Современные системы отопления и горячего водоснабжения в России

 

    высокую  стоимость оборудования, строительства  и эксплуатации установок;

 

    невысокий  КПД по первичному энергоносителю (особенно в летнее время);

 

    связанность  электрической и тепловой мощности, что для северных районов страны  обуславливает недостаток тепловой  мощности (51—58 % в балансе отпускаемой  установкой мощности),или при подборе установки по тепловой мощности относительный избыток электрической (42—49 % отпускаемой мощности), для сброса которой приходится использовать электронагреватели;

 

    необходимость,  в подавляющем большинстве случаев,  монтировать трансформаторную подстанцию;

 

    относительно  высокий шум установки;

 

    меньший  эксплуатационный ресурс и межремонтный период по сравнению с котельным оборудованием.

 

Перечисленные недостатки когенераторных установок существенно сужают область их применения, и, по-видимому, она соответствует области применения упоминавшихся ранее дизель-генераторов.

 

Объемы капитальных  затрат только на основное оборудование при разработке системы теплоснабжения на базе различных источников теплоты с использованием в качестве энергоносителя природного газа, полученные по укрупненным показателям и на основании проектных материалов, позволяют сформулировать некоторое представление о стоимости инженерной системы, разрабатываемой на современном оборудовании. Безусловно, решение по теплоснабжению должно приниматься застройщиком по результатам технико-экономического обоснования с учетом условий инвестирования строительства, климата и региональной специфики в вопросах градостроительства, топливоснабжения, социального уровня жизни населения. Разработка и внедрение децентрализованных систем теплоснабжения должны производиться на основании соблюдения технологических особенностей всех процессов, сопровождающих выработку тепловой энергии, с обязательным учетом их в конструкции здания, специально проектируемого для конкретных схем автономного теплоснабжения. Децентрализация, как техническое решение, имеет свои положительные стороны, но простая «аппликация» их на принципиально иную основу — типовое проектирование, являющееся базой для централизованного теплоснабжения, без учета специфики децентрализации, лишает застройщика рационального инженерного содержания и практических преимуществ, а стихийное внедрение автономных источников может нанести значительный ущерб сложившейся инфраструктуре городов. Поэтому нельзя согласиться с весьма неопределенным высказыванием ряда специалистов о том, что в городах доля автономных источников теплоснабжения должна составлять 10—15 % потенциального рынка тепловой энергии, которое практически все города нивелирует к единому градостроительному уровню.

 

Таким образом, автономное теплоснабжение не должно рассматриваться как безусловная  альтернатива централизованному теплоснабжению или как отступление от завоеванных  позиций. Технический уровень современного энергосберегающего оборудования по выработке, технологии транспорта и распределения  теплоты позволяют создавать  эффективные и рациональные инженерные системы, уровень централизации  которых должен иметь соответствующее  обоснование.

Так как природный  газ является высокоэффективным  энергоносителем, в условиях экономического кризиса газификация может составить  основу социально-экономического развития, обеспечить улучшение условий труда  и быта населения, а также снижение загрязнения окружающей среды. Кроме  того, природный газ является ценным сырьем для химической промышленности. Использование газового топлива  позволяет внедрять эффективнее  методы передачи теплоты, создавать  экономические и высокопроизводительные тепловые агрегаты с меньшими габаритными размерами, стоимостью и высоким КПД, а также повышать качество продукции.

Безопасность, надежность и экономичность газового хозяйства зависят от степени  подготовки обслуживающего персонала.

Основной  задачей при использовании природного газа является его рациональное потребление, то есть снижение удельного расхода  посредством внедрения экономических технологических процессов, при которых наиболее полно реализуются положительные свойства газа. Применение газового топлива позволяет избежать потерь теплоты, определяемых механическим и химическим недожогом. Уменьшение потерь теплоты с уходящими продуктами горения достигается сжиганием газа при малых коэффициентах расхода воздуха. При работе агрегатов на газовом топливе возможно также ступенчатое использование продуктов горения.

 

 

Основными задачами в области развития систем газоснабжения  являются:

А) применение для сетей и оборудования новых полимерных материалов, новых конструкций труб и соединительных элементов, а также новых технологий;

Б) внедрение эффективного газоиспользующего оборудования;

В) расширение использования газа в качестве моторного топлива на транспорте;

Г) внедрение энергосберегающих технологий;

Д) обеспечение на основе природного газа производства тепла и электроэнергии для децентрализованного тепло- и энергосбережения небольших городов и сельских населённых пунктов.

Одним из важнейших  условий выполнения задач капитального строительства по газоснабжению  городов и населённых пунктов, а  также сельского хозяйства, является повышение уровня индустриализации строительства и его максимальная механизация.

Эта задача неразрывно связана с проблемой  оптимизации проектных решений, цель которых заключается в создании необходимых предпосылок для  повышения эффективности капиталовложений, сокращения и модернизации производственной базы строительной организации и  внедрения в строительную практику унифицированных узлов и конструкций  газопроводов и сетевых сооружений.

Для этого  необходима широкая типизация повторяющихся  конструкций и проектных решений. В качестве первостепенной задачи политической, экономической важности намечено ускорение  развития газовой промышленности для  удовлетворения внутренних потребностей страны и нужд экспорта. Проделаны  значительные работы по выпуску высококачественных газовых плит, автоматизированных водонагревательных, отопительных приборов, сварочных агрегатов, спецаппаратуры для эффективного использования газа, для механизации и автоматизации технологических газовых процессов на газораздаточных станциях, телемеханизации городских газовых хозяйств.

 

Выбор источника  энергии

 

Газ, как  источник энергии, необходим человеку в быту и на производстве. Природный  газ является высокоэффективным  энергоносителем и ценным химическим сырьем. Он имеет ряд преимуществ  по сравнению с другими видами топлива и сырья:

А) стоимость добычи природного газа значительно ниже, а производительность труда значительно выше чем при добыче угля и нефти;

Б) высокие температуры в процессе горения и удельная теплота сгорания позволяют эффективно применять газ как энергетическое и технологическое топливо;

В) высокая жаропроизводительность (более 2000ºС);

Г) полное сгорание, значительно облегчающее условия труда персонала, обслуживающего газовое оборудование и сети;

Д) отсутствие в природных газах окиси углерода предотвращает возможность отравления при утечках газах, что особенно важно при газоснабжении коммунальных и бытовых потребителей;

Е) при работе на природном газе обеспечивается возможность автоматизации процессов горения, достигаются высокие КПД.

Себестоимость природного газа в 15-20 раз ниже себестоимости  угля подземной выработки, если сравнить газ с твердым топливом то можно  заметить, что его эффективность  в 4-5 раз выше.

Газоснабжение городов и населенных пунктов  значительно улучшает состояние  их воздушного бассейна.

 

 

Характер  газового топлива

 

В качестве газового топлива в нашей стране используют природный газ, попутный газ, сжиженные углеводородные и  газы, добываемые из газоконденсатных месторождений. Попутные газы однородны по составу и содержат в основном метан. Кроме горючих компонентов в природных газах содержатся сероводород, кислород, азот, диоксид углерода, пары воды и механические примеси. В соответствии с требованиями ГОСТ 5542-87 допускается на 100 м³ газа примесей не более: 2 г сероводорода или аммиака; 5 г цианистых соединений; 10 г нафталина, смолы, пыли и других веществ не более 0,1%. Все природные газы бесцветны и в большинстве своем не имеют запаха. Поэтому одним из важнейших требований к газу, применяемому в коммунальном хозяйстве, является наличие запаха для своевременного его обнаружения и предотвращения отравления и взрыва. Обязательно выполняют одоризацию, то есть добавку к газу одоранта, например этилмеркаптана С2Н5Н, в таком количестве, чтобы при минимальной концентрации газа в воздухе ощущался резкий запах. Для одоризации 1000 м³ природного газа требуется около 16 грамм или 19,1 см³ одоранта. В коммунальном хозяйстве большое значение имеет учёт расхода газа. Необходимость учета расхода газа и подбор расходомеров определяется в соответствии с «Правилами пользования газом в народном хозяйстве», утвержденными Мингазпромом РК и «Общими положениями о порядке учета и контроля расхода топлива, электрической и тепловой энергии для промышленных, транспортных, сельскохозяйственных и коммунально-бытовых предприятий и организаций». В коммунальном хозяйстве на бытовые нужды жилых и общественных зданий, предприятий общественного питания, учебных заведений, коммунальных предприятий принимает газ низкого давления. Давление в газопроводных трубах не должно превышать более 3*10ˉ³ МПа.

Для газификации  жилого дома на 80 квартир, принят природный  газ Оренбургской области, который  соответствует требованиям ГОСТ 5542-87 и, согласно которому вредных примесей на 100 м³ газа не превышает содержащих норм: NH3 -2 г на 100 м³ газа; HCN -5 г на 100 м³ газа; смолы и пыли 0,1 г на 100 м³ газа; нафталина – летом 10 г  на 100 м³ газа, зимой – 5 г на 100 м³ газа. Содержание свободного кислорода  не превышает 1% по объёму.

Все природные  газы бесцветны и в большинстве  своем не имеют запаха.

Удельной  теплотой сгорания газового топлива  называется количество теплоты, которое  выделяется при полном сгорании 1 нм ³ или 1 кг газа.

Теплоту сгорания газового топлива измеряют в килокалориях на кубический метр (при температуре 0 или 20 ºС и давление 760 мм рт. ст.). Теплота сгорания определяется с помощью специальных приборов – калориметров, или расчетным путем, если известен химический состав газового топлива.

 
 Выбор и описание схемы  газоснабжения жилого дома

 

В систему  газоснабжения входят следующие  элементы: газопровод- ввод, распределительный газопровод, стояки, поэтажные подводки, запорная арматура, газовые приборы.

При выборе схемы газоснабжения исходим  из следующих соображений:

А) прокладка газопровода должна производиться открыто из стальных труб на сварке, с разъемными, резьбовыми и фланцевыми соединениями в местах установки запорной арматуры газовых приборов, регуляторов давления и счетчиков;

Б) запорную арматуру следует устанавливать на воде, в ответвлении к стоякам, газовыми приборами, а также в продувочных трубопроводах зданий пяти и более этажей;

В) распределительный газопровод крепят к стенам зданий с помощью хомутов, кронштейнов-крючьев, на расстоянии обеспечивающих монтаж, ремонт и осмотр трубопровода. На вводе вблизи распределительного трубопровода устанавливают главную отключающую запорную арматуру (задвижка, пробковый кран). От главного запорного клапана прокладывают распределительный трубопровод и от него делают вводы в каждую секцию;

Г) газопроводы внутри помещений состоят из вводов, стояков и квартирных разводок. Стояки представляют собой вертикально расположенный газопровод, проходящий через все этажи. От него идут ответвления в расположенные рядом квартиры;

Д) при прохождение через перекрытие газопроводы прокладывают в металлических футлярах с кольцевым зазором 5-10 мм, и с возвышением над уровнем пола на 30 мм. Зазор между трубой и футляром заделывают просмоленной паклей, резиновыми втулками или другими эластичными материалами;

Е) все газопроводы внутри здания окрашивают водостойкой масляной краской;

Ё) стояки проходят в основном в кухнях, коридорах, лестничных клетках и других нежилых помещениях.

Прокладку газопровода  в жилых домах осуществляют по нежилым помещениям.

Категорически запрещается прокладывать газопроводы  в сантехнических узлах и ванных комнатах. Все горизонтальные прокладки  газопроводов выполняются на высоте не менее 2,2 метра с помощью кронштейнов, хомутов и крючьев. Газопроводы  не должны пересекать дверные и оконные  проемы.

Отключающие краны ставят перед каждым газовым  прибором, их следует размещать на расстоянии не менее 0,5 м от и открывающихся  оконных проемов.

Газопроводы прокладывают без уклона. Для прокладки  вводов и газосетей внутри здания применяют стальные бесшовные трубопроводы по ГОСТ 8751-87 и 11017-80.

Трубы соединяют  сваркой при тщательном контроле качества. Резьбовые и фланцевые  соединения допустимы только в местах установки отключающих устройств, арматуры и приборов. Газовые счетчики устанавливают в сухих и теплых помещениях доступных для снятия показаний. При диаметре труб более 50 мм в качестве запорной арматуры применяют  задвижки, а в остальных случаях  пробковый кран.

 
Внутренний газопровод

 

Монтаж внутреннего  газооборудования следует производить  после выполнения следующих работ:

А) устройства междуэтажных перекрытий, стен, перегородок, на которых будут монтироваться газопроводы, арматура, газовое оборудование и приборы;

Б) устройства отверстий, каналов и борозд для прокладки газопроводов в фундаментах, стенах, перегородках и перекрытиях;

В) оштукатуривание стен в кухнях и других помещениях, в которых предусмотрена установка газового оборудования;

Г) проверки и очистки дымоходов.

Внутренние  газопроводы монтируются из стальных труб. Соединения труб сварные, не разъёмные. Ввод от наружной сети Ø 57 мм принят по гр.5 гидравлического расчета. Ввод газовой сети внутрь здания №1 Ø 25 мм питает стояк №1. Ввод №2 Ø 25 мм питает стояк №2 и так далее. Всего на здание 10 стояков. От газового ввода в кухню 2 этажа смонтирован газовый стояк диаметром 25 мм через междуэтажные перекрытия в кухнях восьми этажей. При пересечении междуэтажных перекрытий газопровод заключается в футляр. Диаметр футляра принимается на ½ раза больше диаметра газопровода. Пространство между перекрытием и футляром заделано на всю толщину конструкции раствором. Концы футляра уплотнены эластичным материалом. В футляре газопровод окрашен масляной краской в два слоя. Сам футляр забит смоляной паклей и залит битумом. Расстояние от ближайших сварных швов до футляра не менее 100 мм. Края футляра выступают над полом на 3 см, и не выходят из потолка. Стояки газопроводов прокладываются вертикально. Допустимое отклонение не более 2-х мм на один метр длины газопровода. Поквартирная разводка газопровода выполняется вдоль стен на расстоянии 80 см от потолка, 3,5 см от стены для удобства эксплуатации. По решению компетентных органов о порядке учета расхода газа потребителями и регулировании цен на газ предусматривается возможность учета расхода газа каждым абонентом, путем установки на газопроводе прибора учета расхода газа. Газовый счетчик монтируется вертикально на высоте не менее 1,5 м от уровня пола. Расстояние между счетчиком и газовой плитой 1,5 м. Отключающие устройства смонтированы перед газовым счетчиком на высоте 1,8 м от уровня пола. Газовая плита крепится к газопроводу на жесткое соединение (трубу).