Федеральные законы об энергосбережении и повышении энергоэффективности (от 23.11.2009 № 261-ФЗ) и о теплоснабжении (от 27.07.2010 № 190-ФЗ) создали правовую базу для установки приборов учета для оплаты населением не расчетного, а фактического потребления ресурсов и выявления потерь тепловой энергии. При этом государство оставляет за собой надзор за качеством и надежностью теплоснабжения. О положении дел в теплоснабжении мы попросили рассказать Игоря Кузника — члена экспертного совета Комитета по энергетике Государственной думы четвертого созыва, члена экспертных советов по энергетике РСПП и АВОК, автора двух книг по теплоснабжению.
«ЭЖ»: Имеет ли смысл бороться с тарифами на отопление, горячую воду, когда их рост генерирует система теплоснабжения, построенная на дедовских неэффективных механизмах и принципах?
И.К.: Дело не только в оборудовании и хороших приборах, способных надежно работать в российских условиях. Важнее применение современных подходов и принципов организации эффективной системы централизованного теплоснабжения в целом. В Европе уже 30 лет максимально используются комбинированный способ выработки энергии (на теплоэлектростанциях в качестве источников тепла), двухтрубные системы сетей, индивидуальные тепловые пункты (ИТП) и, конечно, приборный учет тепла у каждого абонента. Все это в целях эффективности теплоснабжения. Ведь оплачивают функционирование системы централизованного теплоснабжения конечные потребители.
В современной России применяются системы централизованного теплоснабжения, принципы построения которых были сформированы еще в 1930—1950-х гг. Тогда, естественно, не было современных теплообменников, насосов, даже хороших кранов (задвижек). О терморегуляторах и частотных приводах и говорить не приходится. Поэтому в основе сетей лежат не самые эффективные решения с точки зрения современных технологий. Как следствие, потери при транспортировке тепла превышают 30%, расход тепловой энергии на обогрев 1 кв. м в России в разы выше, чем в Европе. При этом до 50% подаваемого в дома тепла теряется через оконные и дверные проемы. Мы движемся по инерции экстенсивного развития — чем больше ресурсов, тем лучше. Не думаем о последствиях, на перспективу, на будущее.
«ЭЖ»: Почему потребитель должен оплачивать неэффективность системы теплоснабжения? Можно ли ее изменить и сделать эффективной?
И.К.: Потребитель — заложник системы. Он вынужден оплачивать ее существование, ведь нельзя в одночасье перестроить всю систему. Но если мы хотим изменить ее, для начала следует понять, в чем ее неэффективность, наметить, что делать. И только зная, что мы получим на отдельных этапах реформирования системы, можно приступать к работе, постоянно отслеживая результаты и сравнивая их с запланированными. Необходимо учесть интересы разных сторон. Ведь сегодня есть те, кто не заинтересован что-то менять. Надо создать стимулы, позволяющие координировать усилия всех сторон. Иными словами, нужно подойти с научной точки зрения к управлению теплоснабжением и выявить нестыковки по всей управленческой цепочке. Управленческий подход начинается с анализа существующей системы и истории вопроса и предлагает эффективные варианты ее развития.
«ЭЖ»: Где возникают основные потери в системе теплоснабжения?
И.К.: По всей технологической цепочке: выработка — транспортирование — использование тепла у конечного потребителя. На конце цепочки — потребители, которые и оплачивают существование всей системы централизованного теплоснабжения. Если тепловые сети города прямо или косвенно дотируются из городского бюджета, то следует помнить, что бюджет формируется за счет налогов жителей и предприятий города. А ведь эти средства могли пойти на развитие инфраструктуры и социальные программы.
Основные потери вызваны нерациональным потреблением и неэффективным транспортированием тепловой энергии. Давайте подробнее остановимся на проблеме транспортирования. Кроме улучшения качества трубопроводов и теплоизоляционных материалов (с этим в России в последние годы наметился серьезный прогресс) существует как минимум еще две возможности повышения эффективности сетей.
Одна составляющая низкой эффективности — потери при транспортировании по трубам, другая — затраты на транспортирование тепловой энергии, в том числе обслуживание сетей. Потери в сетях надо соотносить с количеством тепловой энергии, прошедшей по трубопроводной сети. Чем больше энергии транспортируем по конкретному трубопроводу, тем меньше относительные потери. Этот основной принцип показан на примере отопления здания (см. пример)
Существует аксиома разности температур: чем больше перепад температур теплоносителя у потребителя, тем меньше относительные потери тепловой энергии в сетях. Как в электроснабжении: увеличивается напряжение в сети, снижаются потери энергии.
Теплоноситель по городу качают мощные насосы, потребляющие огромное количество энергии. В стоимости теплоснабжения в большинстве теплоснабжающих систем России доля затрат электроэнергии сегодня 10% и более.
При существующих температурных режимах мы перекачиваем в 1,5—4 раза больше теплоносителя, чем нужно было бы, если бы сменили температурные режимы. В результате не только перерасход электрической энергии, но и значительные потери тепловой энергии через теплоизоляцию труб. Ведь для большего количества транспортируемого теплоносителя применяются трубы с большим диаметром, которые к тому же и дороже. Все это приводит к увеличению стоимости тепловой энергии.
В СССР были ГОСТы и СНиПы, обязательные для исполнения (системы, которые мы сейчас эксплуатируем, как правило, построены в соответствии с ними). Сегодня стандарты носят рекомендательный характер, но никто не спешит проектировать и строить сети по-другому. Во-первых, это связано с традицией проектирования. Во-вторых, недостаточно методических материалов, дающих четкое представление о том, что, как, а главное зачем нужно делать. Для инженеров ничего принципиально нового в сказанном мною нет, но ведь перед ними никто не ставит задач по повышению эффективности с точки зрения изменения технологий. В лучшем случае речь идет о более качественной теплоизоляции трубопроводов. Инженер обеспечивает не экономическую эффективность, а технологические параметры. Управленцы должны сформулировать, создать необходимое правовое поле, сформировать систему стимулов и мотиваций для внедрения новых технологических режимов.
Спросите, например, у управленцев ЖКХ, анализируют ли они перепад температур на вводах в отапливаемые здания (чем больше перепад, тем эффективнее теплоснабжение города).
«ЭЖ»: В чем вы видите решение проблемы?
И.К.: Надо поставить совместную инженерную и административную задачу в стратегическом плане руководителям городов, а лучше на федеральном уровне принять законодательные акты об изменении существующих температурных режимов (графиков) теплоснабжения в сторону увеличения разницы температур на вводах в отапливаемые здания. Уже сегодня необходимо приступить к проектным и строительным работам, связанным с местным теплоснабжением, чтобы через семь — десять лет перейти на график теплоснабжения с температурой в обратном трубопроводе на уровне 40° С. Если сегодня такое решение не будет принято, мы еще долго будем платить за неэффективные сети.
«ЭЖ»: Важно, чтобы потребитель сам мог регулировать количество потребляемого тепла в квартире. Жителям важно покупать не абстрактные Гкал, а конкретные услуги по обеспечению теплового и санитарно-гигиенического комфорта в квартирах. Какие здесь возможны решения?
И.К.: Необходимы теплопотребляющие установки (батареи), позволяющие потребителям самим решать, сколько тепловой энергии потреблять и в какое время. Но чтобы заинтересовать их, надо ввести квартирный учет тепла. Но такое регулирование почти невозможно при существующих открытых системах. Первое, что следует сделать, — отказаться от центральных тепловых пунктов (ЦТП), а использовать индивидуальные тепловые пункты (ИТП).
Большинство систем теплоснабжения в нашей стране функционирует с применением ЦТП, обслуживающих, как правило, группы зданий, а иногда и целые микрорайоны. Системы такого типа имеют значительные потери тепла при подаче отопления и горячей воды конечному потребителю. Бессмыслица ЦТП в отечественном теплоснабжении по сути состоит в существенном снижении зачастую и без того низкой температуры теплоносителя в подающем трубопроводе от источника и дорогостоящем перекачивании сотен миллионов кубометров полутеплой воды по трубопроводным сетям до конечного потребителя.
Аксиома разности температур работает здесь наглядно. КПД ЦТП обычно не превышает 75—80%. И это нередко без учета потерь по трассе между ЦТП и потребителями. А потери в сети горячего водоснабжения (с учетом малой разницы температур) даже при незначительной длине трассы выглядят удручающе (как минимум 10%). В сумме — от 20 до 50% потерь. Весьма печально. И так отапливаются целые города, причем крупные.
Массовое применение ЦТП началось более 50 лет назад. Существовавшие тогда технологии препятствовали размещению оборудования в подвалах жилых домов (громоздкие теплообменники, отсутствие малошумных и маломощных насосов). Сегодня появились насосы от лучших мировых производителей, а размеры теплообменных аппаратов уменьшились во много раз. Но мы, как и 50 лет назад, продолжаем эксплуатировать, а еще умудряемся проектировать и строить новые ЦТП.
По мнению многих специалистов, ЦТП только перемалывают народные миллиарды, это видимость теплоснабжения. А потребители считают, что потребляют тепло. И все при деле… Тарифы ЖКХ растут каждый год. Конца реформе ЖКХ, впрочем, как и начала, не видно.
Следует уйти от схемы теплоснабжения через ЦТП к прямому подключению зданий к тепловым магистралям через ИТП, позволяющим эффективно регулировать теплоснабжение в домах. Именно так поступают в технологически развитых странах.
При использовании ИТП можно иметь график с большой разницей температур и меньшие тепловые потери на трассе. А потери, связанные с КПД ИТП, вообще не являются потерями, поскольку обогревают подвал потребителя, в котором и установлен ИТП. И в системе горячего водоснабжения затраты на ИТП не признаются потерями, поскольку тоже используются на обогрев здания. ИТП выгодны источникам тепловой энергии — они снижают тепловые потери при транспортировке на трассах, выравнивают гидравлические режимы, уменьшают расход теплоносителя на подпитку сетей и на источнике (системы становятся закрытыми) и потребление электроэнергии сетевыми насосами. При наличии ИТП гораздо проще организовать измерение (установить прибор) тепловой энергии.
ИТП можно устанавливать от коттеджа на одну семью до многоэтажных жилых домов, общественных зданий или цехов промышленных предприятий. Благодаря компактности их размещение не требует дополнительных площадей.
«ЭЖ»: В чем основная проблема существующей системы управления отраслью?
И.К.: Отсутствует мотивация для ресурсосбережения: доходы ресурсоснабжающих организаций не увеличиваются при снижении потребления тепла, горячей и холодной воды, население оплачивает расчетное, а не фактическое потребление ресурсов. Необходимо рассмотреть различные варианты изменения схемы управления ресурсоснабжением зданий, при которых все стороны процесса теплоснабжения будут заинтересованы в экономии энергоресурсов.
В Риге, например, установили более 7000 ИТП. В результате изменения системы теплоснабжения потребление тепла снизилось на 30%. Отключают горячую воду всего на один день в году, отопление жители домов регулируют сами. Обучили специалистов управляющих компаний управлению ИТП здания с точки зрения энергоэффективности. Изменение системы теплоснабжения и установление ИТП привели к сокращению количества сотрудников, работающих в тепловых сетях города, с 2000 человек в 1995 г. до 700 в 2010 г. А ведь это снижение издержек, влияющих на себестоимость тепловой энергии.
Ликвидация ЦТП и установка в домах современных ИТП проводились в рамках концепции развития города. Решение о переходе на независимую схему присоединения потребителей было принято на уровне мэрии после долгого изучения вариантов дальнейшего развития системы теплоснабжения. Согласно решению мэрии все потребители обязаны были перейти на независимую схему в течение пяти лет. После этого проводилась разъяснительная работа: всем жителям раздавали цветные брошюры со схемой и разъяснялись преимущества, сравнительные характеристики и т.д.
В утвержденном мэрией перспективном плане развития города была четко сформулирована необходимость в первую очередь установить счетчики учета тепловой энергии. Это позволило навести порядок в расчетах за тепловую энергию. И если раньше потребленное тепло определялось расчетным методом и тянулась бесконечная череда судов, то после установления около 8000 теплосчетчиков (на каждый дом) суды прекратились, споров с жильцами не стало. Счетчики приобретали по конкурсу (что заметно снизило цену) в счет кредита. Они принадлежат компании, которая устанавливала их, и ИТП. Плата за установку, обслуживание и замену теплосчетчиков заложена в тариф за 1 Гкал.
При установке ИТП борьбу за потери в системе горячего водоснабжения ведет сам жилец, поскольку в каждой квартире установлен счетчик учета потребленной горячей воды. Счетчик горячей воды в квартире жилец устанавливает на свои средства, а малообеспеченным гражданам в этом деле помогает мэрия.
Температура в помещениях регулируется автоматикой теплового пункта по температуре наружного воздуха. Однако если более 50% жильцов на собрании постановили, что нужно повысить температуру или понижать ее в ночные часы, то автоматика ИТП программируется соответственно, но температура в помещении не может быть менее 18° С. Температура сетевой воды выдерживается у абонента согласно договору с точностью ±3° С по графику 130/70° С со срезкой 118° С.
Переход на ИТП выполнялся на кредитные средства под гарантию Рижской думы у местных банков. Жители сами устанавливали температурный график своей отопительной системы. Стоимость тепловых пунктов была разделена между жильцами домов и разнесена на пять — десять лет. Таким образом, кредит оплачивают жильцы в виде ежемесячной платы за тепловой пункт в сумме 2—5 долл. на квартиру в зависимости от количества квартир и стоимости ИТП (стоимость ИТП колеблется от 5000 до 9000 долл.). Освободившиеся здания ЦТП распродали или сдали в аренду магазинам, пунктам обслуживания населения. Обслуживание ИТП оплачивается отдельно. Владелец дома (юридическое лицо), он же владелец ИТП, заключает договор на обслуживание ТП и внутренних систем здания с любой организацией, даже частной.
Пример
Мы хотим передать одно и то же количество тепловой энергии в России и Копенгагене. Для сравнения воспользуемся формулой тепловой энергии: Q = G(h1 – h2),
где Q — количество транспортируемой тепловой энергии за период;
G — масса теплоносителя, прошедшая по трубопроводу за период (горячая вода);
h1 (h2) — теплосодержание теплоносителя, соответствующее температурному режиму (графику).
Изменяя параметры, управляют расходом (потреблением) тепловой энергии. От этого зависит и эффективность транспортирования тепловой энергии. Поясним.
При отоплении здания, например в Копенгагене, температура на входе в здание держится на уровне около 120° С, на выходе примерно 40° С.
Разница между подачей и выходом — 80° С — используется на обогрев здания. А в Москве и в большинстве городов России температурный график на вводе в здание примерно 90° С на 70° С. Соответственно дельта — 20° С. Получается, что для транспортирования одного и того же количества тепловой энергии в Москве переносится в 4 раза больше теплоносителя (это все равно что возить на грузовике не тонну песка, а 0,25 т при тех же расходах).
Для этого расходуется большее количество электрической энергии на работу сетевых насосов, требуются большие диаметры труб (они естественно дороже), что приводит дополнительно к увеличению тепловых потерь.
К сведению
Фактические транспортные потери, как правило, превышают нормативные значения, определяемые по соответствующим методикам. Даже в тех случаях, когда теплоснабжение осуществляется по температурному графику регулирования 150/70° С, фактические потери повсеместно составляют в среднем 10—20% отпускаемой тепловой энергии (при нормативе 5—7%). Перепад температур на выходе из муниципальных котельных зачастую не превышает 10° С, а теплоноситель при перемещении от котельной к потребителю и обратно охлаждается в среднем до 3° С. При таких режимах фактические транспортные потери достигают 45%. Во многих российских городах и поселках (например, в райцентрах) даже температурные графики 90/70° С не исполняются. В зимние месяцы температура теплоносителя в подающем трубопроводе нередко составляет около 55° С, из-за чего перепады температур у потребителей весьма малы (3—5° С). В таких условиях потери достигают 50% и более тепловой энергии, отпущенной на выходе из котельной.
В то же время в Копенгагене на источнике, на вводе у потребителя — 120° С, а на «обратке» — 40° С, дельта — 80° С. Отсюда и величина транспортных потерь менее 4%.
К сведению
Практически во всех более или менее крупных населенных пунктах наблюдается существенный дисбаланс в системе теплоснабжения: обычно суммарная располагаемая тепловая мощность источников в разы превосходит уровень покрываемых тепловых нагрузок. И практически везде есть конечные потребители, которым не хватает тепла, а точнее располагаемого гидравлического напора, чтобы доставить до них тепло. Причины — открытость систем и отсутствие стимулов у потребителей к снижению температуры в обратном трубопроводе. С одной стороны, недозагрузка источников тепла приводит к росту тарифов на отпускаемую тепловую энергию, с другой — не всем потребителям хватает тепла и есть желание еще больше нарастить мощность источника, что приведет к еще большему росту тарифов.
В Центральном административном округе г. Москвы одна из новостроек была полностью оборудована средствами общедомового и квартирного регулирования и учета. Задача автоматики заключалась в том, чтобы поддерживать предусмотренный экономичный режим и не допускать перетопы. По результатам отопительного сезона 2005/2006 гг. расчетные оплаты жильцов в экспериментальном доме по счетчикам на 38% ниже нормативных. В холодные зимние месяцы потребление тепла в доме несколько превышало договорные нагрузки, но в осенне-весенний период была получена значительная экономия. Для стран Западной Европы характерно размещение на вводах зданий индивидуальных тепловых пунктов, оснащенных пластинчатыми водоподогревателями для отопления и ГВС, средствами автоматического регулирования и насосным оборудованием.