обеспечивающее гарантированное теплоснабжение с установленными договором теплоснабжения параметрами теплоносителя по экономически обоснованным ценам. Тогда из крана горячей воды круглый год, в любое время суток можно будет получить горячую, прозрачную, не имеющую запаха, экологически и биологически безопасную воду, а системы отопления и вентиляции в течение всего года будут поддерживать комфортные условия в жилых, производственных и общественных помещениях. В любом случае, при строительстве новых или реконструкции существующих систем теплоснабжения необходимы не только добросовестные рабочие, но еще и высококвалифицированные специалисты: инженеры-теплотехники и менеджеры, которых еще предстоит подготовить. Для массового перехода в стране нет ни средств, ни специалистов, а при поэтапном переходе необходимо руководствоваться технико-экономическим обоснованием, подтверждающим техническую и экономическую целесообразность реализации принятого комплексного решения.

В реальных условиях существующего жилфонда заметных преимуществ с учетом требуемых затрат ни у закрытых, ни у открытых систем нет. Не исключаю, что в отдельных городах вообще нецелесообразен переход на закрытую схему вплоть до полного износа сетей.

Литература

• 1. vestnik.mos.ru/files/other/pril/2012/64pp/part4/pril12.html.
• 2. Федеральный закон от 27 июля 2010 года № 190-ФЗ «О теплоснабжении».
• 3. Федеральный закон Российской Федерации от 7декабря 2011 г. № 417-ФЗ «О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации в связи с принятием Федерального закона «О водоснабжении и водоотведении».
• 4. Федеральный закон от 7 декабря 2011 года № 416-ФЗ «О водоснабжении и водоотведении».
• 5. Постановление Правительства Российской Федерации от 29.07.2013 г. № 642 «Правила горячего водоснабжения».

2015-12-15

В статье представлены результаты анализа основных направлений повышения эффективности систем теплоснабжения при переходе на закрытую схему. Для оценки экономических показателей авторами были выявлены основные направления возможного снижения затрат при переходе на закрытую схему - уменьшение затрат на химводоочистку (ХВО) и подпитку тепловой сети на ТЭЦ. В тоже время потребуются дополнительные средства для оборудования тепловых пунктов подогревателями горячей воды и системами ХВО.

В предлагаемом материале авторами была выполнена оценка затрат на примере жилого района с тепловой нагрузкой около 70 МВт. Установлено, что перевод систем теплоснабжения на закрытую схему — дорогостоящее мероприятие, требующее значительных капиталовложений, а экономический эффект не покрывает затрат на переоборудование тепловых пунктов объектов теплоснабжения.

Согласно Федеральному закону от 7 декабря 2011 года №417-ФЗ, подключение объектов капитального строительства к централизованным открытым системам теплоснабжения с отбором теплоносителя на нужды горячего водо снабжения не допускается. С 1 января 2022 года не допускается использование централизованных открытых систем теплоснабжения. В качестве обоснования закона указываются экономические показатели и гигиенические требования к качеству горячей воды систем горячего водоснабжения. Однако наблюдается некоторое недопонимание проблемы и отсутствие аргументированных данных, подтверждающих эффективность принятого стратегического плана. В связи с этим, для обоснования основных проектных решений требуются многовариантные расчёты, о необходимости которых указывается, например, в работе .

Город Екатеринбург вошёл в число городов, где уже приступили к разработке схем закрытого теплоснабжения, когда горячая вода готовится посредством нагревания холодной воды в центральных (ЦТП) или индивидуальных (ИТП) тепловых пунктах.

В инженерной практике принято оценивать основные решения по экономическим условиям: оптимальному варианту должны соответствовать минимальные затраты финансовых средств. Методика экономических расчётов систем теплоснабжения и основные направления оптимизации изложены в работе .

В СНиП 2.04.07-86* «Тепловые сети» указано, что система теплоснабжения (открытая, закрытая, в том числе с отдельными сетями горячего водоснабжения, смешанная) выбирается на основе представляемого проектной организацией технико-экономического сравнения различных систем с учётом местных экологических, экономических условий и последствий от принятия того или иного решения.

Однако в Своде Правил (СП) 124.13330.2012 представлена более неопределённая формулировка: «Пункт 6.6. Система теплоснабжения (открытая, закрытая) выбирается на основании утверждённой в установленном порядке схемы теплоснабжения».

Для оценки экономических показателей авторами были выявлены основные направления возможного снижения затрат при переходе на закрытую схему: уменьшение затрат электроэнергии на подпитку тепловой сети на теплоэлектроцентрали и уменьшение затрат на химводоочистку (ХВО) на ТЭЦ.

В тоже время потребуются дополнительные средства для переоборудования тепловых пунктов: установка подогревателей горячей воды и оборудование тепловых пунктов системами ХВО.

Кроме того, потребовалось оценить возможное изменение расхода теплоносителя в тепловой сети при переходе на закрытую схему, диаметра труб и потерь теплоты при транспортировании теплоносителя.

Оценка затрат при переходе на закрытую схему теплоснабжения была выполнена на примере жилого района с тепловой нагрузкой около 70 МВт, в том числе на отопление и вентиляцию — около 60 МВт, на горячее водоснабжение (средняя) — около 10 МВт.

Расходы теплоносителя были рассчитаны по СНиП 2.04.07-86* «Тепловые сети», так как в последующих изданиях необходимые формулы не приводятся.

Несмотря на различие формул для определения расходов теплоносителя на горячее водоснабжение в открытой и закрытой системах, значения суммарного расчётного расхода отличаются не более, чем на 9 %. Следовательно, диаметр труб, толщина тепловой изоляции и размеры сопутствующего механического оборудования и строительных конструкций будут одинаковыми в открытой и закрытой системах.

Сопоставим производительность подпиточных насосов на ТЭЦ. Рекомендации по расчёту максимального часового расхода подпиточной воды приводятся в СП 124.13330.2012 «Тепловые сети».

Для закрытой схемы расход принимается на компенсацию потерь сетевой воды в размере 0,0025 объёма воды в системе с учётом расхода на заполнение системы. Объём воды приближённо равен 65 м 3 на 1 МВт расчётного теплового потока, расход воды на заполнение при диаметре магистрального участка 400 мм составляет 65 кг/ч.

При величине расчётного теплового потока 70 МВт производительность подпиточных насосов на ТЭЦ составит для закрытой схемы:

G закр = 70 × 65 × 0,0025 + 65 = 76,4 м 3 /ч.

Для открытых схем производительность подпиточных насосов на ТЭЦ принимается равной сумме расхода воды на компенсацию потерь сетевой воды в размере 0,0025 объёма воды в системе и максимального расхода воды на горячее водоснабжение. Объём воды в открытой системе 70 м 3 на 1 МВт расчётного теплового потока. Получим:

G откр = 70 × 70 × 0,0025 + 1,2 × 40 × 3,6 = 185 м 3 /ч.

Таким образом, производительность подпиточных насосов на ТЭЦ при переходе на закрытую схему может уменьшиться почти в 2,5 раза, что повлияет на затраты на химводоочистку и расход электроэнергии на перекачку воды.

Химическая водоочистка является важнейшим этапом подготовки воды и обеспечивает надёжность работы системы теплоснабжения в целом . Стоимость химводоочистки составляет 15 руб. на 1 м 3 деаэрированной воды и зависит от объёмов подпитки.

Соответственно, при закрытой схеме для условий примера получим значение годовых затрат на ХВО:

З = 76,4 × 365 × 24 × 15 = 10 млн руб/год; при открытой схеме затраты на ХВО составят величину:

З = 185 × 365 × 24 × 15 = 24 млн руб/год.

Соответственно, возрастают расход электроэнергии и затраты на её оплату. Для закрытой схемы годовой расход электроэнергии узла подпитки ТЭЦ составит 43 тыс. кВт·ч, для открытой — 184 кВт·ч.

При стоимости электроэнергии 4 руб. за 1 кВт·ч получим величину затрат на электроэнергию узла подпитки ТЭЦ 148 тыс. руб/год и 736 тыс. руб/год для открытой и закрытой схем соответственно. Результаты сравнения затрат узла подпитки на ТЭЦ приведены в табл. 1.

Таким образом, переход на закрытую схему может дать экономический эффект для источника теплоснабжения порядка 14,6 млн руб/год.

Однако потребуется оборудование тепловых пунктов теплообменниками и установками ХВО. Авторами была выполнена оценка затрат на переоборудование индивидуального теплового пункта (ИТП) на примере жилого дома с тепловой нагрузкой на отопление 290 кВт и максимальной на горячее водоснабжение 132 кВт. Использовались рекомендации, приведённые в работах .

Полученные результаты позволяют оценить энергоэффективность тепловой сети в соответствии с требованиями СП 124.13330.2012 Было показано, что расход теплоты и теплоносителя, а также диаметр труб при закрытых и отрытых схемах практически одинаковые. Основное различие — в объёмах подпитки и расходах электроэнергии. Однако при закрытых схемах увеличивается нагрузка на системы ХВС. Неслучайно было указано, что выбор открытой или закрытой схемы определяется наличием и мощностью источников водоснабжения в районе ТЭЦ и в городе

Согласно локальной смете, включающей установку подогревателей для горячего водоснабжения, термометров, манометров, водомерных узлов, грязевиков, предохранительных клапанов, регуляторов, а также монтажных и наладочных работ, затраты составили около 645 тыс. руб. В то же время затраты на аналогичный ИТП для открытой схемы не превышают 213 тыс. руб.

С учётом эксплуатационных расходов приведённые затраты на ИТП указанной мощности составят для закрытой схемы 882 тыс. руб/год.

В табл. 2 приведены результаты сравнения экономических показателей открытой и закрытой схем теплоснабжения для ИТП. Итоговые данные показывают, что при переводе на закрытую схему дополнительные затраты могут составить около 900 тыс. руб. на один ИТП жилого дома с суммарной тепловой нагрузкой 420 кВт. Учитывая количество объектов, капитальные затраты на переоборудование ИТП могут составить для жилого квартала не менее 6 млн руб.

Кроме того, при закрытой схеме возрастают эксплуатационные расходы до 250 тыс. руб/год на один ИТП, а для квартала — до 2,5 млн руб/год.

Полученные результаты позволяют оценить энергоэффективность тепловой сети в соответствии с требованиями Свода Правил СП 124.13330.2012. Энергоэффективность характеризуется отношением тепловой энергии, полученной потребителями, к тепловой энергии, выданной от источника.

Сравним основные показатели открытой и закрытой схем (табл. 3). Было показано, что расход теплоты и теплоносителя, а также диаметр труб при закрытых и отрытых схемах практически одинаковые. Основное различие — в объёмах подпитки и расходах электроэнергии. Однако при закрытых схемах увеличивается нагрузка на системы холодного водоснабжения. Неслучайно специалисты указывали, что выбор открытой или закрытой схемы определяется наличием и мощностью источников водоснабжения в районе ТЭЦ и в городе .

Выполненный в данной статье анализ подтверждает необходимость детальных расчётов и технико-экономического обоснования с учётом региональных условий и планов развития муниципальных образований.

1. Орлов М.Е., Шарапов В.И. Повышение эффективности городских систем теплоснабжения за счёт совершенствования их структуры // Сб. докл. V Межд. науч.-техн. конф. «Теоретические основы теплогазоснабжения и вентиляции». - М.: МГСУ, 2013.
2. Ионин А.А. Теплоснабжение / А.А. Ионин, Б.М. Хлыбов, В.Н. Братенков и др. - М.: Стройиз- дат,1982. Репринт. М.: Эколит, 2011.
3. Магадеев В.Ш. Источники и системы теплоснабжения. - М.: ИД «Энергия», 2013.
4. Самарин О.Д. Теплофизические и технико-экономические основы теплотехнической безопасности и энергосбережения в здании. - М.: МГСУ, 2007.
5. Дмитриев А.Н., Ковалев И.Н., Шилкин Н.В. и др. Руководство по оценке эффективности инвестиций в энергосберегающие мероприятия. - М.: АВОК- Пресс, 2005.
6. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. - М.: МЭИ, 2009.

В наших широтах обойтись без отопления невозможно. Слишком прохладные осень и весна, долгая зима не оставляют выбора – обогревать приходится все помещения для создания комфортных условий жизни. При этом вместе с теплом в квартиры, организации и на предприятия подается также горячая вода.

Для предоставления услуги теплоснабжения, в согласии с законодательством, должен быть заключен соответствующий договор между поставщиком и потребителем.

Системы обогрева помещений разделяются на открытые или закрытые.

В то же время отопление бывает также:

• централизованное (когда обогрев обеспечивается одной котельной на целый микрорайон);
• местное (установленное в отдельном здании или обслуживающая небольшой комплекс строений).

Различие между закрытыми системами и открытыми достаточно существенное. Последняя предполагает подачу нагретой воды в дома потребителей, при заборе ее напрямую из теплосети.

Открытая система теплоснабжения

В этом формате кипяток направляется в водопровод прямо из труб обогрева, что позволяет полностью избежать полного расхода даже в том случае, если будет отбираться весь его объем. Во времена СССР на данном принципе основывалась работа примерно половины всех тепловых сетей. Такая популярность была обусловлена тем, что схема помогала более экономично расходовать энергоресурсы и существенным образом снизить затраты на отопление в зимний период и горячее водоснабжение.

Однако такой способ, снабжать теплом и кипятком жилые дома, имеет немало недостатков. Все дело в том, что очень часто нагретая вода из-за двойного назначения не соответствует нормам санитарно-гигиенического характера. Носитель тепла может циркулировать по металлическим трубам достаточно длительное время прежде, чем поступит в краны. В итоге нередко она изменяет свой цвет и приобретает неприятный запах. Кроме того, неоднократно сотрудники санитарно-эпидемиологических служб выявляли в ней опасные микроорганизмы.

Необходимость фильтровать такую воду перед подачей ее в систему горячего водоснабжения сильно снижает эффективность и увеличивает себестоимость обогрева. При этом до текущего времени не существует по-настоящему действенного способа очищения такой воды. Значительная протяженность трубопроводов фактически делает эту процедуру бесполезной.

Циркуляция воды в такой системе происходит благодаря учету при конструировании термодинамических процессов. Нагретая жидкость поднимается и покидает нагреватель из-за повышения давления. В то же время прохладная вода создает несколько более низкое давление на входе в котел. Именно это и позволяет теплоносителю самостоятельно двигаться по коммуникациям.

Вода, как и любая другая жидкость, нагреваясь, увеличивается в объеме. Поэтому для того чтобы не допустить излишней нагрузки на теплосети, в их конструкции обязательно присутствует специальная открытая расширительная емкость, расположенная выше уровня котла и труб. Туда выдавливается излишек теплоносителя. Это и дает основание называть такую систему открытой.

Нагрев в данном случае происходит до 65 градусов Цельсия, и далее через водоразборные краны вода поступает непосредственно в дома потребителей. Эта система разрешает устанавливать недорогие простые смесители.

В связи с тем, что спрогнозировать, сколько горячей воды будет использовано, невозможно, она всегда подается с учетом самого высокого потребления.

Системы теплоснабжения, работающие по закрытой схеме, – что это такое

Отличие данной схемы централизованного обогрева домов от предыдущей состоит в том, что горячая вода используется исключительно для отопления. Горячее водоснабжение обеспечивается по отдельному контуру или индивидуальными нагревательными приборами.

Циркуляция теплоносителя происходит по замкнутому кругу; возникающие незначительные потери восполняются за счет автоматической подкачки при потере давления.

Екатеринбург станет опытной площадкой для перевода открытой системы горячего водоснабжения на закрытую схему. Опыт уральской столицы затем будет проанализирован на федеральном уровне и перенесен на другие города России. По предварительным данным, уральскому мегаполису потребуется порядка 10,6 млрд рублей на модернизацию сети.

Новый режим ГВС

Екатеринбург станет пилотной площадкой для проекта министерства энергетики РФ: городская система подачи тепла и горячей воды будет переведена с открытой схемы на закрытую. Об этом сообщили в ОАО «Свердловская теплоснабжающая компания» (СТК, входит в ЗАО «Комплексные энергетические системы»). Согласно «Схеме теплоснабжения Екатеринбурга» (сейчас находится в стадии разработки), капитальные затраты на перевод ГВС в новый режим работы оцениваются в 10,6 млрд рублей. Впрочем, в данную сумму не включены затраты на переустройство сети водопровода. На текущий момент точно не определены и источники финансирования - по последним данным, «КЭС-Холдинг» предполагает инвестировать примерно 30% от заявленной стоимости, 70% финансирования планируется получить от государства. Окончательно источники и соотношение объемов финансирования будут определены к началу 2015 года. Ожидается, что программа будет осуществлена до 2018 года. «На опыте, полученном в уральской столице, отработают типовую федеральную программу, которую затем транслируют на другие российские города. Екатеринбург выбран потому, что его система теплоснабжения является одной из самых крупных и сложных и остро нуждается в модернизации ввиду малой эффективности производства, больших потерь внутри сетей и дефицита резервов для подключения новых объектов», - пояснили в СТК.

Как заявлял заместитель главы администрации Екатеринбурга по вопросам жилищного и коммунального хозяйства Алексей Кожемяко, в Екатеринбурге сейчас работают разные системы теплоснабжения, «город является одним из самых сложных в России с точки зрения системы теплоснабжения». «Одно из отличий Екатеринбурга в том, что это один из немногих городов, где изначально была реализована открытая схема. Очевидно, что городская система теплоснабжения нуждается в модернизации как с точки зрения текущего состояния, так и с точки зрения перспективы», - заявил он.

Вернуть в трубу

Как отмечают в фонде «Институт экономики города», в России открытая и закрытая системы ГВС работают ориентировочно в одинаковых масштабах. Преимущество закрытой схемы состоит в качестве горячей воды, подаваемой в краны потребителей. В открытой схеме горячую воду часто забирают из источников теплоснабжения. «Во многих городах России горячая вода является технической и не пригодна к употреблению, так как, являясь теплоносителем для систем отопления, проходит специальную химическую антикоррозионную подготовку», - сообщают в Институте экономики города. При переводе теплоснабжения на закрытую систему, вода для циркуляции в тепловой сети не используется на нужды ГВС и остается в системе теплоснабжения. А по системе ГВС потребителям будет поступать холодная вода (питьевого качества), предварительно нагреваемая с помощью теплообменника до нужной температуры. Согласно информации фонда, перевод системы на закрытую схему несет ряд экономических выгод: в частности, сокращаются затраты на химическую подготовку теплоносителя, так как не требуется отбирать воду из системы теплоснабжения для подачи для ГВС.

Перевод системы предусмотрен законодательством. Согласно федеральному закону №190, с начала 2013 года запрещается подключать объекты капитального строительства с открытой системой. С 2022 года забирать воду из теплоносителя для нужд ГВС будет полностью запрещено. Как уточнили в «КЭС-Холдинге», после реализации проекта в Екатеринбурге, в каждом муниципалитете, где требуется перевод системы, будет разработана своя индивидуальная программа по изменению схемы теплоснабжения.

Немецкий расчет

Фактически работы по проекту начнутся только после завершения отопительного сезона в 2014 году. На текущий момент в Екатеринбурге проводится аудит для оценки объемов работ и затрат - с этой целью КЭС привлек в Свердловскую область Немецкое энергетическое агентство Dena. В мае 2013 года директор по развитию КЭС-Холдинга Виталий Аникин и председатель правления Dena Штефан Колер подписали договор, предполагающий развитие системы теплоснабжения Екатеринбурга. «В рамках договора предусмотрен технический аудит теплосетевой инфраструктуры города, сбор и систематизация исходных данных по коммунальным предприятиям города - МУП „Екатеринбургэнерго” и МУП „Водоканал”», - пояснили в компании. Специалисты немецкого агентства совместно с российскими энергетиками сформируют цену и график реализации проекта. Впрочем, уже в рамках соглашения представители европейской компании провели осмотр объектов в уральском мегаполисе. Инженеры осмотрели строящуюся ТЭЦ «Академическая», Гурзуфскую котельную и Ново-Свердловскую ТЭЦ, энергообъекты Свердловских тепловых сетей. Специалистам были представлены генеральные и гидравлические схемы теплоисточников, трубопроводов и теплопунктов города, а также информация о технических характеристиках системы теплоснабжения.

Уже в конце июня 2013 года в Москве прошла серия совещаний в центральном офисе КЭС и министерстве энергетики РФ, где были рассмотрены отчетные материалы. «Со стороны КЭС высказан ряд замечаний и предложений к предоставленным материалам. К следующему заседанию рабочей группы в Минэнерго РФ, ориентировочно в начале сентября 2013года, планируется устранение замечаний к договору и подписание новых договоров на реализацию следующих этапов проекта», - подчеркнули в КЭС-Холдинге.

Горячая пора

Отметим, что в рамках подготовки к Чемпионату мира по футболу 2018 года в Екатеринбурге планируется еще ряд инфраструктурных проектов (их суммарная стоимость, по оценкам свердловского правительства, составляет 124 млрд рублей). Согласно заявленным планам министерства спорта России, к 2018 году запланирован вынос ряда объектов с улицы Репина, где находится стадион. В этот список попали: Уральский научно-исследовательский институт охраны материнства и младенчества (НИИ ОММ), Уральская государственная медицинская академия, СИЗО-1 и исправительная колония №2. Кроме того, планируется вынести с Верх-Исетского бульвара (находится рядом со стадионом) поликлинику ФГУ «354 Окружной военный клинической госпиталь». До начала игр в городе должна быть реконструирована транспортная инфраструктура, модернизированы водоводы. «В Екатеринбурге будет построена подстанция 220 кВ „Надежда” стоимостью 3,2 млрд рублей, на строительство шлейфовых заходов пойдет более 300 млн рублей», - рассказал директор по инвестициям и поддержанию состояния активов филиала ОАО «ФСК ЕЭС» - Магистральные электрические сети Урала Валерий Куржумов.

По мнению аналитика «Инвесткафе» Екатерины Шишко, согласование проекта «КЭС-Холдинга» с другими инфраструктурными программами может усложнить ситуацию. «Некоторое время также уйдет на согласование проекта с жителями, так как стоимость оборудования, устанавливаемого в домах, скорее всего, будет финансироваться за счет населения», - отмечает она. В связи с модернизацией системы возможно повышение тарифов на ЖКХ, так как повышение стоимости ГВС может потребоваться для сокращения сроков окупаемости проекта. «Однако сама система сулит множество выгод и достоинств для самих жителей города. Также новая система со временем позволит уменьшить расходы на ГВС и отопление, что будет положительно влиять на рост тарифов, и в долгосрочной перспективе рост либо замедлится, либо будет стремиться к нулю», - прогнозирует эксперт. Госпожа Шишко отмечает, что следующими городами, где будет дублироваться опыт по переводу открытой системы ГВС на закрытую схему, могут стать Мурманск, Зеленоград и Нижний Новгород. Также перевод системы будет планироваться в Самаре и Санкт-Петербурге, прогнозирует управляющий активами финансовой компании Aforex Сергей Ковжаров. «В Екатеринбурге запланирован ряд проектов, напрямую связанный с подготовкой к ЧМ по футболу, поэтому их реализация будет находиться на строгом контроле у федеральных властей. По этой причине мы не ожидаем, что сроки по переводу системы теплоснабжения будут серьезно смещены», - уверен он.