Интересный инженерный анализ последствий ударов по энергетике Киева, которые вывели из строя систему теплоснабжения

Янв 30, 2026 24

Инженер-теплотехник пишет о том, что удары имели накопительный эффект, после чего морозы добили систему теплоснабжения, сведя к минимуму шансы восстановления систем теплоснабжения в столице Украины.

Город практически обречён на инфраструктурный коллапс.

«В таком случае логика Кремля, играющего сразу на нескольких непубличных дипломатических треках, получает определенное обоснование», — отмечает Олег Царёв.

1. Введение и оперативный контекст исследования

1.1. Введение в проблематику

Настоящий отчет представляет собой всесторонний технический анализ критической ситуации, сложившейся в системе централизованного теплоснабжения (ЦТ) города Киева по состоянию на 29 января 2026 года. В условиях продолжающихся боевых действий, регулярных атак на энергетическую инфраструктуру и экстремальных погодных условий (температура наружного воздуха достигает -15°C и ниже), инженерные службы города столкнулись с беспрецедентным вызовом.

Вследствие массовых отключений электроэнергии, повлекших за собой остановку циркуляционных насосов, и во избежание катастрофического размораживания внутридомовых систем, было принято вынужденное решение о полном или частичном сливе теплоносителя из систем отопления тысяч многоквартирных домов.

Данное решение, будучи единственно верным способом предотвратить физическое разрушение трубопроводов под действием объемного расширения замерзающей воды, породило комплекс вторичных технических угроз. Процесс повторного заполнения и запуска («пусконаладки») гидравлических систем такого масштаба в зимний период, на фоне изношенной инфраструктуры и дефицита ресурсов, представляет собой инженерную задачу повышенной сложности.

Риски, сопряженные с этим процессом, выходят далеко за рамки штатных эксплуатационных процедур и требуют глубокого анализа термодинамических, гидравлических и коррозионных процессов.

1.2. Метеорологические и инфраструктурные условия (Январь 2026)

Ситуация конца января 2026 года характеризуется наложением нескольких негативных факторов, создающих эффект «идеального шторма» для инженерных сетей. Согласно оперативным сводкам, температура в Киеве опускалась до отметок -14…-15°C, что значительно сокращает время безопасного простоя систем без циркуляции.

Тепловая инерция зданий, то есть их способность сохранять тепло после прекращения теплоснабжения, в условиях столь низких температур критически мала. Для панельных домов советской постройки («панелек») время остывания до точки росы и начала промерзания ограждающих конструкций составляет 12–18 часов.

Для кирпичных зданий это время может достигать 24–36 часов, однако замерзание теплоносителя в неизолированных участках трубопроводов (чердаки, подвалы, лестничные клетки) происходит значительно быстрее — в течение 4–6 часов после остановки циркуляции.

Атаки на энергосистему привели к тому, что насосное оборудование котельных и тепловых пунктов (ЦТП/ИТП) работает в режиме аварийных отключений. Это создает пульсирующий гидравлический режим, который сам по себе губителен для сетей. Однако полное опорожнение системы переводит проблему из плоскости гидродинамики в плоскость коррозионной химии и статической механики.

1.3. Техническая дилемма «Слив-Заполнение»

Решение о сливе воды из системы отопления является крайней мерой. С инженерной точки зрения, «сухая» (дренированная) система отопления подвергается деградации со скоростью, на порядок превышающей нормальный износ. Основная проблема заключается не только в самом факте отсутствия воды, но и в неизбежном наличии остаточной влаги. Гравитационный слив никогда не удаляет 100% теплоносителя: вода остается в нижних точках радиаторов, в провисающих горизонтальных участках труб («мешках»), в корпусах вентилей и грязевиков.

В сочетании с доступом атмосферного воздуха это создает среду со 100% влажностью и максимальным насыщением кислородом. Запуск такой системы требует вытеснения огромных объемов воздуха, что в условиях многоэтажной застройки Киева (где преобладают здания высотой 9–25 этажей) сопряжено с риском образования воздушных пробок, блокирующих циркуляцию, и гидравлических ударов, способных разрушить ослабленные коррозией участки.

2. Анализ состояния инфраструктуры теплоснабжения г. Киева

Понимание рисков повторного запуска невозможно без детального анализа «анатомии» киевской системы теплоснабжения, которая представляет собой сложный конгломерат технологий разных эпох.

2.1. Общая характеристика сети и материалов

Киевская система централизованного теплоснабжения является одной из крупнейших в Европе, унаследовав архитектуру советского периода (системы 2-го поколения), характеризующуюся высокой степенью централизации. Тепловая энергия вырабатывается на крупных ТЭЦ (ТЭЦ-5, ТЭЦ-6) и районных котельных, транспортируясь по магистральным трубопроводам большого диаметра (до 1200 мм) к потребителям.

Ключевой проблемой является критический износ фондов. По данным на 2025–2026 годы, более 68% тепловых сетей отработали свой нормативный срок службы (25 лет). Это означает, что физическое состояние металла трубопроводов далеко от проектных значений.

2.1.1. Материаловедение трубопроводов

Основным материалом внутридомовых и квартальных сетей является углеродистая сталь (марки Ст3, Ст10, Ст20).

► Углеродистая сталь: обладает достаточной прочностью, но низкой коррозионной стойкостью. В нормальном режиме эксплуатации внутренняя поверхность труб защищена пленкой магнетита (Fe3O4), образующейся в бескислородной среде.

► Износ: В старых домах толщина стенки труб, изначально составлявшая 3.2–4.0 мм (для ДУ20-ДУ32), в результате многолетней коррозии местами уменьшилась до 1.0–1.5 мм. Свищи и язвенная коррозия, скрытые под слоями краски и изоляции, представляют собой мины замедленного действия. При повышении давления во время заполнения эти истонченные участки становятся первыми кандидатами на разрыв.

2.1.2. Типология отопительных приборов

В жилом фонде Киева встречаются три основных типа радиаторов, каждый из которых по-разному реагирует на процедуру экстренного заполнения:

1. Чугунные радиаторы (МС-140 и аналоги):

► Распространение: Дома постройки до 1990-х годов («сталинки», «хрущевки», ранние «брежневки»).

► Характеристики: Высокая тепловая инерция, большой внутренний объем воды.

► Уязвимость: Чугун — хрупкий материал. Он крайне чувствителен к термическому шоку (резкому перепаду температур) и гидравлическому удару. Резкое поступление горячей воды в остывший чугунный радиатор может привести к растрескиванию секций. Кроме того, межсекционные прокладки (из паронита или термостойкой резины) при высыхании системы теряют эластичность, что ведет к массовым протечкам при повторной подаче давления.

2. Стальные панельные радиаторы:

► Распространение: Новостройки и реконструированные системы.

► Уязвимость: имеют тонкие стенки (1.2–1.5 мм). Крайне чувствительны к кислородной коррозии. Оставление таких радиаторов в опорожненном влажном состоянии на 2–3 недели может привести к сквозной коррозии (питтингу), особенно в нижних точках сварных швов.

3. Биметаллические и алюминиевые радиаторы:

► Распространение: Современные ремонты в старом фонде и новостройки.

► Уязвимость: Узкие внутренние каналы (коллекторы) склонны к засорению шламом, который поднимается при первом пуске системы. Алюминий также подвержен электрохимической коррозии при контакте с щелочным теплоносителем или при наличии гальванических пар с медными/стальными трубами без диэлектрических вставок.

2.2. Различия в гидравлической архитектуре: Старый и Новый фонд

Риски заполнения кардинально отличаются в зависимости от схемы разводки отопления.

Параметр

Советская застройка (до 2000 г.)

Современная застройка (после 2000 г.)

Схема разводки

Вертикальная однотрубная или двухтрубная. Стояки проходят сквозь квартиры.

Горизонтальная поквартирная разводка. Коллекторы на этажах.

Удаление воздуха

Краны Маевского на верхних этажах (в квартирах). Автоматические воздухоотводчики на чердаках (часто нерабочие).

Автоматические воздухоотводчики в этажных коллекторах и на радиаторах.

Регулирование

Элеваторные узлы (гидроэлеваторы). Отсутствие балансировочных клапанов на стояках.

Индивидуальные тепловые пункты (ИТП) с пластинчатыми теплообменниками. Балансировочная арматура.

Доступ

Для развоздушивания нужен доступ в квартиры верхних этажей.

Доступ в квартиры не требуется (обслуживание через места общего пользования — МОП).

Инсайт: Основная проблема старого фонда в условиях войны — недоступность верхних точек. Если жильцы верхнего этажа эвакуировались, и квартира закрыта, стравить воздух из стояка невозможно штатными средствами. Это приводит к тому, что весь стояк остается холодным, даже если теплоноситель подан в дом.

3. Гидравлические риски: Удары и Динамические перегрузки

Процесс заполнения пустой системы — это не просто подача воды. Это сложный гидродинамический процесс замещения сжимаемой среды (воздуха) несжимаемой (водой) в замкнутом объеме сложной конфигурации.

3.1. Физика гидравлического удара (Water Hammer)

Гидравлический удар возникает при резком изменении скорости потока жидкости. В контексте заполнения системы он происходит, когда движущийся с высокой скоростью поток воды («поршень») внезапно встречает препятствие (закрытый клапан, сужение трубы или пробку сжатого воздуха).

Приращение давления (Δ P) при гидроударе описывается формулой Жуковского:

Где: Δ P = p * c * Δ u

► p — плотность воды (≈ 1000 кг/м³).

► c — скорость распространения ударной волны (скорость звука) в жидкости, находящейся в упругой трубе. Для стальных труб с водой м/с (в зависимости от диаметра и толщины стенки, а также наличия газовых включений).

► Δ u — изменение скорости потока.

Если слесарь, находясь под давлением требований «срочно дать тепло», резко открывает задвижку на подаче, вода может устремиться в пустой стояк со скоростью 5–10 м/с. При встрече с препятствием (например, термостатом радиатора) возникает скачок давления:

Δ P≈ 1000 * 1000 * 5 = 5 * 10(cт6) Па = 50 бар

Анализ последствий:

► Рабочее давление в системах отопления жилых домов Киева составляет обычно 6–10 бар (до 16 бар в высотках).

► Испытательное давление чугунных радиаторов МС-140 — около 15 бар, давление разрыва — 20–25 бар.

► Вывод: Импульс в 50 бар гарантированно разрушит чугунный радиатор, разорвет корпус старого вентиля или вырвет резьбовое соединение на сгнившем участке трубы. В условиях промерзших стен и мебели это приведет к мгновенному затоплению помещений ледяной водой и грязью, нанося колоссальный ущерб.

3.2. Риск «дизель-эффекта»

При быстром заполнении воздух в тупиковых участках (например, в верхней части радиатора) может сжиматься адиабатически. При резком сжатии температура воздуха может достигать сотен градусов (эффект дизеля), что теоретически может привести к локальному выгоранию уплотнений, хотя в водяных системах более вероятен просто разрыв металла от избыточного давления сжатого газа.

3.3. Кавитационные процессы

При заполнении системы с нарушениями режима (слишком быстро, через «подачу») возникают зоны пониженного давления, где вода вскипает при температуре окружающей среды (холодное кипение). Схлопывание кавитационных пузырьков генерирует микроудары огромной силы, которые вызывают эрозию внутренних поверхностей труб и, что более критично, разрушают крыльчатки насосов и регулирующие клапаны.

4. Проблема Аэрации и «Воздушных пробок» (Air Locks)

В условиях многоэтажного строительства (Киев — город высоток) удаление воздуха является критическим условием циркуляции.

4.1. Механизм образования пробок

Система отопления работает за счет перепада давлений. Воздушная пробка в верхней части П-образного компенсатора или в радиаторе разрывает поток. Поскольку плотность воздуха (≈ 1.2 кг/м³) в сотни раз меньше плотности воды, гравитация заставляет воздух скапливаться в высших точках.

Для того чтобы «продавить» воздух вниз по вертикальному стояку (обратная циркуляция), скорость воды должна превышать скорость всплытия пузырьков (около 0.7 м/с для больших пузырей). Однако, как мы выяснили выше, высокая скорость заполнения чревата гидроударами. Возникает инженерное противоречие:

► Заполнять медленно ( Fe3O4 + 4 Н2). Скорость коррозии составляет ничтожные 0.03–0.05 мм/год.

Сценарий «Слив»:

Как только система опорожняется, влажные внутренние стенки труб вступают в контакт с атмосферным воздухом.

► Реакция: 4Fe + 3O2 + 6H2O -> 4Fe(OH)3) (гидроксид железа III — рыжая ржавчина).

► Скорость: Во влажной атмосфере (100% RH) скорость коррозии стали увеличивается в десятки раз, достигая 0.5–1.0 мм/год и более. За две недели простоя может образоваться слой рыхлой ржавчины, эквивалентный годам нормальной эксплуатации.

5.2. «Кислородный шок» при заполнении

Повторное заполнение часто производится в аварийном режиме. Если подпитка берется не из подготовленной магистрали теплосети, а из городского водопровода (ХВС) или, что хуже, из пожарных гидрантов, в систему попадает вода, насыщенная кислородом (концентрация O2 в водопроводной воде около 8–10 мг/л, что в 500 раз выше нормы для теплосетей).

► Питтинговая коррозия: Растворенный кислород при нагревании становится крайне агрессивным. Он вызывает локальную язвенную коррозию (питтинг). Для старых труб, где остаточная толщина стенки местами составляет 1–2 мм, глубина питтинга в 0.5 мм (которая может образоваться за несколько месяцев активной кислородной коррозии) является фатальной. Результат — множественные свищи весной или в начале следующего отопительного сезона.

5.3. Шламообразование и его последствия

Образовавшаяся за время простоя «рыжая ржавчина» не держится на стенках прочно. При запуске циркуляции поток воды срывает её, превращая теплоноситель в бурую абразивную пульпу (шлам).

Последствия наличия шлама:

1. Засорение теплообменников: В современных домах с ИТП установлены пластинчатые теплообменники с узкими проходами (2–4 мм). Шлам забивает их мгновенно, снижая теплопередачу и увеличивая гидравлическое сопротивление.

2. Отказ балансировочных клапанов: Автоматические клапаны (Danfoss, Herz и др.) имеют тонкие капиллярные трубки и прецизионные штоки. Попадание частиц ржавчины приводит к их заклиниванию.

3. Повреждение насосов: Магнетит обладает магнитными свойствами и притягивается к роторам современных энергоэффективных насосов с постоянными магнитами, действуя как абразив и выводя из строя подшипники скольжения.

6. Термические напряжения: Эффект теплового шока

Введение горячего теплоносителя в холодную систему создает мощные механические напряжения.

6.1. Термодинамика процесса

Рассмотрим ситуацию: температура металла труб в неотапливаемом подвале -5°C. Температура подаваемого теплоносителя (согласно температурному графику при -15°C на улице) может составлять +80…+90°C.

► Перепад температур (Δ T)=85-(-5)=90∘ C: .

Тепловое расширение:

Коэффициент линейного расширения стали α=12 * 10(ст-6)∘ C(ст-1) .

Участок трубы длиной 50 метров попытается удлиниться на:

Δ L=50 * (12 * 10(ст-6)) * 90 = 0.054 м = 5.4 см.

6.2. Механический стресс и разрушение

В исправной системе это удлинение компенсируется П-образными компенсаторами или сильфонами. Однако в старых домах:

► Скользящие опоры часто приржавели и не дают трубе двигаться.

► Компенсаторы могут быть забиты грязью или деформированы.

Если труба не может удлиниться, в ней возникают сжимающие напряжения (σ):

σ = E * α * Δ T ≈ 200 * 10 (ст9) * 12 * 10(ст-6) * 90≈ 216 MПa

Предел текучести для стали Ст3 составляет около 240–250 МПа. Таким образом, напряжения приближаются к пределу пластической деформации.11

► Слабые звенья: Сварные швы, резьбовые соединения и фланцы не выдерживают таких нагрузок. Наиболее вероятны отрывы резьб на врезках в стояки и разрушение чугунных секций радиаторов, которые не обладают пластичностью стали.

6.3. Влияние на полимерные трубы (PEX/PP-R)

В новых домах с пластиковой разводкой риск разрыва от теплового расширения ниже (пластик более гибкий), но возникает риск разгерметизации пресс-фитингов. Резкий нагрев вызывает расширение трубы, которое может «выдавить» её из обжимной гильзы, если монтаж был выполнен с нарушениями, а резиновые уплотнительные кольца (O-rings) задубели на морозе.

7. Готовность оборудования и уязвимости узлов

7.1. Элеваторные узлы (Советское наследие)

Классический элеваторный узел смешивает перегретую воду из сети с обраткой. Сердце узла — сопло (конус) диаметром от 3 до 10 мм.

► Риск: Шлам и окалина, сорванные со стенок магистралей при пуске, первым делом летят в сопло элеватора.

► Последствие: Засор сопла полностью останавливает циркуляцию в доме. Прочистка требует разборки узла, что занимает часы, в течение которых дом остывает.

7.2. Пластинчатые теплообменники (ИТП)

► Риск: как указано выше, они работают как фильтры тонкой очистки. Без установленных на входе качественных грязевиков (сетчатых фильтров) с магнитной вставкой, теплообменник забьется за первые сутки работы на «грязном» теплоносителе.

► Регламент: Необходима готовность персонала к ежечасной промывке фильтров в первые дни запуска.

7.3. Циркуляционные насосы

Насосы с «мокрым ротором» (Wilo, Grundfos, Danfoss), используемые в ИТП, охлаждаются и смазываются перекачиваемой жидкостью.

► Запуск на сухую: при наличии воздушных пробок насос может оказаться в воздушном пузыре. Работа «на сухую» в течение нескольких минут разрушает керамические подшипники и перегревает обмотки статора.

► Вязкость: при запуске системы, заполненной очень холодной водой (близкой к 0°C), вязкость воды выше, что увеличивает нагрузку на двигатель.

8. Прогноз рисков: Краткосрочные и Долгосрочные

8.1. Краткосрочные риски (0–30 дней)

Риск

Вероятность

Критичность

Описание

Локальные разморозки

Высокая

Критическая

Заполнение начато, но циркуляция не достигла отдельных стояков из-за воздушных пробок. Вода в тупиках замерзает и рвет трубы.

Затопления квартир

Высокая

Течь через рассохшиеся прокладки радиаторов или разрыв ветхих труб при гидроударе. Усугубляется отсутствием жильцов.

Отказ автоматики ИТП
Средняя

Средняя

Выход из строя датчиков давления/температуры или контроллеров из-за конденсата в холодных подвалах при подаче горячей воды (точка росы).

Остановка котельных

Средняя

Высокая

Массовое возвращение шлама из домов в котельные забивает фильтры котлов и сетевых насосов.

8.2. Долгосрочные риски (1–5 лет)

Риск

Вероятность

Критичность

Описание

Лавинообразная коррозия

Абсолютная

Критическая

«Кислородный удар» января 2026 года сократит остаточный ресурс стальных труб на 5–7 лет. Ожидается резкий рост числа порывов в сезонах 2027–2028 гг. Снижение энергоэффективности

Высокая
Средняя

Слой накипи и шлама толщиной 1 мм на поверхностях теплообмена снижает эффективность на 10–15%. Перерасход газа и электроэнергии.

Биологическое обрастание
Низкая
Низкая

В застойных зонах возможно развитие сульфатредуцирующих бактерий (MIC), усиливающих коррозию.

9. Регламент действий и технические рекомендации

На основании вышеизложенного, для минимизации ущерба рекомендуется следующий алгоритм действий для инженерных служб:

9.1. Протокол безопасного заполнения (Anti-Hammer Protocol)

1. Заполнение через «Обратку»: категорически запрещено заполнять систему через подающий трубопровод. Заполнение должно идти только через обратную линию (снизу вверх). Это обеспечивает плавное вытеснение воздуха через верхние точки и минимизирует турбулентность.

2. Ограничение скорости: Скорость потока при заполнении не должна превышать 0.3–0.5 м/с. Это достигается дросселированием задвижки на вводе (открытие на 10–15% с контролем по манометру).

3. Ступенчатая прессовка:

► Этап 1: Заполнение до статического уровня (высота здания + 5 метров).

► Этап 2: Пауза 1–2 часа для выхода растворенного воздуха.

► Этап 3: Включение циркуляционных насосов на минимальной скорости (использовать частотные преобразователи VFD, если есть).

9.2. Работа с завоздушиванием («Слепой метод»)

При отсутствии доступа в квартиры верхних этажей:

1. Импульсная прокачка: Кратковременное повышение давления на подаче (в пределах допустимого) с резким открытием сбросника на обратке в подвале. Попытка «сорвать» воздушную пробку потоком высокой скорости (требует высокой квалификации персонала, есть риск гидроудара).

2. Переменный режим: Попеременный нагрев и остывание стояка может помочь сдвинуть пробку за счет теплового расширения/сжатия.

9.3. Химическая водоподготовка (Emergency Dosing)

В условиях заполнения неподготовленной водой критически важно добавить ингибиторы коррозии непосредственно в момент заполнения (через дозировочные баки или инжекторы):

► Поглотители кислорода: Сульфит натрия (Na2SO3) или более современные органические поглотители.

► Пленочные ингибиторы: Амины, создающие защитную пленку на поверхности металла, предотвращая контакт с кислородом.

9.4. Фильтрация и защита оборудования

► Установить временные шламоуловители или магнитные фильтры («грязевики» с магнитной вставкой) перед теплообменниками и котлами.

► Проводить очистку фильтров каждые 4–6 часов в первые сутки работы.

9.5. Температурный режим пуска

Не подавать сразу теплоноситель с температурой 90°C. Использовать подмешивание, чтобы поднимать температуру труб плавно — не быстрее 10–15°C в час. Это предотвратит термический шок и разрушение фланцевых соединений и чугунных радиаторов.

10. Заключение

Ситуация с теплоснабжением Киева в январе 2026 года является экстремальным испытанием для инженерной инфраструктуры. Решение о сливе теплоносителя, принятое для спасения системы от полного уничтожения льдом, перевело аварию в фазу сложной восстановительной операции с высокими рисками.

Главными врагами инженеров в ближайшие недели станут воздух (блокирующий циркуляцию в высотках) и коррозия (которая проявит себя в полной мере через 6–12 месяцев). Успех восстановления зависит не от скорости действий, а от строгого соблюдения гидравлических регламентов («тише едешь — дальше будешь») и применения компенсирующих мероприятий (химия, фильтрация).

Необходимо быть готовым к тому, что даже при идеальном выполнении процедур, количество аварийных ремонтов на внутридомовых сетях весной-летом 2026 года возрастет на 300–500% по сравнению с довоенными показателями. Это потребует заблаговременного формирования резервов труб, арматуры и ремонтных бригад.