Теплоснабжение Санкт-Петербурга

 

Рис.1. Расчет продолжительности и средней температуры воздуха периода со среднесуточной температурой воздуха ниже 8°С: цифра в кружочке – средняя температура воздуха за неполный месяц; 30. IX, 23. IV – даты начала и конца периода со среднесуточной температурой воздуха, равной и ниже 8°С (отопительный период)

 

Вторая задача сводится к необходимости регулирования отпуска тепла, т.е. при изменении метеорологических условий  соответственно должен изменяться  режим работы отопления. Для этой цели используется прогнозируемая температура наружного воздуха.

Для решения третьей задачи, проектирования систем теплоснабжения, необходима нормативная климатическая информация. С этой целью применяются следующие параметры: продолжительность отопительного периода, выраженная в часах (сутках) и температура наружного воздуха за отопительный период. Помимо климатических параметров используются данные о продолжительности устойчивого стояния температуры наружного воздуха выше заданных пределов.

Поскольку нормативные характеристики отопительного периода в СНиП 23-01-99* обновлены не по всем станциям, в практике теплоснабжения зданий принято представлять продолжительность сезонной тепловой нагрузки графическим способом. Метод построения графика продолжительности сезонной тепловой нагрузки показан на (рис. 2)

 

Рис. 2. График продолжительности сезонной тепловой нагрузки.

 

1 – Q0=f(tн); 2 – Qв=f(tн); 3 – (Q0 + Qв) =f(tн); 4 - n=f(tн); 5 – кривая продолжительности сезонной тепловой нагрузки.

Построение ведется в четырех квадрантах. В левом верхнем квадранте построены графики зависимости от наружной температуры tн, тепловой нагрузки отопления Qо, вентиляции Qв и суммарной сезонной нагрузки Qо + Qв. В нижнем левом квадранте приведена кривая длительности стояния n в течение отопительного периода наружных температур tн, равных данной температуре или ниже. Эта кривая строится на основе данных, приведенных в нормативных документах. В нижнем правом квадранте проведена прямая линия под углом 450 к вертикальной и горизонтальной осям, используемая для переноса значений шкалы n из нижнего левого квадранта в верхний правый квадрат. Кривая продолжительности тепловой нагрузки (5) строится для разных наружных температур tн по точкам пересечения штриховых линий, определяющих тепловую нагрузку и длительность стояния нагрузок, равных или больше данной.

Площадь под кривой(5) продолжительности тепловой нагрузки равна расходу теплоты на отопление и вентиляцию за отопительный сезон Qсгод. Если по оси абсцисс кривой (5) продолжительности сезонной тепловой нагрузки построить равновеликий прямоугольник 0bcd0 площадью, равной площади под графиком продолжительности, то высота этого прямоугольника будет равна среднему расходу теплоты за отопительный сезон:

Qсср = Qсгод / nо,

где nо – длительность отопительного сезона, с/год или ч/год.

Если на оси ординат кривой (5) продолжительности тепловой нагрузки построить равновеликий прямоугольник 0kln0 площадью, равной площади под графиком продолжительности, то основание этого прямоугольника будет равно длительности использования расчетной сезонной тепловой нагрузки за отопительный сезон:

nu = Qсгод / Qс/

где Qс/ = Qо/ + Qв/.

В случае отсутствии данных для ориентировочных расчетов можно принимать следующую длительность отопительного сезона (табл.1):

 

Продолжительность сезонной тепловой нагрузки на территории России

Таблица 1

Географическая часть страны	nо, сутки/год	nо, часы/год.
Сибирь, Урал, север европейской части	19,8 106	5500
Средняя полоса европейской части	18 106	5000
Юг европейской части	(14,4¸16,2) 106	4000¸4500
Кавказ	(9¸10,8) 106	2500¸3000

 

Кроме того, существует задача экономической оптимизации учета изменения климата. На этом этапе производится сопоставление теплопотерь через ограждающую конструкцию и теплозатрат на отопление.

 

2.Индентификация рисков «перетопа и недотопа» в процессе теплоснабжения городов

2.1. Понятие  «перетопа и недотопа»

 

«Перетоп» (избыток тепла) – это такая ситуация когда, при относительно тёплой погоде поставляемое тепло  оказывается избыточно, и отапливаемое помещение перегревается, вследствие этого потребитель чувствует дискомфорт.

«Недотоп» (недостаток тепла) - возникает тогда, когда фактическая температура горячей воды в системе отопления после источника теплоснабжения и, соответственно, на входе в дом ниже, чем должна быть по температурному графику теплоснабжения в соответствии с фактической температурой наружного воздуха.

Наиболее сложной, по мнению специалистов в области изучения климатических рисков является задача идентификации рисков. Другими словами, важно понимать и четко сформулировать какие, риски необходимо определять. Климатический риск процесса отопления,прежде всего, определяется, как риск «перетопа и недотопа»

В эти термины можно вкладывать разный смысл.

С одной стороны при использовании основных характеристик отопительного периода (средняя температура наружного воздуха и продолжительность периода) «перетоп и недотоп» определяется как максимальные и минимальные отклонения за конкретные сезоны этих характеристик от нормативных.

С другой стороны подробный анализ процесса для открытых систем теплоснабжения позволяет определить ежегодные «перетопы или недотопы» в зависимости от складывающегося режима температуры наружного воздуха.

 

2.2. Классификация рисков «перетопа и недотопа»

 

В ходе исследования климатических рисков, возникающих в процессе отопления, была разработана классификация рисков, в зависимости от видов «перетопа и недотопа» (рис. 3)

Рис. 3. Классификация рисков «перетопа и недотопа»

 

Виды «перетопов и недотопов» связаны с тем, какие особенности  отопительного периода и процесса отопления рассматриваются для их выявления. Возможны следующие варианты:

• При изменении средней продолжительности отопительного периода от года к году, возникают отличия в конкретном году от многолетнего значения продолжительности, с учетом которого закупается топливо на предстоящей отопительный сезон. Вследствие этого возникает вероятность отклонения в днях или даже неделях, это служит основанием для  расчета риска, назовем это – «риск изменчивости средней многолетней продолжительности (или средний риск)». Метод и расчет данного риска приведен в Главе 3.
• Отклонения отдат, устанавливаемых по приказу о начале и завершении отопительного сезона от нормативного значения продолжительности, создают другие значения «перетопов или недотопов». Назовем эти риски – «реальными»; Расчет данного вида риска  также приведен в  Главе 3.
• «Перетоп или недотоп» также может возникать вследствие «желания» экономить топливо (в некоторых случаях в связи с административным ограничение транша на закупку топлива), назовем это – «административным» риском. Последние виды риска могут быть рассчитаны только в результате анализа графиков подачи тепла, которые должны храниться.

Кроме того «недотопы» и аварии возникают в связи с несовершенством централизованного теплоснабжения в России и это сравнительно частный вид риска - «проектный риск».

На рис. 4 представлен график,на котором схематично изображено возможное возникновение «перетопа или недотопа» в зависимости от складывающегося режима температуры наружного воздуха.

Рис. 4. Температурный график регулирования системы теплоснабжения.

 

Температурный (отопительный) график — зависимость температуры теплоносителя (воды) в системе отопления от температуры наружного воздуха.

Температура теплоносителя на входе в систему отопления зависит от температуры наружного воздуха, то есть чем ниже температура наружного воздуха, тем с большей температурой должен прийти теплоноситель в систему отопления.Температурный график выбирается при проектировании системы отопления здания, от него зависит размер отопительных приборов и расход теплоносителя в системе.Регулирование заключается в поддержании на источнике теплоснабжения температурного графика (температуры прямой сетевой воды), обеспечивающего в отопительный период необходимую температуру внутри отапливаемых помещений при неизменном расходе сетевой воды.

На оси абсцисс данного графика указаны средние температуры наружного воздуха, характерные для определенного пункта, с указанием критических значений от + 80С (температура начала ОП) до -260С (расчётная температура наиболее холодной пятидневки по Санкт-Петербургу)

На оси ординат указаны значения температурыводы нагреваемой в трубопроводе. Критическими значениями котла для открытой системы централизованного теплоснабжения, которая характерна для Санкт-Петербурга, являются 700 и 1300С (minи max) соответственно.

Кривая графика характеризует зависимость температуры воды в  трубопроводе  от температуры наружного воздуха. При централизованном регулировании режима отопления, в тех случаях, когда топлива недостаточно, вследствие чего диспетчер намерено экономит топливо или ограждающие конструкции не способны противостоять низким температурам, наблюдается «недотоп».Это характеризуется недостаточной температурой в помещении (менее + 200), что влечет разные негативные последствия (дискомфорт, ухудшение состояния здоровья, а по мимоэтого экономические затраты на приобретение дополнительного обогревательного оборудования  и т.д.). В тех случаях, когда тепло оказывается «избыточным», т.е. возникает «перетоп», особенно в начале и конце отопительного периода, происходит так называемое «регулирование форточками», что то же несет определённые потери.

 

3. Климатические риски  систем теплоснабжения

3.1. Влияние социально-климатических факторов на климатические риски

 

Нарушения качества теплоснабжения, в общем случае, могут возникнуть во всех взаимосвязанных элементах системы теплоснабжения: генерирующих установках, сетях, системах потребителей. Для разработки методики анализа и оценки экономических последствий следует установить результаты влияния качества теплоснабжения на всех участников этого процесса. В качестве основных участников процесса теплоснабжения будем рассматривать:

1) население, как  потребителя жилищного и социально-экономического  сектора города;

2)предприятия  и организации, выполняющие функции  снабжения города топливом, теплом, электроэнергией, водой и другими  ресурсами;

3) предприятия  и организации потребители, в  т.ч. производственные, торговые и  оказывающие разного рода услуги;

4) некоммерческие  предприятия и организации потребители (ясли, детские сады, школы, больницы)

5)административные организации потребители (федеральные, городские, районные);

6) город (район);

7) страна.

Экономические результаты, вызванные нарушением качества теплоснабжения, распределяются между всеми участниками и могут быть как положительными, приносящими определенную выгоду, так и отрицательными, вызывающими экономические потери (ущерб). При этом интересы участников этого процесса в каждом конкретном случае могут и не совпадать.

Экономические потери (ущерб) следует рассматривать как совокупность дополнительных затрат, связанных с нарушением качества теплоснабжения. Дополнительные затраты потребителей энергии связаны, вызваны необходимостью компенсации «недотопов и перетопов», ростом тепловых потерь и ускоренным износом зданий, недовыработкой продукции, порчей оборудования и сырья, неполным использованием персонала. Следовательно,экономические затраты, возникающие при нарушении качества теплоснабжения, необходимо рассматривать применительно к каждому участнику процесса и в соответствии с конкретными условиями его функционирования.

Совершенно очевидно, что большая часть из перечисленных последствий допускает определенное экономическое измерение. При этом необходимо иметь в виду, что для различных участников процесса теплоснабжения экономические последствия нарушения качества теплоснабжения будут выглядеть неодинаково. Экономические последствия, возникающие при нарушении качества теплоснабжения можно распределить по участникам процесса следующим образом:

1. Население:

• Затраты на возмещение ущерба здоровью - дополнительные затраты на лечение (помимо государственного лечения);

• Прямые затраты на оборудование и электроэнергию для обогрева помещений с целью компенсации недополученного тепла;

• Дополнительный «эффект» за счет использования газа на отопительные нужды;

• Ущерб от пожаров в связи с необходимостью дополнительного обогрева за счет других источников;