Открытая и закрытая система теплоснабжения: достоинства и недостатки

Системы закрытого и открытого теплоснабжения

Теплоснабжением называют снабжение теплом жилых, общественных и промышленных зданий и сооружений для обеспечения как коммунально-бытовых (отопление, вентиляция, горячее водоснабжение), так и технологических нужд потребителей.

Теплоснабжение бывает местным и централизованным. Система централизованного теплоснабжения обслуживает жилые или промышленные районы, а местного — одно или несколько зданий. В России наибольшее значение приобрело централизованное теплоснабжение.

В зависимости от способа присоединения системы горячего водоснабжения к системе теплоснабжения, последнее делится на открытое и закрытое.

Открытые системы теплоснабжения

Открытые системы теплоснабжения характеризуются тем, что водоразбор горячей воды для нужд потребителя происходит непосредственно из теплосети, причем, он может быть как полным, так и частичным. Остающаяся в системе горячая вода продолжает использоваться для отопления или вентиляции.

Расход воды в теплосети при этом способе компенсируется дополнительным количеством воды, которая подается в тепловую сеть. Преимущество открытой системы теплоснабжения заключается в ее экономической выгоде. Во время советского периода почти 50 % всех систем теплоснабжения были открытого типа.

В то же время, нельзя сбрасывать со счетов то, что такая система теплоснабжения имеет и ряд существенных недостатков. Прежде всего, это невысокое санитарно-гигиеническое качество воды. Отопительные приборы и трубопроводные сети придают воде специфический запах и цветность, появляются различные посторонние примеси, а также, бактерии. Для очистки воды в открытой системе обычно применяются различные методы, но их использование снижает экономический эффект.

Открытая система теплоснабжения по способу присоединения к теплосетям может быть зависимой, т.е. соединяться через элеваторы и насосы, или присоединяться по независимой схеме — через теплообменники. Остановимся на этом подробней.

Зависимые системы теплоснабжения

Зависимые системы теплоснабжения, это такие системы, в которых теплоноситель по трубопроводу попадает сразу в систему отопления потребителя. Здесь нет никаких промежуточных теплообменников, тепловых пунктов и гидравлической изоляции. Несомненно, что такая схема присоединения понятна и конструктивно проста. Она несложна в обслуживании и не требует никакого дополнительного оборудования, например, циркуляционных насосов, автоматических приборов регулирования и контроля, теплообменников и т.д. Чаще всего, эта система привлекает своей, на первый взгляд, экономичностью.

Однако она имеет существенный недостаток, а именно, невозможность отрегулировать теплоснабжение в начале и конце отопительного сезона, когда появляется избыток тепла. Это не только влияет на комфорт потребителя, но и приводит к теплопотерям, что снижает ее кажущуюся первоначально экономичность.

Когда становятся актуальными вопросы энергосбережения, разрабатываются и активно внедряются методики перехода зависимой системы теплоснабжения к независимой, это позволяет экономию тепла порядка на 10-40% в год.

Независимые системы теплоснабжения

Независимыми системами теплоснабжения называют системы, в которых отопительное оборудование потребителей изолировано гидравлически от производителя тепла, а для теплоснабжения потребителей используют дополнительные теплообменники центральных тепловых пунктов.

Независимая система теплоснабжения имеет целый ряд неоспоримых преимуществ. Это:

  • возможность регулирования количества тепла, доставленного к потребителю при помощи регулирования вторичного теплоносителя;
  • ее более высокая надежность;
  • энергосберегающий эффект, при такой системе экономия тепла составляет 10-40 %;
  • появляется возможность улучшения эксплуатационных и технических качеств теплоносителя, что существенно повышает защиту котельных установок от загрязнений.

Благодаря этим преимуществам, независимые системы теплоснабжения стали активно применяться в крупных городах, где тепловые сети достаточно протяженны и существует большой разброс тепловых нагрузок.

В настоящее время разработаны и успешно внедряются технологии реконструкции зависимых систем в независимые. Несмотря на значительные капиталовложения это, в конечном итоге, дает свой эффект. Естественно, что независимая открытая система — дороже, однако она значительно улучшает качество воды по сравнению с зависимой.

Закрытые системы теплоснабжения

Закрытые системы теплоснабжения – это системы, в которых вода, циркулирующая в трубопроводе, используется только как теплоноситель, и не забирается из теплосистемы для нужд обеспечения горячего водоснабжения. При такой схеме система полностью закрыта от окружающей среды.

Конечно же, утечки теплоносителя возможны и при такой системе, однако, они весьма незначительны и легко устраняются, а потери воды без проблем автоматически восполняются с помощью регулятора подпитки.

Подача тепла в закрытой системе теплоснабжения регулируется централизованным способом, при этом количество теплоносителя, т.е. воды, остается в системе неизменным. Расход тепла в системе зависит от температуры циркулирующего теплоносителя.

Как правило, в закрытых системах теплоснабжения используются возможности тепловых пунктов. На них, от поставщика теплоэнергии, например, ТЭЦ, поступает теплоноситель, а его температура регулируется до необходимой величины для нужд отопления и горячего водоснабжения районными центральными тепловыми пунктами, которые и распределяют ее по потребителям.

Приемущества и недостатки закрытой системы теплоснабжения

Преимущества закрытой системы теплоснабжения заключаются в высоком качестве горячего водоснабжения. Кроме того, она дает энергосберегающий эффект.

Ее, практически, единственный недостаток в сложности водоподготовки из-за удаленности тепловых пунктов друг от друга.

Закрытая и открытая системы отопления: какая лучше?

Для того, чтобы ответить на вопрос «какая система отопления лучше – открытая или закрытая?», прежде всего, необходимо разобраться с терминологией. Именно такая формулировка (открытая и закрытая системы отопления) является ошибочной.

На самом деле, в научной литературе действительно классифицируют системы на открытые и закрытые, но речь идет о системах теплоснабжения, а не отопления. Так в чем же разница между этими понятиями?

Отличия систем отопления от систем теплоснабжения

Системы отопления – это комплекс технических элементов (радиаторов, трубопроводов и другого оборудования), предназначенных для получения, переноса и передачи тепла во все помещения конкретного здания, с целью обеспечения и поддержания нормируемой внутренней температуры воздуха. Таким образом, рассматривается только одно отдельное здание.

Системы теплоснабжения – это комплекс технических устройств, обеспечивающих:

  • Приготовление теплоносителя (ТЭЦ, котельная);
  • Транспортировку теплоносителя (тепловые сети);
  • Распределение тепловой энергии отдельным потребителям.

Теплоснабжение – это более глобальное понятие.

Что же тогда ошибочно подразумевают под закрытыми и открытыми системами отопления?

Миф 1: классификация по типу расширительного бака

Закрытые системы – это системы отопления, в которых используется закрытый (мембранный) расширительный бак.

Открытые системы – это системы, соответственно, с открытым расширительным баком.

Расширительный бак нужен для того, чтобы принять избыток теплоносителя при его расширении, поскольку при повышении температуры жидкость увеличивается в объеме.

Без устройств, принимающих в себя излишек теплоносителя – давление в системе повышается, что иногда приводит к печальным последствиям, например, может произойти порыв трубопровода и срыв запорно-регулирующей арматуры.

Открытый расширительный бак (рис.1) не является герметичным – он имеет взаимосвязь с воздухом. Используется в основном в гравитационных системах отопления частных домов. В таких системах жидкость циркулирует без насоса, за счет перепада температур.

Рис.1. Открытый расширительный бак в гравитационной системе отопления

Закрытый (мембранный) расширительный бак (рис.2) представляет собой герметично закрытую металлическую емкость, разделенную на 2 камеры эластичной мембраной. Отсюда и название «мембранный».

Рис. 2. Закрытый (мембранный) расширительный бак в системе отопления

Миф 2: по типу подключения здания к тепловым сетям

Закрытые системы (подразумеваемые в данном контексте) – это системы отопления здания, которые подключены к наружным тепловым сетям через теплообменник. То есть, система отопления потребителя никак не соединяется с наружными сетями, отсюда и название «Закрытая».

На самом деле, такой тип подключения правильно называть – Независимым (рис.3).

Рис.3. Схема независимого подключения системы отопления к тепловым сетям

При таком подключении теплоноситель от источника (ТЭЦ) циркулирует через теплообменник, отдавая тепло.

При проектировании всей системы отопления объекта, например, жилого многоквартирного дома, становится понятно какой тип теплообменных аппаратов подойдет: кожухотрубный, кожухопластинчатый или необходимо купить пластинчатый теплообменник.

Теплообменник при этом устанавливается в индивидуальном тепловом пункте здания (ИТП).

В настоящее время подобный тип подключения вытесняет устаревший — Зависимый.

Открытые системы – это системы отопления, подключающиеся непосредственно к тепловым сетям, либо через элеватор. Теплоноситель при этом поступает из наружных тепловых сетей к конечному потребителю, предварительно пройдя через элеватор для понижения температуры.

Температура подачи в тепловых сетях 110-150 °С, в системах отопления нельзя использовать столь горячий теплоноситель, так как будут возможны ожоги от радиаторов и трубопроводов.

Читать еще:  Паровое отопление в частном доме: технология, инструменты, материалы, монтаж

Элеватор, кроме понижения температуры теплоносителя, выполняет еще одну функцию – создает напор, который необходим для движения теплоносителя во внутридомовой системе (рис.4).

Рис.4 Схема зависимого подключения системы отопления

Правильно будет называть такое подключение – Зависимым.

Что правильно разделять на Закрытые и Открытые системы?

Правильно классифицировать на Закрытые и Открытые – системы теплоснабжения по способу организации горячего водоснабжения.

Рис. 5. Типы систем теплоснабжения

Открытая система теплоснабжения – система, в которой доставка горячей воды потребителям происходит напрямую из тепловой сети. Остальная часть воды идет на отопление и вентиляцию. Горячая вода из смесителя (например, в ванной комнате) – та же самая, что и в отопительных приборах.

Закрытая система теплоснабжения – это система, в которой вода для ГВС подается из городского водопровода, а далее, в теплообменниках подогревается теплоносителем до требуемой температуры. Таким образом, контур горячей воды отделен (закрыт) от контура отопления. Вода, циркулирующая в системе теплоснабжения, используется только как теплоноситель.

Рис. 6. Схема закрытой системы теплоснабжения

У каждой из систем есть свои достоинства и недостатки. Подробно о них можно прочитать в этой статье.

В рамках данного обзора вкратце остановимся на следующем моменте: в открытой системе теплоснабжения существует очень серьезный недостаток – большой объем подпиточной воды.

В случае, когда используются промышленные котельные установки, неизбежно возникнет вопрос экономической целесообразности применения такой схемы.

Так как часть воды просто «вытекает» из смесителей, то эту воду нужно добрать, отсюда возрастают объемы водоподготовки, как следствие – затраты на подготавливающее оборудование.

В обратном случае (без водоподготовки в необходимом объеме) присутствует высокий риск выхода из строя многомиллионного оборудования котельной.

От качества питательной и подпиточной воды зависит надежность работы котельных установок. Борьба с коррозией и накипью — основная задача водоподготовки.

При поставке воды низкого качества возможны серьезные последствия – снижение КПД, а в худших случаях – выход из строя компонентов котельной установки.

Основные проблемы при этом:

  • Загрязнение котлов шламом;
  • Отложение солей;
  • Коррозия металла.

Не существует одинакового «набора» для водоподготовки всех котельных агрегатов, так как качество исходной воды в каждой местности будет различным. Стандартная схема включает в себя следующие этапы:

  1. Фильтр, задерживающий крупную грязь, окалину;
  2. Умягчители, снижающие жесткость воды;
  3. Обезжелезивание;
  4. Фильтр тонкой очистки;
  5. Дозатор химикатов.

Рис. 7. Установка промышленной водоподготовки

Главные отличия закрытой системы отопления от открытой

Правильный подбор системы отопления обеспечивает комфорт проживания в частном доме, позволяет сэкономить на оплате коммунальных услуг. Открытая и закрытая система теплоснабжения дают эффективный обогрев, но различаются по оснащению, сложности монтажа и циклу работы.

Особенности открытой и закрытой систем

Чтобы обогреть дом, используют замкнутый тип конструкции движения теплоносителя, включающий котел, радиаторы и трубы. Система работает по принципу нагрева воды до определенной температуры в специальном оборудовании, движения по трубопроводу к радиаторам и дальнейшей отдачи тепла для прогрева комнат. После остывания жидкость возвращается обратно к устройству нагрева, образуя повторяющийся цикл.

Открытая система

Для понимания, что такое открытая система теплоснабжения, стоит использовать в качестве примера многоквартирный тип зданий. Данный тип обогрева подразумевает использование специального накопительного бака, активно функционирующего в большинстве многоэтажных сооружениях. На крыше многоэтажки находится расширяющая емкость для сбора избытка воды. Бак не герметичен, что позволяет парам уходить во внешнюю среду.

Открытый вариант монтируется без циркуляционного насоса. Теплоноситель направлен по трубам естественным образом. После нагрева в котле до определенной температуры повышается давление, и горячая вода, поднимаясь наверх, выталкивает холодную. Объем воды при нагревании также увеличивается, поэтому излишек идет в расширительный бачок. Остывший теплоноситель снова направляется в систему.

Закрытый тип коммуникаций

Закрытая схема теплоснабжения предусматривает насос, провоцирующий движение воды по трубам. Принудительная циркуляция также реализуется при помощи труб, котла, радиаторов, расширительного бака. Металлический резервуар герметичен, состоит из двух завальцованных частей, имеет следующее наполнение:

  • внутренняя резиновая диафрагма – жаростойкая мембрана;
  • газ в небольшом объеме – заводской азот или накопленный в магистрали воздух.

Мембрана делит емкость на два отсека – для сбора излишков нагретой воды и для расположения воздуха.

Теплоноситель двигается по системе, но в момент его нагрева клапан резервуара забирает излишки. Они поступают в расширительный бак, проникают за мембрану и при помощи газа выталкиваются обратно. После охлаждения циркуляционный насос закачивает воду обратно в систему, одновременно контролируя показатели давления. Таким образом происходит деаэрация носителя тепла.

Основные отличия

Разница между открытой и закрытой системой отопления заключается в следующем:

  1. Расположение расширительного резервуара. В открытой – верхний этаж частного дома или крыша многоэтажки. В закрытой бак допускается ставить в любом месте.
  2. Изоляция от доступа воздуха. В отличие от открытой, закрытая магистраль защищена от попадания воздушных потоков. Дополнительное давление в верхних точках исключает завоздушивание батарей.
  3. Сложность обустройства. Открытая система будет отличаться от закрытой по типу трубопровода. Изделия большого диаметра монтируют с учетом расположения радиаторов, уклона воздуха, наличия поворотом и подъемов.
  4. Затраты на организацию. Закрытое тепло- и водоснабжение требует финансовых затрат на приобретение толстостенных труб. Сэкономить на открытой системе можно при помощи магистралей небольшого диаметра.
  5. Уровень шума. Принудительный тип циркуляции в замкнутой магистрали предусматривает использование насоса. При правильной установке оборудование не будет шуметь.

Создание отопления дома закрытого типа позволит сэкономить от 10 до 40 % энергоресурсов за год.

Варианты подключения систем

Прокладка коммуникаций осуществляется зависимым и независимым способом. Первый вариант отличается простотой и минимальными затратами на комплектующие. Второй метод применяется в новостройках.

Зависимый способ

Специфика схемы – внутридомовой тепловой узел с элеватором. Смеситель теплопункта смешивает горячую воду из внешней магистрали с обратной. Теплоноситель получает при этом температуру до 100 градусов. К преимуществам зависимых систем относятся:

  • поступление воды на обогрев и снабжение прямо из теплотрассы;
  • простота и недорогая цена на оборудование ввода для одного абонента;
  • выдержка больших колебаний температур;
  • небольшой диаметр труб;
  • сокращение расхода теплоносителя.

В числе недостатков центрального отопления – большой расход воды, сложности с регулировкой температуры и перерасход энергии.

Внутренняя магистраль является зависимой от внешней подачи тепла.

Независимый способ

Схема предусматривает наличие основного и дополнительного контуров циркуляции, которые разделяет теплообменник. В главном контуре вода подается от котельной или ТЭЦ к центральному теплопункту, направляется из него в теплообменник. Дополнительным контуром будет домашнее отопление, получающее тепло от сети.

Система работает по принципу обогрева воды в двух изолированных контурах. Механизм наружной теплотрассы работает на замкнутую внутреннюю сеть без дальнейшего смешивания жидкости. В числе преимуществ независимой схемы:

  • возможность подключения любого количества теплообменников;
  • использование воды для обогрева и хозяйственных целей;
  • отсутствие колебаний давления в домашнем контуре;
  • регулировка температуры в комнатах при помощи термостата;
  • наличие питьевой воды в ГВС дома;
  • фильтрация теплоносителя от солей в малом контуре.

Минусы коммуникаций – необходимость периодической промывки теплообменника, расходы на покупку оборудования и регулирующих элементов.

Особенности разводки труб

В зависимости от точки расположения основной трубы, технологии подключения батарей, стояков подачи подбирается технология разводки.

Однотрубный способ

При однотрубной разводке используется горизонтальная и вертикальная схема. Укладка труб по горизонтали исключает регулировку количества воды, поэтому дополнительно применяются байпасы. Вертикальное расположение магистрали характерно для многоэтажек.

Двухтрубный способ

Двухтрубный прием разводки предусматривает подвод двух магистралей на один радиатор – для подачи теплой воды и отвода холодной. В квартире или доме можно реализовывать следующие схемы:

  • самотечную – циркуляция теплой воды осуществляется естественным образом;
  • классическую – система тупикового типа;
  • кольцевую – теплоноситель движется попутно;
  • лучевую – тепло поступает от распредколлектора на радиаторы в индивидуальном порядке.

Двухтрубная система подходит для теплого пола, где контурам нагрева отводится роль батарей, а трубам и гребенке со смесителем – магистралей.

Читать еще:  Расчет обогрева помещения (формула)

Разновидности коммуникаций по типу циркуляции

В открытых и закрытых магистралях теплоноситель может двигаться двумя способами.

Естественная циркуляция

Система организуется без насоса, работает от разницы плотности жидкости при нагреве и охлаждении. Теплоноситель греется в котле, приобретает меньшую плотность и легкость, в результате чего направляется вверх. В холодном состоянии вода движется по выдающему стояку – трубе с большим диаметром. По разводке и к отопительным устройствам теплоноситель двигается сверху вниз, охлаждаясь при отдаче тепла.

В холодном состоянии плотность воды повышается, и она направляется на отопительный резервуар. Трубопровод выполняется под наклоном. Систему отличает энергонезависимость – может использоваться в частном доме или на даче. В числе минусов естественной циркуляции:

  • сложность монтажа за счет труб с большим диаметром;
  • неэстетичный внешний вид;
  • необходимость периодической доливки теплоносителя;
  • маленькая квадратура обогреваемых комнат.

В системе используется негерметичная открытая емкость.

Принудительная циркуляция

Для коммуникаций применяется циркуляционный насос, активизирующий движение воды. Система отличается простотой обустройства, расширенными возможностями и небольшим диаметром труб. Пользователь сам регулирует температуру или выставляет ее в автоматическом режиме. Недостаток принудительной циркуляции – энергозависимость.

Правила монтажа

Правила подключения оборудования и создания системы зависят от ее типа.

Требования к монтажу открытой системы

При обустройстве следует:

  • Выбрать самую низкую точку для источника тепла и самую высокую – для бака.
  • Использовать трубы с большим диаметром для движения теплоносителя.
  • Узкий трубопровод необходим для нормализации давления.
  • Устанавливать высокий стояк, который равномерно распределит воду.
  • Исключать большое количество поворотов, развилок и соединений.
  • Монтировать систему в ограниченном пространстве – до 159 квадратов.
  • В частное домовладение лучше ставить хороший нанос циркуляции.

Открытая система подходит для небольшого загородного дома или дачи.

Порядок монтажа закрытой системы

Если устанавливается система отопления закрытого типа с насосом и расширительным баком, необходимо:

  • Поставить котел в подвал, а расширительный резервуар – на чердак.
  • Обеспечить качественную теплоизоляцию помещений с емкостью и стояком.
  • Не использовать большое количество фасонных элементов.
  • Не допускать перегрева воды.
  • Сливать теплоноситель, если система не запускается зимой.
  • Формировать уклон труб в 2-3 мм на 1 м контура.

Принципы расчета сечения и уклона трубопровода закрытого отопления прописаны в СНиП 2.04.01-85.

Самостоятельная организация системы отопления

Хороший и качественный вариант отопления можно сделать своими руками, если учесть затраты на проектирование, закупку оборудования и сложность организации. Оптимальным вариантом для частного дома будет закрытый тип коммуникаций с циркуляционным насосом и резервуаров. Его создание осуществляется так:

  1. Расчеты коммуникаций. Заказываются в проектной компании или производятся с помощью онлайн-калькулятора.
  2. Согласование проекта, получение разрешения и техусловий.
  3. Покупка оборудования. Понадобятся отопительный котел, насос, трубы, расширительный бачок, радиаторы (контуры, если планируется теплый пол), воздухоотводники, запорные устройства, автоматические контроллеры.
  4. Монтаж котла и оснащение котельной. В помещении организуется качественная вентиляция, обустраивается дымоход. Стены, поверхность пола и потолка обшиваются огнестойкими материалами.
  5. Монтаж циркуляционного насоса, распредколлектора и приборов замера.
  6. Подводка трубопровода на точки расположения батарей.
  7. Монтаж радиаторов.
  8. Опрессовка системы. Первый запуск проводится в присутствии специалистов.

Коллекторная схема отличается сложностью монтажа и является дорогостоящей, но за счет регулировки контуров условия проживания в помещении будут комфортными.

Между открытой и закрытой коммуникациями подачи тепла существует несколько отличий. Подбирать систему отопления стоит в зависимости от условия и места монтажа. Открытую магистраль легко организовать самостоятельно. Создавать закрытую систему должны специалисты.

Открытые системы теплоснабжения приказали долго жить?

Д.т.н. В.И. Шарапов, профессор, заведующий кафедрой «Теплогазоснабжение и вентиляция», Ульяновский государственный технический университет

В крупных системах централизованного теплоснабжения, подключенных к ТЭЦ, применяются два способа горячего водоснабжения (ГВС) потребителей: приготовление воды необходимого качества и подогрев ее на ТЭЦ с последующим разбором горячей воды потребителями непосредственно из теплосети (в открытых системах) и подогрев водопроводной питьевой воды перед подачей потребителям сетевой водой в поверхностных теплообменниках местных тепловых пунктов (в закрытых системах).

Исторически сложилось так, что в отечественных теплофикационных системах эти два способа ГВС используются в равной мере: например, Москва располагает крупнейшей в мире закрытой системой теплоснабжения, а Санкт-Петербург — крупнейшей в мире открытой системой. Каждая из этих двух систем теплоснабжения обладает своими достоинствами и своими недостатками. Дискуссия о том, какая из этих двух систем лучше, началась с полемики патриархов теплофикации профессоров С.Ф. Копьева и Е.Я. Соколова в 40-50-е гг. прошлого века и не заканчивается до сих пор. Порядок выбора систем теплоснабжения при новом проектировании долгое время регламентировался несовершенными рекомендациями [1], в которых одним из важнейших факторов при выборе типа системы был химический состав примесей в исходной воде городского источника водоснабжения.

Закрытые системы теплоснабжения имеют более стабильный гидравлический режим благодаря относительному постоянству расхода воды в подающей и обратной магистралях. Открытые системы теплоснабжения позволяют максимально реализовать эффект комбинированной выработки электрической и тепловой энергии за счет использования низкопотенциальных источников теплоты для подогрева больших количеств подпиточной воды теплосети на ТЭЦ.

Одним из примеров рационального использования низкопотенциальной теплоты может служить Южная ТЭЦ в Санкт-Петербурге с расходом подпиточной воды теплосети в несколько тысяч тонн в час. Подогрев исходной воды перед вакуумными деаэраторами подпиточной воды на этой ТЭЦ осуществляется только отработавшим паром трех турбин Т-250-240 во встроенных пучках конденсаторов, а подогрев воды, используемой в качестве греющего агента в вакуумных деаэраторах, производится паром высокоэкономичных отопительных отборов одной из турбин в соответствии с решением [2]. Таким образом, применение открытых систем теплоснабжения в настоящее время особенно актуально в связи с постоянно повышающимися требованиями к энергетической эффективности всех отраслей отечественной экономики [3].

В разные годы, тем не менее, раздавались призывы ликвидировать существующие открытые системы теплоснабжения из-за какого-либо недостатка, например, из-за более сложного гидравлического режима этих систем или под предлогом улучшения качества ГВС. Особенно часто вопрос о ликвидации открытых систем поднимается в последнее время. Призывы эти исходят от «специалистов» и руководителей, плохо представляющих себе основы работы ТЭЦ и теплофикационных систем в целом. Особенно поразил недавний выход Федерального закона «О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации в связи с принятием Федерального закона «О водоснабжении и водоотведении» [4], в котором неизвестные его авторы записали: «С 1 января 2013 г. подключение объектов капитального строительства потребителей к централизованным открытым системам теплоснабжения (горячего водоснабжения) для нужд горячего водоснабжения, осуществляемого путем отбора теплоносителя на нужды горячего водоснабжения, не допускается. С 1 января 2022 г. использование централизованных открытых систем теплоснабжения (горячего водоснабжения) для нужд горячего водоснабжения, осуществляемого путем отбора теплоносителя на нужды горячего водоснабжения, не допускается».

Закон принят якобы в связи с необходимостью внести поправки в некоторые законодательные акты после выхода Федерального закона «О водоснабжении и водоотведении» [5]. Сколько не вчитывался в этот закон, не обнаружил там требований ликвидировать открытые системы теплоснабжения (в т.ч. в статье 24 «Обеспечение качества горячей воды»). Авторы закона [4] явно перестарались. Поскольку в современную эпоху диковатого капитализма ничего спроста не делается (кроме случаев откровенной глупости), можно предположить, что инициаторы процитированных поправок руководствовались своими коммерческими интересами.

Сторонники ликвидации открытых систем даже не пытаются хотя бы ориентировочно прикинуть масштабы потерь топлива в теплоэнергетике и масштабы затрат в городских хозяйствах при переходе от открытых систем теплоснабжения к закрытым системам в половине крупных городов страны. А если бы смогли прикинуть — поняли бы абсурдность и невозможность практической реализации подобных «инноваций». Так, только на одной, уже упомянутой, Южной ТЭЦ отказ от подготовки подпиточной воды для открытой системы теплоснабжения привел бы к ежегодному перерасходу более 100 тыс. т у.т.

Одним из главных аргументов сторонников закрытых систем является якобы повышенная надежность и низкая коррозионная повреждаемость из-за герметичности этих систем и малых расходов подпиточной воды, с которой вносится дополнительное количество растворенных коррозионно-агрессивных газов.

Мой многолетний опыт исследовательской и наладочной работы в закрытых системах теплоснабжения ряда городов и опыт коллег, в частности, бывшего начальника химической службы ОАО «Мосэнерго», а затем, заведующего Отделением водно-химических проблем Всероссийского теплотехнического института (ВТИ) Б.С. Федосеева, показывает, что полную герметичность закрытых систем следует считать мифом: во всех закрытых системах из-за неплотностей подогревателей ГВС существуют огромные перетоки недеаэрированной водопроводной воды в теплосеть, приводящие к интенсивной внутренней коррозии трубопроводов теплосети [6]. В ряде случаев переток в теплосеть недеаэрированной воды делает практически бесполезной качественную деаэрацию малых количеств подпиточной воды на ТЭЦ. Именно по этой причине, как показали результаты проведенного ВТИ в начале 90-х гг. широкомасштабного обследования отечественных систем теплоснабжения, интенсивность внутренней коррозии в открытых и закрытых системах примерно одинакова. Более того, при превышении давления греющей сетевой воды над давлением нагреваемой водопроводной воды происходят нерегулируемые перетоки сетевой воды, не соответствующей нормативам качества питьевой воды [7], в трубопроводы горячей воды, подаваемой потребителям, т.е. не выполняются санитарно-гигиенические требования к ГВС [8]. Эти перетоки, по существу, регламентированы действующими правилами технической эксплуатации [9], пп. 4.12.30 которых допускает часовые потери сетевой воды для любых систем теплоснабжения в объеме 0,25% от среднегодового объема воды в тепловых сетях. В закрытых системах значительная часть этих потерь приходится на перетоки сетевой воды через неплотности подогревателей в местные системы ГВС. В связи с этим едва ли можно говорить о повышенной санитарно-эпидемиологической безопасности таких систем.

Читать еще:  Срок службы минеральной ваты, ее свойства и экологичность

В открытых системах, где в качестве исходной воды для приготовления подпиточной используется питьевая вода, а противонакипная и противокоррозионная обработка подпиточной воды происходит централизованно квалифицированным персоналом и под постоянным контролем, подобные недостатки практически исключены.

В связи с приведенными выше доводами совершенно неубедительным выглядит пп. 3.1.3 СанПиН [8], в котором утверждается, что с санитарно-эпидемиологических позиций наиболее надежны системы централизованного ГВС, присоединенные к закрытым системам теплоснабжения.

Все менее актуальными становятся в настоящее время и доводы о нестабильности гидравлических режимов открытых систем. Наличие большого парка современных приборов автоматического регулирования и широкое распространение их в системах теплоснабжения позволяет надежно компенсировать влияние переменных расходов воды в сетевых магистралях.

Предпринята попытка сопоставить достоинства и недостатки открытых и закрытых систем теплоснабжения (см. табл.). Из этой таблицы следует, что в современных условиях более предпочтительными являются открытые системы теплоснабжения.

1. Высокая энергетическая эффективность благодаря использованию низкопотенциальных источников теплоты, в т.ч. отработавшего пара турбин ТЭЦ для подготовки большого количества подпиточной воды теплосети.

2. Поддержание высокого качества сетевой воды во всей системе теплоснабжения и в местных системах отопления и ГВС потребителей благодаря возможности высокоэффективной централизованной противонакипной и противокоррозионной обработки подпиточной воды на ТЭЦ.

3. Низкая стоимость местных тепловых пунктов потребителей.

1. Более сложный гидравлический режим системы из-за разности расходов сетевой воды в подающей и обратной магистралях (недостаток преодолевается путем применения современных приборов автоматического регулирования режима).

2. Высокая стоимость оборудования для подготовки большого количества подпиточной воды теплосети на ТЭЦ.

1. Стабильный гидравлический режим системы благодаря примерно одинаковому расходу сетевой воды в подающей и обратной магистралях.

2. Низкая стоимость установки для подготовки малого количества подпиточной воды теплосети на ТЭЦ.

1. Пониженная энергетическая эффективность системы из-за ограничения возможностей использовния низкопотенциальных источников теплоты на ТЭЦ.

2. Высокая стоимость большого количества местных тепловых пунктов потребителей из-за наличия в них подогревателей ГВС.

3. Перетоки недеаэрированной водопроводной воды в теплосеть через неплотности подогревателей ГВС, приводящие к интенсивной внутренней коррозии трубопроводов теплосети.

4. Нарушения санитарно-гигиенических требований к ГВС при нерегулируемых перетоках сетевой воды, не соответствующей нормативам качества питьевой воды, в трубопроводы горячей воды, подаваемой потребителям, через неплотности подогревателей ГВС.

5. Высокая интенсивность внутренней коррозии металлических участков трубопроводов недеаэрированной горячей воды в местных системах ГВС.

За десятки лет производственной и научной работы мне приходилось слышать много раз в различных начальственных кабинетах предложения, а то и требования о переводе действующих открытых систем в закрытые. К счастью, пока вроде бы ни в одном из городов страны ни у кого до осуществления этих требований не дошли руки. Не сомневаюсь, что процитированные выше положения закона [4] о запрете открытых систем теплоснабжения являются мертворожденными. Уверен, что и в обозримом будущем проблема выбора способа ГВС будет решаться прежде всего исходя из энергетической эффективности теплофикационных систем и с учетом качества исходной воды в источниках водоснабжения конкретных городов.

Следует также отметить, что необходимым условием для энергетически эффективной работы теплофикационных систем с открытым водоразбором является применение вакуумной деаэрации подпиточной воды теплосети. Именно использование источников низкопотенциальной теплоты, в т.ч. отработавшего пара турбин, для подогрева теплоносителей перед вакуумными деаэраторами подпиточной воды позволяет максимально реализовать эффект теплофикации на тепловых электростанциях.

Специалистами доказано, что грамотное применение вакуумных деаэраторов в открытых системах теплоснабжения обеспечивает высокое качество противокоррозионной обработки подпиточной воды, существенное повышение тепловой экономичности ТЭЦ, устранение потерь конденсата греющего пара, характерное для атмосферных деаэраторов, снижение капитальных затрат на деаэрационные установки, а также полную экологическую безопасность ГВС в открытых системах теплоснабжения [10].

Мне представляется, что положения о постепенном запрете открытых систем теплоснабжения, непонятно каким образом попавшие в закон [4], должны быть немедленно устранены. Надо гордиться опытом отечественной теплофикации. В период энергетического кризиса 70-80-х гг. вся Европа оценила этот опыт и использовала его в развитии своих систем теплоснабжения [11]. Не следует сегодня открещиваться от всего положительного, что достигнуто в отечественной теплоэнергетике и теплоснабжении. Полагаю, что инициативу в этом вопросе должно взять на себя НП «Российское теплоснабжение», которое в последнее время является наиболее авторитетной организацией по координации технической политики в области теплоснабжения.

1. Открытые системы теплоснабжения, в отличие от закрытых систем, позволяют максимально реализовать эффект комбинированной выработки электрической и тепловой энергии за счет использования низкопотенциальных источников теплоты для подогрева больших количеств подпиточной воды теплосети на ТЭЦ. Применение открытых систем теплоснабжения в настоящее время особенно актуально в связи с постоянно повышающимися требованиями к энергетической эффективности всех отраслей отечественной экономики.

2. В открытых системах теплоснабжения обеспечивается поддержание высокого качества сетевой воды во всей системе теплоснабжения и в местных системах отопления и ГВС потребителей благодаря возможности высокоэффективной централизованной противонакипной и противокоррозионной обработки подпиточ- ной воды на ТЭЦ.

3. Открытые системы теплоснабжения надежнее закрытых систем в санитарно-эпидемиологическом отношении благодаря исключению попадания в местные системы ГВС сетевой воды, не соответствующей критериям качества питьевой воды, через неплотности подогревателей ГВС.

Литература

1. Рекомендации по выбору систем теплоснабжения (открытых, закрытых) с учетом качества водопроводной воды. М.: СПО Союзтехэнерго. 1989. 7с.

2. Патент № 1366656 (СССР). МПК F01K17/02. Тепловая электрическая станция/В.И. Шарапов//Открытия. Изобретения. 1988. № 2.

3. Федеральный закон РФ от 23.11.2009 № 261-ФЗ «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».

4. Федеральный закон от 07.12.2011 № 417-ФЗ «О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации в связи с принятием Федерального закона «О водоснабжении и водоотведении».

5. Федеральный закон от 07.12.2011 № 416-ФЗ «О водоснабжении и водоотведении».

6. Шарапов В.И. О предотвращении внутренней коррозии теплосети в закрытых системах теплоснабжения // Теплоэнергетика. 1998. № 4. С. 16-19.

7. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода и водоснабжение населенных мест. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. // М.: Минздрав России. 2002.

10. Шарапов В.И. Актуальные проблемы использования вакуумных деаэраторов в открытых системах теплоснабжения // Теплоэнергетика. 1994. № 8. С. 53-57.

11. Шарапов В.И., Ротов П.В. О путях преодоления кризиса в работе систем теплоснабжения // Проблемы энергетики. Известия вузов. 2000. № 5-6. С. 3-8.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector