Энергетическая эффективность водопроводных сетей и сетей канализации городов | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 18 июля, печатный экземпляр отправим 22 июля.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Архитектура, дизайн и строительство

Опубликовано в Молодой учёный №23 (313) июнь 2020 г.

Дата публикации: 05.06.2020

Статья просмотрена: 6 раз

Библиографическое описание:

Ткачук, Р. В. Энергетическая эффективность водопроводных сетей и сетей канализации городов / Р. В. Ткачук. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 23 (313). — С. 168-171. — URL: https://moluch.ru/archive/313/71198/ (дата обращения: 09.07.2020).



Основной процент затрат предприятий водоотведения отдается на нужды технического обеспечения. С увеличением нагрузки на насосные станции, увеличивается процент энергии, расходуемой на прокачку стоков, а именно на основные нужды технического обеспечения. Также снижается процент энергии, который тратится на отопление, освещение и на вентиляцию. Самыми энергоёмкими частями сетей водоотведения, являются насосы и вентиляционные установки. По оценкам экспертов, на перекачку канализационных вод в РФ тратится в районе 65 миллиардов кВт ч электричества. Энергетическая эффективность насосов и вентиляционных установок складывается не только из степени износа оборудования, но и от износа дополнительных сооружений: систем канализации и очистных сооружений. [1с16]

При обследовании систем на энергопотери следует уделять максимальное внимание изучению работы главных агрегатов, перекачивающих сточные воды. Главная цель состоит в установке экономичных режимов работы насосов. Экономичная работа установок устанавливается, в основном, соотношением режимов работы насосов и сетей труб, по которым канализационные воды проходят к очистным сооружениям. В течении энергообследования сточных насосных станций, следует рассматривать общую работу насосных агрегатов и трубопроводов канализации. Для насосных агрегатов следует брать во внимание наличие резервуаров требуемого объема. Правильно расположенное в рельефе и нужное количество резервуаров нужного объема позволяет насосным агрегатам работать эффективно, равномерно и экономично. При нахождении норм расходования энергии на прокачку необходимо учесть рельеф исследуемой местности. Удельный расход энергии насосного агрегата, подающего воду на более высокие отметки, как правило, выше, чем у агрегата, качающего воду на более низкие высоты.

На потребление энергии насосных установок, в значительной мере влияет внутреннее коррозионное состояние трубопроводов. На данный момент примерно половина всей воды подается с отложениями коррозии, которые снижают площадь сечения трубы примерно до двадцати процентов. Также увеличивается гидравлическое сопротивление труб. Коррозия и износ труб определяются сравнением расчетных значений трубопроводов и результатами испытаний наиболее важных участков. [2с11]

При исследовании сооружений канализации, должны производиться подобные методы обследования. Крупнейшими потребителями электричества в канализационных сооружениях являются воздуходувные установки. На крупных станциях численность воздуходувных установок может достигать от 10 до 12 штук. Экономная работа агрегатов обеспечивается, в первую очередь, максимально эффективной работой аэрации сточной жидкости. Качеством воздуховодов и грамотным выбором аэраторов. Обследование установок водоотведения на предмет энергоэффективности обязано иметь в себе довольно глубокий анализ главных технологических процессов очищения и транспортировки воды. Наиболее важным параметром эффективности работ канализационных сетей является потребление электричества. Продуманы и предусмотрены несколько методов вычисления планируемых затрат электричества. Один из этих методов основывается на точных технических расчетах и называется расчетным методом. Следующий основывается на удельных величинах расхода электроэнергии и называется нормативным. Берутся расходы электроэнергии каждого режима работы каждой насосной установки и суммируются друг с другом, таким образом находится годовая потребность в электричестве (кВтч/год). КПД агрегата берется по паспортным значениям. Расчет также может производиться с использованием фактически замеренных характеристик установок. При вводе в эксплуатацию насосной установки величину производительности установки и максимального давления берут по проекту, исходя из режимов работы с минимальной, средней и максимальной подачей.

Для того, чтобы получить выборку данных, следует использовать журнал эксплуатации установок с записью подачи и напора стоков за 24 суток каждый час. К примеру, первое и пятнадцатое число каждого месяца. И за 12 суток для установок первого подъема. Во время расчета сумм расходов электроэнергии насосными установками каждой станции, следуют условиям равенства общей подачи воды станции и установок за год. Совокупная подача (по расчету) насосных установок 2 и 1 подъёмов, должны равняться расчетной подаче в сеть за год. Для того, чтобы определить расходы электроэнергии на прокачку и очищение канализационных вод нормативным методом, суммируют расходы электроэнергии, которая потребляется всеми насосами и сооружениями по очистке сетей водоснабжения и водоотведения комплекса. В вычислениях учитывают расходы электроэнергии. Удельные и годовые.

Такие документы [3–6], как указ президента РФ № 889, ФЗ № 261, закон РФ № 384 и приказ Министерства регионального развития № 262 устанавливают регламент по системам гос. регулирования энергоэффективности и сохранения электроэнергии. В приказе Министерства № 262, к примеру, изложены требования по уменьшению удельного потребления воды в жилых зданиях по отношению к среднему фактическому потреблению. 320 дм3/чел. сут. до 175 дм3/чел. сут. В том числе горячей воды с 150 дм3/чел. сут. до 80 85 дм3/чел. сут. Нынешнее законодательство относится к системам водоснабжения и канализации, являющиеся в свою очередь системами коммунального хозяйства значительного потребления электроэнергии для широкого пользования. [3–7]

Удельный расход электроэнергии на перекачку канализационных вод.

Полный напор, м

Удельный расход электроэнергии, кВт ч.м3

Насосные установки

водоснабжения

Насосные установки

водоотведения

10

39

44

20

76

83

30

113

124

40

150

167

50

187

211

60

224

257

70

260

304

80

297

353

90

334

404

100

370

120

444

140

516

160

589

180

662

200

734

300

1094

При условии существования частотного преобразователя на станции, к показанию удельного расхода электроэнергии следует применять коэффициент 0.9. Также при выявлении промежуточных показаний полного напора, следует определять значение удельных расходов электроэнергии с помощью интерполирования.

Затраты на эксплуатацию систем водоснабжения и водоотведения и круглосуточную поставку этих двух услуг жителям являются самыми дорогостоящими после систем отопления. Эти системы каждый год поставляют каждому гражданину более чем 100 кубометров воды. Потребляют до 40 % энергии тепла для получения горячего водоснабжения. И до 5 % электричества на переброс и подъём воды. За весь общий срок службы многоквартирного дома, общие затраты на потребление горячего, холодного водоснабжения и канализацию превышают стоимость нормативной жилплощади на одного жителя на 40 %.

Расход электроэнергии на работу вспомогательного оборудования насосных агрегатов

Наименованиепоказателя

Производительность насосной станции, тыс. м3/сут.

До 5

6–25

26–50

51–100

101–200

Свыше 300

Расходэлектрической энергии, тыс. кВтч. в год

5

47

90

185

310

400

Дополнительный расход электрической энергии при наличии на станции перекачки сточных вод следующего оборудования:

вентиляция, тыс. кВтч. в год

2

6

10

15

20

25

Механические грабли, кВт ч./1000 куб.м

22,5

дробилка, кВтч./1000 м3

31,5

Изнашивание подобных систем составляет от 40 до 80 % и является основной причиной потерь воды и электричества. По официальным данным, потери в сетях водоснабжения составляют от 22 до 24 %, что намного превышает потери в других областях ЖКХ. Среднее удельное водопотребление на одного человека 320 дм3/чел. сут. более, чем в два раза превышает потребление в европейских странах 120–150 дм3/чел. сут. Исследование схемы водопотребления показывает, что в основном водопотребление происходит в процессе использования водопотребителями во внутренних трубопроводах строений. Протечки, потери воды, утечки через разгерметезированные трубы, слив воды, не удовлетворяющей нормам запаха и цвета, являются основной частью поступающей воды. В схеме потребления тепла в горячем трубопроводе выделяются большие потери теплоэнергии вследствие нерационального расхода горячей воды. И вследствие отсутствия интереса пользователей к её правильному и эффективному использованию. Существуют нормы водопотребления, основанные на исследованиях российских и иностранных исследований в размерах от 50 до 120 дм3/чел. сут. Но при всем этом учитываются также и потери воды, вследствие чего величина принимается в размере 140 дм3/чел. сут.

Ресурсосбережение в системах водоснабжения и канализации можно обеспечить экономическими, техническими и организационными мероприятиями.

К техническим можно отнести мониторинг водопотребителей, установку приборов учёта, автоматизацию управления техническими параметрами систем, многооборотное водопользование, снижение гидравлического сопротивления труб, использование местных водонагревателей, эффективную теплоизоляцию и установку счетчиков тепловой энергии.

В свою очередь к организационным мероприятиям можно отнести повышение ценностного статуса воды, публичность информации об утечках, создание в обществе негативного отношения к водозагрязнителям, а также обучение широких слоев населения рациональному водопользованию.

К экономическим мероприятиям можно отнести дифференциацию тарифов по качеству и количеству воды, оплату по фактическому водопотреблению и стимулирование многооборотного водопотребления.

Для того, чтобы ускорить процесс сбережения энергии и ресурсов, следует изменить социальное отношение к воде с помощью экономических нормативов, учитывающих влияние воды на здоровье населения и состояние природных объектов.

Литература:

1. Методические рекомендации по определению потребности в электрической энергии на технологические нужды в сфере водоснабжения, водоотведения и очистки сточных вод, 2007. — М.: Центр муниципальной экономики и права.

2. Методика по разработке удельных нормативов водопотребления и водоотведения для производственных объектов ОАО «АК «Транснефть», РД 153–39.4 090 01.

3. Указ Президента РФ от 4.06.2008 г. № 889 «О некоторых мерах по повышению энергетической и экологической эффективности российской экономики».

4. Федеральный закон № 261 ФЗ от 23 ноября 2009 года «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».

5. Закон РФ № 384 ФЗ от 30 декабря 2009 года «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».

6. Приказ Министерства регионального развития от 28 мая 2010г. № 262 «О требованиях энергетической эффективности зданий, строений, сооружений».

7. Постановление Правительства Российской Федерации от 23 мая 2006 г. № 307 г. Москва «О порядке предоставления коммунальных услуг»

Основные термины (генерируются автоматически): расход электроэнергии, удельный расход электроэнергии, вод, установка, РФ, техническое обеспечение, полный напор, насосная установка, горячая вода, гидравлическое сопротивление труб.


Похожие статьи

Способы повышения энергоэффективности магистрального...

Гидравлическое сопротивление трубопровода зависит от таких факторов, как: вязкость продукта в трубе, режима течения, состояния внутренней поверхности трубы, наличия

При этом удельные расходы электроэнергии на транспорт углеводородов возрастают [1].

Повышение энергетической эффективности работы насосных...

Рис. 6. Изменение удельного потребления электроэнергии насосных агрегатов II и III групп насосной станции 2 подъёма № 6 ПАО «НЛМК».

К их числу относятся: обеспечение наименьшего потребления энергии насосными и воздуходувными агрегатами; обеспечение...

Сравнительный анализ некоторых зависимостей гидравлического...

Исследование гидравлического сопротивления внутри труб... гидравлическое сопротивление, гидравлическое трение, давление воды. Коэффициент гидравлического сопротивления в трубе вычисляется по...

Разработка систем автоматизированного управления режимами...

Снижается расход чистой воды на 2÷5 % за счет стабилизации напора в водопроводной сети и соответственно уменьшаются утечки и непроизводительные расходы. Снижается расход чистой воды, соответственно, снижается сброс сточных вод в систему водоотведения примерно на ту...

Алгоритм расчета питательного насоса | Статья в журнале...

Для расчета полного сопротивления питательной системы, гидравлическое сопротивление системы в целом приняли: кДж/кг, гидравлическое сопротивление участка

Доля расхода питательной воды при отключении одного насоса: . После определения исходных данных...

Анализ использования тепловой насосной установки...

Установка применялась для подогрева водопроводной воды перед котлами районной тепловой станции № 3 [2]. Рис. 3. Принципиальная схема автоматизированной теплонасосной установки. Результаты испытаний теплонасосной установки показали экономию тепловой энергии до 67 %.

Влияние регулирования водоподачи насосов на...

напорный трубопровод, самозапуск, насосный агрегат, момент сопротивления, установка, переходной процесс, насосная установка, насосная

Материал внутренних деталей насосов назначают исходя из рабочих условий (давления, температуры, частоты вращения рабочих...

Повышение энергоэффективности станций первого подъема...

В структуре расходования электроэнергий затрачиваемой на подачу воды потребителю

Затраты на подъем зависят от уровня воды в скважине и высоты приемного резервуара.

А так же при не равномерном расходе воды потребителем установкой большого буферного...

Основные параметры гидроаккумулирующей электрической...

где VНУ — объем воды, перекаченный насосной установкой в верхний резервуар.

Этого объёма достаточно для удовлетворения нужд потребителя в электроэнергии в течение сутки.

HНi — напор насосной установки в момент. Расчеты по определению объема воды, который...

Энергосбережение на промышленных предприятиях

Снижение удельного расхода электроэнергии во многих производственных установках достигается регулированием частоты вращения приводных электродвигателей. В последние годы широко используется частотное регулирование, в частности...

Похожие статьи

Способы повышения энергоэффективности магистрального...

Гидравлическое сопротивление трубопровода зависит от таких факторов, как: вязкость продукта в трубе, режима течения, состояния внутренней поверхности трубы, наличия

При этом удельные расходы электроэнергии на транспорт углеводородов возрастают [1].

Повышение энергетической эффективности работы насосных...

Рис. 6. Изменение удельного потребления электроэнергии насосных агрегатов II и III групп насосной станции 2 подъёма № 6 ПАО «НЛМК».

К их числу относятся: обеспечение наименьшего потребления энергии насосными и воздуходувными агрегатами; обеспечение...

Сравнительный анализ некоторых зависимостей гидравлического...

Исследование гидравлического сопротивления внутри труб... гидравлическое сопротивление, гидравлическое трение, давление воды. Коэффициент гидравлического сопротивления в трубе вычисляется по...

Разработка систем автоматизированного управления режимами...

Снижается расход чистой воды на 2÷5 % за счет стабилизации напора в водопроводной сети и соответственно уменьшаются утечки и непроизводительные расходы. Снижается расход чистой воды, соответственно, снижается сброс сточных вод в систему водоотведения примерно на ту...

Алгоритм расчета питательного насоса | Статья в журнале...

Для расчета полного сопротивления питательной системы, гидравлическое сопротивление системы в целом приняли: кДж/кг, гидравлическое сопротивление участка

Доля расхода питательной воды при отключении одного насоса: . После определения исходных данных...

Анализ использования тепловой насосной установки...

Установка применялась для подогрева водопроводной воды перед котлами районной тепловой станции № 3 [2]. Рис. 3. Принципиальная схема автоматизированной теплонасосной установки. Результаты испытаний теплонасосной установки показали экономию тепловой энергии до 67 %.

Влияние регулирования водоподачи насосов на...

напорный трубопровод, самозапуск, насосный агрегат, момент сопротивления, установка, переходной процесс, насосная установка, насосная

Материал внутренних деталей насосов назначают исходя из рабочих условий (давления, температуры, частоты вращения рабочих...

Повышение энергоэффективности станций первого подъема...

В структуре расходования электроэнергий затрачиваемой на подачу воды потребителю

Затраты на подъем зависят от уровня воды в скважине и высоты приемного резервуара.

А так же при не равномерном расходе воды потребителем установкой большого буферного...

Основные параметры гидроаккумулирующей электрической...

где VНУ — объем воды, перекаченный насосной установкой в верхний резервуар.

Этого объёма достаточно для удовлетворения нужд потребителя в электроэнергии в течение сутки.

HНi — напор насосной установки в момент. Расчеты по определению объема воды, который...

Энергосбережение на промышленных предприятиях

Снижение удельного расхода электроэнергии во многих производственных установках достигается регулированием частоты вращения приводных электродвигателей. В последние годы широко используется частотное регулирование, в частности...

Задать вопрос