Схемы теплоснабжения городов:новый технологический уровень разработки
Начальник департамента проектирования схем теплоэлектроснабжения городов
ООО "ЕвроСибЭнерго-инжиниринг"
ноябрь 2007 г.
Современная ситуация с теплоснабжением населенных пунктов
Схемы теплоснабжения городов разрабатывались специализированными проектными институтами и широко применялись до середины 90-х годов для планирования перспективного развития централизованного теплоснабжения, но за последние 10 лет полноценных схем теплоснабжения в стране разработаны единицы. В то же время активизировался процесс разработки Генеральных планов городов, естественным и необходимым продолжением которых являются Схемы развития городской инженерной инфраструктуры, без которых реализация Генплана не может носить законченный характер.
Администрации городов, где действуют системы централизованного теплоснабжения, столкнулись с проблемами теплоснабжения жилищно-коммунальных объектов и сдерживания роста тарифов на тепловую энергию. Эти проблемы явились следствием кардинальных изменений в структуре производства и потребления тепловой энергии.
Практически во всех более или менее крупных населенных пунктах имеется существенный дисбаланс в системе теплоснабжения: как правило, суммарная располагаемая тепловая мощность источников в разы превосходит уровень покрываемых тепловых нагрузок. «Недогруженность» источников тепла ведет к росту тарифов на отпускаемую тепловую энергию.
Наблюдая тенденцию к росту тарифов, многие предприятия и организации решают проблемы теплоснабжения строительством собственных независимых источников тепла, как правило – мелких котельных на местном топливе, в большинстве своем характеризующихся довольно низким КПД и достаточно большими удельными эксплуатационными затратами.
Необходимость компенсировать часть стоимости тепловой энергии для населения при непрекращающемся росте тарифов, а также неопределенность в организации качественного снабжения теплом вновь строящихся зданий порождают естественное желание в городских административных органах иметь реальное представление о существующей системе теплоснабжения и перспективах ее развития.
Это возможно лишь при наличии разработанной с высоким качеством Схемы теплоснабжения, включающей в себя как анализ существующего положения, так и возможные варианты развития системы теплоснабжения на заданный расчетный срок, оптимизированные по критериям стоимости, качества и надежности, и сравниваемые по техническим, экологическим и экономическим показателям.
Технология проектирования Схем, применявшаяся ранее и закрепленная нормативными документами, в настоящее время восстановлена и доработана специалистами ООО «ЕвроСибЭнерго-инжиниринг» с учетом изменений, произошедших за последние годы в нормативной базе и технологиях предпроектных работ, структуре управления инженерными коммуникациями городов. (Cпециалисты компании – не новички этого направления проектирования, все приобрели необходимый опыт в ГРПИ «Гипрокоммунэнерго», одном из головных институтов, занимавшихся данной тематикой в «советские» годы.)
Новый технологический подход к разработке «Схемы теплоснабжения» на примере конкретного города
Столица Республики Бурятия – город Улан-Удэ – достаточно крупный город с населением 380 тыс. человек, большим количеством предприятий (более 350, в том числе и градообразующие), более 180 котельных и 2 ТЭЦ. Город, расположеный в Забайкалье, – не самом теплом месте России, – столкнулся со всеми вышеупомянутыми проблемами в процессе своего постсоветского развития. Администрация Улан-Удэ приняла единственно правильное решение – разработать Схему теплоснабжения на расчетный срок до 2020 года.
Территория города характеризуется очень сложным рельефом и высокой сейсмической активностью. Централизация теплоснабжения достигает 78%, при этом 67% всей тепловой нагрузки покрывается двумя основными источниками тепла – ТЭЦ №1 и ТЭЦ №2, при этом в тепловых сетях от основных источников тепла применяется одновременно «открытая» (70%) и «закрытая с ЦТП» (30%) схемы горячего водоснабжения. В подавляющем большинстве котельных агрегатов сжигается уголь местных месторождений, что не лучшим образом сказывается на экологической обстановке.
При разработке Схемы теплоснабжения города мы столкнулись с несколькими проблемами системного характера, связанными в первую очередь с отсутствием в структуре городского управления центра, где бы аккумулировалась и систематизировалась информация о системе теплоснабжения всего города (а не только в части, относящейся к теплоснабжению жилых и общественных зданий), а именно:
Отсутствие цельной информации о существующем состоянии теплоснабжения, особенно по предприятиям, организациям, производственным и складским базам;
Неопределенность перспективных градостроительных планов (в жилищном строительстве – на 2-3 года, по предприятиям – минимум сведений даже на текущий год);
- Несогласованность интересов города и собственников источников тепла, особенно в лице промышленных предприятий, и т.п.
Все эти проблемы нужно было решить в процессе обработки и согласования исходных данных, после чего провести все необходимые технологические расчеты – теплотехнические, гидравлические, экологические. Результаты работы следовало представить в виде пояснительной записки, расчетных таблиц и графических материалов (план города с нанесением необходимой графической информации – расположение жилой застройки и предприятий, источников тепла, тепловых сетей и их составляющих, состояния загрязнения атмосферы и т.п.), которые будут доступны для понимания и анализа заказчиком проекта.
Наиболее трудоемким оказался процесс получения корректных исходных данных, которые собирались буквально по крупицам в течение восьми месяцев. Параллельно с этим сравнивались архивные данные БТИ и данные предыдущих проектных разработок с существующим положением, практически все объекты системы теплоснабжения были обследованы нашими специалистами, произведено анкетирование подавляющего большинства предприятий и организаций города, получены необходимые ответы от организаций, эксплуатирующих инженерную инфраструктуру города и занимающихся экологическим мониторингом. Только по завершении этого процесса можно было приступать к технологическим расчетам и моделированию вариантов.
С технологическими расчетами все представлялось достаточно ясно – вся цепочка необходимых расчетов расписана по пунктам, у специалистов ООО «ЕвроСибЭнерго-инжиниринг» имелось необходимое программное обеспечение, как собственное, так и покупное. Однако проблема графической части проекта при имеющихся ресурсах представлялась трудноразрешимой: для создания необходимых чертежей и схем намеченного объема нужно было бы привлечь не менее пяти высококвалифицированных специалистов-чертежников.
Однако практически все вопросы были сняты после знакомства с компанией ИВЦ «Поток». Как оказалось, ИВЦ «Поток» располагает технологией, позволяющей в рамках программной платформы «CityCom» создать комплексную информационно-технологическую модель системы теплоснабжения. Такая «электронная» модель исходно строится на основе масштабного или условно-масштабного графического представления сетей на плане города, и этот подход автоматически снимает проблему графической интерпретации любой информации, которой наполнена база данных модели. В то же время инструментальные средства для создания электронной модели тепловых сетей имеют модульную структуру, настраиваемы, и могут включать в себя большой набор разнообразных расчетных и технологических подсистем.
Совместными усилиями, проведя адаптацию достаточно известной разработки ИВЦ «Поток» – информационно-графической системы «CityCom-ТеплоГраф» - к нашей технологии проектирования Схем теплоснабжения, мы получили мощный инструмент, позволяющий объединить в процессе проектирования создание баз исходных данных, необходимые технологические расчеты, графическое отображение каждого из разрабатываемых вариантов, а также печать необходимых таблиц, чертежей, планов и схем на бумажных носителях, готовых к представлению в составе Схемы теплоснабжения. Все созданные в процессе проектирования информационные базы данных могут быть применены при последующем внедрении ИГС «CityCom-ТеплоГраф» в городе (а базовая конфигурация этой системы разработана как раз для использования на предприятиях, занимающихся эксплуатацией тепловых сетей).
Благодаря дружелюбному интерфейсу «ТеплоГрафа», возможности работы на цифровой картографической подоснове и создания разных слоев изображения, удобному процессу трассировки тепловых сетей и привязки их к конкретным объектам, простоте ввода исходной информации и надежным алгоритмам, нам удалось все проблемы графической части проекта решить собственными силами, без привлечения сторонних специалистов. Интегрированный в «ТеплоГраф» инструментарий для гидравлических расчетов и многовариантного моделирования позволил эффективно решить и все основные задачи по выверке существующих и проектированию перспективных режимов теплоснабжения.
Дальнейшее запланированное сотрудничество с ИВЦ «Поток» будет направлено на совершенствование созданной совместными усилиями «проектировочной» конфигурации «ТеплоГрафа», а также адаптации другой отраслевой разработки, ИГС «CityCom-ЭлГраф», для проектирования Схем электроснабжения городов в процессе намеченной к разработке «Схемы развития электрических сетей» города.
Разработка Схемы теплоснабжения г. Улан-Удэ была успешно завершена, проведен глубокий анализ существующего состояния теплоснабжения города и предложено восемь возможных вариантов развития и оптимизации системы теплоснабжения города на расчетный срок. Отдельным томом представлены описание и расчеты экологического воздействия источников тепла (котельных и ТЭЦ) на атмосферу города и мероприятия по снижению вредных выбросов. В настоящее время заказчик работы проводит необходимые экспертизы и согласования перед утверждением Схемы.
Рис.2. Технологическое описание объектов тепловых сетей на основе их графического представления
Рис.3. Гидравлическое моделирование и анализ режимов теплоснабжения в ИГС «CityCom-ТеплоГраф»
Современную «Схему теплоснабжения» – каждому населенному пункту России!
Перспективному проектированию в области развития инженерных коммуникаций – Схемам теплоснабжения (электроснабжения, водоснабжения, газоснабжения…) населенных пунктов – нет альтернативы, городам необходимо планомерное и направленное развитие инженерных сетей, это уже осознают наиболее продвинутые лидеры городов и регионов, где уже приняты целевые программы по разработке Схем развития инженерных коммуникаций.
Специалисты ООО «ЕвроСибЭнерго-инжиниринг» теперь твердо уверены – практика и методология проектирования Схем теплоснабжения городов восстановлены на новом технологическом уровне. Современные инструменты, разработанные для информационно-технологического компьютерного моделирования систем теплоснабжения, позволяют более качественно анализировать и оценивать существующее состояние теплоснабжения города в целом, наметить и глубоко проработать большее количество возможных вариантов развития теплоснабжения и выявить среди них наиболее оптимальный по заданным параметрам вариант, который позволит любому городу стабильно и планомерно развиваться.
Администрации городов, в свою очередь, получают выверенный стратегический план развития, возможность контроля его исполнения, а также обоснование необходимых для реализации этого плана инвестиционных программ.