книги из ГПНТБ / Кулоян, Л. Т. Тепло- и холодоснабжение в условиях теплого климата (на примере Армянской ССР)

При разработке вопросов, связанных с оптимальным раз­ мещением предприятий, приходится учитывать наиболее важ­ ные местные условия, которые могут оказать серьезное влия­ ние на капиталовложения и эксплуатационные затраты.

Известно, например, что местные природные условия влияют также на оплату труда (высокий уровень зарплаты в горных, северных и других районах), на допустимую степень загрязнения окружающей среды и т. д. Значительное влияние могут оказать и наличие производственных фондов, высоко­ квалифицированных специалистов и т. д. При наличии всех необходимых данных, что весьма проблематично, задачу оп­ тимизации можно решить методом минимизации годовых рас­ четных затрат.

Структура промышленности в каждом данном районе связана также со многими другими, в том числе экологичес­ кими, социальными и историческими факторами. Однако,

главным является должный учет экономических интересов всей страны в целом, что в первую очередь требует обеспече­ ние взаимосвязанной оптимизации структуры промышленно­ сти и энергетической системы страны в целом.

Разработанный совместными усилиями СО АН СССР, СОПС при Госплане СССР и ВГПИ и НИИ «Энергосетьпроект» метод замыкающих затрат на топливо и энергию приз­ ван решить эту задачу на более высоком научном уровне

(см. § 2—10).

Дальнейшее развитие энерго- и особенно теплоемких от­ раслей промышленности в Закавказском экономическом райо­ не, отличающемся напряженным топливным балансом, долж­ но быть тщательно обосновано путем всесторонних технико­ экономических расчетов.

Следует также отметить, что даже в ближайшей перс­ пективе, в связи со строительством мощной атомной электро­ станции в Армянской ССР положение может значительно из­ мениться. Необходимость строительства АЭС в республике, которая отличается, с одной стороны, наиболее высокими тем­ пами развития промышленности и, с другой, резко ограни­ ченными ресурсами энергии, очевидна.

Известно, что для АЭС достижение приемлемых эконо­ мических показателей возможно только при их достаточно высокой мощности. Поэтому весьма вероятно, что строитель­ ством мощной АЭС будет достигнуто значительное опереже­ ние развития энергетики по сравнению с другими отраслями народного хозяйства республики и всего Закавказья в целом. В этом аспекте вопросы оптимизации дальнейшего развития энергоемких отраслей промышленности и размещения основ­ ных энергопотребляющих предприятий в Закавказском эко­

23

где: Vи — годовой объем продукции для заданного перс­ пективного периода;

э0, Ь0 — удельные расходы энергии и топлива, отнесен­ ные к единице продукции в отчетном периоде;

К сожалению, даже для текущих расчетов данные об удельных расходах энергии и топлива оказываются неточны­ ми и часто устаревшими. Явно противоречивые данные, встре­ чающиеся в различных нормативных материалах и литера­ турных источниках, показывают, что пока нет систематичес­ кой и серьезной работы для уточнения и определения этих данных. Как показали наши исследования (на основе дого­

ворных работ для предприятий республики), значения эо и Ьо, полученные методом прямого испытания данного энергопот­ ребляющего оборудования, далеко не всегда можно считать достоверными.

Часто удельные расходы тепла и топлива оказываются низкими не из-за реконструкции и рационализации теплоэнер­ гетического хозяйства предприятий, а только потому, что вследствие больших трудностей с топливоснабжением допу­ щено нарушение температурного режима, иначе говоря, самой технологии (начиная от снижения температуры, вплоть до ис­ ключения отдельных тепловых процессов из технологическо­ го цикла).

Характерно, что имеющиеся данные не отражают влияния «местных» природных факторов на удельные расходы энергии и топлива. До самого последнего времени тезис о полной неза­ висимости промышленного энергопотребления от местных при­ родных условий считался общепринятым.

Суммирование в масштабе экономического района, рес­ публики и т. п. топливопотребления (в единицах условного топлива) не вызывает каких-либо затруднений. Суммирование же потребляемой энергии (иногда фигурирующее в таких раз­ работках) принципиально неверно, независимо от того, речь идет о преобразованных или непосредственно используемых видах энергии. Отдельные виды энергии резко отличаются по качеству и поэтому простое их с у м м и р о в а н и е может исказить картину развития энергетики вообще. С этой точки

25

зрения целесообразнее пользоваться понятием э к с е р г и и* и вообще з к с е р г е т и ч е с к и м и методами. Эксергетчиеский баланс суммирует ту часть энергии, которая может быть прев­ ращена в другие формы, т. е. части, соответствующие работо­

способности данного вида энертии. Таким образом, электриче­ ская и механическая энергии в эксергетический баланс войдут полностью, а тепловая энергия частично (часть равной ее эксергии). При ориентировочных расчетах для определения перс­ пективного уровня суммарного потребления данного конечно­

ского энергопотребления для заданного перспективного уров­

цессов промышленности: отопления, вентиляции, горячего во­ доснабжения, кондиционирования воздуха, освещения и т. д. в

ний. Потребность энергии для этих нужд в первую очередь за­

можно превратить в другие формы. Эксергия измеряется количеством п о л- н о с т ь ю п р е в р а щ а е м о й энергии (электрической или механической), которую можно получить от данной системы, когда она из начального сос­ тояния с помощью о б р а т и м ы х процессов достигает равновесия с ок­ ружающей средой.

26

аналогичным образом, он зависит от числа рабочих и служа­ щих и принятых норм расхода тепла на каждого рабочего и служащего, Гкал! чел . год.

Промышленное энергопотребление, кроме всего прочего, характеризуется также:

а) структурой и режимом потребления энергии и первич­ ных ТЭР;

б) концентрацией и плотностью; в) ожидаемыми коэффициентами использования первич­

ных ТЭР; Структура энергопотребления, иначе говоря,— структура

расходной части энергобаланса отражает распределение ис­ пользованной энергии по основным ее видам, потенциалам и процессам. Так, например, структура промышленного теплопотребления характеризуется:

а) соотношением технологической и отопительно-бытовой нагрузки;

б) соотношением нагрузок по высокотемпературным и низкотемпературным процессам или по энергоносителям: горя­ чая вода, пар, продукты горения и т. д.

Структура промышленного энергопотребления непосред­ ственно влияет на структуру расходной части первичных ТЭР. Сама она зависит от многих факторов и, в том числе, от харак­ тера промышленности, ее отраслевой структуры, ТЭБ страны и т. д. Определенное влияние оказывают и внешние климатиче­ ские условия. При всех остальных равных условиях в районах теплого климата доля подсобных процессов в суммарном теплопотреблении снижается.

В качестве режимных показателей, характеризующих не­ равномерность потребления энергии и первичных ТЭР по вре­ мени, обычно используют отношение между максимальными

Кн

27

Режимы потребления энергии и первичных ТЭР зависят от очень многих взаимосвязанных факторов, в том числе и от характера каждой данной отрасли промышленности, от струк­ туры энергопотребления от режима и условий работы пред­ приятий и, наконец, от внешних климатических условий. По­ этому, как правило, любой график промышленного энерго- и топливопотребления обладает той или иной степенью неравно­ мерности [Л. 12]. Сравнительно меньшей неравномерностью обладают годичные графики суммарного теплопотребления, особенно в наиболее энергоемких отраслях промышленности с непрерывным или трехсменным режимом работы. Оценку ре­ жимов теплопотребления только коэффициентами неравно­ мерности без учета абсолютных значений этой неравномерно­ сти нельзя считать достаточной. Так, в наиболее теплоемких отраслях промышленности при значительно меньшей неравно­ мерности (значение Кн близко к 1,0) технологического тепло­ потребления неравномерность в абсолютных величинах может достичь размеров, пренебречь которыми не всегда возможно. Для сравнительной оценки этой неравномерности следует

или энергоресурсов в годичном разрезе тесно связана с харак­ тером самого производства. Чем меньше доля технологической нагрузки, очевидно, тем резче выражена эта неравномерность (например, некоторые отрасли машиностроительной и легкой промышленности). С увеличением доли сезонной отопительно­ вентиляционной нагрузки годичная неравномерность значи­ тельно возрастает. Таким образом, для одних и тех же отрас­ лей промышленности эта неравномерность зависит от местных климатических условий. Так, поданным [Л. 13], коэффициент неравномерности газопотребления (в годичном разрезе) по отдельным отраслям промышленности колеблется в северных

Значительная годичная неравномерность энергопотребле­ ния в южных и особенно жарких районах страны, кроме всего прочего, указывает также на неудовлетворительные условия комфорта в промышленности (особенно в производственных зданиях летом), т. е. на отсутствие кондиционирования возду­ ха, а иногда даже и вентиляционных установок. Должное развитие кондиционирования воздуха, а также горячего водо­ снабжения не только резко уменьшит неравномерность энерго­ потребления, но даже может изменить ее характер вплоть до

28

перемещения максимального значения энергонагрузки (в пер­ вую очередь электрической) в летний период.

Неравномерность в суточном разрезе возникает в основ­ ном из-за сменности работы предприятий, т. е. зависит от ха­ рактера и режима работы самих предприятий. Переход на пя­ тидневную рабочую неделю привел к уплотнению рабочего дня и к значительному уменьшению суточной неравномерности (неравномерность в недельном разрезе конечно увеличилась).

Суточная неравномерность сравнительно меньше зависит от внешних климатических условий. Влияние последних не­ сколько заметно для односменных и почти не заметно для трехсменных предприятий. Из-за сравнительно большой доли отопительно-вентиляционной нагрузки суточная неравномер­ ность односменных предприятий (в зимний период) должна быть несколько выше в более суровых климатических усло­ виях (с учетом дежурного отопления это различие сглажива­ ется). Централизация энергоснабжения в значительной сте­ пени сглаживает суточную неравномерность.

Достижение возможной равномерности (по времени) энергоиспользования в промышленности, улучшение режим­ ных показателей промышленной энергетики в значительной степени зависит от масштабов концентрации и кооперирова­ ния производства. В этом аспекте организация мощных про­ мышленных комбинатов и фирм и, тем более, промышленных районов и узлов с общей энергоснабжающей системой создает все необходимые предпосылки для улучшения режимов как энергоснабжения, так и снабжения первичными энергоресур­ сами. Все это в первую очередь касается централизации топ­

ства тепла является важной и еще не решенной задачей. Для промышленного района, в отличие от жилого, выбор схемы теплоснабжения и целесообразной степени централизации за­ висит, в первую очередь, не от плотности нагрузок, а от их конкретного размещения.

Так как промышленность обычно является одним из самых главных потребителей энергоресурсов, то часто эффектив­ ность их использования в промышленности характеризует дос­ тигнутый уровень энергетики страны вообще. В этой связи следует отметить, что в последнее время промышленность раз­ вивается не только путем дальнейшего развития промышлен­ ных центров или создания новых промышленных узлов.

В целях развития экономики и культуры всех районов страны, как и привлечения и рационального использования

свободных трудовых ресурсов, промышленные объекты или их филиалы строятся во многих населенных пунктах (в первую

29

очередь в небольших городах республиканского подчинения, райцентрах и пр.). Такая тенденция создает известные труд­ ности с точки зрения централизации промышленного энерго­ снабжения. Однако и в этих условиях можно добиться неко­ торой концентрации производства тепла путем сооружения крупных производственно-отопительных котельных, удовлет­ воряющих одновременно потребности в тепле ближайших жи­

лых и общественных зданий.

Кроме этого, во многих крупных населенных пунктах сельских районов имеется значительное количество предприя­ тий сельскохозяйственного производства.

Наличие разнохарактерных потребителей тепла, как и из­ вестные организационно-ведомственные барьеры, ограничива­ ют в значительной степени области применения централизо­ ванного теплоснабжения в развивающихся крупных сельских районах.

§ 1—3. Энергопотребление в жилищно-коммунальном хозяйстве

В жилищно-коммунальном хозяйстве, в отличие от про­

мышленности, мы сталкиваемся с большим количеством мел­ ких потребителей энергии. Однако процесс концентрации энергопотребления происходит и здесь.

Крупные коммунальные и лечебные учреждения, админи­ стративные, общественные, культурные и другие здания совре­ менных городов являются мощными потребителями энергии. В самом широком смысле энергопотребление в жилищно-ком­ мунальном хозяйстве имеет целью обеспечить необходимые ус­ ловия для нормальной жизнедеятельности человека во всех тех зданиях, где он живет, работает или отдыхает.

Создание необходимого комфорта, сокращение времени самообслуживания, связанного с энергоиспользованием и т. д.,

оказывают прямое воздействие на повышение производитель­ ности труда и развитие личности. Величина энергопотреблении

в жилищно-коммунальном хозяйстве тесно связана с достиг­ нутым уровнем материального благосостояния населения и служит важным критерием для оценки последнего. Таким об­ разом, социальное значение развития энергопотребления в жилищно-коммунальном секторе народного хозяйства бесспор­ но. В отличие от всех других отраслей народного хозяйства, энергопотребление в жилищно-коммунальном хозяйстве более резко зависит от местных условий, природных, экономических, социальных и т. д.

В структуре энергопотребления на жилищно-коммуналь­ ные нужды доминирующее место занимают низкотемператур­ ные процессы, влияние на которых внешних климатических ус­ ловий уже обсуждалось (§ 2—1).

30

Энергопотребление в жилищно-коммунальном хозяйстве в значительной степени зависит от численности и роста насе­ ления. При перспективных расчетах следует иметь в виду, что хотя темпы естественного роста в сельских районах несколько выше, чем в городах, население последних растет значительно быстрее вследствие перемещения части сельского населения в города, особенно из экономически сравнительно слаборазвитых районов. Слишком высокие темпы роста городского населения осложняют решение всех градостроительных проблем, в том числе и создание рационального топливно-энергетического хо­ зяйства. В последнее время в связи со значительным улучше­ нием материального благосостояния сельского населения и дру­ гими мероприятиями темпы роста городов постепенно нормали­ зируются. С точки зрения масштабов энергопотребления важ­

последнего для сельских районов несколько выше, чем в горо­ дах [Л. 1], но в перспективе эта разница постепенно будет сглаживаться. Образование и развитие новых населенных пунктов, которые обычно возникают у крупных промышлен­ ных новостроек, также оказывают определенное влияние на

энергопотребление и методы энергоснабжения. В соответствии с маштабами и темпами промышленного строительства на ба­ зе таких населенных пунктов создаются поселки городского типа и промышленные города. Обычно теплоснабжение жилых многоэтажных кварталов таких поселков и городов оказывает­ ся тесно связанным с данным промышленным комплексом. Однако более часто новые промышленные узлы создаются ря­ дом с каким-либо населенным пуктом (райцентры, небольшие города и поселки и т. д.), в связи с чем последний постепенно превращается в город с новыми крупными жилыми массивами. В*ряде случаев, особенно в южных районах, рост городов мо­ жет быть обусловлен также созданием большого комплекса оздоровительных и санаторных учреждений. С точки зрения энергопотребления и создания рационального энергохозяйства важное значение имеет также состояние и структура*жилого фонда. В первую очередь имеется в виду структура жилого

фонда по этажности и типам, соотношение новой и старой за­ стройки и т. д. Районы города со смешанной (старой и новой) застройкой часто отличаются также неудовлетворительной (или незавершенной) планировкой кварталов и улиц. Улучше­ ние энергоснабжения таких районов связано с большими трудностями. В этом смысле наиболее благоприятные условия имеются во вновь создаваемых крупных районах городов, за­ страиваемых многоэтажными жилыми и другими зданиями. Городские районы и микрорайоны могут быть чисто жилыми,

3!