Повышение эффективности энергообеспечения урбанизированных зон

Размещено на http://www.allbest.ru/

Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ЗОН

Медведева О.Н.

Аннотация

инженерный строительство саратов планировочный

В работе проанализированы аспекты развития города Саратова и предложен возможный вариант преобразования функционально-планировочной структуры, объектов строительства, инженерной инфраструктуры и пути повышения эффективности и надежности их функционирования.

Ключевые слова: энергообеспечение, агломерация, теплогазоснабжение, реконструкция, модернизация, строительство

Abstract

RATIONAL ORGANIZATION OF ENERGY SUPPLY IN AN URBAN AREAS

Medvedeva O.N. Yuri Gagarin State Technical University of Saratov

In this paper, aspects of the development of the city of Saratov are analyzed and a possible version of the transformation of the functional-planning structure, construction projects, engineering infrastructure and ways to improve the efficiency and reliability of their functioning are proposed.

Keywords: energy supply, agglomeration, heat and gas supply, reconstruction, modernization, construction

Основная часть

Для правильной оценки систем энергообеспечения, выбора из них рационального варианта и пути их дальнейшего развития необходимо обобщить опыт энергоснабжения различных городов и населенных пунктов.

Часть юго-восточной территории города Саратова, прилегающую к Волге, занимает поселок Увек. На этом месте в середине XIII находился третий по величине золотоордынский город Укек - с дворцами, монетным двором, системой водоснабжения и передовой системой полива садов и огородов. Город стоял на перекрестке торговых путей - Великого шелкового и Волжского [1]. Существует несколько версий упадка и гибели города. С геологической точки зрения эта территория является уникальной, поскольку в ней пересекаются две оползневые системы. По одной исторической версии, основная часть города при береговых оползнях сошла в Волгу, по другой - Укек был разрушен Великим эмиром Тамерланом в войне с золотоордынским ханом Токтамышем в 1395-1396 годах (хотя геологи подвергают данную версию сомнению, периодически находя на территории поселения различные «клады»). И третья версия - взрыв природного газа (территории прилегает к району Багаевского нефтегазового месторождения) [2]. Все эти факторы предопределили дальнейшее развитие современного городского пространства. Крепость Саратов была заложена летом 1590 года на левом берегу Волги для защиты от набега степных кочевников (современная территория г. Энгельса). Весной 1674 года саратовская крепость была перенесена на правый берег по указу царя Алексея Михайловича. По мере роста Саратова его центр передвигался от Волги к юго-западу. Экологической и эстетической ценностью города является уникальная прибрежная зона Волги. Для ее сохранения предпринят ряд шагов: вынос из прибрежной части промышленных объектов и создание жилых микрорайонов, реконструкция и продление набережной, благоустройство территории.

В начале 2017 года руководством Саратовской области на рассмотрение общественности был представлен план по развитию Саратовской агломерации, в состав которой предполагалось включить города Саратов, Энгельс, Саратовский, Татищевский и Энгельсский районы. В результате подобных преобразований планируется достичь следующих параметров:

· площадь территории - 7760 кмІ;

· население - 1,23 млн человек (что составляет около половины населения Саратовской области);

· плотность населения - 159 чел/кмІ.

В настоящее время (по состоянию на 2017 г.) площадь Саратова насчитывает около 400 км², основные направления для планируемой застройки - на северо-восток (рис. 1).

Рисунок 1 Динамика увеличения площади города

Сегодняшней задачей проектировщиков является разработка концепции реконструкции и благоустройства среды объемно-пространственными средствами для обеспечения высокого качества жизни и устойчивого развития агломерации.

Рациональная организация энергообеспечения урбанизированных зон требует разработки научно-обоснованных методов расчета и проектирования систем газораспределения и газопотребления, как основных источников энергии в регионе. Важнейшими задачами современного этапа развития энергетики любой страны является повышение экономической эффективности, надежности и экологичности энергетического комплекса. Особое место в решении этих задач отводится дальнейшему развитию источников и схем газоснабжения. Состояние и уровень газификации агломерации оказывают существенное влияние на социальное и экономическое развитие области, качественный уровень жизни населения, состояние экономики, являясь одним из наиболее значимых факторов повышения эффективности энергоснабжения. Таким образом, в комплексе с решением проблемы повышения безопасности и экологичности необходимо решать задачу снижения материало- и энергозатрат на транспорт газа и прогнозирования оптимальных направлений развития системы газораспределения и газопотребления на перспективу.

Важным резервом совершенствования и развития энергоснабжающих систем является снижение материало- и капиталоемкости газораспределительных сетей и повышение экономичности использования углеводородной сырьевой базы агломерации, представляющей сложную многокомпонентную динамическую систему.

На сегодняшний день одним из решений в сфере газификации малонаселенных районов, является использование альтернативных сетевому газу энергоносителей: сжиженного углеводородного и сжиженного природного газов. Помимо этого, на настоящем этапе требуется реконструкция существующих газотранспортных мощностей, модернизация системы электрохимической защиты газовых сетей, в том числе станций катодной защиты, а также развитие подземного хранения газа путем увеличения активной емкости подземных хранилищ газа. К тому же, в некоторых случаях наблюдается дефицит технической возможности подачи дополнительных объемов газа, что связано с развитием промышленного и инвестиционного потенциала.

Комплексной программой развития газоснабжения потребителей предлагается ряд мероприятий, позволяющий повысить надежность и бесперебойности газоснабжения, в том числе строительство высокотехнологичных установок подготовки газа, техническое перевооружение транспортных газовых систем на основе приоритетных экологически чистых и ресурсосберегающих технологий.

Для решения поставленных задач, на наш взгляд, необходимо создание агрегированной расчетной схемы газоснабжающей системы, начиная от мест добычи, включая подготовку к транспорту, и заканчивая процессом использования углеводородного сырья потребителями для определения технико-экономических характеристик всех объектов системы, что позволит решить задачу комплексного исследования развития системы газоснабжения городской и региональной агломерации.

Одна из тенденций развития газораспределительных систем заключается в повышении рабочих давлений в газораспределительных сетях и сокращении радиуса действия пунктов редуцирования [3, 4]. Организационно эти изменения можно осуществить следующим образом: путем повышения давления без нарушения существующих принципиальных схем газоснабжения и в более широком масштабе на значительной территории со строительством новых сетей более высокого давления. Как показывают исследования, второй путь обеспечивает значительный технико-экономический эффект.

Таким образом, важным резервом повышения экономической эффективности газораспределительных сетей является применение одноступенчатых систем газоснабжения. В этих системах основной распределительно сетью являются газопроводы среднего давления, от которых, помимо предприятий, питается и массовый потребитель через регуляторы давления, устанавливаемые непосредственно на территории потребителя. Установка домовых регуляторов (стабилизаторов давления газа) непосредственно у отдельных газоснабжаемых зданий исключает затраты в сооружение и эксплуатацию уличных распределительных газопроводов низкого давления и обеспечивает дополнительное снижение общих затрат в сооружение и эксплуатацию систем газоснабжения. Несомненным преимуществом одноступенчатых систем с домовыми регуляторами является также возможность стабилизации давления газа перед газоиспользующими установками. Это позволяет эксплуатировать газовое оборудование при давлениях газа, близких к номинальной величине, обеспечивая их работу с максимальным коэффициентом полезного действия, вскрывая значительные резервы газосбережения. Многолетний зарубежный опыт эксплуатации одноступенчатых систем газоснабжения, а также результаты их апробации в отечественной практике свидетельствуют о их высокой эффективности и доказывают целесообразность широкого применения в качестве альтернативы двухступенчатым системам газоснабжения [4, 5].

Для выбора оптимальных типоразмеров домовых регуляторов давления газа были проведены соответствующие расчеты, в результате которых было установлено, что построения наиболее рациональных схем газоснабжения целесообразно ограничиться регуляторами на 5, 10, и 40 м³/ч (изменяя производительность заменой редуцирующего клапана).

Сравнительная оценка различных схем газоснабжения показала, что по капиталовложениям (с учетом пунктов редуцирования, дворовых и домовых газопроводов) системы среднего давления экономичнее систем низкого давления до 30 и более процентов. При этом для кварталов с многоэтажной застройкой и использованием газа на цели пищеприготовления и горячего водоснабжения эффективнее устанавливать домовые регуляторы на каждый подьезд. Эффективность использования подобной схемы газоснабжения по сравнению с сетями низкого давления - до 45-50%. Для кварталов с коттеджной (усадебной) застройкой при малой плотности застройки более экономичны системы с одним регулятором давления на дом или два соседних дома.

При этом при разработке проектных решений систем газоснабжения на базе индивидуальных пунктов редуцирования важную роль играет системный подход с учетом гидравлических режимов эксплуатации газораспределительной сети и тепловой эффективности использования газового топлива [4]. Кроме этого, для бесперебойной и безаварийной подачи газа необходим постоянный контроль и мониторинг состояния газопровода на всем его протяжении. Решения проблемы требует автоматизации сбора, хранения, анализа и графической локализации пространственных данных и связанной с ними атрибутивной информации [6].

Аналогичные проблемы наблюдаются и в секторе теплоснабжения, поскольку тепловые сети и теплогенерирующее оборудование на сегодняшний день имеют неудовлетворительные показатели, характеризуются большими потерями тепловой энергии и требуют значительных капиталовложений для проведения реконструкции. Альтернативным эффективным решением может стать переход вновь строящихся объектов на децентрализованное теплогазоснабжение на базе индивидуальных теплогенераторов или моноблочных котельных.

Основными задачами для эффективного функционирования и развития многокомпонентной динамической системы являются:

1. Комплексное освоение земельных участков для целей жилищного строительства, предусматривающее размещение объектов социальной, инженерной и транспортной инфраструктур.

2. Ликвидация аварийного и ветхого жилья.

3. Развитие среднеэтажного и малоэтажного жилищного строительства.

4. Использование, преимущественно, квартальной жилой застройки, как составляющей качественной и безопасной среды обитания, обеспечивающей четкое разделение общественных (улица) и индивидуальных (двор) пространств.

5. Реконструкция водопроводных комплексов, станции аэрации, системы водоотведения со строительством локальных очистных сооружений.

6. Дальнейшее развитие системы теплогазоснабжения с реконструкцией источников энергообеспечения и магистральных сетей.

7. Повышение надежности работы систем теплогазоснабжения и широкое внедрение эффективных энергосберегающих технологий.

8. Использование локальных источников теплогазоснабжения квартирной и коттеджной застройки, а также крупных объектов общественно-делового назначения.

9. Модернизация системы электрохимической защиты существующих газовых сетей, в том числе оборудование станций катодной защиты.

10. Соблюдение экологических требований при строительстве и реконструкции объектов инженерной инфраструктуры.

11. Обеспечение безусловного сохранения объектов культурного наследия.

12. Организация единого зеленого пространства со стороны водохранилища.

13. Реконструкция транспортной системы с целью сокращения вредных выбросов в атмосферу и улучшения шумового режима.

14. Комплексное использование экомероприятий в соответствии с критериями российских экостандартов.

15. Проведение оценки всех проектных решений с точки зрения долгосрочной перспективы развития.

Библиографический список

1. Недашковский Л.Ф. Золотоордынский город Укек и его округа Научное издание. М.: Восточная литература, 2000. 224 с.

2. Иванов А.В. Система геоэкологических опасностей в крупных городах Нижнего Поволжья // Проблемы региональной экологии. № 4, 2008. С. 189-192.

3. Баясанов, А. Б. Расчет и проектирование городских газовых сетей среднего и высокого давления Д. Б. Баясанов, З. Я. Быкова. М.: Стройиздат, 1972. 207с.

4. Medvedeva O.N. Comparative evaluation of the energy and economic efficiency the gas supply systems of small towns//Russian Journal of Building Construction and Architecture. 2018. № 1 (37). pp. 29-41.

5. Медведева О.Н. Моделирование и оптимизация распределительных систем газоснабжения сетевым природным газом// Архитектура и строительство России. Москва: МАКЦЕНТР, 2009. №12. С. 18-25.

5. Белоновский П.В., Влацкая И.В. Автоматизация мониторинга обслуживания газораспределительных систем Оренбургской области//Вестник Оренбургского государственного университета. 2015. № 4 (179). С. 172-176.

Размещено на Allbest.ru