Какую пользу несет цифровизация ЖКХ

За отопительный сезон 2020−2021 гг. на российских объектах ЖКХ случилось 7,3 тыс аварий, в том числе и в сфере теплоснабжения.

В г. Фокино Приморского края решают проблему при помощи цифровизации тепловых сетей. Она помогает контролировать теплопотери и быстро устранять неисправности. В статье расскажем, как это работает и с чего все начиналось.

Ситуация

Инфраструктура тепловых сетей в г. Фокино работала 60 лет, и за это время модернизация прошла только в 1987 году.

Показатели осенне-зимнего периода 2019−2020 гг были такими:

• сверхнормативная подпитка системы: 152 тыс. куб.м.;
• перерасход топлива: 3280 тонн;
• аварий: 800, из них больше половины с утечкой теплоносителя и выключением отопления и горячей воды;
• среднемесячные потери на теплосетях: 47%;
• аварийная замена труб: 1258 п.м. труб, общая протяженность трубопроводов — 32 км;
• потрачено на отопительный сезон в 2019 г: 60 млн руб.

Решение

Компания «Интеллектуальные коммунальные системы Фокино» выступила частным инвестором программы, в рамках которой заменят изношенную тепловую инфраструктуру и внедрят цифровизацию тепловых сетей.

«Интеллектуальные коммунальные системы Фокино» взяла на себя обязательства по обслуживанию теплосети и поддержанию ее работоспособности. Взамен она получает платежи за тепло от жителей по установленным тарифам.

Проект реализован по механизму концессии, где у «Интеллектуальные коммунальные системы Фокино» три функции: частный инвестор, генподрядчик и эксплуатирующая организация.

Как частный инвестор компания проводит модернизацию теплосетей за собственные средства, как генподрядчик проводит строительно-монтажные работы, как эксплуатирующая организация использует оборудование после модернизации.

Этапы проекта

Концессионное соглашение

Для реализации проекта в г. Фокино стороны заключили концессионное соглашение на 25 лет — до конца 2044 года. В нем участвуют две стороны: концедент и концессионер. Концедент — Приморский край, от его имени выступает Администрация края. Концессионер — «Интеллектуальные коммунальные системы Фокино».

Обязательное приложение к концессионному соглашению — это финансово-экономическая модель. Она считается на основе исходных данных, которые дает концедент: например, расходы топлива, отпускаемое количество тепла, количество потребителей.

Финансово-экономическая модель должна «сойтись», чтобы концессионное соглашение было подписано. Сходимость финансово-экономической модели обеспечивается двумя факторами: инвестор может выполнить инвестиционную программу и не получает сверхдохода от ее реализации. В финансово-экономической модели указываются основные технико-экономические показатели и прописывается инвестиционная программа, которую должен выполнить концессионер.

Без глубокой цифровизации подобная модель в принципе не сможет сойтись, так как частный инвестор может получить доход только за счет глобального увеличения эффективности всего контура: снизить теплопотери, расход топлива, расходы на обслуживание и ремонт, снизить негативный эффект от устаревания инфраструктуры и сетей на весь период действия контракта.

Теплотехническое обследование

Инвестор должен убедиться, что составленная им экономическая модель рабочая, и он сможет выполнить обязательства по концессионному соглашению и получить прибыль. Для этого проводится теплотехническое исследование — энергоаудит сетей. В гор. Фокино его провели дважды: по классической схеме и с использованием беспилотной технологии компании «Матрикс», технического партнера проекта.

Беспилотный энергоаудит тепловых сетей (БЭТС) производится при помощи квадрокоптера. Он помогает рассчитать, насколько эффективны инвестиции в тепловые сети. Если состояние тепловых сетей критичное, то в модернизацию нужно вложить больше инвестиций. Это увеличивает сроки окупаемости проекта и выхода на операционную прибыль. Такая технология наиболее полезна для оценки финансово-экономической модели в рамках концессионных соглашений и других форм государственного частного партнерства.

БЭТС проводится на основе тепловых карт, которые получаются после тепловизионной съемки с квадрокоптера. Далее техническое состояние сетей оценивается по размеру тепловых потерь. Тепловые потери происходят по трем причинам:

• нарушена технология прокладки или обслуживания теплосети,
• происходят прорывы теплоносителя под землей или на поверхности,
• у труб и коллекторов некачественная изоляция.

Работает технология БЭТС в пять этапов:

• составляется карта расчетных тепловых потерь: в ней учитывается плановый износ сетей на дату исследования, материал труб и изоляции и глубина их залегания, тип грунта;
• квадрокоптер измеряет температуру поверхности земли над трубами или самих труб, если они лежат открыто;
• сравниваются расчетные и фактические показатели температуры: это помогает увидеть разницу между тепловыми потерями и по ней найти места скрытых аварий;
• считается разница между фактическим износом сетей и расчетным при помощи специального ПО;
• оценивается размер тепловых потерь в ккал/час и деньгах при наличии приборов учета.

Беспилотный энергоаудит системы в гор. Фокино позволил:

• обследовать 30 км тепловых сетей;
• выявить 482 участка с нарушениями.

БЭТС за две недели помог выполнить ряд задач:

• создать точную фактическую карту теплосети с указанием участков максимальных теплопотерь;
• указать скрытые места разлива теплоносителя;
• рассчитать теплопотери на каждом участке в кк;
• посчитать финансовые потери в рублях.

Обследование показало, что нужно ремонтировать или менять 17 000 м теплотрасс в однотрубном исчислении.

У БЭТС есть два важных преимущества перед классическим методом сбора информации наземным персоналом.

• Большая скорость работы: персонал обследовал территорию два месяца, а беспилотник — чуть больше суток. Еще две недели ушло на аналитику и расчеты. Показатели беспилотника и человека почти не отличались.
• Методика не только видит теплопотери, но и оценивает их в количестве и деньгах. Именно эта особенность позволяет получать данные для анализа параметров концессии.

Модернизация инфраструктуры: внедрение системы SCADA и «Умногор»

Следующий этап после теплотехнического обследования тепловых сетей — внедрение АСУ ТП (автоматизированной системы управления технологическим процессом). Задача любой АСУ ТП — вывести работу котельной на максимально возможный КПД и понять с ее помощью, где и как экономить и уменьшать теплопотери.

АСУ ТП проекта — диспетчерская система верхнего уровня. Она включает две части:

систему SCADA и программный комплекс «Умногор». SCADA-система собирает информацию с датчиков и приборов учета вместе с аналитикой и отображает все в онлайн-формате. «Умногор» помогает управлять аварийными бригадами и работать с обращениями граждан.

Для внедрения системы SCADA понадобилось смонтировать 67 узлов учета и 140 контроллеров для сбора данных:

• 48 узлов учета тепловой энергии, суммарно более ста датчиков по всем объектам;
• 3 узла учета мазута поточного типа;
• 4 узла учета мазута радарного типа на мазутных емкостях;
• 12 шкафов автоматики для передачи данных со всего города;
• 140 контроллеров для сбора данных с многоквартирных домов.

В отдельном помещении организовали рабочее место диспетчера тепловой сети: единую диспетчерскую службу (ЕДС). На видеостену выводятся все нужные параметры, переданные датчиками: расход, температура, давление воды. Если один из них выходит за пределы нормы, диспетчеру сразу поступает звуковое и световое оповещение.

Система SCADA помогает эксплуатирующей организации подбирать режимы работы, исходя из реального состояния трубопроводов и окружающей обстановки. Для этого в специальном программном комплексе ZuluGIS создана точная электронная модель тепловой сети.

Результаты расчета при текущих параметрах поступают с датчиков в систему диспетчеру. Он сравнивает расчетное и фактическое значение тепловых потерь и регулирует режим работы для уменьшения этих потерь. При этом в домах жителей остается тепло, и не падает температура горячей воды.

Если на теплосетях случается авария, данные о них автоматически приходят в систему МКА ЖКХ, разработанную Фондом содействия развитию ЖКХ. Интеграцию с этой системой обеспечивает собственная разработка компании «Матрикс» — «Умногор». Система собирает всю информацию об авариях в одном месте и ведет личный кабинет жителя.

Система «Умногор» помогает быстро реагировать на заявки об авариях от жителей и устранять их. Работает это так:

• диспетчер получает обращение граждан о неполадках системы теплоснабжения;
• оформляет наряд на работу аварийной бригады;
• контролирует их выполнение.

В «Умногоре» есть возможность вести технологический оперативный журнал и журнал аварий, который интегрируется с системой МКА ЖКХ. Это позволяет отслеживать количество аварий за период времени и скорость их устранения.

Через месяц после внедрения системы «Умногор» оценили ее пользу. Теплосчетчики на котельной и ЦТП помогают контролировать качество тепла в домах, сводить тепловой баланс по городу и анализировать показатели потребления тепла жителями. Кроме этого, благодаря цифровизации ЖКХ аварии стали устраняться в два раза быстрее.

Диспетчерская система верхнего уровня помогает:

• экономить 20% электроэнергии и 10−15% мазута каждые сутки;
• централизованно управлять сетью теплоснабжения;
• вовремя реагировать на аварии и устранять их;
• быстро сообщать о проблемах в систему МКА ЖКХ Фонда содействия реформированию ЖКХ.

Электронный документооборот

Еще один контур цифровизации ЖКХ внедрен на этапе строительно-монтажных работ. Приемка выполненных объемов строительства по инвестиционной программе проходит в электронном формате. Весь пакет исполнительной документации, включая акты КС-2 и КС-3, готовятся, согласовываются и подписываются без бумажных версий. В результате скорость приемки объектов сокращается на несколько недель или даже месяцев и модернизация теплосетей происходит быстрее и проще.

Итоги цифровизации

Цифровизация на этапе проектирования, строительно-монтажных работ и эксплуатации позволяет:

• улучшить экономические показатели объекта;
• централизованно управлять сетями теплоснабжения;
• быстро и качественно реагировать на обращения и автоматизировать работу.

Внедрение системы цифровизации включает в себя:

• проектно-изыскательские работы;
• строительно-монтажные и пусконаладочные работы;
• поставку оборудования;
• обучение персонала.