Яка економія можливість завдяки автоматизації теплоносіння

28 листопада 2023

Завдяки автоматизованій системі керування теплоспоживанням, річне використання палива для потреб теплопостачання міста може бути знижене приблизно на 2%

Фото: Pixabay

Сьогодні більше 300 житлових будинків столиці України обладнані індивідуальними тепловими пунктами (ІТП) із системою погодного регулювання. Це дозволяє постачальникам тепла значно знижувати витрати на газ, а жителям економити приблизно 10-30% на оплаті за опалення. Однак, щоб автоматизована система керування теплоносінням працювала по всьому місту і держава отримала від цього суттєву економічну вигоду, потрібно оснастити решту будівель сучасними ІТП. Наступним кроком є розвиток централізованих систем теплопостачання третього й четвертого поколінь.

Автоматизоване теплопостачання: мрія та реальність

Мер Києва Віталій Кличко заявив, що в столиці впроваджують автоматизовану систему регулювання подачі тепла. За його словами, до мерії часто надходять скарги, що в одних квартирах батареї дуже гарячі, а в інших - недостатньо теплі. Тому існує необхідність у вирішенні таких проблем. У місті запрацює система, яка автоматично зможе зменшувати подачу тепла не лише в системі центрального теплопостачання, а й у будинках.

Якою повинна бути автоматизована система теплоносіння в місті?

"Автоматизована система управління теплозабезпеченням великого міста вимагає, по-перше, повного контролю споживання тепла, тобто кожен споживач (будівлі, що отримують централізоване тепло) має бути оснащений теплолічильником, який повинен бути підключений до системи дистанційного збору даних, – розповів Олександр Гут, спеціаліст із розвитку проєктів з термомодернізації в житловому секторі. – По-друге, у кожній будівлі має бути сучасний ІТП (автоматизований індивідуальний тепловий пункт), якому потрібно забезпечити можливість підключення до систем диспетчеризації для дистанційного контролю та управління. По-третє, усі джерела тепла (ТЕЦ, котельні й ін.) повинні мати автоматизовану систему управління технологічними процесами генерації теплової енергії. Отже, йдеться про створення в місті єдиного програмного комплексу, який узгоджуватиме генерацію та споживання тепла".

Автоматизована система управління теплозабезпеченням великого міста вимагає наявності єдиного програмного комплексу для узгодження генерації та споживання тепла…

Що ж ми маємо на сьогодні? Представники Департаменту житлово-комунальної інфраструктури виконавчого органу Київської міської ради зазначили, що температура теплоносія в теплових мережах Києва може регулюватися на двох рівнях: у теплових мережах міста та безпосередньо в житлових будинках із встановленими ІТП.

У період опалення температура теплоносія в теплових мережах коригується в залежності від середньодобової температури зовнішнього повітря та регулюється згідно з температурним графіком, затвердженим Київською міською державною адміністрацією. Дані про середньодобову температуру "Київтеплоенерго" отримує щодня від Укргідрометцентру. На основі цих даних визначається навантаження на обладнання підприємства, зокрема, на енергетичні блоки та водогрійні котли. Обсяги теплової енергії регулюються так, щоб забезпечити комфортні умови та відповідні санітарні норми для будівель столиці.

За даними КП "Група впровадження проєкту з енергозбереження в адміністративних і громадських будівлях м. Києва", автоматичне регулювання температури теплоносія в системі опалення житлових будинків залежно від зовнішньої температури має здійснюватися за допомогою ІТП.

Фото КП "Харківські теплові мережі"

"Конструкція ІТП являє собою симбіоз новітніх теплопунктів, виконаних на базі мікропроцесорного задаючого й обчислювального пристрою та системи температурних датчиків для збору даних про температуру разом із регулюючими клапанами та циркуляційними насосами, які підтримують необхідний гідравлічний режим роботи теплопостачання будівлі. Використання ІТП здатне значно зменшити споживання тепла в будівлі, одночасно підтримуючи комфортні умови всередині приміщення", – додали у Департаменті житлово-комунальної інфраструктури.

ІТП як перший крок до автоматизованої системи

Згідно з даними "Київтеплоенерго" та "Групи впровадження проєкту з енергозбереження в адміністративних і громадських будівлях м. Києва", наразі в столиці більше 300 житлових будинків оснащені ІТП із погодним регулюванням. В межах конкурсу енергоефективних заходів в житлових будинках Києва (в яких створені об'єднання співвласників багатоквартирних будинків (ОСББ) або кооперативні будинки) за кошти міста було встановлено близько 150 ІТП. Це дозволило зекономити приблизно 100 тис. Гкал теплової енергії.

Проте житловий фонд Києва нараховує 11,5 тисяч будинків. Отже, понад 300 будинків з ІТП є лише близько 3% від загального фонду.

"Всі будівлі, зведені після 2000 року, мають ІТП,– розповів Вадим Литвин, голова правління Асоціації енергоаудиторів України. – Однак не завжди ці системи правильно налаштовані. Досить багато мешканців не усвідомлюють, що налаштування ІТП є необхідним і що їх потрібно обслуговувати. Тому сьогодні існує завдання або ж налаштувати, або відремонтувати їх, щоб забезпечити автоматичну роботу. Чимало старих будинків також мають ІТП, але це переважно ОСББ та ЖБК, які брали участь у програмах співфінансування для їх встановлення. У бюджетних закладах, як правило, також є ІТП. Тепер важливо оснастити ними інші будинки. Це дуже значний потенціал за порівняно невеликі інвестиції", – додав Вадим Литвин. 

Завдяки ІТП мешканці будинків можуть контролювати три ключові фактори, підкреслює Олександр Гут. Перший фактор – це забезпечення комфортної температури в опалюваних приміщеннях. Зазвичай вона задається на електронному регуляторі ІТП. Це не завжди легко виміряти, оскільки для багатоквартирного будинку потрібно, щоб вона відповідала певним нормам. В Україні установлені нормативи для опалювальних приміщень становлять 22°± 2°. На основі цих нормативів і регулюються комфортні температури в ІТП. 

Другий фактор – це температура в режимі зниженого навантаження, або ж економ-режим.  Яким чином це працює? 

"Усім відомо, що для здорового сну вночі температура в приміщенні має бути нижчою за денну, скажімо на 1-3 градуси. Дослідження енергоаудиторів свідчать, що зниження температури всього на 1 °C в опалювальному приміщенні дозволяє зменшити споживання тепла на 6-9% в місяць. Наприклад, якщо ми вдень тримаємо 22 °C, вночі можна знизити до 19 °C. І ця різниця у 3 градуси може суттєво зекономити кошти для ОСББ", – пояснив експерт з термомодернізації в житловому секторі.

Третій фактор – це графік роботи системи опалення будинку протягом доби та тижня. Це означає, що протягом доби потрібно встановити години, коли в будинку можна впроваджувати економ-режим. Наприклад, з 23:00 до 5:00, а решту часу – комфорт. Для більшості людей такі коливання температури майже не є відчутними, а для ОСББ це суттєве зменшення фінансового навантаження. 

"Отже, основне завдання – забезпечити, що система працювала на рівні будівель, – вважає Вадим Литвин. – Було б добре, щоб у місті створили службу, яка опікувалася б усім цим і підказувала управляючим компаніям і мешканцям житлових будинків, що можна налаштувати для покращення ефективності системи". 

На думку спеціаліста, такими питаннями могла б займатися теплозабезпечувальна компанія, наприклад, "Київтеплоенерго". За теперішньої ситуації їй це невигідно, адже вона продаватиме менше тепла. Однак, якщо змістити акцент на таку систему, щоб частина отриманих заощаджень залишалася у теплопостачальному підприємстві, це могло б бути вигідно. 

"Якщо взяти ціну однієї гігакалорії, за рахунок ціни газу, основна частина якої проходить через теплоенергітеку, – пояснює голова правління Асоціації енергоаудиторів України. – Якщо теплозабезпечувальна компанія зможе заощаджувати тепло для споживача і, скажімо, за умовами договору залишить половину економії собі, то це вигідніше, аніж простий продаж теплоресурсів. Уявімо, якщо компанія продає 1 Гкал населенню та отримує за це 2 тисячі грн, з яких 1600 грн йдуть на сплату “Нафтогазу”, то залишиться тільки 400 грн. А якщо ж їй вдасться заощадити 1 Гкал для мешканців та поділитися економією наполовину (50/50), тоді вона втратить 400 грн, але заробить 1 тис. грн. Таким чином, загальний прибуток складе 600 грн".

Справді, величезний потенціал в економії тепла існує завдяки таким системам. Для житлових будинків він може сягати 10-30%...

Таким чином, за словами Вадима Литвина, можливо вирішити конфлікт інтересів, так що теплопостачальна компанія зацікавлена в економії на стороні споживача. 

"При правильному підході (при наявності спеціалістів, бази даних щодо споживання, аналізу) це буде вигідно як для мешканців, так і для постачальників тепла і держави, оскільки вона менше купуватиме іноземний газ, а можливо, навіть почне його експортувати. Адже величезний потенціал економії тепла існує завдяки таким системам. Для житлових будинків він оцінюється на рівні 10-30%", – додав фахівець.

Життя жителів building з ІТП

Вдалим прикладом впровадження ІТП, на думку представників адміністрації Києва, є ОСББ "Маяк-6" (вул. Каштанова, 15, 15-А, 15-Б) та ЖБК "Восход" (вул. Ентузіастів, 29/2). Вони зменшили споживання теплової енергії на 960 Гкал та 550 Гкал відповідно.

Автоматизований погодозалежний ІТП, встановлений також у ОСББ "Зої Гайдай 7" у 2019 році, регулює кількість тепла, що подається до внутрішньобудинкової системи в залежності від зовнішньої температури. Яких результатів вдалося досягти за допомогою цього обладнання?

"Коли в будинку стабільне електропостачання, ІТП доволі ефективно працює,– зазначив Олександр Запорожець, керуючий справами ОСББ "Зої Гайдай 7". – Так, у жовтні цього року, коли в українських містах почали включати опалення, а на вулиці залишалося тепло, одні з жильців говорили про те, що опалення не потрібно, інші мали протилежну думку. Ми ввімкнули його лише під кінець жовтня. Завдяки автоматичному регулюванню подачі тепла (залежно від температури навколишнього середовища), витрати на опалення виявилися мінімальними. Наприклад, у жовтні 2023 року середня плата за опалення становила лише 2 грн за квадратний метр, порівняно з 12 грн і навіть більше в сусідніх будинках, які розпочали опалення раніше. Таким чином, переваги очевидні. Хоча були й недоліки, які частина мешканців не хотіла приймати".

Член ОСББ зазначив, що минулого року великі проблеми з електропостачанням негативно вплинули на систему опалення. Адже ІТП в будинку працює за допомогою циркуляційних насосів, які не функціонують без стабільного електропостачання. Таким чином, теплоносій не може циркулювати. Отже, хоча зовнішній теплоносій до будинку доходить, пустити його в внутрішню систему неможливо, оскільки вони незалежні. В результаті деякий час мешканці залишалися без тепла. Невзираючи на це, температура в квартирах не опускалася нижче 16 °C, що було прийнятно для людей.

Враховуючи цей негативний досвід, ОСББ вирішило забезпечити комфорт для мешканців у цьому опалювальному сезоні. 

"Жодна система не готова до активних бойових дій або великих катаклізмів. У таких випадках жодна система не може працювати в нормальному режимі. Але це не є недоліком ІТП. Потрібно просто шукати способи усунення проблем у таких ситуаціях. Ми придбали генератор, щоб в разі відсутності стабільного електропостачання генерувати власну електроенергію. Але слід пам'ятати, що вартість 1 кВт електроенергії становить 2,64 грн, тоді як вартість електроенергії, виробленої генератором, складає приблизно 20 грн за 1 кВт. Хоча, якщо цей тимчасовий метод вирішення проблеми відповідає потребам людей, його можна використовувати”, – додав Олександр Запорожець.

Своїм досвідом впровадження ІТП також поділився Максим Петренко, голова правління ГС "Київська асоціація ОСББ та ЖБК" і водночас голова ОСББ у двох багатоповерхівках, де будинкові лічильники тепла були встановлені у 2016 році (тоді була реалізована комплексна програма). А за міською програмою "70/30" там були встановлені модульні ІТП з погодозалежним регулюванням. 

"Ефект від їх використання очевидний, адже поряд з нашим будинком стоїть його "двійник", тому можна проводити порівняння. У певні місяці різниця у споживанні тепла у нас становила до 2,5 разів. Якщо ж проаналізувати результат за весь опалювальний сезон, то економія тепла в наших будинках завдяки ІТП становила приблизно 25-35%", – зазначив Максим Петренко. 

Проте він наголосив, що у випадку холодної зими будинки з ІТП споживають тепло практично так само, як і сусідні. Крім того, варто враховувати вплив механічного обладнання на систему теплопостачання, тому результати порівнювати між будинками з різними тепловими модулями (рамками) не зовсім коректно. Також на споживання теплоносія впливають вік будинків, їх обладнання, проведені заходи з енергоефективності (стан огороджувальних конструкцій, утеплення трубопроводів опалення та гарячого водопостачання). У різних районах теплопостачання може забезпечуватися з різних джерел, і це також впливає на цю ситуацію. Окрім того, не можна забувати про зношеність мереж, отже, втрати на теплотрасах. В цілому система теплопостачання є досить складною, на яку впливають багато факторів.

Щоб врахувати всі ці аспекти та максимально ефективно використовувати енергоресурси й саму систему опалення, місту потрібна автоматизована система управління теплозабезпеченням.

Від ІТП до систем теплопостачання-3G

У світі існують системи центрального теплозабезпечення з різним ступенем розвитку. Подібно до мобільного зв'язку, в них розрізняються 2G, 3G, 4G, 5G покоління теплопостачальних систем. Кожне наступне покоління пропонує вищу ефективність використання енергії, контроль за кожною ланкою й адаптацію до змін пропозиції та попиту. Новітнє покоління мереж централізованого опалення базується на низькотемпературних і/або наднизькотемпературних джерелах відновлювальної енергії та відпрацьованому теплі, а також на високотемпературному охолодженні.

Кожне нове покоління централізованого теплопостачання передбачає покращення температури подачі теплоносія. Так, теперішнє третє покоління (3G) передбачає подачу теплоносія на температурі 100 °C та нижче, 4G – близько 60°C і нижче, 5G – 50°C та нижче.

Зараз у наших містах, де функціонують системи центрального теплопостачання, відбувається перехід від нерегульованих 2G систем до автоматизованих 3G.

"Системи 3G передбачають моніторинг споживання енергії по всій системі теплопостачання, застосування більш ефективних і різноманітних джерел генерації, попередньо ізольовані трубопроводи для транспортування енергії та автоматизовані індивідуальні теплові пункти (ІТП),– каже Олександр Гут, спеціаліст із термомодернізації в житловому секторі. – До мережі централізованого теплопостачання підключаються відновлювальні джерела тепла, використовуються великий теплові насоси. Отже, в автоматизованих системах теплопостачання міста генерація тепла забезпечується не лише котельнями". 

Спеціаліст зазначив, що, наприклад, у Німеччині або Фінляндії кожне джерело надлишкового тепла (величезний холодильник супермаркету, що виробляє багато тепла) може передати його в загальну теплову мережу міста та отримати за це фінансову компенсацію. У нас, на жаль, наші супермаркети або не мають такої можливості, або можуть надавати тепло лише локально (якщо побудовані за європейські гроші і зобов’язані реалізовувати "зелені" технології).

Управління автоматизованою системою теплозабезпечення відбувається через спеціальні вебсервіси та SCADA-системи. Вони дозволяють віддалено контролювати функціонування системи та при необхідності коригувати налаштування та аналізувати зміни в споживанні теплової енергії. Таким чином, таке управління вже відноситься до інтелектуальних теплових мереж. Завдяки цьому у німецькому Баден-Вюртемберзі вдалось знизити загальне споживання енергії на 3-5%.

"Якщо ми зможемо прогнозувати споживання, це дозволить впливати на генерацію та заздалегідь зупиняти котли в разі тепла. Це дає можливість істотно економити газ. Згідно з оцінками фінських колег, річне споживання пального для теплозабезпечення міста може бути знижене на 1,5-2%. Це дуже великі кошти", – підсумував Олександр Гут.

Також система 3G (третього покоління) теплопостачання забезпечує можливість перетворення надлишкової електроенергії на тепло. Це сприяє зменшенню викидів вуглецю в теплопостачанні і розширює частку відновлювальних джерел енергії в загальному енергетичному контексті, додає спеціаліст. При цьому споживач отримує кращі послуги й може керувати своїм споживанням енергії.

Необхідно розробити механізм, відповідно до якого кошти, які зараз витрачаються на компенсацію тарифів, повертатимуться тим, хто економить тепло й газ…

Системи 4G не лише автоматично реагують на зміни погодних умов, але також прогнозують теплоносіння, використовують багатоквартирні будинки як енергосховища і багато іншого. 

"Для споживачів це означає зниження витрат на опалення в межах 20-40%, а також зменшення навантаження на всю муніципальну систему та енергетичну інфраструктуру," – пояснив генеральний директор Danfoss Україна. – Водночас, інвестиції в модернізацію систем інженерії в муніципальному та житловому секторах до рівня 4G швидко окуповуються протягом декількох опалювальних сезонів."

Яким буде наш шлях до автоматизованої системи управління теплопостачанням на рівні міст і держави?

"Київ свого часу реалізував проект у бюджетній сфері на 1,5 тисячі об’єктів протягом 5 років (з 1999 по 2005), хоча на той момент такого досвіду в Україні не було. Зараз, коли ми маємо досвід, я вважаю, що в Києві таку систему реально впровадити за приблизно 3 роки. Але найважливіше – усвідомити її значущість та навчитися заробляти на економії, а не на продажу "зайвої" енергії (на даний час це насправді відбувається). Потрібно відпрацювати механізм повернення коштів, які зараз використовуються на компенсацію тарифів, тим, хто заощаджує тепло і газ".

Отже, з одного боку, для створення автоматизованої системи теплозабезпечення, переваги якої очевидні й доведені розвиненими країнами, нашій державі необхідні значні інвестиції. З іншого, величезні економії, які отримає країна вже на етапі, коли всі будинки будуть обладнані ІТП, а також швидка їх окупність (2-3 роки), роблять витрати на їх закупівлю відносно невеликими. Крім того, фінансування цих заходів можна отримати через Європейський банк реконструкції та розвитку і Світовий банк.

Світлана ОЛІЙНИК, спеціально для "Української енергетики"

Теги:програма модернізації систем теплопостачанняекономіятеплопостачанняПоділитися