Тепло города Питера

Проблемы обеспечения тепловой энергией Санкт-Петербурга, по причине достаточно суровых климатических условий, по своей значимости могут сравниться с проблемами обеспечения населения продовольствием.

Санкт-Петербург – самый большой мегаполис северных широт, имеющий одну из крупнейших в мире систем централизованного теплоснабжения. Общая протяженность магистральных и внутриквартальных теплотрасс города составляет около 5000 км в двухтрубном исчислении (обычно теплотрасса состоит из двух труб: по одной горячая вода поступает от теплоисточника к потребителю, а по другой охлажденная возвращается обратно).

В середине 60-х годов темпы ввода жилья в Санкт-Петербурге значительно опережали ввод практически всех инженерных систем и коммуникаций, и руководство города приняло решение строить вместо ТЭЦ относительно дешевые крупные котельные мощностью 260–280 Гкал.ч. Однако принципиальная схема теплоснабжения осталась прежней: каждый потребитель подключался к общей тепловой сети ТЭЦ или районной котельной непосредственно, без центральных тепловых пунктов (ЦТП). Подключение осуществлялось по общепринятой схеме: системы отопления подключались через элеваторы, а системы горячего водоснабжения – по открытой схеме (через регулятор температуры).

Тепловая сеть, как правило, сооружалась радиальной, что предусматривалось ранее действующими нормами и требовало наименьших капиталовложений. Со временем тепловые нагрузки, число подключенных потребителей, диаметры сетей, общая протяженность сетей и расстояния от ТЭЦ или котельных до удаленных потребителей стремительно возросли. В частности, новые жилые дома стали сооружаться с ванными в каждой квартире, что резко увеличило удельный вес горячего водоснабжения, который доходит в настоящее время до 30% от общего теплового отпуска, стали возводиться здания повышенной этажности. Принципиальная система теплоснабжения продолжала оставаться в основном неизменной.

Сложившаяся на сегодня система горячего водоснабжения имеет серьезные недостатки. В частности, повышенная коррозийная агрессивность невской воды приводит к проявлению внутренней коррозии металла трубопроводов, что сопровождается повышением цветности воды горячего водоснабжения. При большом удельном весе горячего водоснабжения и большой протяженности происходит изменение пьезометрического графика тепловых сетей, в результате этого в верхних этажах зданий повышенной этажности происходит нарушение бесперебойного горячего водоснабжения. К тому же имеют место перетопы в осенне-весенние периоды.

Необходимо также отметить, что в последние десятилетия значительно ухудшилось качество применяемых металлических труб. Анализ реальных сроков эксплуатации трубопроводов тепловых сетей показал, что при полном соответствии стали и труб требованиям технических условий возможны коррозионные повреждения трубопроводов в сроки существенно ниже нормативных. Перенос основных операций по обработке жидкой стали из сталеплавильной печи в ковш привело к коренным преобразованиям идеологии организации сталеплавильного производства. Однако применение данной технологии привело к появлению в стали условно коррозионно активных неметаллических включений (КАНВ), которые вносятся в сталь в процессе внепечной обработки жидкой стали в ковше с участием высокоосновного шлака при определенных технологических параметрах и вызывают высокую скорость коррозии стали независимо от ее марки. Исследования КАНВ в сталях текущего производства различных отечественных и зарубежных заводов показали, что значительная часть производимых сегодня трубных сталей содержит КАНВ, в то время как стали, произведенные ранее (20–30 лет назад), таких включений не содержат.

Применение закрытой схемы горячего водоснабжения в системах теплоснабжения от крупных котельных решило бы ряд сложных вопросов. Однако попытка применения такой схемы, сделанная много лет назад, выявила ее непригодность из-за сильной агрессивности невской воды: сеть горячего водоснабжения после подогревателя и внутренние системы горячего водоснабжения жилых зданий подвергаются интенсивной внутренней коррозии и быстро выходят из строя. С учетом вышеуказанных недостатков в Ленинграде было принято решение о развитии открытой схемы горячего водоснабжения с централизованным приготовлением воды на котельных и ТЭЦ.

В период интенсивного жилищного строительства была рекомендована схема подключения нагрузки отопления по независимой схеме. При данной схеме присоединения предусматривалось подключение потребителей через водо-водяной подогреватель, устанавливаемый в центральном тепловом пункте (ЦТП), с подключением квартальной системы горячего водоснабжения к первичному источнику теплоснабжения.

Существующие схемы теплоснабжения Санкт-Петербурга характеризуются высокой повреждаемостью, большими тепловыми потерями и, как следствие, недостаточной (ниже расчетной) экономичностью эксплуатации водяных тепловых сетей. Низкие надежность и экономичность тепловых сетей – следствие технической политики, проводимой в нашей стране на протяжении нескольких десятилетий. В настоящее время в основных нормативных документах отсутствует целостная концепция надежности и экономичности теплоснабжения, которая бы учитывала особенности невских гидрологических и климатических условий, оптимальную мощность и необходимость резервирования теплоисточников и сетей, требования к материалам и трубам, эксплуатационно-ремонтному обслуживанию и т.д. Существующие стальные трубопроводы тепловых сетей быстро стареют, теряют свою герметичность.
Утечки в системах теплоснабжения приводят к изменению водного режима прилегающих территорий, их подтоплению, а также к повышению коррозийной активности грунтов. Изменение гидрогеологического режима территории оказывает негативное воздействие на все здания и сооружения, построенные как на поверхности, так и под землей. По оценкам ряда ученых, значительное ухудшение санитарно-эпидемиологического состояния жилых помещений, особенно расположенных на первых этажах, связано с подтоплением территории в результате аварий трубопроводов.

Кроме непосредственного отрицательного влияния вследствие разлива воды разгерметизация трубопроводов вызывает необходимость проведения ремонтно-восстановительных работ. Выполняемые в городских условиях, они иногда требуют перекрытия проезжей части дорог либо закрытия одной или нескольких полос движения, что нарушает нормальный ритм функционирования транспортного хозяйства города. Это приводит к замедлению движения автомобилей, к увеличению выброса вредных веществ с выхлопными газами, а также к увеличению (в 3–10 раз) количества дорожно-транспортных происшествий.

Таким образом, теплотрассы – наиболее уязвимый элемент системы теплоснабжения. Они поглощают основные бюджетные средства, выделяемые на отопление. Средний срок службы теплопроводов, которые прокладывались в Советском Союзе, не превышал 15 лет. К тому же с начала 90-х годов прошлого столетия работы по замене тепловых сетей практически прекратились, и износ накапливался более двух десятилетий.

Зависимость между ветхостью теплосетей и температурой в квартирах горожан прямая: чем больше износ – тем больше аварий и, соответственно, отключений тепла. Чтобы износ хотя бы не увеличивался, в Северной столице необходимо ежегодно проводить замену не менее 400 км трубопроводов тепловых сетей. Однако из-за нехватки средств даже совместными усилиями основным теплоснабжающим организациям города (ГУП «ТЭК Санкт-Петербурга» и ОАО «ТГК-1»), несмотря на большую поддержку городских властей, ежегодно удается заменить только около 250–300 км труб в двухтрубном исчислении. Но это капля в море, принимая во внимание, что не менее 2000 км трубопроводов тепловых сетей уже отработали свой срок и требуют замены в самое ближайшее время. У ГУП «ТЭК Санкт-Петербурга» и ОАО «ТГК-1» просто нет средств, чтобы заменять ветхие трубопроводы, а стоимость их прокладки необычайно высока: прокладка одного километра теплотрассы в двухтрубном исчислении оценивается в 300–700 тыс. долларов. Таким образом, износ сетей будет только нарастать, а количество аварий и отключений тепла в зимний период неизбежно будет нарастать.

В настоящее время надежность и непрерывность теплоснабжения потребителей в Санкт-Петербурге не соответствуют современным требованиям. В отличие от Москвы, где дефектов меньше и теплосети закольцованы, в Санкт-Петербурге радиальная система теплоснабжения. Преимущество закольцованной системы в том, что при обнаружении дефекта она позволяет тут же переключиться на другое кольцо и избежать отключения жилых зданий. В Петербурге же любой, даже незначительный прорыв может отразиться на сотнях домов. К тому же нельзя забывать, что около 80% теплового оборудования котельных ГУП «ТЭК Санкт-Петербурга» и ТЭЦ ОАО «ТГК-1» находятся в эксплуатации 25 лет и более. Оборудование физически и морально устарело и требует коренной реконструкции, а большинство котлов эксплуатируется уже 40–50 лет.

Общая протяженность теплосетей России немногим более 180 тыс. км, а износ уже составляет около 120 тыс. км. В целом по стране среднегодовое количество аварий на теплотрассах составило более двух на 1 км трубопроводов в год, увеличившись примерно в двадцать раз с конца 80-х годов. В силу сложившейся ситуации широкое распространение получила практика аварийной замены отдельных участков тепловых сетей, когда работы выполняются на скорую руку, зачастую в неблагоприятных метеоусловиях и с нарушением технологии. Расходование средств при этом на порядок больше стоимости плановых мероприятий по капитальному ремонту и замене теплопроводов. Как показала практика, начиная с 80-х годов прошлого столетия при температуре наружного воздуха ниже минус 15°С при повреждаемости тепловых сетей три аварии в год на 1 км теплотрассы коллапс централизованного теплоснабжения в городе неизбежен.

В настоящее время при строительстве или комплексной реконструкции систем выработки, транспортировки и потребления тепловой энергии появляется возможность применения новых технологических процессов, материалов и оборудования, которые позволяют значительно повысить эффективность использования химической энергии топлива, качество и надежность, а также экономическую эффективность выработки и транспортировки тепла к потребителю. Новые технологии, материалы (стеклопластиковые и полиэтиленовые трубы, гофрированные трубы из нержавеющей стали) и оборудование (теплообменники, деаэраторы) позволят значительно увеличить длительную надежную работоспособность всех элементов системы теплоснабжения, снизят эксплуатационные расходы теплоснабжающих организаций. Однако необходимо учитывать, что наибольшая эффективность получается при комплексной реконструкции источника теплоснабжения, средств транспортировки и домовых систем потребления тепловой энергии. В противном случае необходимо будет предусматривать дополнительные мероприятия, которые бы исключали отрицательное взаимное влияние друг на друга отдельных технологических звеньев системы теплоснабжения (например, требуется реконструкция системы ГВС при переходе на закрытую схему теплоснабжения). При этом капитальные вложения значительно вырастут.