1300
.pdf
Ресурсосбережение и градостроительная экология
HS— и сероводород H2S до нетоксичного сульфида железа (II), а также предотвращает или ограничивает процессы анаэробного сульфатредуцирования. Для связывания сульфидов и H2S используются ионы железа (III). Для ограничения образования анаэробных условий в канализационных стоках применяется
реагент, содержащий нитрат-ионы NO3− .
Биохимизм процесса в канализационной сети следующий:
Аэробная зона
органические соединения + О2 → →(аэробные бактерии)→ CO2+H2O
Бескислородная зона
органические соединения + NО3 → →(денитрифицирующие бактерии)→ CO2+N2
Анаэробная зона
сульфаты и накопленная сера → →(сульфатредуцирующие бактерии)→ H2S и сульфиды
Первоначально стоки, которые текут по коллекторам, содержат растворенный кислород O2, который расходуется на окисление органических загрязнителей.
После исчерпания запасов кислорода бактерии для своей жизнедеятельности начинают использовать либо нитраты, имеющиеся в небольших количествах в стоках, либо нитраты, попадающие извне, т.е. при добавлении препарата.
После исчерпания запаса NO3− очень быстро наступает ана-
эробный процесс, в котором бактерии, пользуясь присутствием
встоках больших запасов органических веществ, восстанавливают доступные сульфаты до сульфидов, высвобождая при этом
ватмосферу коллектора сероводород.
Присутствующие в препарате ионы железа (III) при дозировании в систему со стоками реагируют с образующимся сероводородом и растворенными сульфидами, с образованием нерастворимых сульфидов.
Образующийся черный коллоидный трудно растворимый осадок сульфида железа (II) не осаждается в сточном коллекторе и не создает проблем с очисткой стоков.
Нами работы разработаны технологии, позволяющие снизить концентрации сульфидов в ходе их транспортировки с применением реагентов российского производства, адаптированных к данной схеме назначения.
Технологическая схема дозирования реагентов дана на рис. 3. Установка размещается непосредственно на канализаци-
121
Стр. 121 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
Вестник ПГТУ. Урбанистика. 2011. № 1
онной насосной станции, т.е. перед напорным участком трубопровода предшествующего очистным сооружениям, не требует специального дорогостоящего оборудования, легко поддается ручному управлению и автоматизации.
Рис. 3. Технологическая схема установки для обработки бытовых сточных вод в ходе их транспортировки: 1 – трубопровод подачи сточных вод (СВ) на главную канализационную насосную станцию (ГКНС); 2 – трубопровод подачи СВ на очистные сооружения (ОС); 3 – ГКНС; 4 – приемная камера ОС; 5 – напорный коллектор (НК); 6 – склад концентрированного реагента(жидкого); 7 – расходные баки; 8 – насос-дозатор (насос малой производительности); 9 – трубопровод подачи реагента в СВ на ГКНС; 10 – трубопровод подачи реагента непосред-
ственно в трубопровод по ходу движения СВ
Таким образом, исследование влияния бытовых сточных вод города, содержащих сульфиды, на работу и конструкции очистных сооружений показало, что сульфиды в присутствующих концентрациях приводят к разрушению элементов сооружений. По результатам исследований разработана технологическая схема установки для обработки бытовых сточных вод на канализационной насосной станции, определены техникоэкономические показатели метода.
Библиографический список
1.Правила пользования системами коммунального водоснабжения
иканализации в Российской Федерации: утв. Постановлением Прави-
тельства РФ № 475 от 08.08.2003.
2.Типовые правила приема сточных вод в системы канализации населенных пунктов Пермской области: Приложение к указу губернатора от 29.08.2003 № 167 «О порядке взимания платы за сброс сточных вод и загрязняющих веществ в системы канализации населенных пунктов Пермской области».
Получено 15.02.2011
Стр. 122 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
Ресурсосбережение и градостроительная экология
УДК 338.001.36
А.И. Бурков, А.В. Гришкова, Т.Н. Белоглазова
Пермский государственный технический университет
ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ЗАТРАТ
И ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ
МЕРОПРИЯТИЙ НА ОБЪЕКТАХ
ОБЩЕСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Рассмотрен вопрос реализации комплекса мероприятий по энергосбережению. Сравнение затрат и результатов производится с учетом инфляции и дисконтирования. Выполнена экономическая оценка мероприятий по энергосбережению для объектов общественного назначения.
Ключевые слова: энергетическое обследование, экономическая эффективность, энергетический паспорт, энергосбережение, тариф, срок окупаемости.
Условия эксплуатации объектов жилищно-коммунального назначения диктуют необходимость принятия тщательно обоснованных решений по энергосбережению. С одной стороны, возрастает заинтересованность в реализации мероприятий по энергосбережению с ростом цен на энергоносители. С другой стороны, средства, вложенные в решение проблем энергосбережения, являются весьма значительными и при оценке по экономическим критериям могут оказаться неэффективными. Поэтому энергосбережение для конкретного объекта — это комплексная и долговременная задача, которая зависит от технических, экономических факторов, условий эксплуатации и решается в течение всего жизненного цикла данного объекта.
Энергетическое обследование объекта является первоочередным мероприятием. Проводится такое обследование в соответствии с Федеральным законом «Об энергосбережении» и постановлением Правительства Российской Федерации «О неотложных мерах по энергосбережению» от 02.11.95 г. № 1087 в целях оценки эффективности использования организациями энергетических ресурсов, а также снижения затрат потребителей на топливо и энергообеспечение. Обязательным энергетическим обследованиям подлежат организации — юридические лица независимо от их организационно-правовых форм и форм
123
Стр. 123 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
Вестник ПГТУ. Урбанистика. 2011. № 1
собственности, если годовое потребление ими энергетических ресурсов составляет более 6 тыс. т условного топлива или более 1 тыс. т моторного топлива. По результатам энергетического обследования разрабатываются энергетический паспорт и согласованный с собственником обследуемой организации перечень ранжированных по величине затрат, сроку окупаемости и длительности реализации энергосберегающих проектов и мероприятий.
С точки зрения методической проработки заполнение формы энергетического паспорта объекта не вызывает затруднений, тогда как разработка перечня мероприятий имеет неоднозначный характер и зависит от конкретных условий. Исходя из формулировки, приведенной выше, условия определяются собственником. Поскольку на момент обследования собственник не имеет достаточно полной информации, а иногда достаточной квалификации, чтобы определить конкретные задачи по разработке рекомендуемых мероприятий, их перечень носит, как правило, весьма обобщенный характер. В настоящее время существует ряд общих методик [1—4], опираясь на которые можно разработать перечень энергосберегающих мероприятий. Но данные методики не учитывают особенностей объектов ЖКХ и носят обобщенный характер. Для успешного же внедрения энергосберегающих мероприятий необходимо иметь не только методические рекомендации по разработке комплекса энергосберегающих мероприятий для объектов ЖКХ, но и конкретные данные об экономической эффективности уже внедренных решений. Это позволит рекомендовать для конкретных условий те или иные мероприятия и использовать вложение средств в энергосбережение более эффективно.
Данное обстоятельство усложняет процесс разработки комплекса энергосберегающих мероприятий для объектов ЖКХ. Широко распространенное ранжирование мероприятий по затратам (мало-, средне- и высокозатратные) затрагивает только экономический аспект и не учитывает комплексного характера данных мероприятий с точки зрения технологии обеспечения микроклимата в помещении. В подобной ситуации можно было бы рекомендовать не отдельные мероприятия, а комплекс мероприятий в рамках обоснованных экономических затрат. Обобщенный список энергосберегающих мероприятий на объектах ЖКХ представлен в табл. 1.
124
Стр. 124 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
Ресурсосбережение и градостроительная экология
Таблица 1
Общие рекомендации по разработке энергосберегающих мероприятий
№ |
Система |
Комплекс мероприятий по энергосбережению |
п/п |
|
|
1 |
Отопление |
Установка узлов учета. |
|
|
Модернизация индивидуальных тепловых пунктов. |
|
|
Регулирование в системе отопления. |
|
|
Изоляция магистральных трубопроводов и арма- |
|
|
туры. |
|
|
Повышение теплозащитных свойств ограждаю- |
|
|
щих конструкций |
2 |
Водоснабжение |
Установка узлов учета. |
|
|
Изоляция магистральных трубопроводов систем |
|
|
горячего водоснабжения. |
|
|
Устранение утечек в арматуре и приборах. |
|
|
Установка экономичной арматуры с ограничени- |
|
|
ем расхода воды |
3 |
Электроснабжение |
Замена ламп накаливания. |
|
|
Использование естественного и местного освеще- |
|
|
ния. |
|
|
Установка двух тарифных счетчиков. |
|
|
Установка детекторов присутствия |
4 |
Вентиляция |
Модернизация электропривода вентиляторов. |
|
|
Регулирование и наладка работы систем венти- |
|
|
ляции. |
|
|
Реконструкция систем вентиляции на основе де- |
|
|
централизации и применения автоматики регу- |
|
|
лирования |
Целью разработки комплекса мероприятий для конкретного объекта являются:
1)определение решений, которые можно рассматривать как реальные проекты;
2)сравнение альтернативных вариантов и выбор лучших;
3)разработка единого списка проектов.
При разработке комплекса мероприятий следует учитывать опыт внедрения энергосберегающих мероприятий для данного объекта, если таковые разрабатывались и внедрялись ранее (например, реконструкция узла управления). Важно рассмотреть комплекс мероприятий, с учетом уже реализованных в течение срока их окупаемости. Но в целом предлагаемые мероприятия должны быть приемлемыми для собственника, и тогда повышается вероятность того, что они будут осуществляться как энергосберегающие проекты.
125
Стр. 125 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
Вестник ПГТУ. Урбанистика. 2011. № 1
Тогда при разработке мероприятий на предварительном этапе необходима оценка экономических затрат на комплекс энергосберегающих мероприятий, которая производится на основе величины платы за энергоресурсы и величины возможного эффекта от внедрения программы энергосбережения. Для предварительного этапа следует ограничить период, в течение которого будут рассматриваться энергосберегающие мероприятия (горизонт расчета). С точки зрения экономических расчетов это сводится к тому, что горизонт расчета задается.
Реализацию данного подхода рассмотрим на примере конкретных объектов социального назначения. Данные фактического потребления энергоресурсов для первого и второго объекта приводятся в табл. 2. Горизонт расчета принимается равным 5 лет. Норма дисконтирования принимается Е = 0,13.
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
Данные фактического потребления энергоресурсов |
|||||
|
|
|
|
|
|
Система |
Ед. изме- |
Объект 1 |
Объект 2 |
||
|
рения |
|
|
|
|
|
Коли- |
Стоимость, |
Коли- |
Стоимость, |
|
|
|
||||
|
|
чество |
руб./год |
чество |
руб./год |
Теплоснабжение |
Гкал/год |
1110,98 |
831 635,2 |
169 |
126 506,6 |
Водоснабжение |
м3/год |
32 957 |
568 475,3 |
1805 |
18 753,95 |
Электроснабже- |
|
|
|
|
|
ние |
кВт·ч/год |
284 412 |
917 797,5 |
20 688 |
66 760,18 |
Общая сумма |
|
|
|
|
|
затрат |
руб. |
|
2 317 908,0 |
|
212 020,73 |
Для обоснования экономической эффективности энергосберегающих мероприятий задаемся снижением затрат на энергоресурсы: в системе отопления на 30 %, водоснабжения и водоотведения на 15 %, электроснабжения на 20 %. Общий экономический эффект от внедрения комплекса энергосберегающих мероприятий составит для первого объекта 518 321,4 руб./год, для второго — 54 117 руб./год в базовых ценах на тарифы. В табл. 2 приводится расчет затрат на потребляемые ресурсы при следующих значениях тарифов: тепловая энергия 748,56 руб./Гкал, электрическая энергия 3,227 руб./кВт·ч, водоснабжение 10,39 руб./м3, водоотведение 6,859 руб./м3. В прогнозных ценах (5 лет) экономический эффект составит для первого объекта 771 055 руб./год, для второго объек-
та 80 504,6 руб./год.
126
Стр. 126 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
Ресурсосбережение и градостроительная экология
Обоснованные капитальные затраты на комплекс энергосберегающих мероприятий определяются при условии окупаемости за 5 лет: для первого объекта составляют 2 260 023 руб. для второго объекта — 235 966 руб.
Подобные расчеты можно осуществить для каждой системы энергопотребления в отдельности. Выбор горизонта расчета для каждой системы может зависеть от срока ее эксплуатации. Например, для систем отопления и теплоснабжения можно принять горизонт расчета 15 лет, для систем вентиляции и кондиционирования воздуха — 5 лет, для систем водоснабжения — 5 лет. Для систем электроснабжения эффективность мероприятий от применения энергосберегающих ламп можно получить в течение 1 года, при замене электроприводов насосов и вентиляторов — 5 лет. Далее после определения величины обоснованных затрат можно принимать решения о комплексе мероприятий для каждого объекта.
Затем проводится изучение взаимного влияния рекомендуемых решений. Ряд мероприятий можно сгруппировать в один проект, например: «Замена арматуры на магистралях отопления, тепловая изоляция магистралей».
Предусматриваемые мероприятия по созданию нормальных условий (в пределах установленных норм) на объектах ЖКХ являются обязательными условиями и какой-либо самостоятельной оценке в составе результатов мероприятий по энергосбережению не подлежат.
В случае, если величина обоснованных экономических затрат не является достаточной для комплексного решения программы энергосбережения, это не должно быть причиной отказа от реализации мероприятии. Реализация мероприятий по энергосбережению может объединяться с текущими и плановыми ремонтами систем отопления, теплоснабжения и вентиляции. При этом ремонт может сопровождаться реконструкцией системы с учетом рекомендуемого комплекса мероприятий по энергосбережению.
Таким образом, рекомендуемая методика разработки комплекса мероприятий на объектах ЖКХ по энергосбережению заключается в последовательном выполнении нескольких этапов работы.
Во-первых, производится предварительное обследование состояния систем энергопотребления на объекте, при необходимости разрабатывается энергетический паспорт.
127
Стр. 127 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
Вестник ПГТУ. Урбанистика. 2011. № 1
Во-вторых, составляется общий список мероприятий по энергосбережению для данного объекта. Определяется величина экономически обоснованных затрат на энергосберегающие мероприятия. Все расчеты, определяющие экономическую целесообразность мероприятий, должны быть прозрачны, с ясным изложением всех допущений и оценок.
В-третьих, весь комплекс мероприятий уточняется. Первоочередными мероприятиями являются те, которые окупаются в пределах заданного горизонта расчета. Планируются мероприятия, которые будут проводиться в ходе текущих ремонтов систем. В рекомендациях следует отметить взаимное влияние мероприятий, чтобы было видно, когда реализация одного проекта может снизить или повысить экономию от реализации другого.
Библиографический список
1.СНиП 23-02—2003. Тепловая защита зданий.
2.ТСН 23-340—2003. Энергетическая эффективность жилых и общественных зданий. Нормативы по энергопотреблению и теплозащите.
3.Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов: [вторая ред.]: № ВК 477 от 21.06.1999 г.: утв. Гос. ком. по строит., архит. и жил. политике.— М.: Экономика, 2000. — 424 с.
4.СП 11-101—95. Порядок разработки, согласования, утверждения
исостав обоснований инвестиций в строительство предприятий, зданий и сооружений. — М., 1995.
Получено 15.02.2011
Стр. 128 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
КАТАСТРОФОУСТОЙЧИВЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ СИСТЕМЫ И СЕРВИСЫ
УДК 681.3
С.Ф. Тюрин, В.С. Харченко
Пермский государственный технический университет, Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского «ХАИ»,
(г. Харьков, Украина)
ИЗБЫТОЧНЫЕ БАЗИСЫ ДЛЯ КРИТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
И ИНФРАСТРУКТУР ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ:
ОБЩИЙ ПОДХОД И ВАРИАНТЫ РЕАЛИЗАЦИИ
Развивается подход к созданию надежных и безопасных систем и инфраструктур городской среды, толерантных к отказам (различным негативным воздействиям), который основывается на использовании избыточных базисов. Сформулированы основные принципы автоматно-базисного подхода, позволяющего сохранить все функции или часть функций при отказах, и разработана автоматная модель. Описывается избыточный логический базис и даются рекомендации по его адаптации для инфраструктур городской среды.
Ключевые слова: критическая инфраструктура городской среды, избыточный базис, автоматная модель, функционально-полный толерантный базис, катастрофическое воздействие.
Введение
Актуальность. Проблема надежности систем и безопасность инфраструктур городской среды. Обеспечение функциональной безопасности информационно-управляющих систем (ИУС) критическими инфраструктурами, а также безопасности инфраструктур в целом является одной из ключевых проблем современной науки и инженерии. При этом речь идет о системах и инфраструктурах («системах систем») разной природы и разного назначения (системы управления атомными реакторами, аэрокосмическими комплексами, городскими инженерными коммуникациями и др.). В последнее
129
Стр. 129 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
Вестник ПГТУ. Урбанистика. 2011. № 1
время на фоне возрастающих глобальных техногенных, климатических, террористических и других угроз значимость проблем безопасности городской среды многократно возросла.
Исторически сложилось так, что наиболее продуктивные идеи и решения появились в области цифровых вычислительных устройств и систем, хотя они носили и более общий характер. Ключевыми здесь были, по нашему мнению, работы J. Von Neumann [1], который сформулировал парадигму «надежных организмов из ненадежных компонент», А. Avižienis, который предложил принципы отказоустойчивости и N-версионного программирования [2], а затем (совместно с J.-C. Laprie, B. Randell, C. Landwehr) сформировал методологию гарантоспособных вычислений [3, 4].
Эволюция методов и технологий в сфере цифровых (и компьютерных) систем проанализирована в работе [5]. За последние десятилетия здесь наблюдалась нарастающая динамика роста терминов и парадигм, предложенных для создания надежных систем [6, 7]: устойчивых (fault-tolerant) и «эластичных» (faultresilient) к отказам; естественно надежных (naturally reliable),
естественно гарантоспособных (naturally dependable); отказобезопасных (fault-safe) и естественно безопасных (naturally safe);
высокой готовности (high availability) и живучести (high syrvivability); самовосстанавливающихся (self-recovery) и «самоизле-
чивающихся» (self-healing) и др.
Для более сложных систем и инфраструктур, кроме того, получили развитие идеи, связанные с устойчивостью к катастрофам (disaster tolerance) и восстанавливаемостью при катастрофах (disaster recovery). Инфраструктурный контекст становится все более актуальным в связи с масштабностью инцидентов и аварий, происходящих вследствие естественных отказов, отказов и нарушений физической или информационной природы, которые носят непредумышленный или целенаправленный характер. Введен даже термин — критическая система инфраструктуры (КСИ). Все это обусловливает необходимость поиска не просто новых методов, а и новых парадигм с учетом специфики систем и среды, в которой они функционируют, учета взаимозависимости систем, образующих инфраструктуры, катастрофических воздействий, вызывающих отказы многих компонент и т.д.
130
Стр. 130 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |