книги из ГПНТБ / Фурман И.Я. Регулирование неравномерности газопотребления

Г л а в а V I I

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ УМЕНЬШЕНИЯ РАСХОДА ГАЗА В ПЕРИОД ПОВЫШЕННОГО СПРОСА

Во всех предыдущих разделах регулирование неравномерности газопотребления было рассмотрено с точки зрения наиболее эконо­ мичного обеспечения переменных во времени расходов газа и созда­ ния условий для надежного газоснабжения в периоды повышенного спроса.

в зимнее время определенной группы потребителей на другие виды топлива. Во всех случаях речь идет о том, как с наименьшими затра­ тами приспособиться к складывающему графику газопотребления либо (при использовании потребителей регуляторов) суммарному графику топливопотребления.

Необходимо остановиться еще на одном аспекте этого вопроса— на проблеме уменьшения расхода газа в период повышенного спроса, т. е. в основном в зимнее время. Это часть общей проблемы экономии топливных ресурсов, важность которой была вновь подчеркнута на X X I V съезде КПСС. .

Особое место в этой проблеме занимают вопросы снижения рас­ хода топлива, идущего на отопительные нужды. Как известно,

всуммарном потреблении всех видов топливно-энергетических

ресурсов, которое к концу прошлой пятилетки составило около 1500 млн. т. у. т., затраты его на выработку тепла составили при­ мерно одну треть. Из этого количества на отопление жилых и обще­ ственных зданий затрачено примерно 100 млн. т. у. т., или более 6% суммарного потребления всех видов топливно-энергетических ресур­ сов. Отсюда видно, что снижение удельных и суммарных отопитель­ ных расходов является важным направлением рационализации нашего энергетического хозяйства. В отличие от других направлений использования топлива снижение расхода топлива на отопительные нужды позволяет одновременно решить и другую, не менее важ­ ную задачу — уменьшить неравномерность топливопотребления, поскольку именно отопительная нагрузка является основной ее причиной.

Все сказанное выше имеет, в первую очередь, существенное значение для проблемы уменьшения неравномерности потребления

174

что в свое время уже был поставлен вопрос о мероприятиях по умень­ шению неравномерности газопотребления на стадии проектирования систем газоснабжения. Речь идет о так называемом организованном подборе потребителей. Суть этого предложения заключается в том, чтобы при проектировании газоснабжения какого-либо района подбирать таких потребителей, которые имеют наименьшую неравно­ мерность использования газа.

В предыдущей главе было показано, что режимная характери­ стика того или иного потребителя является одним из факторов, которые необходимо учесть при оптимизации ТЭБ и ЕГС. Эта харак­ теристика должна быть также учтена при формировании замыка­ ющих затрат на газ, что даст возможность более правильно решать частные задачи топливоснабжения. Если при прочих равных усло­ виях один из потребителей будет иметь более благоприятную режим­ ную характеристику по сравнению с другим, то, бесспорно, ему должно быть отдано предпочтение при альтернативном решении вопроса о подаче газового топлива. Однако это вовсе не означает, что организованный подбор потребителей является основным мето­ дом устранения неравномерности.

Основная неравномерность потребления газа создается за счет отопительной нагрузки котельных, ТЭЦ, а также коммунальнобытовых потребителей. Именно у последних замена газом других видов топлива позволяет получить значительный экономический эффект — повышение к. п. д. котельных и бытовых приборов на 10—30% , существенную экономию труда и т. д. Нет нужды указы­ вать здесь на громадное социальное значение газификации быта, а также на роль такого фактора, как повышение чистоты воздушного бассейна при переводе ТЭЦ и отопительных котельных на газовое топливо.

При решении вопросов газоснабжения следует придерживаться единственно правильного, на наш взгляд, принципа — «газ для потребителей», а не обратного принципа — «потребители для газа», вытекающего из идеи организованного подбора. Нам представляется,

175

Одним из направлений сокращения расхода газа на отопительные нужды является повышение теплозащитных свойств зданий в про­ цессе их проектирования и строительства и проведение комплекса мероприятий по повышению экономичности отопительных систем при их эксплуатации.

Исследованиями, проведенными несколькими организациями: МИСИ им. В. В. Куйбышева, НИИ строительной физики Госстроя

СССР, Академией коммунального хозяйства и другими — показано, что в последние годы имеет место повышенный расход тепла на ото­ пление вновь построенных жилых и общественных зданий вслед­ ствие ухудшения их тепловых характеристик.

Изменение средних удельных тепловых характеристик зданий, построенных в различное время и намечаемых к строительству, может быть, по расчетам МИСИ им. В. В. Куйбышева и ЦНИИЭПжилища, охарактеризовано данными табл. 58.

Как видно из табл. 58, по зданиям, построенным в последние годы, удельные тепловые характеристики, а следовательно, расходы топлива на отопление возросли более чем в 1,5 раза. В подтвержде­ ние можно также привести результаты проведенного МИСИ им. В. В. Куйбышева обследования около 3300 зданий Москвы,

примерно такого же объема строительства 1964—1966 гг. удельные

176

При создании типовых проектов домов не придается должного значения обеспечению оптимальных размеров потерь тепла. Наряду с введением нового сборника СНиП, в котором были несколько повы­ шены требования к минимальным значениям термических сопротивле­ ний, одновременно были пересмотрены расчетные наружные темпе­ ратуры отопления, в зависимости от которых определяется необхо­ димая величина этих сопротивлений, причем для большинства пунктов Советского Союза она возросла. Это привело по большинству районов страны к фактическому увеличению проектных показателей удельных тепловых характеристик. В частности, для Москвы, Ленинграда и некоторых других городов введение новых СНиП привело к переходу от традиционной в течение многих лет толщины кирпичных стен в 2,5 кирпича к строительству жилых зданий со стенами толщиной в два кирпича.

Важным фактором, влияющим на тепловой режим зданий, является отношение площади световых проемов к площади стен либо пола (коэффициент Р). Это объясняется тем, что теплопередача через проемы примерно в 2—2,5 раза выше, чем через наружные стены. Рассчитано, что уменьшение значения показателя Р на 1% приводит к снижению удельных теплопотерь здания на 0,8%.

Для жилых домов старой постройки, согласно проверке, произ­ веденной по большому числу проектов отопления [481, отношение площади оконных проемов к площади пола составляет в среднем 1:7, что с учетом глухих стен составляет около 15% остекления. В зда­ ниях послевоенной постройки (например, серия 405 института Ленпроект) отношение площади окон к площади пола составляет в сред­ нем уже 1 : 6, а остекленность наружных стен около 20%. В дей­ ствующих типовых проектах отношение площади окон к площади пола еще выше и составляет в среднем 1:5, 1 : 5,5, а для кухонь и угловых комнат — от 1 : 3 до 1 : 2,5. При этом остекленность на­ ружных стен достигает 24—26%, что существенно увеличивает по­ тери тепла.

В качестве примера возможного снижения расходов тепла на отопление в результате внедрения оптимальных проектных решений можно привести расчет типового проекта 111-83-1 (5-этажный, 6-секционный 76-тиквартирный крупнопанельный жилой дом) со сле­ дующими показателями: жилая площадь — 2,5 тыс. м2 , полезная площадь — 4,2 тыс. м2 , кубатура дома — 13,1 тыс. м3 .

Результаты расчетов приводятся в табл. 59.

Расчеты показывают, что в целом по стране в среднем на ближай­ шие 10 лет ежегодная экономия топлива за счет оптимальных реше­ ний по строительству новых зданий может составить примерно 4,0 млн. т. у. т. Бесспорно, что повышение теплозащитных свойств стен и чердачных покрытий, а также уменьшение площади световых проемов вызовут увеличение затрат. Так, по данным [491, среднее удорожание строительства жилого здания составляет примерно 1,5— 3,0% его сметной стоимости. Однако экономия на топливе окупает эти расходы в очень короткий срок. Расчеты, произведенные в МИСИ

Т а б л и ц а 59 Суммарное возможное снижение потерь тепла зданием

им. В. В. Куйбышева Л. Д. Богуславским (исходя из среднегодовых значений замыкающих затрат на топливо), показали, что расходы, связанные с уменьшением потерь тепла в зданиях окупают себя за счет экономии топлива примерно в три года. На наш взгляд, мето­ дически более правильным было бы проведение указанного расчета не по среднегодовым расходам на топливо, а с учетом того обстоя­ тельства, что на отопление идет «пиковое топливо», т. е. то (в первую очередь, газ), которое в свою стоимость франко-потребитель должно обязательно включать затраты на регулирование (подземное хране­ ние, буферное потребление и т. д.). «Пиковый» газ дороже средне­ годового примерно на 25—30%. Следовательно, расходы на повыше­ ние теплозащитных свойств зданий окупятся за более короткий срок (по нашим расчетам, примерно за 2—2,2 года).

Необходимо также улучшить методику нормирования расхода топлива на отопительные нужды.

2. У Л У Ч Ш Е Н И Е ЭКСПЛУАТАЦИИ О Т О П И Т Е Л Ь Н Ы Х СИСТЕМ

Важным фактором уменьшения расхода газа в отопительный период является улучшение эксплуатации отопительных систем. Избыточные потери тепла, приводящие к повышению уровня нерав­ номерности газопотребления, имеют место не только в результате неоптимальных проектных решений, но также и вследствие понижен­ ных к. п. д. котельных установок и чрезмерной отдачи тепла ото­ пительными приборами системы отопления. По данным ЦНИИЭПжилища и Академии коммунального хозяйства им. К. П. Панфи­ лова, эти перерасходы составляют 22—23%. По исследованиям НИИМосстроя, в зданиях серии К-7 расход тепла на 24% превышает его расчетную величину. В домах Новосибирска, присоединенных к ТЭЦ, перерасход тепла, по данным Госплана СССР, составил 27%.

В МИСИ им. В. В. Куйбышева было проведено выборочное обсле­ дование 55 московских зданий. В восьми зданиях фактический нере-

178

В результатах обследования отмечается, что перерасход тепла велик и в зданиях, построенных до 1941 г., имеющих кирпичные стены и неспаренные оконные переплеты.

Улучшение топливоиспользования в процессе эксплуатации ото­ пительных систем может осуществляться по многим направлениям. В первую очередь, следует указать на настоятельную необходимость автоматизации отопительных котельных, где использование газа создает для этого благоприятные предпосылки. В настоящее время иногда складывается парадоксальное положение: при переводе

В первую очередь, специфика сжигания газового топлива требует для поддержания оптимальных режимов горения точной дозировки соотношения воздух—газ, чего нельзя достичь при ручной регули­ ровке горения. В результате температура отходящих газов и коэф­ фициент избытка воздуха в неавтоматизированных котельных, рабо­ тающих на газе, значительно выше расчетных.

Кроме того, эксплуатация неавтоматизированных котельных проводится, как правило, без учета отопительного графика. Тем­ пература горячей воды поддерживается постоянной независимо от температуры наружного воздуха. Так, по данным Ленгипроинжпроекта [51], разница между фактической температурой горячей воды и температурой по расчетному отопительному графику иногда достигала 15—25° С, а превышение требуемой температуры в жилых помещениях составляло 2—7° С. Перерасход тепла и соответственно газа колебался от 9 до 30%.

Имеется еще одна причина, приводящая к перерасходу газа при эксплуатации неавтоматизированных котельных. Дело в том, что при работе на угле снижение потребления топлива связано с уменьшением затрат ручного труда. При использовании газа этот действенный стимул экономии топлива отсутствует. Наоборот, регу­ лирование теплопроизводительности котельных требует в этом слу­ чае дополнительных затрат труда со стороны обслуживающего пер­ сонала.

Автоматизация отопительных котельных позволяет устранить перерасход топлива. Кроме обеспечения автоматики безопасности горения, автоматизация котельных предусматривает регулирова­ ние теплопроизводительности котельной, предотвращающее «перетоп», и создание системы автоматической дозировки соотношения воздух—газ.

По данным [52], было проведено сравнение замеров температуры воздуха в помещениях, отапливаемых автоматизированными и не­ автоматизированными котельными на газе. (Были сопоставлены итоги 18 замеров, средние показатели по которым приводятся в табл. 60.)

Как видно из приведенных в табл. 60 данных, автоматизация отопительных котельных позволяет существенно сократить превы­ шение фактических температур в отапливаемых зданиях по сравне­ нию с расчетными показателями. Имеются также данные, подтвер­ ждающие улучшение теплотехнических параметров работы автома­ тизированных газовых котельных.

Так, по данным Мосгазпроекта, при автоматизации регулирова­ ния соотношения воздух—газ к. п. д. котельных повышается на 15—20%. Расчеты инстшута использования газа АН УССР пока­ зывают, что благодаря автоматическому поддержанию коэффициента избытка воздуха в пределах 1,1—1,15 (при ручной регулировке — 1,25—1,3) к. п. д. газифицированных котельных также увеличивается на 15-20% [53].

Ленгипроинжпроект, длительное время занимающийся перево­ дом котельных на газовое топливо, приводит несколько иные показа­ тели. По данным этого института [54], при автоматизации котельных на газе к. п. д. повышается по мелким котельным на 10%, по круп­ ным — на 5%.

Важным фактором снижения зимних пиковых расходов газа на отоплепие является регулировка теплового режима отопитель­ ных систем и нагревательных приборов. В настоящее время из-за отсутствия в подавляющем большинстве такой регулировки имеет место систематически «перетоп» жилых и общественных помещений. Термографические исследования тепловых режимов отапливаемых помещений показывают, что в среднем в них наблюдается темпера­ тура, превышающая на 3° С требуемую (равную 18° С). Еще более разительные результаты дал анализ, проведенный ЦНИИЭПжилища: по 50% обследованных помещений наблюдался «перетоп» от 4 до 8° С.

Такой «перетоп» приводит к существенному перерасходу топлива, так как по средним климатическим условиям страны (средняя тем­ пература отопительного сезона — 5° С) каждый градус повышения внутренней температуры влечет возрастание расхода топлива при­ мерно на 4%.

180

Возникновение «перетопа» объясняется несколькими причинами. При централизованном теплоснабжении жилых и общественных зданий ориентируются на так называемые «отстающие» помещения. Вследствие этого при сравнительно высоких наружных температурах перегрев зданий, снабжаемых теплом ТЭЦ и районных котельных, обуславливается тем, что для обеспечения горячего водоснабжения в теплосети приходится поддерживать более высокую температуру горячей воды, чем это требуется для отопления. Так, в Москве такой перегрев происходит ежегодно в течение 65 дней, т. е. почти одной трети всего отопительного периода [55]. В остальное время температура в теплосети зависит от изменения температуры наруж­ ного воздуха. Однако в современных мощных системах централизо­ ванного теплоснабжения с большим радиусом действия это изменение совершенно не может удовлетворить индивидуальные особенности каждого потребителя, так как они различаются тепловой инерцией, уровнем остекления, этажностью и степенью обдуваемости ветром, характером систем отопления и отопительных приборов и, наконец,

также приходится приспосабливать к наиболее неблагоприятным условиям.

Имеется и другая причина тепловой разрегулированности поме­ щений. Индивидуальные особенности каждого абонента вызывают не­ обходимость поддержания в некоторых помещениях различающихся между собой температур.

Проведенные ЦНИИЭП инженерного оборудования натурные испытания различных систем отопления в Челябинске, Магнито­ горске, Таллине, Ленинграде показали, что даже в пределах одного и того же здания различия в температурах воздуха могут достичь 10° С и более х . Между тем вследствие того, что современные строи­ тельные конструкции обладают повышенной теплопроводностью, имеет место существенное взаимное влияние уровня температур в смежных (в том числе и по вертикали) комнатах. Расчеты для типового крупнопанельного дома показали, что при наружной температуре — 20° С снижение температуры внутреннего воздуха в одном помещении на 4,5° С одновременно влечет за собой изменение температуры в соседнем с ним примерно на 2° С. Аналогичный эффект наблюдается при повышении температуры. Влияние ука­ занных выше факторов может быть исключено при раздельном регу­ лировании систем отопления —- на вводах и отопительных устрой­ ствах (батареях). На вводах в каждое здание необходимо установить

1 Указанное различие характеризует тепловую разрегулированность, так к а к верхний предел температур регулируется жильцами путем разгерметизации помещений (открывание форточек, окон, балконных дверей на время* которое значительно выше необходимого для воздухообмена), а нижний предел — путем использования дополнительных источников тепла (электронагревательные приборы, использование газовых плит для отопительных целей).

181

автоматические регуляторы, позволяющие менять тепловую нагрузку в зависимости от уровня наружной температуры.

Институтом энергетики и электротехники АН Латвийской ССР была проведена серия наблюдений, позволяющих определить эко­

всвязи с предотвращением «перетопа» экономию 10—15% теп­

помещении необходимо обеспечить возможность надежной и без­ отказной эксплуатации кранов регулировки непосредственно на отопительных батареях. Эти краны могут быть автоматическими либо регулироваться вручную. Например, в гостинице «Россия» в Москве были установлены эффективные автоматические регуля­ торы приборов отопления. Наиболее экономичным путем снижения потерь тепла у внутренних отопительных приборов является уста­ новка на них надежных и безотказных кранов ручной регулировки. Регулирование отпуска тепла отопительными приборами является высокоэффективным мероприятием даже в случае увеличения стои­ мости устройств отопления. Расчеты [55 ] показали, что для Москвы, например, при получении 10% экономии тепла может оказаться рен­ табельным увеличение стоимости устройства отопления на 30%. Наконец, необходимо отметить, что снижение расхода тепла на отопление зданий связано с решением некоторых организационных вопросов. Так, представляется нерациональной и не способствующей экономии тепла существующая структура, при которой персонал тепловых сетей обслуживает систему теплоснабжения только до вводов в здание. Остальная часть систем отопления, находящаяся непосредственно в зданиях, обслуживается ЖЭКом на крайне низком уровне. Следует построить эксплуатацию тепловых сетей по анало­ гии с газовыми, где все хозяйство вплоть до горелки обслуживается одной специализированной организацией.

Существенное значение для экономии тепловой энергии в зимнее время (а следовательно, и газа, идущего на нужды отопления) имеет система материального стимулирования работников системы тепло­ снабжения. До последнего времени основным критерием, опреде­ ляющим размер премии работникам предприятий теплоснабжения (районных и квартальных котельных), была себестоимость гигакалории отпущенной тепловой энергии. Такая система премирования не способствовала экономии тепла. Наоборот, вследствие того, что в структуре себестоимости тепловой энергии много расходов, неза­ висимых от объемов вырабатываемого тепла, дирекция предприятий

К тому же при сопоставлении плановой и фактической смет расходов не исключались затраты на топливо. Поэтому в теплые зимы можно было добиться существенного снижения издержек на отопление

182