CC BY
16
УДК 621.6: 332
АВТОНОМНАЯ РАБОТА СИСТЕМЫ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ МНОГОКВАРТИРНЫХ ДОМОВ ГОРОДА
Н.Л. Великанов1, С.И. Корягин2, А.М. Гарина3
Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта (БФУ им. Канта), 236041, г. Калининград, ул. А. Невского, 14;
В статье рассмотрена возможность автономной работы системы газоснабжения многоквартирных домов города при использовании подземных хранилищ газа. Произведена оценка времени обеспеченной автономной газификации при различных вариантах параметров емкостей для хранения газа и использования газа в многоквартирных домах города.
Ключевые слова: газопотребление, резервирование газа, жилищно-коммунальное хозяйство
AUTONOMOUS OPERATION OF THE GAS SUPPLY SYSTEM OF MULTIFAMILY
HOUSES OF THE CITY
N. L. Velikanov, S. I. Koryagin, A.M. Garina
The Baltic federal university ofImmanuil Kant (BFU of Kant), 236041, Kaliningrad, st. A. Nevsky, 14
The article considers the possibility of autonomous operation of the gas supply system of apartment buildings of the city using underground gas storage. The estimation of time of the provided autonomous gasification is made at various options of parameters of capacities for storage of gas and use of gas in apartment houses of the city.
Keywords: gas consumption, gas redundancy, housing and utilities
Устойчивость является необходимым компонентом развития городов [1]. Достижение повышенной устойчивости требует улучшенной оценки и моделирования рисков, лучшего планирования и проектирования, расширения коммуникации и сотрудничества. Целью исследования [1] является предложение гибкой методологии для анализа энергетической устойчивости и рисков мегаполисов. Основные цели заключаются в том, чтобы оценить характеристики существующих энергетических систем, их влияние на устойчивость и понять, как удовлетворить высокий спрос на энергию в критической городской среде с небольшим количеством доступных возобновляемых источников энергии. В работе описывается методология определения энергетических рисков, уязвимости и устойчивости жилых и других зданий [1]. Для оценки энергетической устойчивости и безопасности использовались три показателя. Для повышения энергетической устойчивости были приняты два будущих сценария: расширение существующего централизованного теплоснабжения и эксплуатация встроенных в крышу солнечно-тепловых коллекторов [1].
В работе [2] оценено влияние системы отопления на канцерогенные и не канцерогенные риски химических соединений, содержащихся в напольных покрытиях, покрытиях стен.
В исследовании [3] изучалась возможность использования теплоизолирующих материалов путем численного моделирования в жилых зданиях, расположенных в различных климатических зонах. При этом для каждого города был выбран оптимальный материал, исходя из его влияния на годовое энергопотребление, а затем изучено его влияние на температуру в помещении и тепловую нагрузку модели в самые жаркие и холодные месяцы года [3].
Система газоснабжения представляет собой организованную подачу, а также распределение газа, предназначенную для удовлетворения потребностей хозяйства в целом. Газ подведен ко многим жилым домам, промышленным предприятиям, а также организациям в сфере жилищно-коммунального хозяйства. Население без равномерной подачи газа будет испытывать огромные неудобства, а предприятия могут понести колоссальные потери.
Великанов Николай Леонидович - доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой машиноведения и технических систем, БФУ им. И. Канта, тел. 8 (4012) 595 585; e-mail: monolit8@yandex.ru; Корягин Сергей Иванович - доктор технических наук, профессор, директор инженерно - технического института, БФУ им. И. Канта, тел. 8 (4012) 595 585; e-mail: SKoryagin@kantiana.ru
Гарина Анастасия Максимовна - студентка инженерно-технического института БФУ им. Канта, тел. 8 (4012) 595 585; e-mail: a.m.garina96@gmail.com
Именно поэтому совершенствование системы газоснабжения является актуальной темой на данный момент. Неотъемлемой частью системы газоснабжения являются подземные хранилища газа. В основном, потребители газа не задаются вопросом, откуда и как попадает голубое топливо в квартиры, где размещается резервный фонд газа [4-8]. Одной из задач резервного фонда является снабжение газом зимой, когда нужда в топливе достигает максимального значения, а также к задачам хранилище относится создание резерва топлива на территории региона на случай наступления аномально холодных зим, возникновения аварий на трубопроводе, а также покрытие сезонной неравномерности потребления. Например, подача газа в Калининград очень сильно зависит от отбора газа потребителями Белоруссии и Литвы, через территории этих стран проходит трасса единственной нитки газопровода [8]. Колебания температуры воздуха в Калининградской области, в Литве, на северо-западе Белоруссии практически совпадают, а значит, совпадают пики газопотребления указанных районов. Поскольку Калининградская область расположена в концевой части газопровода, то максимум неравномерности подачи газа приходится на ее долю. Газопровод выполнен лишь из одной нитки труб, любая авария по его трассе приводит к прекращению подачи газа в область, отсюда следует, что наличие резерва голубого топлива на территории Калининградской области очень важно и значимо.
Далее, на примере системы газоснабжения и подземных хранилищ газа Калининграда, исследуем возможность автономности газоснабжения при помощи хранилища, а именно снабжение домов, которые используют газ для отопления, горячего водоснабжения и приготовления еды (первая группа), а также домов, которые нуждаются в газе для наличия горячего водоснабжения и газовой плиты (вторая группа), и домов, в которых имеются только газовые плиты (3 группа) [4-8].
Потребление газа домов первой категории будет существенно отличаться по времени года, поэтому данная группа была разбита на два пункта - потребление газа в летний период времени (без отопления) и в зимний период времени (с отоплением).
Произведен анализ потребления газа жильцами многоквартирных домов города Ка-
лининграда. Дома разбиты на 3 группы, в соответствии с критериями, изложенными выше. В каждой группе выбраны типовые дома для исследования. В частности, в первой группе, выбран 9 этажный дом в новом микрорайоне Калининграда. В доме, у которого отопление газовое (наличие в квартире двухконтурного котла), горячее водоснабжение осуществляется также при помощи двухконтурных котлов и присутствуют газовые плиты.
В рассматриваемом доме имеется 8 подъездов, в каждом по 4 квартиры на этаже, и всего этажей - 9.
Газоснабжение в Калининградской области осуществляется по транзитному трубопроводу, следовательно, наличие резерва газа на территории Калининградской области очень значимо, в этих целях в области, а именно в поселке Романово, строится подземное хранилище газа, состоящие из 5 резервуаров для закачки голубого топлива, в настоящее время запущено пока только 2 резервуара, данное хранилище предназначено для покрытия сезонных колебаний, аварийных случаев на трубопроводе, а также в случае наступления аномальных холодных зим.
Один резервуар подземного хранилища может вместить примерно 2,4 млн м3 газа.
Подземное хранилище является важным объектом в Калининградской области, и в экстренных случаях сможет покрыть неравномерность подачи газа по магистральному трубопроводу «Минск - Вильнюс - Каунас - Калининград» ряд домов в зимнее время года.
В результате проведенных расчетов определено время в месяцах автономного газоснабжения из одного, двух и пяти резервуаров - одного, десяти, ста и тысячи рассматриваемых домов (Рис.1 - 8).
N2, мес.
О 1 2 3 4 5 N1
Рисунок 1 - Автономная работа домов первой группы в отопительный сезон (N1 - количество резервуаров, N2 - количество месяцев автономной работы): 1 - 1 дом , 2 - 10 домов
Н.Л. Великанов, С.И.Корягин, АМ.Гарина
N2, мее.
1
2 \
_
N1
Рисунок 2 - Автономная работа домов первой группы в отопительный сезон (N1 - количество резервуаров, N2 - количество месяцев автономной работы): 1- 100 домов, 2 - 1000 домов
N2, мес.
1000
500
1
2
N1
Рисунок 3 - Автономная работа домов первой группы в теплый период - количество резервуаров, N - количество месяцев автономной работы): 1 - 1 дом, 2-10 домов
мес.
10
1
?
3 4 5 №
Рисунок 4 - Автономная работа домов первой группы в теплый период - количество резервуаров, N - количество месяцев автономной работы): 1- 100 домов, 2 - 1000 домов
N2, мес.
3000 2000 1000
1
2
/ _
N1
Рисунок 5 - Автономная работа домов второй группы (ЭД - количество резервуаров, N - количество месяцев автономной работы): 1- 1 дом, 2 - 10 домов
N2, мес.
30 20 10 О
1
1
2
/
N1
Рисунок 6 - Автономная работа домов второй группы (N1 - количество резервуаров, N - количество месяцев автономной работы): 1 - 100 домов, 2 - 1000 домов
Рисунок 7 - Автономная работа домов третьей группы (ЭД - количество резервуаров, N - количество месяцев автономной работы): 1 - 1 дом, 2 - 10 домов
N2, мес.
250
200 150 100 50
1 ____х
2
N1
Рисунок 8 - Автономная работа домов третьей группы (N1 - количество резервуаров, N - количество месяцев автономной работы): 1- 100 домов, 2 - 1000 домов
Nl
1
2
О 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 N2, мес.
Рисунок 9 - Сравнение автономности газоснабжения 1000 домов 1 группы в отопительный сезон и в теплое время года (ЭД - количество резервуаров, N - количество месяцев автономной работы): 1- отопительный сезон, 2 - теплое время года
Согласно рисунку 1, один дом будет обеспечен голубым топливом в экстренных ситуациях в зимний период при помощи одного резервуара, объемом 2,4 млн м3, примерно 6 лет, двумя резервуарами, которые на сегодняшний момент запущены в Калининградской области, объемом 4,8 млн м3, примерно 12 лет, и пятью резервуарами, которые планируется запустить, объем которых составит 12 млн м3 -29 лет.
Десять домов смогут бесперебойно потреблять топливо зимой, при помощи одного
резервуара - примерно 7 месяцев, используя два резервуара - примерно год и два месяца, и при помощи пяти резервуаров - примерно три года (рис. 1).
На рисунке 9 представлено сравнение способности автономного газоснабжения в месяцах тысячи домов при помощи подземного хранилища газа в Калининградской области в отопительный сезон и в летний период.
Выводы. Исходя из рассмотренных примеров, можно сделать вывод, что при должном развитии и увеличении емкости системы подземного хранения газа возможна автономная работа системы газоснабжения многоквартирных домов города.
Литература
1. Mutani G., Todeschi V. Energy Resilience, Vulnerability and Risk in Urban Spaces. - Journal of sustainable development of energy water and environment systems-jsdewes. 2018. V. 6. I. 4. Pp. 694-709.
2. Hadei M., Hopke P.K., Rafiee M., Rastkari N., Yarahmadi M., Kermani M., Shahsavani A. Indoor and outdoor concentrations of BTEX and formaldehyde in Tehran, Iran: effects of building characteristics and health risk assessment. - Environmental science and pollution research. 2018. V. 25. I. 27. Pp. 27423-27437. SI.
3. Solgi E., Memarian S., Moud G.N. Financial viability of PCMs in countries with low energy cost: A case study of different climates in Iran. - Energy and buildings. 2018. V. 173. Pp. 128-137.
4. Министерство строительства и жилищно-коммунального хозяйства Калининградской области [Электронный ресурс]: - Режим доступа https ://minstroy3 9.ru/.
5. Филиал ООО «Газпром ПХГ» «Калининградское УПХГ» [Электронный ресурс]: - Режим доступа: http://ugs.gazprom.ru/about/organization/kaliningradsko e-uphg/
6. Лурье М.В., Дидковская А.С., Варчев Д.В., Яковлева Н.В. Подземное хранение газа: Учебное пособие для вузов - М.: Нефть и газ, 2015. - 172 с.
7. Каримов М.Ф. Эксплуатация подземных хранилищ газа - М.: Недра, 2011. — 248 с. — УДК: 622.691.24:532.5
8. Великанов Н.Л., Корягин С.И., Гарина А.М. Особенности газопотребления Калининградской области. - Технико-технологические проблемы сервиса. №3(45), 2018 с. 35 - 38.
