К ВОПРОСУ ОПТИМИЗАЦИИ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

 

Каравайков В.М., Шипов А.В., Кукушкин С.В. (КГТУ, г. Кострома, РФ)

 

The condition of thermal networks of the Kostroma area is analysed, the directions of increase of efficiency of use of energy and reliability of supply by a heat, including are considered at the expense of increase of quality of the administrative decisions.

 

В современных условиях оптимизация организационно-технических решений при проектировании и эксплуатации тепловых сетей должна основываться на инвестиционной стратегии, сущность которой состоит в том, чтобы путем разработки комплексного плана с учетом влияния внешней и внутренней среды максимально повышать эффективность функционирования системы теплоснабжения.

Региональным центром энергосбережения при КГТУ проводится системный анализ функционирования, состояния и перспектив развития тепловых сетей Костромской области. Синтезом системного анализа является комплексный план, на основании которого принимаются соответствующие организационно-технические решения. Этот план входит составной частью в областную целевую программу «Энергоэффективная экономика Костромской области на 2005 год и на период до 2010 года».

Проведенный анализ показал, что состояние тепловых сетей Костромской области характеризуется следующими факторами:

►     Высокая степень износа тепловых сетей (их низкая надежность). Более 50% муниципальных тепловых сетей отработали свой срок службы и относятся к категории изношенных. Действительные потери тепла и воды неизвестны, т.к. испытания сетей не проводятся в полном объеме.

►     Нарушение тепловой изоляции тепловых сетей и потери тепла через изоляцию. В качестве теплоизоляции до сих пор часто используется минеральная вата (при канальной прокладке). Шурфовка тепловых сетей и осмотр их при проведении ремонтных работ показал, что на значительных участках изоляция или повреждена, или отсутствует.

►     Трубопроводы систем центрального теплоснабжения, не имеющие современной теплогидроизоляции, теряют до 30% тепла и до 40% подготовленной воды.

►     Нарушение гидравлических режимов тепловых сетей. В муниципальных тепловых сетях в основном не проводятся гидравлические испытания сетей, их промывка, наладка гидравлического режима.

Изменить сложившееся положение можно только путем оптимизации организационно-технических решений, направленных на использование прогрессивных новейших технологий производства, современного оборудования и высокоэффективных материалов.

Можно считать доказанным, что альтернативой металлическим трубам для систем отопления являются трубы из полимерных материалов. В отличие от металлических труб они не корродируют, на их внутренней поверхности не образуются отложения, так что на весь срок эксплуатации они не меняют свои гидравлические характеристики. Срок службы пластмассовых труб в системах отопления (до 90⁰С) и горячего водоснабжения (до 75⁰С) – не менее 25 лет.

Применение современного материала (пенополиуретана) для устройства в заводских условиях теплоизоляции трубопроводов центрального обеспечивает снижение тепловых потерь до 2,5 раз по сравнению с применением традиционных материалов. Применение полиэтиленовых труб для устройства гидроизоляции трубопроводов позволяет укладывать их непосредственно в траншею, без устройства каких-либо каналов.

Ключевым элементом системы оптимизации организационно-технических решений является методика оценки инвестиционных проектов, направленных на повышение надежности тепловых сетей. Методика должна включать аудиторскую проверку состояния тепловых сетей и объективную оценку экономической эффективности капиталовложений.

Данные, полученные на основании такой аудиторской проверки в Костромской области  приведены в таблице 1, в которой указаны протяженность и срок эксплуатации тепловых сетей.

 

Таблица 1 - Сведения о тепловых сетях Костромской области

 

Из приведенных данных следует, что общая протяженность тепловых сетей составляет 875 км. Требуется срочная замена 376 км тепловых сетей, находящихся в эксплуатации свыше 20 лет.

Наиболее уязвимыми характеристиками теплопроводов являются сверхнормативные теплопотери, обусловленные техническим состоянием трубопроводов, их преждевременный выход из строя под воздействием коррозии. Опыт эксплуатации систем теплоснабжения свидетельствует о том, что ежегодно на ремонт сетей старше 10 лет расходуется не менее 40 % от их балансовой стоимости при бесканальной прокладке и до 25 % – при прокладке в непроходных и полупроходных каналах; при воздушной прокладке эта величина равна ≈ 10 %. Эти данные получены в результате обработки бухгалтерских материалов ряда организаций, обеспечивающих теплоснабжение сельских потребителей Костромского и Галичского районов. Отсюда следует, что на ремонтные работы по восстановлению тепловых сетей при бесканальной прокладке расходуются за 2,5 года средства, равные полной стоимости сетей, а при других видах прокладки этот срок составит от 4-х до 10 лет.

По этим данным можно сделать вывод о том, что перекладка тепловых сетей с использованием современных элементов теплопроводов, обеспечивающих безаварийное функционирование сетей в течение 20…30 лет (полиэтиленовые трубы, стальные трубы в заводской пенополиуретановой изоляции), экономически оправдана, поскольку срок окупаемости капитальных вложений составит от 3 до 5 лет, а далее ежегодная экономия будет составлять от 10 до 40% стоимости сетей в течение оставшихся 15…20 лет эксплуатации теплопроводов.

В то же время опыт эксплуатации и расчеты показывают, что тепловые сети воздушной прокладки целесообразно поддерживать в рабочем состоянии за счет ремонтов (без перекладки) в течение 15…18 лет, поскольку затраты при этом составят в среднем до 10…12 % от балансовой стоимости сетей. При сроке эксплуатации, превышающем 18 лет, затраты на ремонт возрастают до 25…40 % стоимости сетей, поэтому их перекладка становится экономически целесообразной.

В соответствии с разработанной методикой перекладка тепловых сетей целесообразна при сроке окупаемости проекта до 5 лет (и менее). В противном случае (при сроке окупаемости более 5 лет) предпочтительнее поддерживать работоспособность сети за счет ремонтов и технического обслуживания.

В масштабе Костромской области расчетным путем определены объемы работ и их стоимость по поддержанию тепловых сетей в работоспособном состоянии за счет перекладки и капитальных ремонтов.

Результаты расчетов сведены в таблицу 2.

 

Таблица 2 - Затраты по содержанию тепловых сетей Костромской области

Календарный год	Общая протяженность тепловых сетей, км	Подлежит перекладке, км		Стоимость работ и материалов тыс. руб.	Примечание
		всего	в данном календарном году
2004	875	183	60	324000	Расчет выполнен в ценах 2005г. Стоимость работ и материалов изоляции 200% от стоимости труб (max).
2005	875	174	60	324000
2006	875	162	60	324000
2007	875	120	50	270000
2008	875	108	50	270000
2009	875	100	50	270000
2010	875	90,5	40	216000
На конец периода	875	70	Всего 370	1998000

 

Методологическое обоснование систем управления производственными процессами по реконструкции и развитию тепловых сетей требует исследования характера стратегических решений принимаемых на различных уровнях управления региона. Такое исследование позволяет выделить следующие основные особенности организационно-технических решений:

►     многопараметричность и сложность решаемых проблем;

►     множество противоречивых критериев выбора подходящей альтернативы;

►     сложность поиска компромисса между личными и ведомственными интересами лиц, принимающих решения;

►     необходимость быстрого и эффективного принятия решений.

Один из способов оптимизации организационно-технических решений по реконструкции и развитию системы теплоснабжения является повышение степени системной интеграции и управляемости всего производственно-технологического комплекса теплоснабжения, путем повышения обоснованности и адекватности принимаемых управленческих решений. Последнее возможно лишь в случае оперативного получения руководителями всей необходимой информации не только о текущих показателях инвестиционных проектов, но и о возможных сценариях реализации этих проектов, их вероятных последствиях и альтернативах с учетом развития науки и техники.

Проведенные исследования показали, что современный уровень информационных технологий в состоянии предоставить весь необходимый инструментарий для решения такого рода задач. В этой связи, объективно обоснованным является предложение по разработке и внедрению единой корпоративной информационной системы, которая позволит решать не только оперативные, но и стратегические задачи по управлению теплоснабжением региона. Целью создания данной системы является повышение энергоэффективности  и надежности теплоснабжения за счет повышения качества управленческих решений.