CC BY
116
Построенная в качестве примера в
одних осях с графиком
Я
секущая
плоскость равных значении социального риска, когда 25 и более взрослых людей подвергаются опасности с вероятностью 10-4 в год, позволяет выделить зоны с неприемлемым уровнем коллективного риска.
Заключение
Описанные методы количественного анализа риска позволяют получить объективную информацию о степени опасности объекта, ранжировать прилегающую территорию по уровню потенциального и коллективного риска, выявить, при наличии законодательно установленных критериев социального риска, зоны и
территории, где уровни риска достигают или превышают значения, при которых необходимо ужесточение контроля или принятие определенных мер по снижению риска и обеспечению нормативной безопасности производственного персонала и населения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Козлитин А.М., Попов А.И. Методы технико-экономической оценки промышленной и экологической безопасности высокорисковых объектов техносферы. Саратов: СГТУ, 2000. 216 с.
2. Козлитин А.М., Попов А.И., Козлитин П. А. Теоретические основы и практика анализа техногенных рисков. Вероятностные методы количественной оценки опасностей техносферы. Саратов: СГТУ, 2002. 180 с.
3. Козлитин А.М., Попов А.И., Козлитин П. А. Аналитические методы и практика анализа риска аварий на опасных химических объектах // Об опыте декларирования промышленной безопасности и развитии методов оценки риска аварий на опасных производственных объектах: Материалы тематического семинара. М.: ГУП «НТЦ «Промышленная безопасность», 2003. С.73-80.
4. Козлитин А.М., Попов А.И. Оценка риска при декларировании безопасности химических производств // Безопасность труда в промышленности. 1997. № 2. С.21-24.
5. Попов А.И., Козлитин А.М. Методологические подходы и количественная оценка риска чрезвычайных ситуаций в регионах с потенциально опасными объектами // Безопасность труда в промышленности. 1995. № 2. С.10-14.
6. К вопросу об оценке стоимости человеческой жизни / И.А. Кручинина, М.В. Лиса-нов, А.С. Печеркин, В.И. Сидоров // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. 2003. № 4. С.72-75.
7. Козлитин А.М., Яковлев Б.Н. Чрезвычайные ситуации техногенного характера. Прогнозирование и оценка: детерминированные методы количественной оценки опасностей техносферы: Учеб. пособие / Под ред. А.И. Попова. Саратов: СГТУ, 2000. 124 с.
Козлитин Анатолий Мефодьевич -
кандидат технических наук, доцент, докторант кафедры «Теплоэнергетика»
Саратовского государственного технического университета
УДК 621.536
Э.М. Малая, С.А. Сергеева
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ КАК ВАЖНЫЙ ФАКТОР РАЗВИТИЯ ИНФРАСТРУКТУРЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
Энергосбережение - одно из основных направлений развития систем теплоснабжения. Рассматриваются решения проблем энергосбережения, приоритетные с точки зрения потребителей теплоты: уменьшение расхода теплоты в системах отопления, горячего водоснабжения и вентиляции зданий. Поднимается вопрос реконструкции тепловых сетей, так как повышение надежности функционирования тепловых сетей ведет к снижению потерь теплоты при транспортировке теплоносителя от источника до потребителя.
E.M. Malaya, S.A. Sergeeva ENERGY-SAVING AS AN IMPORTANT FACTOR OF DEVELOPMENT OF A HEAT SUPPLY SYSTEM INFRASTRUCTURE
Energy-saving is one of the reference directions of the development in the engineering of the heat supply system infrastructure. In this article we solve some of the energy-saving problems such as decreasing in consumption of heating systems, heat water-supply and buildings ventilation. Also we consider heat network reconstruction problem. Reliability growth of heat supply system function brings to decreasing of heat leakage in heat carrier transportation process.
Основными потребителями тепловой энергии в Саратовской области являются население (3430,1 тыс. Гкал), объекты жилищно-коммунального хозяйства (4194,9 тыс. Гкал) и промышленный комплекс (3008,7 тыс. Гкал). Коммунальное хозяйство обеспечивает г. Саратов и 40 районов области услугами коммунально-бытового назначения, в том числе 427166 жилых домов, из которых с центральным отоплением - 12162. Среднеэксплуатационная площадь жилого фонда 55,6 млн.кв.м.
Анализ динамики теплопотребления показал большой рост потребления теплоты жилым фондом и объектами жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ) (рис. 1). В настоящее время параметры теплопотребления не выдерживаются, занижены по сравнению с нормативными значениями, однако, при полном использовании потенциала энергосбережения в отрасли, можно добиться стабильного роста теплопотребления при создании нормативных, комфортных условий в помещениях (tj=18°C).
Отопительные периоды 2000-2004 гг. проходили в Саратовской области в условиях напряженных поставок энергоносителей, ограничений потребления энергоресурсов из-за неплатежей за них. По данным ОАО Саратовэнерго, недопоставки топлива привели к снижению отпуска теплоты на 14,7%, а генерации электроэнергии на ТЭЦ - на 7,6%.
Прогноз производства тепловой энергии, рассчитанный с учетом существующей тенденции роста производства (рис. 2), а также плановым вводом новых тепловых мощностей (котельных, крышных котельных, поквартирного отопления) по области, показал, что без внедрения энергосберегающих технологий существующая динамика производства тепловой
энергии будет ниже расчетных темпов роста потребления теплоты. Расчеты роста потребления тепловой энергии учитывают динамику нового строительства с повышенным уровнем теплозащиты и при соблюдении норм теплопотребления, согласно СНИП 2.04.07-86 (табл. 1, рис. 3).
тыс. Г кал
население
ЖКХ
□ 2002 (факт) 0 2003 (оценка) и 2004 (прогноз)
другие расходы потери на собственные в сетях нужды
Рис. 1. Динамика распределения потребления тепловой энергии в жилищно-коммунальном секторе Саратовской области
тыс Гкал
9000
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
щ
ШШ
т
т
ШШ т.
ОАО
Саратовэнерго
Котельные
ЖКХ
Ведомственные
котельные
Саратов-
газэнерго
□ 2002(факт) Н 2003(оценка) И 2004(прогноз)
Вольск-
газэнерго
Рис. 2. Динамика производства тепловой энергии
Рассматривая укрупненный тепловой баланс традиционной системы теплоснабжения [1,2], можно увидеть огромные резервы экономии топливно-энергетических ресурсов и сбалансировать бюджеты разных уровней путем строжайшей энергосберегающей политики и оптимальной организации системы управления энергосбережением. Следует отметить, что для коммунального теплоснабжения отсутствуют указания и рекомендации по системному анализу эффективности и ранжированию энергосберегающих технических решений в систе-
мах коммунально-бытового теплоснабжения, определению приоритетов в их реализации с позиций энергосбережения. Укрупненная экспертная оценка экономии ресурсов в жилищном фонде представлена в табл. 2 [3,6].
т ыс.Гкал/год
-и_ население объекты ЖКХ
Рис. 3. Прогноз потребления тепловой энергии населением и объектами ЖКХ
Таблица 1
Экспертная оценка ввода жилищного строительства (за счет всех источников финансирования)
Год 2002 отчет 2003 оценка 2004 прогн. 2005 2006 2007 2008 2009 2010
Ввод жилья, всего, тыс.кв.м 571,2 771 870 938 1021 1121 1246 1402 1598
Таблица 2
Прогноз экономии ресурсов в жилищном фонде
Ресурс Г одовая стоимость ресурса, руб./кварт. Возможная экономия, % Годовая стоимость сэкономленного ресурса, руб./кварт. Удельная экономия, долл./руб./м2
Тепловая энергия на отопление 75 25 16 0,32/10
На нагрев горячей воды 75 30 25 0,5/15
Холодная вода (включая канализацию) 200 30 60 1,2/36
Электроэнергия на освещение 90 80 72 1,4/42
ИТОГО 440 33 173 3,4/102
2
При подготовке прогноза принято: средняя площадь квартир - 50 м ; средняя заселенность квартир - 3,5 чел/кварт.; удельное водопотребление - 360 л/сут.чел.; годовой расход тепла на отопление - 10 Гкал.; годовой расход на горячую воду - 110 л/сутки на человека.
Проведенные документальные и инструментальные обследования потребления тепловой энергии жилищным фондом показали, что имеет место неоправданное завышение потребленной энергии, выставленной по счетам саратовских тепловых сетей и потребленных фактически объектами бюджетной сферы г. Саратова. Результаты расчетов свидетельствуют о том, что действующие методики определения тепловой нагрузки по СНИП и Руководящих указаний различаются между собой и с данными по тепловой нагрузке указанной в договорах на снабжение тепловой энергией.
Внедрение энергосберегающих технологий может уменьшить тарифы, заставить население и поставщиков энергии проводить реконструкцию систем теплоснабжения с использованием собственных ресурсов. Жилищные организации не всегда заинтересованы в энергосбережении, так как не являются оптовыми покупателями ресурсов, не имеют статуса перепродавца (продажа в розницу), персонал жилищных организаций не стимулируется экономически за достижение экономии ресурсов. До 50% экономии может быть получено при устранении утечек и непроизводительных расходов воды, в том числе - горячей, доля которой в общем потреблении доходит до 50-60%. Работы по экономии воды достаточно просты и не требуют времени, они обеспечивают наиболее быстрый возврат вложенных средств. Расход тепла на отопление может быть снижен ориентировочно на 32-33%. Абсолютное же снижение годового расхода в этом случае, учитывая уменьшение расчетной мощности системы отопления не менее, чем на 20%, можно ожидать примерно в 1,8 раза.
Балансировка систем отопления - одно из оптимальных энергосберегающих мероприятий, так как является малозатратным, но обладает высокой эффективностью. Наиболее прогрессивной технологией является установка регуляторов перепада давления (балансировочных клапанов) в тепловых пунктах или непосредственно у потребителя.
Условиями, определяющими необходимость установки регуляторов перепада давления, являются:
- для тепловых пунктов:
• высота зданий, в которых смонтирована система отопления, превышает 30 м;
• статическое давление местной системы выше давления в обратном трубопроводе абонентского ввода;
• статическое давление тепловой сети меньше статического давления системы (в этом случае на подающем трубопроводе ввода устанавливают обратный клапан);
- для стояков местных систем отопления:
• необходимость гидравлической балансировки систем отопления.
Сотрудники кафедры ТГС разработали систему балансировки систем отопления зданий на основе программы Ригшо С.О. 3.1. По данной методике кафедрой проводилось обучение сотрудников ОАО Гипрониигаз.
Авторегулирование отопительной нагрузки в тепловых пунктах носит программный характер. Регулируемым параметром должна являться температура обратной воды из системы отопления. Коррекция регулирования отопительной нагрузки по температуре внутреннего воздуха, как это предлагается в [1], не всегда целесообразна. Таким образом, эффективность использования тепловой энергии при централизованном теплоснабжении можно повысить, главным образом, за счет авторегулирования отопительной нагрузки в тепловых пунктах. В индивидуальных тепловых пунктах возможно устройство регулирования для пофасадных ветвей системы отопления зданий. Конечно, устройству авторегулирования должны предшествовать энергоаудит и режимно-наладочные работы в тепловых сетях и системах отопления. Обязательная последующая установка теплосчетчика на вводе системы отопления здания создает реальное препятствие действию «экономического механизма» энергорасточительства, являющегося следствием того, что договоры с потребителями на поставку энергии часто отражают объемы реализации, а не фактическое потребление.
С 1994 г. сотрудниками кафедры «Теплогазоснабжение и вентиляция» СГТУ исследовано состояние коммерческого учета количества тепловой энергии в энергосети города с общей нагрузкой 529,5 Гкал/ч, которая распределяется между 704 потребителями различных групп учета. Выявлено, что учет ведется в основном расчетным методом, приборы учета у абонентов практически не являются коммерческими, поэтому для обеспечения измерений расхода теплоты по всей цепочке от производителя до конкретного потребителя необходимо создавать систему комплексного учета. Оборудование узлов коммерческого учета тепловой энергии и теплоносителей должно быть увязано с тарифной системой и базироваться на действующих Федеральных законах и постановлениях Правительства Российской Федерации. Характеристики и типы приборов учета теплоты и теплоносителей во многом зависят от тарифной системы, применяемой в конкретных системах теплоснабжения. Эти приборы должны дать возможность применять многоставочные тарифы и учитывать реально сложившуюся двухставочную систему тарифов: за Гкал и за м3. Обследование узлов учета городских потребителей выявило наличие приборов учета в основном российского производства:
- теплосчетчики ВКТ-4М, ТВМ, ТС, ТСР и др.;
- водомеры ВСТ, СГВ, СТГВ и др.;
- преобразователи расхода ППР.
Потребителям должно быть предоставлено право выбирать систему учета на своем тепловом вводе при экономической ответственности за сделанный выбор. При этом схемы узлов учета не должны зависеть от схем присоединения потребителей к тепловым сетям (открытая - закрытая, зависимая - независимая).
Активизацию энергосберегающих решений рекомендуется проводить по всем видам энергопотребления: электроэнергии, тепловой энергии, затрачиваемой на отопление, горячее водоснабжение, приточную вентиляцию и кондиционирование воздуха, а также газоснабжение и водоснабжение.
Сравнение эффективности вариантов теплоснабжения зданий, оборудованных системами вентиляции и кондиционирования, необходимо при включении в типовой проект двух или нескольких вариантов систем с задачей выбора области экономической целесообразности применения каждого из них. При этом одновременно могут быть решены две задачи: невыгодный в заданных условиях вариант не будет реализовываться; если какое-либо оборудование системы в настоящее время и в ближайшие годы будет дефицитным, то соответствующее решение будет реализовываться в первую очередь там, где оно обеспечит получение наибольшего экономического эффекта.
Экономически очень эффективны многие мероприятия, снижающие расход энергии при работе систем вентиляции общественных и промышленных зданий. Наиболее целесообразен метод, обеспечивающий активизацию решений при модернизации и капитальном ремонте систем приточной вентиляции бюджетной сферы. На основании результатов большого количества выполненных расчетов вентиляционных систем, можно считать, что оптимизация аэродинамических расчетов снижает приведенные затраты на них в среднем на 11%, а расход электрической энергии - на 6-7%. В настоящее время для регулирования работы систем, где используются насосные установки, используется общепринятая технология - дросселирование рабочей среды с помощью запорной арматуры, что обусловливает нерациональное использование электроэнергии. Наиболее эффективным и современным средством снижения расхода электроэнергии, потребляемой электродвигателями, является использование регулируемого электропривода, основу которого составляет комплекс «электродвигатель переменного тока - управляемый преобразователь частоты».
Экономическая оценка эффективности применения энергосберегающих мероприятий не может производиться без учета степени надежности их отдельных элементов и систем в целом, так как при снижении надежности увеличиваются эксплуатационные затраты. Главным критерием надежности является вероятность безотказной работы системы или ее эле-
мента f в течение заданных х часов. Вторым существенным критерием надежности является ремонтопригодность. Следовательно, надежность системы характеризуется сохранением показателей качества в течение заданного отрезка времени, и эффективность применения энергосберегающих установок следует определять с учетом надежности их работы в заданных условиях и режимах эксплуатации. Чем сложнее система, тем менее она надежна. Надежность можно значительно повысить путем резервирования элементов системы. Так, иногда экономически целесообразно предусмотреть запасной вентилятор. Повышение надежности достигается укрупнением и сокращением числа ее элементов, улучшением качества монтажа и приемки установок в эксплуатацию.
Вероятность безотказной работы Р в течение х часов определяется по формуле:
Р (х) = е -кх , (1)
где е - основание натурального логарифма («2,73); к - параметр потоков отказов в год.
При параллельном по надежности включении элементов системы:
Р(х) = 1 - [ 1 - Р1(х) ] п , (2)
где п - число параллельных включений элементов системы одного назначения.
При последовательном по надежности их включении:
Р(х) = Р1(х), Р2(х), ... , Рп(х) , (3)
где п - число последовательно включенных элементов системы.
Величину Р(х) для различных элементов систем отопления и вентиляции определяют исходя из имеющихся результатов длительного изучения степени надежности элемента в принятом эксплуатационном режиме.
Для восстанавливаемых систем и их элементов вероятностным показателем безотказности является параметр потоков отказов О, выражающий вероятность отказов в единицу
времени после момента 7 и представляющий собой среднее число отказов в единицу време-
ни после этого момента (отношение числа отказавших элементов п в единицу времени к общему числу отказов N наблюдаемых элементов).
п
о = -п- , (4)
N ЬХ
где ЬХ - принятый интервал времени.
Для оценки надежности устройств необходимо также определить на основе соответствующих статистических данных среднюю величину времени простоя систем на ремонте
7рем, а также характер изменения этого показателя в течение периода эксплуатации. Тогда можно определить и основной показатель, характеризующий надежность системы: коэффициент технического использования п, на основании которого определяют убытки, возникающие вследствие бездействия системы:
7
П = П‘ = 7 + 7”+7 ф • (5)
нар рем проф
где 7нар - суммарная наработка системы за рассматриваемый период, ч; 7рем - суммарное
время простоя системы на ремонте из-за отказов, ч; 7проф - то же, для проведения планово-
предупредительного ремонта, ч.
Общая формула для определения снижения приведенных затрат при повышении надежности отдельных элементов системы со сроком службы ф лет имеет следующий вид:
ЬЗ = £ [(И - И2 )а_, +(К - К2 )а_, ] , (6)
г=1
где Их, И2 - эксплуатационные расходы по исходному и более надежному варианту, включающие в себя затраты на ремонты будущих лет и материальный ущерб в результате отказа системы, руб./год; К\, К2 - капитальные вложения в те же варианты, руб.
Экономический эффект по системе определяется как сумма отдельных эффектов по ее элементам. Вследствие малого удельного веса в приведенных затратах ЬЗ не учитывается удельная стоимость основных и оборотных фондов при производстве ремонтных работ. Если сумма ЬЗ оказывается отрицательной величиной, то экономически повышение надежности системы нецелесообразно, и в тех случаях, когда это повышение не является необходимым по соображениям технологическим, санитарным и другим, осуществлять его не следует.
После выбора наиболее эффективных вариантов энергосберегающих мероприятий, все мероприятия по энергосбережению ранжируются по прибыльности. Определяющим фактором является коэффициент чистой существующей прибыли - отношение чистой существующей прибыли к общим инвестициям [2]. Ранжирование энергосберегающих мероприятий показано на примере образовательного учреждения (табл. 3).
Таблица 3
Характеристика энергосберегающих мероприятий
№ п/п Энергосберегающие мероприятия Общий объем инвестиций, тыс.руб. Сбереженная за год энергия, кВтч/год Г одовое чистое сбережение, тыс. руб ./год Срок окупаемости инвестиций, лет Коэфф-т чистой существующей прибыли
1 Внедрение системы автоматического управления подачи тепловой энергии 450 81000 213 2,1 2,32
2 Уплотнение окон 300 80000 240 1,3 2,28
3 Изоляция пола чердака 375 17800 54 6,9 0,79
4 Изоляция труб, задвижек и т.д. 285 17700 54 5,3 0,73
5 Балансирование системы отопления и термостатических вентилей 675 53800 162 4,2 0,69
6 Утилизация тепла в системах вентиляции 675 37000 96 7,8 0,17
При разработке энергосберегающих мероприятий у потребителя не стоит забывать и о том, что теплотрассы, доставляющие теплоноситель, находятся зачастую в крайне изношенном состоянии. По оценкам экспертов, потери по теплотрассе превышают 20%. Тщательный анализ состояния тепловых сетей коммунально-бытового теплоснабжения в Саратовской области показал, что порядка 50% сетей жилищно-коммунального хозяйства и до 60% тепловых сетей абонентских вводов требуют капитального ремонта.
Протяженность тепловых сетей Саратовской области составляет 1779,4 км, замене подлежит 217 км, что составляет 12% от общей протяженности тепловых сетей. Без тепловой изоляции эксплуатируются 35 км магистральных сетей (2%).
Общая протяженность магистральных трубопроводов тепловых сетей СТС - 183 км. Около 50% тепловых сетей эксплуатируются более 20 лет (порядка 100 км). 161 км имеют срок эксплуатации 10 лет, что составляет 88% от общей протяженности теплотрасс. При этом 12% трубопроводов эксплуатируются свыше 30 лет (рис. 4).
Исходя из фактического срока службы трубопроводов тепловых сетей с минераловатной изоляцией (6-7 лет), в год требуется перекладка 16-17 км трубопроводов. В каждом конкретном случае, рассматривая теплоснабжение отдельных абонентов, необходимо величину перекладок определять с учетом надежности теплоподводящей магистрали. Количество пе-
рекладок должно обеспечить заданный уровень надежности сети. Так, например, сокращение объема перекладок в 2 раза при существующем ограничении финансирования ведет к увеличению потока отказов в 6,06 раза [6].
более 30 до 2 от 2 до 5
12% 3% 2% от 57до 10
7 %
от 25 до 30 19%
от 10 до 15 16%
от 20 до 25 25%
от 15 до 20 16%
Рис. 4. Сроки эксплуатации магистральных трубопроводов тепловых сетей СТС
Учитывая состояние тепловых сетей, выбор оптимального источника теплоснабжения с учетом надежности подводящей магистрали становится актуальной задачей. В качестве базисного варианта примем теплоснабжение потребителя от котельной и определим, является ли исходный вариант теплоснабжения эффективным, т.е. удовлетворяет ли наложенным ограничениям и условиям оптимальности. Введём понятие коэффициента загрузки котельной (КЗК), как процентного отношения реальной тепловой нагрузки котельной к её установленной тепловой мощности. Сравнение вариантов следует начинать с проверки выполнения условия КЗК<80% , если котельная загружена на большую величину, то вложение средств в реконструкцию котельной следует ориентировать на повышение тепловой мощности (новое оборудование с более высоким КПД). Далее следует произвести проверку, попадает ли данный потребитель в оптимальный радиус действия источника, то есть сравнить длину магистрального подключения потребителя и оптимальной длины трубопровода для источника теплоснабжения данной мощности. Зависимость удельных приведенных затрат от мощности котельной установки выражается уравнением:
З=
'ку
Л
—+в
а ) а
И
Е + — , (7)
где А и В - коэффициенты, зависящие от типа котлоагрегата и вида сжигаемого топлива; 6 -установленная производительность котельной, кВт; Е - коэффициент эффективности капиталовложений, 1/год; И - эксплуатационные расходы, включающие топливную составляющую, расходы на водоподготовку, обслуживание, управление и т.д., руб.
Зависимость удельных приведенных затрат в тепловые сети от теплоплотности снабжаемого участка описывается формулой:
= 1,67160Дб УсУп (8)
Зтс 0,8 ^ (8)
ч
где ч - теплоплотность застройки, кВт/га; Уп - коэффициент, зависящий от типа и условий прокладки теплосети; Ус - коэффициент, учитывающий зависимость удельного расхода воды в сети от системы теплоснабжения, метода регулирования отпуска теплоты и соотношения нагрузок горячего водоснабжения и отопления.
Дифференцируя в частных производных функцию суммы приведенных затрат на производство и транспорт теплоты по 6 и приравнивая производную к нулю, получим
мощность котельной, эквивалентную оптимальной, для района теплоснабжения с заданной теплоплотностью:
10,86
е
(0,12 А + А1 )д0’8
(9)
0,269 Ус У„
где А1 - удельные годовые эксплуатационные затраты, руб./кВт-ч.
Анализ формулы показывает, что оптимальная мощность увеличивается с ростом теп-лоплотности. Применение открытой системы теплоснабжения и бесканальной прокладки также повышает оптимальную мощность источника.
Чтобы определить оптимальный радиус теплоснабжения от данного источника, рассмотрим тепловой район в виде квадрата с источником теплоты, размещенным посередине одной из сторон. Тогда теплоплотность можно связать с длиной главной магистрали Ь формулой:
д = 22500е , (10)
Ь
где Ь - длина главной магистрали, м.
Подставив это выражение в формулу (8), получим приведенные затраты в тепловые сети в зависимости от радиуса теплоснабжения:
З = 3,674 х10-4 Ь16
тс е 0>64 . (11)
С ростом радиуса теплоснабжения приведенные затраты в теплосеть увеличиваются при постоянной тепловой мощности источника. Приведенные затраты на выработку теплоты котельной определенной мощности, приходящиеся на единицу длины радиуса теплоснабжения, будут снижаться с ростом радиуса и, наоборот, затраты на транспорт теплоносителя будут возрастать.
В общем виде затраты для комплекса «источник - тепловые сети», т.е. приведенные затраты источника определенной мощности на единицу длины магистрали составят:
IЗ = ккуЕт+ А + 3,674Х1°о46ГУсУп , (12)
Ь е
где кку - капитальные вложения в котельную, приходящиеся на единицу тепловой мощности, руб./кВт.
Дифференцируя выражение по Ь и приравнивая производную нулю, получим выражение оптимального радиуса теплоснабжения от источника данной мощности:
0,625
(кку Е + А,)-е0
->0,64
Е + А I- е
кУ__________________________
5,878 -10-4 УсУп
(13)
При этом длина главной магистрали - величина, которая должна ограничиваться вероятностным показателем отключения потребителей от тепловой сети:
9о„к = 1 - е-1 . (14)
В случае существующей застройки необходимо оценить фактическую эксплуатационную надежность сети, чтобы определить ее состояние.
£, - запас надежности при £н<нр; потк - длительность стояния расчетных наружных температур, при которых отказ трубопровода угрожает живучести системы, ч; юг- - величина параметра потока отказов, 1/год.
Поток отказов в расчете на 1 км двухтрубной тепловой сети, проложенной в непроходном подземном канале, зависит от возраста трубы:
ю' = 0,00003 - кс - й0’208 , (15)
где кс - коэффициент старения; й - диаметр трубопровода, м; £, - запас надежности при £н<нр; потк - длительность стояния наружных температур, ч.
Таким образом, зная возраст конкретной магистрали, нужно вычислять поток отказов для данного участка с целью определения его надежности. При превышении допустимого параметра потока отказов в п раз требуется введение коэффициента, учитывающего процент ежегодных перекладок трубопроводов сети для достижения нормативного уровня потока отказов, который станет экономически вариантной величиной уравнения для расчета затрат в реконструкцию тепловых сетей.
©Р.1 =ЮФ (1 - 1 н )+ЮН. 1 н , (16)
где юр - расчетная нормативная величина потока отказов системы, 1/год; юф - фактическая
величина потока отказов, определенная по статистическим данным эксплуатирующей дан-
ную сеть организации, 1/год; I - длина трубопровода, м; 1н - длина перекладываемого участка трубопровода, м; юН - нормативный поток отказов нового участка трубопровода, 1/год.
Отсюда, выражая 1Н, получим:
1 (юр -юф)
1н = ( н ф) . (17)
(юН.-ю)
Таким образом, можно рассчитать, какую длину проблемных участков теплотрассы, подверженных наибольшей опасности (затопление, повреждение изоляции, опасность механических повреждений и т.п.), нужно заменить, чтобы достичь нормативного уровня потока отказов. Это позволит увеличить надежность тепловой сети и, следовательно, уменьшить предполагаемый ущерб от возможных аварий на данном участке трубопровода.
Если тепловые сети имеют недостаточный показатель надежности, то потребитель не застрахован от перебоев в теплоснабжении, и при аварийных отказах системы возникает значительный ущерб, оценить который можно по формуле:
У = I де;. юг тв Су , (18)
где Су - удельная стоимость ущерба, руб./(кВт.ч); тв - время восстановления участка тепловой сети; юг- - суммарная отклоняемая тепловая мощность от сети в год.
Если организация не имеет возможности выделить средства на перекладку расчетного количества трубопроводов за один год, то данная задача может быть решена в динамике
определенного временного периода. Расчет надежности системы в этом случае будет произ-
водиться с учетом того, что увеличение значения параметра потока отказов как существующих, так и вновь уложенных трубопроводов принимается в размере 0,0015 1/год-км. Таким образом, можно повышать уровень надежности в течение определенного количества лет. Расчетная величина возможного ущерба при этом будет изменяться с уменьшением уровня потока отказов системы.
Только решенные в комплексе, задачи повышения эффективности систем теплоснабжения с учетом энергосберегающих мероприятий позволят улучшить качество теплоснабжения потребителей, сократить непроизводительные расходы и потери теплоты и оптимизировать режимы теплопотребления.
ЛИТЕРАТУРА
1. Положение о проведении энергетических обследований организаций / Минтопэнерго РФ. М., 1997. 96 с.
2. Атоян В.Р., Малая Э.М., Колесников Е.В. Типовая методика комплексных энергетических обследований (энергоаудит) предприятий жилищно-коммунального хозяйства. Саратов, 1998. 57 с.
3. Разработка нормативной системы активизации применения энергосберегающих решений для источников и систем коммунально-бытового теплоснабжения / Отчет о НИР; № Гр 01200108707; руководитель Атоян В.Р., Саратов, 2002. 103 с.
4. Малая Э.М., Сергеева С. А. Проблемы энергосбережения в жилищно-коммунальном хозяйстве // Научно-технические проблемы совершенствования и развития систем газоэнер-госнабжения: Сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2004. С.136-140.
5. Гришкова А.В., Красовский Б.М., Полетаев И. А. О снижении надежности теплоснабжения при недостатке средств на перекладку тепловых сетей // Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности: Материалы IV Рос. науч.-техн. конф.: В 2 т. Ульяновск: УлГТУ, 2003. Т.2. С.197-198.
6. Труды выездного заседания президиума ЖКА РФ 2-3 октября 1996 г. Саратов, 1997. С.67-79.
Малая Элла Максовна -
кандидат технических наук, доцент кафедры «Теплогазоснабжение и вентиляция» Саратовского государственного технического университета
Сергеева Светлана Анатольевна -
ассистент кафедры «Теплогазоснабжение и вентиляция»
Саратовского государственного технического университета
