Затраты на ремонт и замену сетей теплоснабжения являются серьезным источником расходов теплоснабжающих организаций, оптимизация которых позволяет сохранять рентабельность работы теплосетей на фоне ограничения роста тарифов и тенденции снижения бюджетного финансирования. Внедрение современных технологий при замене или модернизации теплотрасс позволяет снизить эксплуатационные расходы, существенно увеличить срок службы трубопроводов и, как следствие, повысить общую рентабельность работы теплоснабжающих организации на длительных циклах инвестиционного планирования.
Использование стальных труб ППУ
Традиционным способом замены или ремонта теплосетей является укладка стальных труб определенного диаметра в минераловатной или полиуретановой изоляции, которая сопровождается большим объемом земляных работ. Последний фактор определяет длительность цикла производимых работ, а игнорирование необходимых тепло-гидравлических расчетов приводит к необоснованному завышению диаметров трубопроводов.
Реальным фактором повышения рентабельности работы теплосетей выступает их инвентаризация и паспортизация, основные параметры которой позволяют оптимизировать существующие теплоцентрали. Внедрение современных материалов и технологий повышают надежность и реальный срок службы тепловых сетей, инвестиционная привлекательность которых выявляется только при долгосрочном планировании.
Сравнение гибких изолированных труб и стальных ППУ
Предметом данной статьи является комплексное сравнение гибких изолированных трубопроводов Изопрофлекс-115А и стальных труб в полиуретановой изоляции (сталь в ППУ), выполненных по ГОСТу. Технические, физические и гидравлические параметры предоставлены группой ПОЛИМЕРТЕПЛО, которая является производителем обоих видов труб и имеет достаточный материал для их сравнения.
В качестве базы сравнения выступили тепловые сети в городе Урай, который находится в Ханты-Мансийском автономном округе. Технический и экономический анализ выполнен на основе временных и тепловых расчетов с помощью программы ZuluThermo.
Программа ZuluThermo работает в комплекте с геосистемой ZuluGIS и дает возможность создавать модели теплоснабжающих систем, с привязкой к топографии города и с учетом его кадастрового деления. Также ZuluThermo предоставляет возможность разрабатывать рабочие справочники теплосетей для их последующей эксплуатации, ремонта или замены.
Исходные данные для расчетов взяты из действующей схемы районных теплотрасс города Урай. В качестве иллюстрации приводится исходная схема теплоснабжения, для которой были разработаны три варианта: действующая теплоцентраль, Сталь в ППУ и теплосеть на основе Изопрофлекс-115А.
Технические характеристики трубопроводов
В силу разницы в исходных материалах трубопроводы на основе Изопрофлекс-115А и Сталь в ППУ имеют отличия в показателях теплопроводности и шероховатости стенки внутренней трубы, толщине слоя теплоизоляции, а также в способах и методах монтажа. Толщина слоя теплоизоляции для стальных трубопроводов выше, чем у Изопрофлекса-115А, так как стальные изделия рассчитаны на работу при температурах до 150°С.
Отличия в способах монтажа определяются целым перечнем дополнительных элементов для укладки стальных теплотрасс — опоры подвижного или неподвижного характера, отводы, компенсаторы и т.д. Для Изопрофлекс-115А данный ассортимент монтажных элементов не нужен, что определяется гибким характером напорной армированной трубы из сшитого полиэтилена в полужесткой изоляции из пенополиуретана.
Результаты сравнения гидравлических параметров
Результаты сравнения всех трех вариантов тепловых сетей района города Урай соответствуют нормативным документам по тепловым потерям, однако расчеты выявили существенное завышение диаметров труб действующих теплотрасс.
Рассчитанные электронной программой ZuluThermo диаметры труб Сталь в ППУ и Изопрофлекс-115А показывают их высокую эффективность в части потерь тепла и скорости движения теплоносителя, что дает возможность снизить температуру на входе в теплоцентраль.
Низкая шероховатость и гибкость трубопроводов из Изопрофлекс-115А дают дополнительное преимущество работы гидравлической сети в части низких потерь напорных характеристик. Такая особенность структуры Изопрофлекс-115А позволяет уменьшить напор на входе тепловой сети и существенно снизить расходы на электрическую энергию для работы насосной группы.
Также необходимо отметить, что уменьшенный напор позволяет не только снизить эксплуатационные расходы в период работы тепловой сети, но и предусмотреть существенный резерв трубопроводов Изопрофлекс-115А в части подключения дополнительных объектов теплоснабжения.
В качестве резерва принято считать величину расхода теплоносителя, которая может быть использован на подключения дополнительных объектов теплоснабжения, без потери качества снабжения теплом. При этом учитывается, что расчетное количество тепла для всех потребителей одинаково. Окончательный расчет самого протяженного участка районной тепловой сети подтверждает, что теплоцентраль Изопрофлекс-115А превосходят по резервной пропускной способности трубы из стали практически в 3 раза.
Эксплуатационные расходы и преимущества Изопрофлекс-115А
Для сравнения эксплуатационных затрат были использованы среднемесячные температуры в городе Урай и графики отпуска тепла в теплоснабжающей организации. Также программа ZuluThermo позволяет формировать свои графики отпуска тепла в подгруппе «Расчет температур на источник». Ежемесячные и годовые расчеты эксплуатационных параметров теплосетей на основе стали и Изопрофлекс-115А показали небольшое превышение затрат на эксплуатацию стальных труб в теплоизоляции из синтетических материалов.
При более высоких ценах и сопоставимых затратах на эксплуатацию, теплотрассы с Изопрофлекс-115А имеют ряд ощутимых преимуществ на всех этапах проектирования, строительства и эксплуатации:
- поставка полимерных труб в бухтах от 150 до 1500 метров существенно упрощает процесс проектирования тепловых сетей и снижает количество дополнительных элементов для монтажа; небольшой вес полимерных изделий снижает транспортные расходы на их доставку до места монтажа;
- использование длинномерных отрезков, технология соединения без сварки и небольшой вес трубопроводов из пластика сокращают сроки монтажа в несколько раз;
- на строительной площадке нет необходимости эксплуатации тяжелых подъемно-транспортных механизмов;
- неизменная пропускная способность полимерных трубопроводов гарантирует постоянство параметров системы теплоснабжения на всем протяжения срока эксплуатации;
- при аварийных и механических повреждениях тепловых сетей ремонт производится ручным способом в сжатые по времени сроки. При перемерзании пластиковых труб они сохраняют свою герметичность и восстанавливают свойства после оттаивания.
Полимерные трубы Изопрофлекс сохраняют свои механические и гидравлические свойства на всем протяжении нормативного срока эксплуатации.
Срок службы и экономическая эффективность
Актуальность полимерных трубопроводов для тепловых сетей особенно ярко реализуется в практике концессионных соглашений, когда эксплуатирующая организация берет на себя долгосрочные обязательства по снабжению теплом объектов коммунальной инфраструктуры. Эксплуатирующая организация (концессионер) заинтересована в минимальных расходах на содержание и ремонт тепловых сетей, что сокращает сроки возврата инвестиций и гарантирует концессионеру заложенную прибыль и экономический эффект.
Предварительно теплоизолированные трубы Изопрофлекс-115А полностью соответствуют требованиям концессионных соглашений, имеют длительный срок эксплуатации, а затраты на их содержание и ремонт предполагаются только в случае возникновения форс-мажорных обстоятельств. Для обоснования вышеизложенных тезисов имеет смысл произвести расчеты коммерческой эффективности проекта районной системы теплоснабжения города Урай. При этом будем учитывать, что время жизненного цикла пластиковых труб Изопрофлекс составляет 49 лет.
Согласно действующим нормативным документам, срок замены стальных трубопроводов составляет 30 лет, однако данная норма действует при сохранении нормированных параметрах тепловых сетей, что редко соблюдается на практике. Нарушение химического состава сетевой воды и присутствие воздуха в системе снабжения теплом существенно сокращают срок эксплуатации тепловых сетей, а отсутствие средств диагностики для своевременного ремонта теплоцентралей приводит к масштабным авариям. Российскими учеными из Военно-космической академии была разработана математическая модель работы теплотрасс, которая учитывает среднюю статистику уровня накопленных повреждений. По этой модели срок замены стальных трубопроводов сокращается до 10 лет, что вполне соответствует реальному положению дел в жилищно-коммунальном секторе.
Срок службы полимерных труб подтверждается практикой их использования в Великобритании и США, где массовое использование полиэтилена датировано серединой пятидесятых годов прошлого века. Массовое применение технологии сшитого полиэтилена (материал внутренних труб Изопрофлекс-115А) началось в восьмидесятых годах, что также дает основания для подтверждения нормативного срока эксплуатации 49 лет.
Проведенные расчеты показывают, что сумма капитальных и эксплуатационных затрат на всем протяжении срока эксплуатации для трубопроводов Изопрофлекс-115А практически в три раза меньше, чем те же затраты на теплотрассы из стали. Экономия для конкретного участка районных тепловых сетей города Урай составила 36,6 миллиона рублей.
Заключение
Приведенные в данной статье цифры, показатели и расчеты явным образом показывают, что комплекс мероприятий по проектированию и модернизации теплосетей с помощью программных комплексов ZuluThermo и ZuluGIS, а также использование современных полимерных труб Изопрофлекс, дает возможность создавать по-настоящему надежное и бесперебойное теплоснабжение объектов жилищно-коммунальной сферы. К этому стоит добавить, что данные меры также позволяют существенно улучшить и финансовые показатели эксплуатирующих организаций теплоснабжения жилищно-коммунального сектора.
21.04.2021. Актуально 22.09.2023