Особенности реконструкции систем инженерного обеспечения территорий
Инженерное жизнеобеспечение современного города предназначено для создания необходимых санитарно-гигиенических условий и высокого уровня комфорта жителям городов. Городские инженерные сети обслуживают промышленность и культурно-бытовые предприятия. Все это представляет собой комплексную систему, состоящую из инженерных коммуникаций, сооружений и специальных устройств. В крупнейших городах система инженерного обеспечения — сложная отрасль городского хозяйства, удельный вес стоимости объектов и сооружений которой превышает 30 % общей стоимости городской застройки.
Инженерное обеспечение города состоит из систем водоснабжения, канализации, электро-, газо- и теплоснабжения. Кроме того, в отдельную систему выделяют организации сбора, переработки, транспортировки и обезвреживания твердых бытовых отходов (ТБО).
Перечисленные выше системы, хотя и не исчерпывают перечень имеющихся в городах сетей и устройств (не рассматриваются телефонные и радиолинии, пневмосистемы, продуктопроводы и т. д.), но формируют до 90 % всех затрат по инженерному обеспечению объектов.
На выбор стратегии реконструкции городской застройки большое влияние оказывают инженерные системы. Их технические параметры, в частности физический износ, мощность и пропускная способность, предопределяют допустимую степень трансформации и модернизации объектов без кардинальной перекладки этих сетей.
Вместе с тем и сама система инженерного обеспечения нуждается в постоянном развитии и совершенствовании. Необходимость в реконструкции инженерных сетей и сооружений возникает в следующих принципиальных ситуациях
• при проведении ремонтно-восстановительных работ на сетях или сооружениях в ряде случае эффективнее оказывается реконструкция с применением новых материалов, технологий и оборудования и в результате получения нового качества в системах инженерного обеспечения, чем просто ремонт и латание дыр;
• при изменении характера представляемых услуг населению или предприятиям, например, отказ от газа и переход на электричество;
• при изменении функционального состава застройки территорий и как следствие новых требований к инженерному обеспечению;
• при строительстве объектов или сооружений, а также реконструкции имеющихся с изменением объемов или требуемого качества инженерного обеспечения.
Основная сложность проведения реконструктивных мероприятий заключается в значительной изношенности сетей и сооружений инженерных систем в городах, а также отставании мощностей и пропускных способностей от потребностей. Так, дефицит мощностей водопровода в целом по городам России составляет около 15%, дефицит мощностей в энергетике—40%. Уровень надежности работы инженерных сетей в 2,5—3 раза ниже, чем в странах Восточной Европы. Срок службы наружных трубопроводов горячего водоснабжения из-за ускоренной коррозии в 2—4 раза ниже нормативного. Велики утечки воды в системах хозяйственно-питьевого водоснабжения. Только 3 % твердых бытовых отходов перерабатываются промышленными методами. Износ основных фондов систем инженерного обеспечения достигает 60 %, и в условиях недостаточного финансирования он продолжает увеличиваться.
По данным Госстроя в России, на начало 1999 г. около 50 тыс. км подземных коммуникаций находились в аварийном состоянии, 300 тыс. км инженерных сетей требуют безотлагательного капитального ремонта. Положение осложняется тем, что в течение десятков лет питьевая вода, газ, электроэнергия и горячая вода для населения стоили так мало, что по существу никаких ресурсосберегающих технологий не внедрялось.
Комплекс жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ) городов, существовавший на дотации из государственного бюджета, также не был по-настоящему заинтересован в рациональном использовании имеющихся мощностей и налаживании эффективного экономического механизма реализации оказываемых населению услуг. Сегодня в ЖКХ сосредоточено 1/4 основных фондов страны, потребляется у3 общего объема всех российских энергоресурсов. Большинство предприятий ЖКХ являются монополистами на соответствующих рынках услуг, что затрудняет развитие конкурентной среды, а следовательно, повышение качества представляемых ими услуг и снижение производственных издержек. Это не в последнюю очередь обусловило техническое отставание инженерного оборудования, сетей, сооружений от мирового уровня.
Рассмотрим некоторые принципиальные моменты, возникающие при необходимости реконструкции инженерных сетей и сооружений.
Система холодного водоснабжения — комплекс сооружений, обеспечивающий забор воды из источника, очистку, хранение и подачу к местам потребления
В России 98% городов и 84% поселков городского типа имеют системы централизованного водоснабжения. Мощность водопроводов достигла 90 млн. м3/сут., дефицит составляет более 14 млн. м3/сут. Очень важен еще один фактор: общая протяженность водопроводных сетей в населенных пунктах страны составляет 456 тыс. км и более Уз всех сетей требуют замены. Свыше 13 % поданной в сеть воды попросту теряется, не доходя до потребителей
Ранее при строительстве городских водопроводов вследствие незначительных расходов воды использовали подземные источники. Сегодня 68 % воды поступает из поверхностных источников, на долю подземных приходится лишь 32%.
Одним из крупных потребителей питьевой воды в городах являются промышленные предприятия, причем в ряде случаев на их нужды может расходоваться 50—70 % общего суточного расхода воды города. Поэтому важнейшим направлением реконструкции системы водоснабжения должно быть частичное, а лучше полное исключение пользования воды коммунального водопровода промышленностью.
Хозяйственно-питьевые сети объединяют с противопожарными, а иногда и с поливочными сетями. В ряде засушливых районов поливочные водопроводы образуют самостоятельную систему часто мелкого заложения. Для хозяйственно-питьевых водопроводов следует шире использовать подземные воды при условии, если они удовлетворяют требованиям ГОСТа.
По начертанию в плане водопроводные сети бывают кольцевые, тупиковые и комбинированные. Для надежного водоснабжения при реконструкции следует стремиться к созданию кольцевых или комбинированных сетей
Долгие годы в нашей стране существовала практика проектирования и строительства инженерных коммуникаций, основанная на нормативной базе, главным принципом которой была минимизация капитальных затрат без должного учета стоимости эксплуатации, надежности и ремонтопригодности. Использование некачественных и недолговечных материалов и оборудования привели к современному плачевному состоянию водопроводных коммуникаций в городах Российской Федерации.
Например, в условиях Москвы водопроводная сеть на 71% состоит из стальных труб, большинство из которых не имеет защитного антикоррозийного покрытия. Лишь 7% защищены от электрохимической коррозии станциями катодной защиты. Наиболее часто встречающимися повреждениями на стальных трубах водопровода являются свищи (96 %), на чугунных — нарушения герметичности раструбных соединений (50 %) и переломы (43 %).
Основные причины повреждения трубопроводов — значительные сроки их службы, без профилактических ремонтов, низкие темпы обновления труб, резкие колебания напоров в сети, интенсивная внешняя и внутренняя коррозия, плохое качество строительства трубопроводов. Анализ ситуации, создавшейся в водопроводном хозяйстве страны, показывает, что главная из этих причин кроется в нерациональном использовании применяемых для труб материалов. Более 70 % труб, используемых в строительстве и ремонте инженерных коммуникаций,— стальные, хотя в мировой практике 70 % составляют пластиковые трубы и только менее 20 % —стальные.
Системы из поливинилхлорида (ПВХ) для холодной воды изготавливают уже четверть века и их применение имеет ряд значительных преимуществ. Трубы из ПВХ устойчивы к осаждению на их внутренних поверхностях минеральных примесей, имеющихся в воде, загрязнению, к коррозии, блуждающим токам. В отличие от стальных они не шумят и не «потеют» от холодной воды.
Срок службы трубопроводов из ПВХ оценивается в 50 лет. Они легкие, прочные, не горят, нейтральны в физиологическом и микробиологическом отношении. Однако широкого использования в отечественном коммунальном водопроводном хозяйстве трубопроводы из ПВХ до сих пор не получили.
При реконструкции ветхих трубопроводов одним из наиболее прогрессивных методов является ремонт бестраншейным способом с помощью комбинированного рукава. Основу технологии восстановления работоспособности трубопроводов составляет принцип формирования из комбинированного рукава новой композитной трубы внутри изношенного трубопровода. Пропитываемая синтетической смолой тканевая основа рукава помещается в старую трубу, затем подается сжатый воздух или вода и под тепловым воздействием происходит отверждение материала. Этот метод нашел широкое применение при восстановлении подземных коммуникаций, работающих под давлением (водо- и газопроводы), а также канализационных трубопроводов. В зависимости от протяженности ремонтируемого участка, диаметра трубопровода и его назначения изменяется технология протаскивания рукава и состав пропитки армирующего материала.
С середины 70-х годов в системе ЖКХ РСФСР для санации трубопроводов большого диаметра стали применять цементно-песчаную облицовку. В настоящее время на Московском водопроводе ежегодно восстанавливается около 30 км действующих трубопроводов диаметром от 100 до 1400 мм, а вновь строящиеся стальные трубопроводы укладываются только с внутренним цемен-тно-песчаным покрытием.
Двадцатилетний опыт применения труб с внутренней цементно-песчаной облицовкой показал, что аварии из-за коррозии практически прекратились.
Трубопроводы имеют стабильную пропускную способность на 10—20 % выше, чем трубы без облицовки, при одновременном снижении на 10—20 % энергозатрат на перекачку воды. Стоимость работ по санированию изношенных трубопроводов методом цементно-песчаной облицовки не превышает 50 % затрат на прокладку новых труб, а с увеличением диаметра трубопровода эти затраты снижаются до 18—20%.
Данная технология реконструкции трубопроводных сетей широкого распространения в российских городах не получила из-за отсутствия отечественного технологического оборудования. Однако, начиная с 1997 г. фирма «Доркомтехника» приступила к изготовлению и поставкам такого оборудования. Оно позволяет производить обработку труб с длиной ремонтных участков до 180 м и диаметром от 100 до 2000 мм.
Системы водоотведения стоков (канализации) представляют собой совокупность инженерных сетей и сооружений, служащих для приема жидкостей, их транспортировки к очистным сооружениям, очистки и обеззараживания, сброса очищенных вод в водоемы и утилизации полезных веществ в осадке.
Различают три вида сточных вод. Это ливневые и другие атмосферные осадки, хозяйственно-бытовые и производственные жидкие отходы. Особенности отвода поверхностных осадков отражены в § 6.3, поэтому здесь не рассматриваются. Однако совместную работу всех видов водоотведения необходимо осветить особо.
Исторически сложилось так, что во всех городах России (за исключением Санкт-Петербурга) ливневая канализация отделена от остальной. В ряде малых городов закрытых систем не существует вовсе и атмосферные воды отводят по открытым лоткам и кюветам. Между тем ливневые расходы довольно велики. Так, в Москве за год выпадает примерно 150 дождей. При среднем дожде образуется примерно 100-—150 м3 воды на гектар водонепроницаемых территорий (асфальтовые и бетонные покрытия, крыши зданий и др.). Стоки в условиях слабопересеченного рельефа достигают нескольких м3/с
В сложившейся экологической обстановке водосборные бассейны загрязнены. Это заставляет решать проблему очистки ливневых стоков, выпадающих весьма неравномерно. В центральных зонах крупных городов нет территорий для очистных сооружений и эти стоки приходится перегонять на большие расстояния, кроме того, строить пруды-отстойники и другие резервуары временного хранения воды. Все это требует больших инвестиций, поэтому в настоящее время проблема далека от своего разрешения.
В градостроительной практике используют три типа канализационных систем. В случае, когда все виды стоков отводят по единым трубопроводам, система является общесплавной. Если же существуют две системы трубопроводов, по одной из которых отводят хозяйственно-бытовые или производственные стоки, а по второй —ливневые, то такую систему называют раздельной.
Существуют системы частично объединенного отвода хозяйственно-бытовых и ливневых вод. Их называют полураздельными. Они позволяют сбрасывать на очистные сооружения только первые загрязненные порции поверхностных вод при сильных ливнях или весь сток при малых дождях.
В хозяйственно-бытовой канализации важнейшими являются сооружения очистки. Этот процесс выполняют, применяя следующие методы:
- механический (позволяет довести степень очистки сточных вод до 60 %);
- биологический (степень очистки доходит до 92 %, а с доочисткой —98 %).
Очищенные стоки обеззараживаются в основном хлором, уничтожающим большинство болезнетворных бактерий. Весьма опасный для здоровья человека хлор постепенно будет заменяться другими дезинфектантами, такими, например, как озон, ультрафиолетовое излучение, радиация. Только после этого сточная вода возвращается в поверхностные водоемы.
Технологии по очистке сточных вод довольно хорошо отработаны, и при наличии финансовых средств проблем не вызывают. Хуже обстоит дело с переработкой и утилизацией образующихся при очистке сточных вод осадков, количество которых, например, на московских станциях аэрации составляет более 50 тыс. м3 в сутки.
В большинстве городов такие осадки после обработки в течение нескольких суток в метатенках выливают на поверхность земли и дожидаются их подсушки за счет отстаивания, фильтрации воды в грунт и испарения с поверхности. Такие сооружения называют иловыми площадками. Занимают они довольно много места и не отвечают требованиям охраны окружающей среды. Применение различных механизмов для высушивания осадка позволяет уменьшить его объем в 7—20 раз, но, во-первых, это довольно дорого, а во-вторых, химический состав даже обезвоженного осадка больших городов показал наличие, в нем железа, цинка, хрома, свинца, ртути и других загрязнений, попадающих со сточными водами промышленных предприятий. В качестве удобрений на полях (как это делалось раньше) осадок использовать нельзя, да и просто захоронить в отработанном карьере нежелательно из-за опасности загрязнения подземных вод. Проблема эта, пожалуй, одна из самых сложных в системе канализования застройки городов и она ждет своего технического решения.
Значительные сложности в организации канализования отдельных территорий возникают в городах с расчлененным рельефом, когда сточные воды нужно подавать на одну-две имеющихся станции очистки.
В этих случаях перспективным направлением в развитии канализационного хозяйства города является строительство локальных очистных сооружений. Это позволяет значительно сократить протяженность коммуникаций.
Характерной особенностью таких сооружений является малая обводненность очищенного сброса. Поэтому должны быть ужесточены санитарные требования к качеству очистки воды, попадающей в поверхностные водотоки и водоемы.
Для канализации одного из районов Москвы — Южного Бутова — была применена технология «Сим Био» немецкой фирмы «СХВ Хельтер Вассертех-ник». Проект станции очистки сточных вод был адаптирован Мосводока-налНИИпроектом с учетом действующих российских нормативов. Основные параметры работы станции в Южном Бутово: эквивалент населения —250 тыс. ч., среднесуточный приток — 80 тыс. м3/сут • средний часовой приток —- 3300 м3/ч; максимальный часовой приток — 5300 м3/ч. Качество очищенных сточных вод, мг/л: взвешенные вещества < 8; БПК5 < 5; азот < 6; N —NH4 < 2; фосфор < 1; колииндекс < 1000. Строительство станции велось по модели «БООТ» (в переводе с английского означает: «Строить, владеть, эксплуатировать, передавать в собственность»).
В течение 12,5 лет эксплуатации станции фирме «СХВ Хельтер Вассертех-ник» будут компенсироваться затраты (с учетом процентов за финансирование) на услуги и эксплуатацию станции. Передача станции в собственность Правительства Москвы должна произойти 30 июня 2011 г. в полностью функциональном состоянии. Данный проект — пример внедрения высокоэффективных и энергосберегающих технологий очистки сточных вод в практику российских городов с оплатой за счет внебюджетных инвестиций с возмещением расходов инвесторам в течение длительного срока эксплуатации построенного объекта.
Опыт строительства локальных очистных сооружений различной мощности очень важен для получивших в последние годы большое распространение коттеджных поселков в пригородах крупных городов, периферийных городских районов, крупных торгово-развлекательных и спортивно-рекреационных центров.
Как и в случае с 'водопроводом, большие проблемы в канализационном хозяйстве составляют протечки и разрушения трубопроводов. Канализационные сети являются самотечными (безнапорными) системами, поэтому скорость протекания жидкости в них, препятствующей выпаданию взвешенных частиц, должна быть 0,7—1 м/с. Вследствие этих требований глубина заложения бывает довольно значительной.
Замена ветхих канализационных трубопроводов в крупнейших городах часто связана с глубоким разрытием улиц, что создает помехи движению транспорта и пешеходов, и угрозу разрушения зданий вдоль трассы. Только в Москве в эксплуатации находится около 7 тыс. км канализационных трубопроводов, из которых 43 % —керамические, 20 % — асбестоцементные, 16 % —железобетонные, 16 % —чугунные, 2 % —стальные, 2 % —полиэтиленовые и 1 % — кирпичные.
Уложенная в 1900—1940 гг. канализационная сеть из керамических труб сегодня находится в ветхом состоянии и стоит задача восстановления ее без дорожных разрытии. В 1993—1995 гг. МГП «Мосводоканал» доработало материалы пластикового рукава и технологию его отверждения на трассе, смонтировало передвижные специализированные котельные установки для санации канализационных трубопроводов бестраншейным методом. Санация ветхих трубопроводов методом пластикового рукава взамен традиционной перекладки сети позволяет избежать разрытии, что экономит значительные средства.
Система теплоснабжения городов обеспечивает теплом и горячей водой жилые дома, промышленные и коммунальные объекты. В городах России с многоэтажной застройкой получило распространение теплоснабжение, включающее отопление зданий, подогрев воздуха в системах вентиляции и кондиционирования зданий, подачу горячей воды на хозяйственно-бытовые нужды и технологические потребности промышленных предприятий.
Основными источниками тепла для городов при централизованном теплоснабжении являются теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), вырабатывающие тепло и электрическую энергию. Сегодня это, в основном, паротурбинные, работающие на органическом топливе.
Городские ТЭЦ и районные котельные стараются размещать в промышленных или коммунально-складских зонах. В нашей стране в качестве теплоносителя для жилых домов используют воду, на отдельных промышленных предприятиях — пар. Однако предпочтение отдают единому теплоносителю — воде, нагреваемой до разных температур. Применение единого теплоносителя упрощает схему теплоснабжения и снижает эксплуатационные затраты. Жилые и общественные здания по одной трубе получают перегретую воду, а по другой охлажденная вода возвращается на ТЭЦ или в районную котельную.
Централизованное теплоснабжение экологически более эффективно. При этом ликвидируются многие мелкие котельные с низким коэффициентом полезного действия и далеким от оптимального режимом горения.
Однако принципиальным недостатком централизованного теплоснабжения является наличие большого количества теплотрасс и неизбежные потери тепла в них.
В крупнейших городах нашей страны очень высок удельный вес общей площади жилого фонда, обеспеченного централизованным отоплением и горячей водой. Так, в Москве 99,7 % жилого фонда обеспечено центральным отоплением и 92,8 % — горячим водоснабжением.
Ежегодный отпуск тепловой энергии потребителям в Москве составляет более 100 млн. Гкал, электроэнергии—около 25 млрд. кВт/ч При этом потребление природного газа достигает почти 28 млрд. м3. Это количество тепла и электроэнергии производят 14 ТЭЦ. Тепловую энергию вырабатывают также районные и квартальные тепловые станции, которых в Москве более 60. В жилом секторе города также имеется около 120 мелких котельных установок. Такая централизация выработки тепла в 9-миллионном городе привела к тому, что в Москве более 3 тыс. км магистральных тепловых сетей диаметром 1200 мм и более 10 тыс. км внутриквартальных трубопроводов, подводящих тепло и горячую воду к жилым домам и объектам общественного назначения. Ежегодная потребность в ремонте и реконструкции тепловых трасс доходит до 1100 км.
На начало 1997 г. протяженность тепловых сетей в двухтрубном исполнении в целом по России составляла 203 тыс. км, из них 70 тыс. км в системе ЖКХ. Ежегодный износ теплотрасс составляет 15 %, потери тепла в них 15—20 %, что эквивалентно перерасходу 25 млн. т условного топлива в год.
Причин такого состояния несколько. Первая состоит в том, что на теплотрассах в России, как правило, применяют черные стальные трубы без надежной тепло- и гидроизоляции. Использование оцинкованных труб не решает проблемы, так как сваривают обычными электродами без специальных антикоррозионных добавок. Это сводит на нет цинковое покрытие самих труб.
Вторая причина обусловлена многочисленными случаями подпитки водой без специальной подготовки. Это вызывает ускоренное засорение труб и их коррозию, снижает пропускную способность системы, увеличивает затраты электроэнергии на прокачку теплоносителя.
В массовом жилищном строительстве вопросы надежности и долговечности теплотрасс не были решены. Сети прокладывали без соответствующей гидроизоляции. Теплоизоляцию выполняли из минеральной ваты, материалы были недолговечны. Они быстро теряли свои гидро- и теплозащитные свойства.
Отсутствие надежного дренажа в железобетонных каналах приводило к постоянному их затоплению. Сернистые вещества, входящие в состав минеральной ваты, под действием воды и тепла активно вступали в реакцию с металлом труб, вызывая их повышенную коррозию, разрушение теплоизоляции, увеличение тепловых потерь.
В среднем по городам России теплотрассы через 10—15 лет выходили из строя. Ремонт теплотрасс, проложенных под землей, был сопряжен с большими разрытиями. Это мешало нормальному функционированию территории, создавало препятствия движению транспорта и пешеходов, приводило к нарушению благоустройства и гибели зеленых насаждений. В городах попытались решить эти проблемы за счет строительства теплотрасс на поверхности. Такой метод значительно удешевил ремонт и реконструкцию. Однако он не устранил причин столь частых ремонтов и малой долговечности. К тому же открытые прокладки не украшают интерьер улиц городов и создают определенные неудобства для горожан.
Следует особо рассмотреть недостатки теплоизоляции. Применяемое стекловолокно или прошивные маты из минеральной ваты, обмазываемые сверху асбестоцементом по стальной сетке, не обеспечивают долговечности, технологичности при нанесении на трубу, устойчивости к попаданию влаги. Через каждые 5 лет теплоизоляция подлежит замене. В конце 80-х годов широкое распространение в качестве теплоизолирующего материала получил армопено-бетон, который, безусловно, был более эффективен и технологичен, чем минеральная вата и стекловолокно. Однако армопенобетон обладал высокой гигроскопичностью, что после 5—10 лет эксплуатации приводило к росту тепловых потерь на 20—30 %. За этим следовало интенсивное корродирование наружной поверхности трубы. Реальный срок службы теплопроводов с армо-пенобетоном в качестве теплоизолирующего слоя редко превышал 15 лет.
При огромной протяженности сетей централизованного теплоснабжения в городах России и ежегодному недоремонту потребность восстановления теплопроводов непрерывно возрастает. Изменение существующего положения возможно лишь с внедрением труб из стойких к коррозии материалов и новых видов теплоизоляции. Наибольшее распространение в качестве теплоизолирующего материала получил пенополиуретан (ППУ). Коэффициент теплопроводности ППУ [0,028 ВтДм'К)] в 1,5 раза меньше, чем у минеральной ваты, и в 1,2 раза, чем у армопенобетона. От попадания наружной влаги стальная труба и слой ППУ надежно защищают тонкостенной и герметичной полиэтиленовой оболочкой.
Главные отличительные особенности трубопровода с ППУ — это возможность монтажа без устройства каналов и срок эксплуатации не менее 25— 30 лет.Бесканальная прокладка трубопроводов с ППУ обеспечивает снижение стоимости строительства тепловых сетей по сравнению с традиционными (канальными) методами на 20—30 %. Если учесть незначительные тепловые потери и низкую аварийность трубопроводов с ППУ, то срок их окупаемости составляет 3—5 лет.
Несмотря на очевидные преимущества централизованного теплоснабжения в ряде градостроительных ситуаций является предпочтительным использование автономных источников тепла. Так, теплоснабжение районов малоэтажной застройки должно решаться путем технико-экономического сравнения альтернатив: варианта прокладки сетей от централизованного источника или использования небольших, работающих на природном газе или другом виде топлива местных котельных.
В Москве разработана специальная Программа внедрения автономных источников теплоэнергоснабжения на период до 2005 г. в районах с дефицитом мощностей от централизованного теплоснабжения. В этой Программе планируют от автономных источников получать до 8 % тепла. В ней рекомендованы научные разработки способов теплоснабжения с использованием нетрадиционных источников энергии, например, низкопотенциального тепла грунта, вентвыбросов, канализационных стоков и др.
Минстрой России с января 1996 г. ввел в действие нормативно-технические документы по применению крышных котельных с использованием в качестве топлива природного газа: выпущены «Инструкция по проектированию крышных котельных«(дополнение к СНиП П-35-76) и «Технические условия по устройству и эксплуатации крышных котельных на природном газе».
Эффективность использования крышных котельных, предназначенных для децентрализованного теплоснабжения на отопление и горячее водоснабжение жилых, общественных и производственных зданий, обусловлена следующими факторами:
- сокращением абсолютных капитальных вложений внедрением в практику одновременной сдачи в эксплуатацию здания и источника тепла;
- экономией удельных капитальных вложений за счет отсутствия необходимости прокладки наружных тепловых сетей;
- снижением текущих эксплуатационных затрат путем сокращения тепловых потерь, а следовательно, экономии топлива (примерно на 20—30 %);
- расположением котельной непосредственно на здании, что повышает эффективность использования территорий, поскольку отпадает необходимость размещения теплового пункта и теплотрасс на земле.
При проведении реконструкции территорий и объектов, особенно в зонах, удаленных от централизованных источников тепла и горячей воды, использование крышных котельных является безусловно экономически оправданным.
Одним из важнейших направлений в реконструкции инженерных сетей является достижение энергоресурсосбережения в жилищно-коммунальном хозяйстве. Решение этой задачи связано с проведением комплекса инженерно-технических мероприятий:
- постепенная замена ЦТП на индивидуальные для каждого дома тепловые пункты, сооружаемые в блочно-модульной конфигурации;
- внедрение, при соответствующем экономическом обосновании, децентрализованных источников тепло-, электроснабжения;
- снижение теплопотерь в инженерных сетях путем постепенного перехода на современные трубопроводы, в том числе и на тепловые сети с пенополиу-ретановой изоляцией;
- оптимизация работы сетей тепло- и водоснабжения путем внедрения автоматически регулируемого привода насосных агрегатов;
- применение новейших технологий для очистки от отложений на теплооб-менном оборудовании, в том числе гидрохимической промывки внутридомовых систем отопления;
- обеспечение режимов водоподготовки, запрет пуска в эксплуатацию котельных, не оснащенных установками водоподготовки;
- установка внутриквартирных счетчиков и регуляторов тепло- и водопотребления.
Внедрение автоматически регулируемого электропривода на ряде московских ЦТП позволило сэкономить 30—50 % электроэнергии, сократить расходы воды на 14—20 %, тепла —на 5—10%.
Сегодня западные фирмы предлагают массу, безусловно, интересных, но дорогостоящих приспособлений, технологий, приборов, обеспечивающих энергосбережение. Они полезны, но хотелось бы подчеркнуть, что прежде чем внедрять дорогостоящие западные технологии, необходимо навести элементарный порядок в производстве и доставке потребителям тепловой энергии. Нормально работающая запорная аппаратура, регуляторы, приборы и теплообменники являются резервом экономии. Своевременная промывка систем от грязи и отложений и другие формы технического обслуживания обеспечат значительный эффект. Главное в кратчайшие сроки и без значительных финансовых затрат.
Роль газоснабжения в топливно-энергетическом обеспечении городов продолжает возрастать. Поступление газа в города может быть обеспечено из месторождений природного газа и с газовых заводов, на которых путем термической обработки из угля получают искусственный газ.
Для газоснабжения городов в основном применяют природный газ, поскольку он обладает большой удельной теплотой сгорания, сравнительно дешев и легко транспортируется по трубопроводам на большие расстояния. Природный газ бывает трех видов: из газовых месторождений, выделяемый из скважин нефтяных месторождений (попутный газ) и добываемый из газоконденсатных месторождений (смесь сухого газа и паров тяжелых углеводородов).
Газ в городах в основном потребляется на следующие нужды:
- как химическое сырье в промышленности;
- для отопления, вентиляции, кондиционирования зданий;
- для приготовления пищи и горячего водоснабжения;
- для энергообеспечения технологических процессов объектов коммунально-бытового назначения.
Система газоснабжения городов и поселков на природном газе базируется на единой газоснабжающей системе, заложенной еще в СССР. К городам газ поступает по магистральным газопроводам, как правило, по трубам диаметром 1220 и 1420 мм и под давлением 5,5—6 МПа. На вводе в город устраивается газораспределительная станция (ГРС), а если газовое хозяйство населенного пункта незначительно, то вместо ГРС устраивается контрольно-регулировочный пункт (КРП). На ГРС (КРП) газ очищается от механических взвесей, при необходимости одорируется, его давление снижается до требуемого для системы газоснабжения города, поселка.
Городские газовые сети по уровню максимального рабочего давления разделяют на системы низкого —до 5 кПа, среднего 5—300 кПа и высокого — 300—1200 кПа. Газопроводы низкого давления используют для подачи газа в жилые и общественные здания, мелкие коммунальные и промышленные объекты. Газопроводы среднего и высокого давления обеспечивают крупные промышленные предприятия, ТЭЦ, отдельные котельные, а также питают газовые сети низкого и среднего давления.
Связь между газопроводами разных давлений, а также питание крупных потребителей осуществляются через газорегуляторные пункты (ГРП). Чем крупнее город, тем более сложна сеть газораспределения. Она оснащена множеством ГРП двух-, трех- и многоступенчатых—для объединения газопроводов всех применяемых в городе давлений.
По схеме построения городских распределительных газовых сетей различают: тупиковые, кольцевые и смешанные. Надежность кольцевых схем значительно выше, к тому же в этом случае проще организовывать проведение ремонтов и реконструктивные мероприятия.
Независимо от расчетного давления газопроводы прокладывают, как правило, под улицами и дорогами достаточной ширины и с малой интенсивностью движения. Трассу газопроводов проектируют по границам кварталов. ГРП стараются размещать в центре нагрузок. Это необходимо для сокращения расстояния от потребителей до источника питания. Аналогичными принципами руководствуются при выборе количества и мест размещения ГРС на подходах к городу.
Газопроводы высокого и среднего давления укладывают в отдельные траншеи, глубину заложения принимают 0,8—1 м от дневной поверхности до верха трубы, если транспортируется осушенный газ. Если же газ влажный, то трубы необходимо укладывать ниже глубины промерзания и с уклоном не менее 0,002 % в сторону конденсатосборников.
Газопроводы низкого давления допускается прокладывать в коллекторах и каналах совместно с другими инженерными коммуникациями.
Для газопроводов в основном применяют стальные бесшовные, электросварные прямошовные или спирально-шовные трубы. Их обязательно защищают от коррозии, в том числе и от блуждающих электрических токов. Снижение затрат на коррозийную защиту дает применение неметаллических труб (асбестоцементных, полиэтиленовых, винилпластовых).
Основное требование к газовым сетям в городах — высокая герметичность, поскольку утечка газа может привести к взрывам, пожарам, разрушениям.
Современные методы ремонта газовых труб аналогичны изложенным (см. анализ систем теплоснабжения, рассмотренный выше).
Реконструктивные мероприятия на газораспределительной сети сводятся в основном к обеспечению постоянного давления у потребителей, надежности снабжения, возможности проводить работы на сети без отключения потребителей.
Для малых городов, рабочих поселков и сельских населенных пунктов из-за низкой плотности газопотребления сооружение распределительных систем природного газа оказывается неэкономично. В этих случаях применяют системы газоснабжения на сжижженном газе. В качестве сжиженного газа используют пропан, бутан и их смеси. Снабжение газом потребителей организуют с помощью баллонов или групповых резервуарных установок.
Электроснабжение. На современном этапе развитие энергетики городов характеризуется опережающим ростом электропотребления по сравнению с другими видами топливо-энергетических ресурсов. В городах и сельской местности отмечается практически стопроцентный охват электроснабжением сооружений и объектов.
На большей части территории страны создана единая структурно и технологически взаимосвязанная система, обеспечивающая надежное и бесперебойное электроснабжение городов и населенных пунктов.
К городским электрическим сетям и сооружениям относят:
- электроснабжающие сети напряжением 110 (35) кВ и выше, включая кольцевые сети с понижающими подстанциями, линиями и подстанциями глубоких вводов;
- распределительные сети напряжением 10 (6)—20 кВ, включая трансформаторные подстанции (ТП) и линии, соединяющие центры питания (ЦП) с ТП, а также ТП между собой и вводы к потребителям;
- распределительные сети напряжением до 1000 В.
При наличии промежуточного элемента — распределительного пункта (РП) в состав распределительной сети напряжением 10(6)—20 кВ входят также РП и питающие линии, соединяющие РП с ЦП и ТП.
Сети различаются по роду тока — переменный и постоянный, по величине напряжения —низковольтные до 1000 В и высоковольтные — более 1000 В.
В городских системах электр