CC BY
14зданий и сооружений[Текст]. - Введ.01.01.2004.- Киев: Госкомградостроительства, Минэкобезопасности, 2003.-29 с.
2. Украина. Законы. О внесении изменений в Водный и Земельный кодексы Украины о прибрежных защитных полосах №2740-У1 [Текст] : Вщомосп Верховно! Ради краши.-2011.-№18.-С. 122.
3. Зенкович В.П. Проблемы динамики береговой зоны Черного моря/ Зенкович В.П. // Инженерная защита берегов Черного моря. - 1968.-С.6-9.
4. Составить кадастр надводной части берегов Крыма применительно к масштабу 1:200000 [Текст] : отчет о НИР (заключ.) : Ин-т минер. Ресурсов; рук. Э.П. Тихоненков; исполн.: Романюк О.С., Саломатин В.Н. - Симферополь, 1988.-161 с.
5. Махаева Т.В. К геоморфологии и динамике берегов Западного Крыма / Т.В. Махаева // Геология побережья и дна Черного и Азовского морей в пределах УССР.- Киев, 1968. - Вып. 2. - С.160-167.
6. Рыжий М. Н. Комплексные мониторинговые исследования состояния берега и берегоукрепительных сооружений Западного Крыма / М.Н. Рыжий, З.Д. Сапронова, Т.А. Иваненко, А.М. Артемьева, В.С. Снегирев // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. - 2009. -Вып. 20. - С. 7-10.
7. Удовик В.Ф. Современное состояние и тенденции динамики береговой зоны в районе пляжа пос. Любимовка / В.Ф. Удовик, В.В. Долотов // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. - 2009. - Вып. 20. - С. 92-100.
УДК 697. 34: 621. 643
ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО УЩЕРБА ОТ ПРИМЕНЕНИЯ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
Пашенцев А. И.
Национальная академия природоохранного и курортного строительства
Применяя метод сравнения доказана ошибочность представления автономного теплоснабжения как приоритетного направления развития систем теплоснабжения при использовании низкоэффективных и маломощных котлов. Экологический ущерб, экологические последствия, автономная система теплоснабжения
Введение
Современный уровень производства котлов, систем автоматизации, трубопроводов для тепловых сетей, нормативная база и состояние дел с потреблением энергоносителей дают возможность для развития различных систем теплоснабжения. При использовании традиционных энергоносителей одним из основных параметров систем является величина тепловой мощности источника теплоты и степень децентрализации системы. Выбор системы остается за потребителем тепловой энергии и зависит от многих факторов. Но оптимальность принятой схемы определяется более общими критериями, в том числе, эффективностью работы всей системы, задействованной в коммунально-энергетическом хозяйстве населенного пункта. В связи с этим выбор систем теплоснабжения необходимо проводить на основании приоритетных направлений развития схем теплового хозяйства населенных пунктов, которые зависят от их инфраструктуры и должны определяться научно-техническим и экономическим обоснованием.
Анализ публикаций
Вопросам внедрения и развития индивидуальных систем теплоснабжения посвящены работы многих отечественных ученых. Так А. Р. Аверченко обосновывает перспективы реализации данных систем, но с учетом их технических параметров для
индустриальных регионов страны [1, с 42-61]. С позиции сопоставления позитивных аспектов различных схем индивидуальных систем теплоснабжения, обосновывает их перспективность М.П. Гесьо [2, с.23-38]. При этом отсутствует сопоставление технических показателей, включая расход газа, между индивидуальными и централизованными системами. Украинский ученый П. П. Журба приводит технико-экономическое обоснование эффективности применения индивидуальных систем теплоснабжения на примере 75-ти квартирного жилого дома [3, с. 32-38]. При этом позитивный вывод делается на основании показателя металлоемкости, забывая о величине ущерба, наносимого данными системами окружающей среде и показателях общей экономической эффективности. Вместе с тем целый ряд украинских ученых призывают подходить к решению вопроса модернизации систем теплоснабжения взвешенно. В частности А. Р. Найда обосновывает необходимость развития централизованных систем, но с применением высококачественных энергосберегающих материалов [4, с.45-51]. Также П.Т.Огризко обосновывает невозможность Украины перейти на индивидуальные системы теплоснабжения повсеместно в виду затратности данного проекта и доказывает целесообразность развития централизованного теплоснабжения, особенно в крупных индустриальных центрах страны [5, с. 89-99]. Как видим, в научных изданиях ведется дискуссия относительно перспективности применения систем индивидуального теплоснабжения, что дает возможность автору высказать свою точку зрения по этому вопросу.
Цель и постановка задач исследования
Целью научной статьи является аргументированное обоснование целесообразности развития централизованных систем теплоснабжения при взвешенном подходе применения автономных. Для этого решены задачи: выявлены инженерно-технические проблемы внедрения автономных и местных систем теплоснабжения, выявлены экологические последствия децентрализации теплоснабжения, разработан алгоритм расчета экологического ущерба, наносимого окружающей среде выбросами котлов системами автономного теплоснабжения.
Методика исследования
Для обоснования собственной точки зрения используется метод сравнения технических, экологических, экономических показателей, что позволяет провести сопоставление двух систем теплоснабжения (централизованная и индивидуальная) и сделать вывод об их перспективности.
Результаты и их анализ
В последнее время автономные и местные системы теплоснабжения приобрели большую популярность. Их внедрению часто придают значение одного из основных средств энергосбережения. Их привлекательность для потребителей можно объяснить причинами: значительной разницей в ценах на природный газ для автономных и существующих в системе «Теплокоммунэнерго» источников теплоты, отсутствием единого подхода в расчетах стоимости тепловой энергии, желанием не зависеть от неконтролируемых потребителем процессов генерации и получения теплоты, проблемами горячего водоснабжения в существующих системах. При этом целесообразность автономизации достигается путем: сравнения эффективности работы котлов в автономных источниках теплоты с несовершенными и устаревшими агрегатами, уменьшения выработки теплоты в автономных источниках (по сравнению с проектными данными) за счет исключения затрат теплоты на вентиляцию, на горячее водоснабжение, снижения температуры в помещении. Главным аргументом сторонников автономных систем являются повышенные потери теплоты в существующих тепловых сетях и котельных, оцениваемые в 40 - 50% от выработанного тепла. Однако, на наш взгляд, такие потери теплоты в тепловой сети невозможны. В частности, 20% потерь теплоты при диаметре трубопроводов 500 мм и их суммарной длине в 4000 м эквивалентно количеству теплоты 7,57 МВт [1, с.22]. При значении коэффициента теплоотдачи 2 - 10 Вт/(м2 0С) такие
потери теплоты возможны только в том случае, если трубы тепловой сети с температурой стенки + 95-970С на протяжении всего отопительного периода будут находиться без изоляции в наружном воздухе при температуре -35 - 40 0С, что для условий Украины невозможно [2, с.89].
Одной из основных причин ошибочных представлений о значительных потерях теплоты является перенесение проблем больших централизованных систем теплоснабжения от мощных ТЭЦ с протяженными многокилометровыми тепловыми сетями на децентрализованные и умеренно централизованные системы мощностью до 310 Гкал/ч. Результаты обследования существующих тепловых сетей в гг. Симферополь, Керчь, Ялта показывают, что потери теплоты при длине трассы до 1000 м не превышают 4-4,5 %, а при длине до 2500 м - не больше 12,5- 14,3%. При использовании предварительно изолированной трубы потери теплоты при длине трассы до 2500 м не превышают 6 - 9%. Другой составляющей потерь теплоты, в существующих системах теплоснабжения, является отсутствие систем автоматического отпуска теплоты и невозможность реализации режима ее отпуска пропусками в нерабочее время для коммунальных потребителей и государственных учреждений. Однако с этим можно не согласиться, так как внедрение автоматических систем регулирования и отпуска теплоты одинаково возможно и эффективно как для существующих систем теплоснабжения, так и для автономных систем. Необходимо отметить, что внедрение автономных и местных систем теплоснабжения также связано с некоторыми инженерно-техническими проблемами:
1. Подключение объектов автономного теплоснабжения к газовым сетям.
Существующие внутриквартальные городские инженерные сети рассчитаны на
бытовое потребление. Сети газопроводов среднего давления, к которым подключают автономные источники теплоты, в жилых кварталах вообще отсутствуют. В связи с этим, остро встанет вопрос их реконструкции, увеличения количества газораспределительных пунктов (ГРП), что потребует значительных средств. При этом удельная металлоемкость системы при внутридворовой прокладке газопровода увеличится более, чем в тридцать раз [1, с.21].
2. Адаптация автономных источников теплоты в существующей системе теплоснабжения.
Отключение потребителей теплоты от существующей сбалансированной системы теплоснабжения приводит к значительному ухудшению ее гидравлической устойчивости. В результате незначительный экономический эффект внедрения автономных источников теплоты для отдельного потребителя приводит к перерасходу энергии и экономическим убыткам в масштабах всей системы теплоснабжения города.
3. Экологические последствия децентрализации.
Переход на котлы с инжекторными горелками в автономных котельных способствует увеличению концентрации вредных веществ в продуктах сгорания (выбросы оксида азота), по сравнению с котлами существующих котельных, оборудованных дутьевыми горелками (табл. 1).
Таблица 1
Экологическая характеристика котлов [2, с.44]_
Наименование котла Удельный выброс N02 на 1 МДж произведенной теплоты, мг/МДж
С инжекторными горелками (автономная система теплоснабжения) 65,64
Серия ВК с дутьевыми горелками (централизованное теплоснабжение) 45,17
Как видим, котлы существующих котельных централизованного теплоснабжения имеют преимущество перед котлами автономных котельных, так как в меньшей степени вызывают ухудшение экологических параметров (табл. 2.). Данную точку зрения
подтверждает табл.1., согласно которой удельный вес выбросов N02 у котлов с инжекторными горелками (применяются в автономных системах) превышает в 1,45 раз показатель котлов с дутьевыми горелками существующей системы теплоснабжения. Это наглядно свидетельствует о негативном воздействии автономных систем теплоснабжения на качественное состояние окружающей природной среды. Поэтому можно отметить, что принятие решения об использовании котлов с инжекторными горелками должно основываться на тщательном анализе не только их технических характеристик, но и экологических и экономических показателей. Только тогда можно получить объективную оценку перспективности их применения в жилых зданиях различной этажности. При этом целесообразно оценивать различные модификации котлов.
Таблица 2
Экологические характеристики теплогенерирующего оборудования [3, с.89]
Экологические характеристики Котлы с инжекторными горелками Котлы с дутьевыми горелками
Концентрация N02 в продуктах сгорания, мг/м3 До 240 До 180
Уменьшение концентрации N02 путем экологической наладки оборудования Не имеет есть
Ухудшение экологических характеристик Есть, характерно Не характерно
Экологическое влияние выбросов автономных котельных на атмосферу в зоне проживания людей является большим, чем аналогичные выбросы вредных веществ от существующих котельных. Это связано с тем, что выбросы от автономных котельных осуществляются на незначительной высоте (6-10 м), а выбросы от централизованных на высоте 29 - 36 м. Расчет рассеивания вредных веществ в атмосфере показывает, что при высоте труб ниже 15-16 м, концентрация вредных веществ в приземном ее слое превышает предельно допустимые концентрации. Для подтверждения этого рассчитана величина экологического ущерба (табл.4.), наносимого выбросами загрязняющих веществ от выше указанных котлов, с использованием данных табл.3.
Таблица 3
Сравнительная экологическая характе ристика котлов [3, с. 34]
Наименование экологических Символ С инжекторной Серия ВК
показателей горелкой
Концентрация загрязняющих веществ в нормальном режиме работы, мг/м3:
оксид углерода ССО 38 25
оксид азота СШ2 175 220
Массовые секундные выбросы в
нормальном режиме работы, г/сек: оксид углерода МСОсек 0,0225 0,0008
оксид азота МШ2сек 0,1037 0,00682
Экологический ущерб можно рассчитать:
ЭКГУат =уа-/• т; (1)
где у - стоимостная оценка ущерба от единицы выброса загрязняющего вещества, грн/кг; а - коэффициент относительной опасности; { - коэффициент, учитывающий характер рассеивания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе; т - масса выброса загрязняющего вещества, кг.
Таблица 4
Экологический ущерб от выбросов загрязняющих веществ различными сериями
котлов
Вид загрязнителя Выбросы загрязняющих веществ в зависимости от серии котла, г/час Экологический ущерб в зависимости от серии котла, грн./час
с инжекторной горелкой серия ВК (существующие тепловые сети) с инжекторной горелкой серия ВК (существующие тепловые сети)
СО 81 2,88 0,22 0,005
N02 373,3 24,55 32,23 2,07
Как видно из табл.4, величина экологического ущерба от выбросов загрязняющих веществ котлами, применяемыми в автономных системах теплоснабжения, превосходит показатели котлов серии ВК существующих систем, соответственно: СО в 44 раза, N02 в 15 раз. Тогда можно привести алгоритм расчета экологического ущерба от загрязнения окружающей природной среды выбросами вредных веществ котлами:
1. Определяем массовые секундные выбросы загрязняющих веществ в нормальном режиме работы котла, г/сек.
2. Уточняем основные показатели, необходимые для проведения расчета:
2.1. Стоимостную оценку ущерба от выброса единицы загрязняющих веществ, грн./кг.
2.2. Коэффициент относительной опасности.
2.3. Коэффициент, учитывающий характер рассеивания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе [5, с.89-91]).
2.4.Массу выбросов загрязняющих веществ в единицу времени, кг/час.
3. Рассчитываем величину экологического ущерба по формуле (1) в разрезе функционирования одного котла в течение 1 час.
4. Рассчитываем величину экологического ущерба в разрезе функционирования одного котла в течение года:
ЭКГУ = ЭКГУ ■ Т•
атгод ^ час 1 >
где Т - время работы котла в течение года, час.
5. Определяем годовой экологический ущерб от выбросов загрязняющих веществ с учетом общего количества квартир, перешедших на автономное отопление:
ЭКГУ =ЭКГУ ■п •
^ домгод атгод " >
где п - количество котлов в доме, обеспечивающих автономное отопление.
Выводы
1. Автономные источники теплоснабжения нецелесообразно считать основным средством энергосбережения при использовании низкоэффективных и маломощных котлов, оборудованных инжекторными горелками низкого давления в виду недостаточно высоких экономических и экологических показателей их работы.
Список использованных источников
1. Аверченко А. Р. Проблеми розвитку теплопостачання в Укрш'ш: [монографiя] / А. Р. Аверченко. - Харюв.: Слобода, 2011. - 239с.
2. Гесьо М. П. Тепловi втрати юнуючих систем теплопостачання Украши: [монографiя] / М. П. Гесьо. - Львiв.: Наукова думка, 2011. - 181с.
3. Журба П. П. Особливост техшчних характеристик котав: [монографiя] / П. П. Журба. - Дншропетровськ.: Дншро, 2011. - 198с.
4. Найда А. Р. Впровадження енергозбер^аючих технологий в Укрш'ш: [монографiя] / А. Р. Найда. - Харюв.: Слобода, 2011. - 211с.
5. Огризко П. Т. Енергозбереження в Укршш: [монографiя] / П.Т. Огризко. - Харюв.: Слобода, 2012. - 298с.
6. Пашенцев О. I. Методолопчш засади випереджального захисту довкшля вщ антропогенного впливу: [монографiя] / О.1. Пашенцев. - Омферополь.: Д1АЙП1, 2009. -614с.
