Автономная работа системы газоснабжения многоквартирных домов города

Устойчивость является необходимым компонентом развития городов [1]. Достижение повышенной устойчивости требует улучшенной оценки и моделирования рисков, лучшего планирования и проектирования, расширения коммуникации и сотрудничества. Целью исследования [1] является предложение гибкой методологии для анализа энергетической устойчивости и рисков мегаполисов. Основные цели заключаются в том, чтобы оценить характеристики существующих энергетических систем, их влияние на устойчивость и понять, как удовлетворить высокий спрос на энергию в критической городской среде с небольшим количеством доступных возобновляемых источников энергии. В работе описывается методология определения энергетических рисков, уязвимости и устойчивости жилых и других зданий [1]. Для оценки энергетической устойчивости и безопасности использовались три показателя. Для повышения энергетической устойчивости были приняты два будущих сценария: расширение существующего централизованного теплоснабжения и эксплуатация встроенных в крышу солнечно-тепловых коллекторов [1].

В работе [2] оценено влияние системы отопления на канцерогенные и не канцерогенные риски химических соединений, содержащихся в напольных покрытиях, покрытиях стен.

В исследовании [3] изучалась возможность использования теплоизолирующих материалов путем численного моделирования в жилых зданиях, расположенных в различных климатических зонах. При этом для каждого города был выбран оптимальный материал, исходя из его влияния на годовое энергопотребление, а затем изучено его влияние на температуру в помещении и тепловую нагрузку модели в самые жаркие и холодные месяцы года [3].

Система газоснабжения представляет собой организованную подачу, а также распределение газа, предназначенную для удовлетворения потребностей хозяйства в целом. Газ подведен ко многим жилым домам, промышленным предприятиям, а также организациям в сфере жилищно-коммунального хозяйства. Население без равномерной подачи газа будет испытывать огромные неудобства, а предприятия могут понести колоссальные потери.

Именно поэтому совершенствование системы газоснабжения является актуальной темой на данный момент. Неотъемлемой частью системы газоснабжения являются подземные хранилища газа. В основном, потребители газа не задаются вопросом, откуда и как попадает голубое топливо в квартиры, где размещается резервный фонд газа [4-8]. Одной из задач резервного фонда является снабжение газом зимой, когда нужда в топливе достигает максимального значения, а также к задачам хранилище относится создание резерва топлива на территории региона на случай наступления аномально холодных зим, возникновения аварий на трубопроводе, а также покрытие сезонной неравномерности потребления. Например, подача газа в Калининград очень сильно зависит от отбора газа потребителями Белоруссии и Литвы, через территории этих стран проходит трасса единственной нитки газопровода [8]. Колебания температуры воздуха в Калининградской области, в Литве, на северо-западе Белоруссии практически совпадают, а значит, совпадают пики газопотребления указанных районов. Поскольку Калининградская область расположена в концевой части газопровода, то максимум неравномерности подачи газа приходится на ее долю. Газопровод выполнен лишь из одной нитки труб, любая авария по его трассе приводит к прекращению подачи газа в область, отсюда следует, что наличие резерва голубого топлива на территории Калининградской области очень важно и значимо.

Далее, на примере системы газоснабжения и подземных хранилищ газа Калининграда, исследуем возможность автономности газоснабжения при помощи хранилища, а именно снабжение домов, которые используют газ для отопления, горячего водоснабжения и приготовления еды (первая группа), а также домов, которые нуждаются в газе для наличия горячего водоснабжения и газовой плиты (вторая группа), и домов, в которых имеются только газовые плиты (3 группа) [4-8].

Потребление газа домов первой категории будет существенно отличаться по времени года, поэтому данная группа была разбита на два пункта – потребление газа в летний период времени (без отопления) и в зимний период времени (с отоплением).

Произведен анализ потребления газа жильцами многоквартирных домов города Ка- лининграда. Дома разбиты на 3 группы, в соответствии с критериями, изложенными выше. В каждой группе выбраны типовые дома для исследования. В частности, в первой группе, выбран 9 этажный дом в новом микрорайоне Калининграда. В доме, у которого отопление газовое (наличие в квартире двухконтурного котла), горячее водоснабжение осуществляется также при помощи двухконтурных котлов и присутствуют газовые плиты.

В рассматриваемом доме имеется 8 подъездов, в каждом по 4 квартиры на этаже, и всего этажей – 9.

Газоснабжение в Калининградской области осуществляется по транзитному трубопроводу, следовательно, наличие резерва газа на территории Калининградской области очень значимо, в этих целях в области, а именно в поселке Романово, строится подземное хранилище газа, состоящие из 5 резервуаров для закачки голубого топлива, в настоящее время запущено пока только 2 резервуара, данное хранилище предназначено для покрытия сезонных колебаний, аварийных случаев на трубопроводе, а также в случае наступления аномальных холодных зим.

Один резервуар подземного хранилища может вместить примерно 2,4 млн м3 газа.

Подземное хранилище является важным объектом в Калининградской области, и в экстренных случаях сможет покрыть неравномерность подачи газа по магистральному трубопроводу «Минск – Вильнюс – Каунас – Калининград» ряд домов в зимнее время года.

В результате проведенных расчетов определено время в месяцах автономного газоснабжения из одного, двух и пяти резервуаров – одного, десяти, ста и тысячи рассматриваемых домов (Рис.1 – 8).

Рисунок 1 – Автономная работа домов первой группы в отопительный сезон (N 1 – количество резервуаров, N 2 – количество месяцев автономной работы): 1 – 1 дом , 2 – 10 домов

Рисунок 2 – Автономная работа домов первой группы в отопительный сезон (N 1 – количество резервуаров, N 2 – количество месяцев автономной работы): 1- 100 домов, 2 – 1000 домов

Рисунок 5 – Автономная работа домов второй группы (N 1 – количество резервуаров, N 2 – количество месяцев автономной работы): 1- 1 дом, 2 – 10 домов

Рисунок 3 – Автономная работа домов первой группы в теплый период (N 1 – количество резервуаров, N 2 – количество месяцев автономной рабо-ты):1 – 1 дом, 2 – 10 домов

Рисунок 6 – Автономная работа домов второй группы (N 1 – количество резервуаров , N 2 – количество месяцев автономной работы): 1 – 100 домов, 2 – 1000 домов

Рисунок 4 – Автономная работа домов первой группы в теплый период (N 1 – количество резервуаров, N 2 – количество месяцев автономной работы): 1- 100 домов, 2 – 1000 домов

Рисунок 7 – Автономная работа домов третьей группы (N 1 – количество резервуаров, N 2 – количество месяцев автономной работы):

1 – 1 дом, 2 – 10 домов

Рисунок 8 – Автономная работа домов третьей группы (N 1 – количество резервуаров, N 2 – количество месяцев автономной работы):

1- 100 домов, 2 – 1000 домов

Рисунок 9 – Сравнение автономности газоснабжения 1000 домов 1 группы в отопительный сезон и в теплое время года (N 1 – количество резервуаров, N 2 – количество месяцев автономной работы): 1- отопительный сезон, 2 – теплое время года

Согласно рисунку 1, один дом будет обеспечен голубым топливом в экстренных ситуациях в зимний период при помощи одного резервуара, объемом 2,4 млн м3, примерно 6 лет, двумя резервуарами, которые на сегодняшний момент запущены в Калининградской области, объемом 4,8 млн м3, примерно 12 лет, и пятью резервуарами, которые планируется запустить, объем которых составит 12 млн м3 – 29 лет.

Десять домов смогут бесперебойно потреблять топливо зимой, при помощи одного резервуара – примерно 7 месяцев, используя два резервуара – примерно год и два месяца, и при помощи пяти резервуаров – примерно три года (рис. 1).

На рисунке 9 представлено сравнение способности автономного газоснабжения в месяцах тысячи домов при помощи подземного хранилища газа в Калининградской области в отопительный сезон и в летний период.

Выводы. Исходя из рассмотренных примеров, можно сделать вывод, что при должном развитии и увеличении емкости системы подземного хранения газа возможна автономная работа системы газоснабжения многоквартирных домов города.