Повышение энергоэффективности в ЖКХ

Инженерные сети - как чёрная дыра

В жилищно-коммунальном хозяйстве стоимость энергетических ресурсов занимает около 80% затрат, при этом на текущий момент энергоэффективность российского ЖКХ чрезвычайно низка. Так, энергоёмкость коммунальных услуг в России примерно в 4 раза превосходит аналогичные показатели большинства промышленно развитых стран. Как видим, возможности для экономии ресурсов в ЖКХ очень велики.

Сегодня действует целый ряд программ, направленных на финансовую поддержку мероприятий по экономии энергии в ЖКХ. Можно отметить программу «Энергоэффективный квартал», в рамках которой в ряде городов России проведены аудит и последующая комплексная реконструкция систем теплоснабжения. Во многих субъектах РФ действуют региональные программы энергосбережения, поддержку которым оказывает, в частности, Фонд содействия реформированию ЖКХ.

Важнейшим элементом модернизации тепловых сетей в условиях нашего климата является применение высококачественных теплоизоляционных материалов - как на магистральных тепловых сетях, так и на внутридомовых. В России эксплуатируется более 250 тысяч километров тепловых сетей в двухтрубном исполнении, в том числе около 30 тысяч километров магистральных сетей диаметром от 400 до 1400 мм. Значительная часть сетей в настоящее время имеет теплоизоляцию либо из устаревшей стекловаты по ГОСТ 10499-78 (при надземной и подземной канальной прокладке), либо из армопенобетона или битумоперлита (при бесканальной прокладке). При этом потери в системе теплоснабжения достигают 60-70%, из них 40% теряется в магистральных теплопроводах и 30% - непосредственно в домах. Как полагают эксперты, только переход на высокоэффективные теплоизолирующие материалы в изоляции теплосетей, даже без замены существующей системы, позволит повысить энергоэффективность в два-три раза и экономить на теплоснабжении до 12-13 миллиардов долларов в год. Эта сумма сопоставима с доходами от экспорта нефти и газа!
Как сократить потери

Причина больших теплопотерь, прежде всего, в показателях теплопроводности многих ранее применявшихся теплоизоляционных материалов. Например, даже сухой армопенобетон или битумоперлит имеет теплопроводность около 0,1 Вт/м*C, но в реальных условиях эксплуатации, при прокладке труб под землёй, теплопроводность увеличивается в 3-5 раз. В результате зимой по лишённой снега полосе легко можно определить, где проходит теплотрасса. В то же время у современных утеплителей коэффициент теплопроводности не превышает 0,05 Вт/м*C.

Существует и ещё ряд причин, по которым сегодня уделяется большое внимание переходу на современные эффективные утеплители. Например, важное требование к утеплителю - устойчивость к действию температур до 150°С (а в некоторых случаях - и до 350°С), без изменения физических свойств и структуры. Кроме того, материалы не должны во влажной среде выделять вещества, приводящие к коррозии труб. Утеплитель должен обладать высоким электрическим сопротивлением, чтобы исключить воздействие блуждающих токов на трубопровод, особенно при бесканальных прокладках. Также важными свойствами являются гидрофобность, биостойкость, а при наружной прокладке - пожарная безопасность. Между тем применявшиеся ранее материалы по сумме всех этих качеств сильно уступают современным эффективным утеплителям. Наконец, у современных материалов средний срок службы равен сроку эксплуатации самого трубопровода (обычный срок эксплуатации трубопроводов, предусмотренный нормативами, 25 лет), в то время как у многих ранее активно применявшихся утеплителей он составляет всего 10 лет.

Таким образом, для теплоизоляции теплосетей должны применяться только современные, качественные и долговечные утеплители, благодаря которым сокращаются расходы и на эксплуатацию, и на сооружение трубопроводов.

Эффективные утеплители

В настоящее время на российском рынке представлены маты (в том числе прошивные и ламельные) и цилиндры из каменной ваты, а также предизолированные трубы из пенополиуретана. В каждом случае выбор материала определяется конкретными условиями его применения. Рассмотрим подробнее достоинства и недостатки различных видов теплоизоляции.

Применение труб в заводской теплоизоляции достаточно распространено в настоящее время. Эти конструкции изготавливаются на заводе с противокоррозионной обработкой труб, нанесением изоляции (как правило, пенополиуретановой) и креплением покровного слоя поверх неё. Изоляция стыков, фасонных частей, арматуры производится после монтажа всех элементов участка теплосети из заготовленных на заводе штучных теплоизоляционных изделий. Покрытие труб тепловой изоляцией на заводах и монтаж уже готовой изолированной трубы существенно уменьшает трудозатраты, сроки монтажа и повышает качество теплоизоляционной конструкции.

Однако не всё так просто. Рассмотрим, например, вариант металлической трубы в пенополиуретановой изоляции с наружной полиэтиленовой оболочкой, достаточно популярный при подземной прокладке. Такая труба имеет несомненные достоинства: скорость монтажа и технологичность работ по укладке. Важным свойством труб в заводской ППУ-теплоизоляции является возможность быстрого определения повреждений.

Дело в том, что пенополиуретан имеет большое электрическое сопротивление, а при проникновении в изоляционный слой воды оно резко снижается. Поэтому при наличии на трубе датчиков можно быстро и с большой точностью вычислить место аварии. Но чтобы использовать это преимущество, требуется наличие автоматизированной системы удалённого контроля, а реагирование на такие ситуации - перестройки моделей управления коммунальным предприятием. Следует учесть также, что эта труба применялась на тепловых сетях с количественным регулированием (по скорости теплоносителя).

В России же обычно применяется качественное регулирование (изменение температуры). При качественном регулировании неизбежны значительные колебания температуры теплоносителя. Это вызывает перемещения вдоль оси трубопровода различных его компонентов, причём труба, изоляция, оболочка и грунт движутся по-разному. В результате таких многократных перемещений изоляционные слои сдвигаются, и в конечном итоге нарушается целостность наружной оболочки изоляции (особенно в местах сварных стыков). Как следствие, происходит проникновение влаги в изоляционный слой, с последующей коррозией стальной трубы. Намокшая теплоизоляция под полиэтиленом не может высохнуть даже на горячей трубе.

Таким образом, можно сказать, что хотя применение труб в заводской ППУ-изоляции, безусловно, является прогрессивным методом - однако оправдывает себя лишь в составе комплекса мер по полной реконструкции сетей, с изменением всей технологии регулирования. В частности, при возложении регулирования температуры на индивидуальные тепловые пункты и создании новой современной системы управления сетями.

Каменную вату сегодня активно используют для изоляции трубопроводов тепловых сетей канальной прокладки и трубопроводов отопления и водоснабжения, причём такая теплоизоляция служит и огнезащитой. Применяется этот материал также для теплоизоляции технологического оборудования, его широкое распространение объясняется оптимальным сочетанием описанных выше качеств, необходимых для утеплителя. Каменная вата и изделия из неё обладают хорошими теплоизоляционными свойствами во всём диапазоне температур применения - они могут применяться для изоляции оборудования с температурой до 750°С. Волокна каменной ваты негорючи и обладают химической стойкостью, они тонкие и эластичные, и при этом расположены хаотично. Благодаря такой структуре каменная вата обладает хорошими механическими свойствами, в том числе устойчивостью к вибрациям, и сохраняет формостабильность во время эксплуатации.

Основные производители каменной ваты выпускают множество видов изделий, предназначенных для трубопроводов различного назначения. Металлическая сетка жёстко фиксирует мат, обеспечивая полную неподвижность теплоизоляционного покрытия и его вибростойкость - что важно, например, при работе труб и оборудования в котельных и на ТЭЦ. Такие маты удобны при креплении на криволинейные и угловые поверхности.

Существуют и готовые изделия из каменной ваты для теплоизоляции трубопроводов, применение которых значительно ускоряет и облегчает монтаж - цилиндры, полуцилиндры, сегменты. Эти изделия выпускаются различными фирмами и имеют широкий диапазон размеров: имеются цилиндры с внутренним диаметром от 18 до 915 мм и толщиной от 20 до 200 мм; для создания защитного слоя они могут иметь покрытие из армированной алюминиевой фольги.

Такие кашированные фольгой цилиндры не нуждаются в установке дополнительного покрытия. Продольный разрез облегчает монтаж изоляционного слоя на трубу, а скрепляются цилиндры просто: вязальной проволокой или бандажной лентой. В результате скорость монтажа такой теплоизоляции в разы выше классической на основе матов. Этот материал легко режется, что удобно при монтажных и ремонтных работах, в числе его достоинств - обеспечение быстрого доступа к повреждённым трубам и возможность повторного использования. Все эти преимущества сделали теплоизоляционные цилиндры популярными. Добавим, что материал очень лёгок, экологически безопасен и может применяться на предприятиях, производящих пищевые продукты и медицинские препараты. Широкий диапазон рабочих температур (от -180 до +650 С), пожарная безопасность и большой срок службы (равный сроку службы самих сетей) дополняют список преимуществ цилиндров из каменной ваты.

Энергосбережение сегодня является наиболее перспективным, а зачастую и единственным путём получения дополнительной тепловой энергии для нужд ЖКХ. Применение же современных теплоизоляционных материалов - один из основных способов обеспечения энергосбережения.