Обоснование газораспределительных систем коттеджных поселков

Размещено на http://www.allbest.ru/

Обоснование газораспределительных систем коттеджных поселков

Медведева О.Н.

СГТУ им. Гагарина Ю.А., г. Саратов, Россия

Абстракт

газоснабжение коттеджная застройка

Исследование посвящено разработке экономико-математической модели оптимальной централизации систем газоснабжения населенных пунктов с усадебной и коттеджной застройкой. Выполнен многофакторный анализ по оптимизации развития систем газоснабжения, областей применения различных источников газоснабжения, основных параметров распределительных сетей. Выявлены рациональные области применения централизованных и децентрализованных систем газоснабжения в зависимости от режима потребления газа, плотности населения, теплозащитных свойств зданий и других факторов.

Ключевые слова: система газоснабжения, двухступенчатые системы, пункт редуцирования газа, централизация, удельные затраты, трассировка газопровода, коттеджный поселок

Abstract

FEASIBILITY STUDY THE SYSTEM OF GAS SUPPLY FOR COTTAGE SETTLEMENTS

In the modern practice of gas supply of settlements with natural gas wide circulation was received two-stage gas supply system with cabinet gas control units. With the increasing centralization of gas supply systems (with a decrease in the amount of cabinet gas control units) are reduced costs by pressure reduction the points, as well as the costs of settlement network high (average) of pressure by reducing their length. However, increases costs in the low pressure network by increasing their average diameter. As a target specific function accepted expenses (for one gasified apartment) on the complex: gas pipelines high (medium) pressure, gas pressure reduction points, the low-pressure network. Optimality criterion corresponds to the minimum of the objective function. Study focuses on development economic-mathematical model of optimal centralization of distributing gas supply systems of settlements with the manor and cottage development. Revealed rational use of the centralized and decentralized systems of gas supply depending on the mode of gas consumption, population density, thermal properties of buildings and other factors. The survey revealed that the optimal centralization of the settlements gas supply systems significantly varies depending on the population density in the area of gas supply (square of household plots).

A multifactor analysis was carried out to optimize the development of gas supply systems, the areas of application of various gas supply sources, and the main parameters of distribution networks. The performed analysis made it possible to determine the main technical solutions for further improvement of sources and systems of gas supply to suburban (rural) populated areas (cottage settlements). Implementation of the proposed mathematical model significantly improves the structure of the settlements gas supply systems and provides a reduction in reduced costs in the amount of 11.3%, with a decrease in capital investment by 19.2%.

Keywords: gas supply system, two-stage system, point gas pressure reduction, centralization, unit costs, pipeline tracing, cottage settlement.

Введение

За последние 10-15 лет в отрасли газового хозяйства наблюдаются значительные качественные изменения: введены в действие новые типовые проекты, высокопроизводительное оборудование, изменились требования нормативной документации, возникла необходимость реконструкции сетей. Основной задачей становится дальнейшее повышение надежности и безопасности систем газоснабжения, улучшение технико-экономических показателей различных вариантов схем снабжения природным газом. Одним из основных параметров, подлежащих оптимизации, является количество квартир, газоснабжение которых целесообразно осуществлять от одного пункта редуцирования газа [1,3].

Постановка задачи. Анализ экономико-математической модели для определения оптимальных размеров централизации газораспределительных систем населенных пунктов с различными видами застройки выявляет целый ряд факторов, влияющих на величину оптимальной централизации поселковых систем газоснабжения. В их числе можно выделить:

- характер застройки населенного пункта;

- климатические условия эксплуатации газораспределительных систем;

- уровень оснащенности зданий газоиспользующим оборудованием;

- режимы потребления газа;

- материал и способ прокладки газопроводов и др.

В целях оценки влияния указанных факторов на оптимальную централизацию поселковых систем газоснабжения были проведены соответствующие исследования.

Условие оптимального функционирования газораспределительной системы можно представить в виде:

где З_сд, З, З_нд - приведенные затраты в газовые сети среднего давления, пункты редуцирования и газовые сети низкого давления; n - количество домов, газоснабжаемых от одного пункта редуцирования, кв; Q_rprm - пропускная способность пункта редуцирования; S g - расход газа на пищеприготовление, горячее водоснабжение и отопление домов, м³/(ч-кв); AP_opt - оптимальный перепад давления в газовой сети.

В качестве исходных предпосылок к целевой установке задачи были приняты следующие:

- застройка поселка жилыми зданиями - однорядная, двухрядная и многорядная;

- климатическая зона эксплуатации - умеренно-теплая и холодная;

- уровень теплозащиты зданий - минимальный посанитарно

гигиеническим требованиям и повышенный по требованиям энергосбережения;

- характеристики газифицируемых зданий - одноэтажные здания усадебного типа и двухэтажные здания коттеджного типа;

- площадь приусадебного участка варьировалась от 4 и 50 соток;

- газовое оборудование зданий - газовые плиты и отопительные печи в режиме периодического и непрерывного натопа; газовые плиты и двухконтурные газовые котлы;

- прокладка газопроводов: подземная (50% стальных и 50% полиэтиленовых труб) в т.ч. 25% с асфальтовым покрытием; надземная из стальных труб по металлическим опорам высотой 2,5 м.

В целях качественной оценки предложенного алгоритма были проведены соответствующие расчеты. Результаты расчетов представлены на графиках (рис. 1 и 2).

Анализ результатов

Как видно из графиков, кривые затрат имеют экстремум функции, который определяет минимальные удельные приведенные затраты в систему газоснабжения при некотором оптимальном количестве квартир.

На графиках использовались следующие обозначения:

- сплошной линией показаны результаты расчетов для холодной климатической зоны;

- штриховой линией - результаты расчетов для умеренно-теплой климатической зоны.

Кривые 1, 2, ..., 8 предусматривают дифференциацию расчетов в зависимости от архитектурно-планировочных решений зданий, степени теплозащиты, газового оборудования квартир и режимов его эксплуатации, способа прокладки газопроводов.

Анализ результатов расчетов показывает, что архитектурно-планировочные решения зданий, степень их теплозащиты, вид газового оборудования квартир и режима его эксплуатации на величину оптимальной централизации системы газоснабжения влияют весьма незначительно. Существенно изменяется лишь величина приведенных затрат.

Рис. 1. К выбору оптимального количества газоснабжаемых квартир (однорядная застройка, площадь приусадебного участка 4 сотки)

Так, например, для условий холодной климатической зоны при площади приусадебного участка 4 сотки при однорядной застройке поселка и подземной прокладке газопроводов приведенные затраты в систему газоснабжения составляют 9090 руб/(кв-год) (усадебные здания с существующим уровнем теплозащиты, газовое оборудование: плиты и газовые отопительные печи периодического действия) (рис. 1).

Рис.2 К выбору оптимального количества газоснабжаемых квартир (многорядная застройка, площадь приусадебного участка 4 сотки)

В то же время при тех же условиях, но для зданий с повышенным уровнем теплозащиты, при наличии газовых отопительных печей или котлов непрерывного действия затраты составляют 7691 руб/(кв-год), то есть снижаются на 12-19 %. Таким образом перевод отопительных печей на режим непрерывного горения и повышение уровня теплозащиты зданий являются эффективным средством не только газосбережения и снижения металлоемкости, но также важным резервом повышения экономичности распределительных систем газоснабжения.

В равной степени это относится также и к климатическим условиям эксплуатации и способу прокладки распределительных газопроводов.

Вместе с тем, оптимальная централизация поселковых систем газоснабжения существенно изменяется в зависимости от плотности населения газоснабжаемой территории (площади приусадебных участков). Так, например, для условий холодной климатической зоны и однорядной застройки поселка при площади приусадебного участка 4 сотки (рис.1) оптимальная централизация системы газоснабжения изменяется от 16 квартир (усадебные здания с существующим уровнем теплозащиты; газовое оборудование: плиты и отопительные печи периодического действия, подземная прокладка газопроводов) до 6 квартир при площади приусадебного участка 50 соток, т.е. в 2:2,5 раза.

Степень централизации поселковых систем газоснабжения в значительной степени зависит от характера застройки зданиями (одно- и двухрядная, многорядная). Так, например, для условий холодной климатической зоны при площади приусадебного участка 4 сотки для зданий усадебного типа с существующим уровнем теплозащиты при наличии газовых плит и отопительных печей периодического действия оптимальная централизация поселковых систем газоснабжения с подземной прокладкой изменяется от 16 квартир при однорядной застройке (рис.1) до 320 квартир при многорядной застройке (рис. 2), то есть в 20 раз.

Вместе с тем, оптимальная централизация систем газоснабжения поселков с ленточной застройкой весьма устойчива, и практически одинакова как при однорядной, так и при двухрядной застройке зданиями.

Выводы

Проведенный анализ свидетельствует о том, что степень централизации систем снабжения природным газом снижается с уменьшением плотности населения газоснабжаемой территории.

По результатам исследований были разработаны рекомендации по оптимальной централизации поселковых систем газоснабжения на базе шкафных газорегуляторных пунктов (табл. 1). В таблице 1 представлены как детерминированные значения оптимума централизации, так и допустимый диапазон централизации с учетом зон экономической неопределенности (погрешность исчисления затрат ±3%).

Таблица 1 Оптимальная централизация поселковых систем газоснабжения

Примечание: в числителе - по уточненным данным; в знаменателе - по данным [2].

При наличии ЗЭН границы централизованных систем газоснабжения значительно расширяются. Для сравнения в таблице представлены рекомендации по оптимальной централизации систем газоснабжения, предложенные автором ранее. Как видно из таблицы, реализация предложенной модели существенно улучшает структуру поселковых систем газоснабжения.

При этом, как показывают исследования, внедрение предложенных рекомендаций в инженерную практику снижает приведенные затраты в распределительные системы газоснабжения на 11,3 %, при снижении капитальных вложений на 19,2 %.

Библиографические ссылки на источники

газоснабжение коттеджная застройка

1. Курицын, Б.Н., Медведева, О.Н., Федорова, Н.В. Математическая модель оптимального функционирования межпоселковых систем газоснабжения /Научный журнал строительства и архитектуры. 2009. - №2. - С. 17-22.

2. Медведева, О.Н. Рекомендации по выбору оптимальных параметров систем газоснабжения населенных пунктов// Вестник МГСУ. 2011. - №7. - С. 515-519.

3. Торчинский, Я.М. Оптимизация проектируемых и эксплуатируемых газораспределительных систем. - Л.: Недра, 1998. - 239с.

Размещено на Allbest.ru