Содержание 

        Введение

       Тепловое  потребление — одна из основных статей топливно-энергетического баланса  нашей страны. На удовлетворение тепловой нагрузки страны около 30 % всех используемых первичных топливно-энергетических ресурсов. Под теплоснабжением понимают систему обеспечения теплом зданий и сооружений.

       Развитие  рыночных отношений в России коренным образом меняет принципиальные подходы  к выработке и потреблению  всех видов энергии. В условиях постоянного роста цен на энергоресурсы и их неизбежного сближения с мировыми ценами проблема энергосбережения становится по настоящему актуальной, во многом определяющей будущее отечественной экономике.

       Вопросы разработке энергосберегающих технологий и оборудования всегда занимали значительное место в теоретических и прикладных исследованиях наших учёных и инженеров, но на практике в энергетику передовые технические решения внедрялись не достаточно активно. Государственная система искусственно заниженных цен на топливо (уголь, мазут, газ) и ложные представления о неограниченных запасах дешёвого, природного топлива в российских недрах привели к тому, что отечественная промышленная продукция является в настоящее время одной из самых энергоёмких в мире, а наше ЖКХ экономически убыточным и технически отсталым.

       Объектом  данного исследования является жилой  квартал Индустриального района города Барнаул, ограниченный улицами  Малахова, Советской Армии, 42 Краснознаменной  Бригады, Транзитная.

       Предметом данного исследования является организация  тепло- и водоснабжения указанного объекта.

       Цель  изучить организацию тепло- и  водоснабжения данного района, выявить  недостатки и проблемы, предложить пути их решения.

       Для реализации цели исследования предстоит выполнить ряд задач:

• провести анализ проблемных явлений в организации тепло- и водоснабжении на выбранной территории;
• изучить нормативные и методические документы по выбранной проблематике;
• разработать и экономически обосновать предложения по улучшению функционирования системы тепло- и водоснабжения на выбранной территории.

        1 Устройство  систем тепло-  и водоснабжения

       Теплоснабжение - снабжение теплом жилых, общественных и промышленных зданий (сооружений) для обеспечения коммунально-бытовых (отопление, вентиляция, горячее водоснабжение) и технологических нужд потребителей. Различают местное и централизованное теплоснабжение. Система местного теплоснабжения обслуживает одно или несколько зданий, система централизованного — жилой или промышленный район. В России наибольшее значение приобрело централизованное теплоснабжение (в связи с этим термин "теплоснабжение" чаще всего употребляется применительно к системам централизованного теплоснабжения).

       Система централизованного теплоснабжения включает источник тепла, тепловую сеть и теплопотребляющие установки, присоединяемые к сети через тепловые пункты. Источниками тепла при централизованном теплоснабжении могут быть теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), осуществляющие комбинированную выработку электрической и тепловой энергии; котельные установки большой мощности, вырабатывающие только тепловую энергию; устройства для утилизации тепловых отходов промышленности; установки для использования тепла геотермальных источников. В системах местного теплоснабжения источниками тепла служат печи, водогрейные котлы, водонагреватели (в том числе солнечные) и т. п. Теплоносителями в системах централизованного теплоснабжения обычно являются вода с температурой до 150 °С и пар под давлением 0,7—1,6 Мн/м2 (7—16 ат). Вода служит в основном для покрытия коммунально-бытовых, а пар — технологических нагрузок. Выбор температуры и давления в системах теплоснабжения определяется требованиями потребителей и экономическими соображениями. С увеличением дальности транспортирования тепла возрастает экономически оправданное повышение параметров теплоносителя. Расстояние, на которое транспортируется тепло в современных системах централизованного теплоснабжения, достигает нескольких десятков км. Затраты условного топлива на единицу отпущенного потребителю тепла определяются в основном кпд источника теплоснабжения. Развитие систем теплоснабжения характеризуется повышением мощности источника тепла и единичных мощностей установленного оборудования. Тепловые мощности современных ТЭЦ достигают 2—4 Ткал/ч, районных котельных 300—500 Гкал/ч. В некоторых системах теплоснабжения осуществляется совместная работа нескольких источников тепла на общие тепловые сети, что повышает надёжность, манёвренность и экономичность теплоснабжения.

       По  схемам присоединения установок  отопления различают зависимые  и независимые системы теплоснабжения. В зависимых системах теплоноситель  из тепловой сети поступает непосредственно  в отопительные установки потребителей, в независимых — в промежуточный теплообменник, установленный в тепловом пункте, где он нагревает вторичный теплоноситель, циркулирующий в местной установке потребителя. В независимых системах установки потребителей гидравлически изолированы от тепловой сети. Такие системы применяются преимущественно в крупных городах — в целях повышения надёжности теплоснабжения, а также в тех случаях, когда режим давления в тепловой сети недопустим для тепло-потребляющих установок по условиям их прочности или же когда статическое давление, создаваемое последними, неприемлемо для тепловой сети (таковы, например, системы отопления высотных зданий).

       В зависимости от схемы присоединения  установок горячего водоснабжения  различают закрытые и открытые системы  теплоснабжения. В закрытых системах на горячее водоснабжение поступает вода из водопровода, нагретая до требуемой температуры (обычно 0 °С) водой из тепловой сети в теплообменниках, установленных в тепловых пунктах. В открытых системах вода подаётся непосредственно из тепловой сети (непосредственный водоразбор). Утечка воды из-за неплотностей в системе, а также её расход на водоразбор компенсируются дополнительной подачей соответствующего количества воды в тепловую сеть. Для предотвращения коррозии и образования накипи на внутренней поверхности трубопровода вода, подаваемая в тепловую сеть, проходит водоподготовку и деаэрацию. В открытых системах вода должна также удовлетворять требованиям, предъявляемым к питьевой воде. Выбор системы определяется в основном наличием достаточного кол-ва воды питьевого качества, её коррозионными и накипеобразующими свойствами. В России получили распространение системы обоих типов.

       По  числу трубопроводов, используемых для переноса теплоносителя, различают  одно-, двух- и многотрубные системы  теплоснабжения. Однотрубные системы применяют в тех случаях, когда теплоноситель полностью используется потребителями и обратно не возвращается (например, в паровых системах без возврата конденсата и в открытых водяных системах, где вся поступающая от источника вода разбирается на горячее водоснабжение потребителей). В двухтрубных системах теплоноситель полностью или частично возвращается к источнику тепла, где он подогревается и восполняется. Многотрубные системы устраивают при необходимости выделения отдельных видов тепловой нагрузки (например, горячего водоснабжения), что упрощает регулирование отпуска тепла, режим эксплуатации и способы присоединения потребителей к тепловым сетям. В России преимущественное распространение получили двухтрубные системы теплоснабжения.

       Регулирование отпуска тепла в системах теплоснабжения (суточное, сезонное) осуществляется как  в источнике тепла, так и в  теплопотребляющих установках. В  водяных системах теплоснабжения обычно производится так называемое центральное  качественное регулирование подачи тепла по основному виду тепловой нагрузки — отоплению или по сочетанию двух видов нагрузки — отопления и горячего водоснабжения. Оно заключается в изменении температуры теплоносителя, подаваемого от источника теплоснабжения в тепловую сеть, в соответствии с принятым температурным графиком (то есть зависимостью требуемой температуры воды в сети от температуры наружного воздуха). Центральное качественное регулирование дополняется местным количественным в тепловых пунктах; последнее наиболее распространено при горячем водоснабжении и обычно осуществляется автоматически. В паровых системах теплоснабжения в основном производится местное количественное регулирование; давление пара в источнике теплоснабжения поддерживается постоянным, расход пара регулируется потребителями.

       Традиционное  для нашей страны система централизованного  снабжения теплом через ТЭЦ и  магистральные теплопроводы, известна и обладает рядом достоинств. В  общем, объеме источников тепловой энергии  на централизованные котельные приходится 68% , децентрализованные –28%, прочие –3% . Крупными теплофикационными системами вырабатывается около 1,5млрд.Гкал в год, из них 47% на твердом топливе,41% на газе, 12% на жидком топливе . Объемы производства тепловой энергии имеют тенденцию к росту примерно на 2-3% в год (доклад зам . министра энергетики РФ). Но в условиях перехода к новым хозяйственным механизмам, известной экономической нестабильности и слабости межрегиональных, межведомственных связей, многие из достоинств системы централизованного теплоснабжения оборачиваются недостатками.

        2 Описание  территории

       2.1 Проблемы тепло-  и водоснабжения  района

       Объектом  данного исследования является жилой  квартал Индустриального района города Барнаул, ограниченный улицами  Малахова, Советской Армии, 42 Краснознаменной Бригады, Транзитная. (Рис 1)

       Площадь данной территории составляет около 37,75га.

       Более 50 % территории занимает частный сектор (около 200 домов). Так же в этом квартале расположены 10 многоквартирных (домов от 9 до 14 этажей).и 1 общеобразовательная школа № 51.

       Осуществление тепло- и водоснабжения данной территории относится к ведению ТЭЦ-3, расположенной  по адресу: Трактовая 7. В связи с  значительным удалением ТЭЦ-3 от района обслуживания, протяженность теплотрасс превышает 8 км. Это обстоятельство влечет за собой ряд проблем.

       Во-первых, согласно СНиПу 2.04.07-86: «Тепловые сети» срок службы подземных теплопроводов не должен превышать 8 – 10 лет, а в исследуемом районе средний процент изношенности теплотрасс оценивается в 60 % - 70 %, что означает нарушение данных норм. Удельная повреждаемость теплопроводов в настоящее время достигает в среднем до 20 зарегистрированных повреждений в год. По экстренной оценке не менее 15% тепловых сетей требуют безотлагательной замены. Чтобы прервать процесс старения тепловых сетей и остановить их средний возраст на существующем сейчас уровне, необходимо ежегодно перекладывать порядка 4% трубопроводов. Это потребует выделения примерно 4 млн. руб. в текущих ценах.

       Во-вторых, за последние 10 лет в результате недофинансирования практически не обновлялся основной фонд отрасли.

       Вследствие  указанных проблем, потери теплоэнергии при производстве, транспортировке и потреблении достигают 40 %, что приводит к снижению качества теплоснабжения потребителей исследуемого района при высоких затратах.

       Не  меньшего внимания заслуживает частный  сектор, который занимает половину исследуемой территории. Обеспечение  теплоснабжения этого сектора осуществляется посредством печного отопления, горячее водоснабжение отсутствует  вовсе.

       Содержание внутридомовых печей экономически не выгодно, поскольку они требуют большого количества топлива в виде угля и дров, что особенно чувствительно в условиях суровой сибирской зимы. Кроме того из-за использования печного отопления над районом постоянно висит смог.

       Отсутствие  горячего водоснабжения приносит ряд  неудобств жителям, вынуждая их тратить  значительные средства на покупку водонагревателей. К тому же массовое использование  таких приборов не редко приводит к перегрузке электросети и, как  следствие, является причиной возникновения пожаров.

     Рис1 Район исследования

       3 Пути решения проблем  системы тепло-  и водоснабжения.  Перспективы развития

       3.1 Пути решения проблем  системы тепло-  и водоснабжения  многоквартирных  домов

       Наиболее  эффективным решением проблем теплоснабжения многоквартирных домов, на наш взгляд, может стать разумная децентрализация теплоснабжения, поквартирное теплоснабжение. Децентрализация теплоснабжения (ДТ) – наиболее радикальный, эффективный и дешёвый способ устранения многих недостатков. Обоснованное применения ДТ в сочетании с энергосберегающими мероприятиями при строительстве и реконструкции зданий даст большую экономию энергоресурсов в России. Вот уже четверть века в наиболее развитых странах не строят квартальных и районных котельных. В сложившихся сложных условиях единственным выходом является создание и развитие системы ДТ за счёт применения автономных тепло источников.

       По  квартирное теплоснабжение – это автономное обеспечение теплом и горячей водой индивидуального дома или отдельной квартиры в многоэтажном здании. Основными элементами таких автономных систем является: теплогенераторы – отопительные приборы, трубопроводы отопления и горячего водоснабжения, системы подачи топлива, воздуха и дымоудаления.

       Сегодня разработаны и серийно выпускаются  модульные котельные установки, предназначенные для организации  автономного ДТ. Блочно-модульный  принцип построения обеспечивает возможность простого построения котельной необходимой мощности. Отсутствие необходимости прокладки теплотрасс и строительства здания котельной снижают стоимость коммуникаций и позволяют существенно повысить темпы нового строительства. Кроме того, это дает возможность использовать такие котельные для оперативного обеспечения теплоснабжения в условиях аварийных и чрезвычайных ситуаций в период отопительного сезона.

       Блочные котельные представляют собой полностью  функционально законченное изделие, оснащены всеми необходимыми приборами автоматики и безопасности. Уровень автоматизации  обеспечивает бесперебойную работу всего оборудования без постоянного присутствия оператора.

       Автоматика  отслеживает потребность объекта  в тепле в зависимости от погодных условий и самостоятельно регулирует работу всех систем для обеспечения заданных режимов. Этим достигается более качественное соблюдение теплового графика и дополнительная экономия топлива. В случае возникновения нештатных ситуаций, утечек газа, система безопасности автоматически прекращает подачу газа и предотвращает возможность аварий.

       Многие  предприятия, сориентировавшиеся к  сегодняшним условиям и просчитав  экономическую выгоду, уходят от централизованного  теплоснабжения, от отдалённых и энергоёмких  котельных.

       Так например, ОАО «Левокумскрайгаз» имело энергоёмкую котельную с четырьмя котлами «Универсал-5» балансовой стоимостью в 750 тыс. рублей, теплотрассу общей протяжённостью 220 метров и стоимостью 150 тыс. рублей.

       Ежегодные затраты на ремонт и поддержания  котельной, системы отопления в исправном состоянии составляли 50 тыс. рублей. В течении отопительного периода 2001-2002г затраты на содержания обслуживающего персонала (80т.р.), электроэнергию (90т.р.), воду (12т.р.), газ (130т.р.), автоматику безопасности (8 т.р.) и пр. (30 т.р.) составили 340 т.р.

       В 2002 году ОАО «Левокумскрайгаз» была демонтирована центральная котельная, и были установлены в административном 3-х этажном корпусе (общей отапливаемой площадью 1800 кв.м), два 100-киловатных отопительных бытовых котла Зеленокумского сельмаша и в производственном корпусе (500кв.м) установлено два бытовых котла (Дон-20) для отопления и горячего водоснабжения.

       Реконструкция обошлась предприятию в 80 тыс. рублей. Затраты на газ, электроэнергию, воду, зарплата одному оператору составили за отопительный период 110 тыс. рублей.

       Доходы  от продажи высвободившегося оборудования составили 90 тыс. рублей.

       Здание  котельной было переоборудовано  в мастерские.

       Отопительный  период 2002-2003 гг. прошел успешно и  гораздо менее затратно, чем предыдущие.

       Экономический эффект от перехода ОАО «Левокумскрайгаз»  на автономное теплоснабжение составил ориентировочно в год 280 тыс. рублей, а продажа демонтированного оборудования покрыла затраты по реконструкции.

       Другой  пример.

       В с. Левокумском имеется котельная, которая обеспечивает теплом и горячей водой поликлинику и инфекционный корпус Левокумского ТМО, находящаяся на балансе Левокумских теплосетей. Стоимость котельной 414 тыс. рублей., стоимость теплотрасс 230 тыс. рублей. Протяжённость теплотрасс составляет около 500 м. Из-за длительной эксплуатации и изношенности сетей ежегодно идут большие потери тепла в теплотрассах. Затраты на ремонт сетей в 2002 г. составили около 60 тыс. рублей. Затраты, сложившиеся в отопительный период 2002 – 2003 гг. составили 404 тыс. рублей.

       Итого теплосеть имела затрат в прошлый  отопительный период 464 тыс. рублей.

       Если  перевести корпуса поликлиники  и инфекционного отделения на теплоснабжения от модульных блочных  котельных («Пятигорчанка» производства ОАО «Станкотерм»), то годовые затраты (зар. плата оператору, газ, вода, электроэнергия составят 100 тыс. рублей Установка двух блочных котельных будет стоить около 600 тыс. рублей. Окупаемость составит менее двух лет плюс экономия каждый год на затратах для ТМО более 300 тыс. рублей, плюс доходы от продажи демонтированного оборудования котельной и материалов теплотрасс.

       Из  приведённых примеров экономический  эффект очевиден.

       Если  брать во внимание недостаток автономного  отопления от небольших котельных  и относительно невысоких дымоотводящих труб и в связи с этим нарушение экологии, то значительное уменьшение потребления газа (на примере ОАО «Левокумскрайгаз»: 4 котла «Универсал» берут 4*35 куб.м/час=140куб.м/час, а 2 бытовых 100 квт. котла берут 2*10=20 куб.м/час( в семь раз меньше) снижает и выбросы в семь раз!

       Внедрение программ децентрализации источников тепла позволяет в два раза сократить потребность в природном  газе и в несколько раз снизить  затраты на теплоснабжение конечных потребителей. Климатические условия  России подразумевают рынок тепла как самый прогрессивный и стабильный. Принципы энергосбережения, заложенные в действующей системе теплоснабжения российских городов, стимулируют появление новых технологий и подходов, способных решить эту проблему в полной мере, а экономическая эффективность ДТ делает эту сферу весьма привлекательной в инвестиции.

       3.2 Пути решения проблем  тепло- и водоснабжения  частного сектора

       Оптимальным решением проблем тепло- и водоснабжения  частного сектора является газификация.

       По  словам Д.А. Медведева, доступность газа - это совершенно другое качество жизни, один из неотъемлемых признаков благополучия. Уже в обозримой перспективе предстоит полностью газифицировать все территории, но, естественно, там, где это технически осуществимо и в этом есть потребность. Для страны это важнейшая социальная задача.

       Газификация жилого дома предоставит массу положительных  моментов:

1. простота в применении – вот что предусматривает использование газовых отопительных котлов. Режим работы – автомат. Достаточно лишь выбрать требуемую температуру воды или воздуха – и всем этим можно управлять с помощью пульта. Но уже в настоящее время изобрели современные котлы, способные создавать разную температуру в разное время дня. Допустим, пониже температуру, выставить в дневное время, а вечером можно установить теплее. С таким преимуществом котла есть возможность экономить расход газа;
2. сравнительно с расходами на электроэнергию, дрова, сжиженный газ, жидкое топливо, уголь, – все эти аспекты, на сегодняшний день, городское газоснабжение самый доступный ресурс тепла;
3. в процессе сгорания жидкого либо твердого топлива возникает намного больше опасных веществ, нежели в процессе сгорания природного газа;
4. с городским газом экономится и пространство на участке или в доме, нет необходимости оставлять площадь для хранения тех же угля или дров;
5. отопление газом абсолютно безопасно для людей. Все оборудование обеспечено системой «Газ-контроль». Благодаря данной системе утечка не появится, и если пламя газа гаснет, поступление газа сразу останавливается. Исключает риск отравления тот момент, что при сгорании такого газа не происходит возникновение угарного газа. Пожароопасность снижается, ведь природный газ не надо хранить.
6. городской газ в доме позволяет не только обогревать дом, а также расходовать газ в бытовых целях: нагрев воды в гараже, бане, готовка еды и прочее;
7. автономный газ самостоятельно приходит по газопроводу в дом в любую погоду, в том количестве, в котором требуется и вне зависимости от суток. Владельцы частных домов при применении природного газа не тратят время, силы на регулярное подсыпание угля в печь.

       3.3 Мероприятия по  охране окружающей  среды

       Использование топливных элементов для энергоснабжения  зданий.

       Топливные элементы представляют собой очень  эффективный, надежный, долговечный и экологически чистый способ получения энергии.

       Первоначально применявшиеся лишь в космической  отрасли, в настоящее время топливные  элементы всё активней используются в самых разных областях – как  стационарные электростанции, автономные источники тепло- и электроснабжения зданий, двигатели транспортных средств, источники питания ноутбуков и мобильных телефонов.

       Топливный элемент (электрохимический генератор) – устройство, которое преобразует  химическую энергию топлива (водорода) в электрическую, в процессе электрохимической реакции напрямую, в отличие от традиционных технологий, при которых используется сжигание твердого жидкого и газообразного топлива. Прямое электрохимическое преобразование топлива очень эффективно и привлекательно с точки зрения экологии, поскольку в процессе работы выделяется минимальное количество загрязняющих веществ, а также отсутствуют сильные шумы и вибрация.

       При использовании чистого водорода в качестве топлива продуктами реакции  помимо энергетической энергии являются тепло и вода (или водяной пар), то есть в атмосферу не выбрасываются газы, вызывающие загрязнение воздушной среды или вызывающие парниковый эффект.

       Важное  преимущество топливных элементов  – их экологичность. Выбросы в  атмосферу загрязняющих веществ  при эксплуатации топливных элементов настолько низки, что в некоторых районах США для эксплуатации не требуется специального разрешения от государственных органов контролирующих качество воздушной среды.

       Достоинство топливных элементов являются также  доступность топлива, надежность (отсутствуют движущиеся части), долговечность и простота эксплуатации.

       Топливные элементы можно размещать непосредственно  в здания, при этом снижаются потери при транспортировке энергии, а  тепло, образующееся в результате реакции  модно использовать для теплоснабжения или горячего водоснабжения здания.

       В перспективе рассматривается возможность  использования экологически чистых возобновляемых источников энергии (например, солнечной энергии или энергии  ветра) для разложения воды на водород  и кислород методом электролиза, а затем преобразование получившегося топлива в топливном элементе. Такие комбинированные установки, работающие в замкнутом цикле, могут представлять собой совершенно экологически чистый, надежный, долговечный и эффективный источник энергии.

        Заключение

       В России малая энергетика ЖКХ оказалась заложницей большой энергетики. Ранее принятые коньюктурные решения о закрытии малых котельных (под предлогом их низкой эффективности, технической и экологической опасности) сегодня обернулись сверх централизацией теплоснабжения, когда горячая вода проходит от ТЭЦ  до потребителя путь в 25-30 км, когда отключение источника тепла из-за неплатежей или аварийной ситуации приводит к замерзанию городов с миллионным населением.

       Большинство индустриально развитых стран шло другим путем: совершенствовали теплогенерирующее оборудование повышая уровень его безопасности и автоматизации, КПД газогорелочных устройств, санитарно гигиенические, экологические, эргономические и эстетические показатели; создали всеобъемлющую систему учёта энергоресурсов всеми потребителями; приводили нормативно-техническую базу в соответствие с требованиями целесообразности и удобства потребителя; оптимизировали уровень централизации теплоснабжения; перешли к широкому внедрению

       альтернативных  источников тепловой энергии. Результатом  такой работы стало реальное энергосбережение во всех сферах экономике, включая ЖКХ.

       Наша  страна находится в начале сложного пути преобразования ЖКХ, которое потребует  проведения в жизнь многих непопулярных решений. Энергосбережение является магистральным направлением развития малой энергетики, движение по которому способно значительно смягчить болезненные для большей части населения последствия от роста цен на коммунальные услуги.

     Теплоснабжение  в России имеет большое социальное значение, повышение его надежности, качества и экономичности – важнейшая задача. Любые сбои в обеспечении населения и других потребителей теплом негативным образом воздействует на экономику страны, и усиливают социальную напряженность.

     При сложившейся ситуации внедрение  любых ресурсосберегающих технологий будет оправдано.

     Поквартирные  системы теплоснабжения, на мой взгляд, занимают достойное место в ряду таких технологий. С учетом всех их достоинств и недостатков, о которых  мы говорили, они обязательно займут свой сегмент рынка производства и потребления тепловой энергии.

        Список использованных источников