авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |

Защита и восстановление энергопотребляющих природно-технических систем в строительном комплексе и жкх на примере приморского края

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ГРИШАН Алексей Алексеевич

защита и восстановление

энергопотребляющих

природно-технических систем

в строительном комплексе и жкх

на примере приморского края

Специальность 25.00.36 - геоэкология

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени

доктора технических наук

Томск – 2007

Работа выполнена в Дальневосточном государственном техническом

университете (ДВГТУ),

Дальневосточном научно-исследовательском, проектно-конструкторском

и технологическом институте по строительству Российской Академии

архитектуры и строительных наук (ДальНИИС РААСН)

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор Минаев Александр Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Адам Александр Мартынович

доктор технических наук, профессор Цветков Николай Александрович

доктор технических наук, профессор Кузнецов Георгий Иванович

Ведущая организация: Новосибирский государственный

архитектурно-строительный университет

Защита состоится 14 ноября 2007 г. в 14-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.265.02 в Томском государственном архитектурно-строительном университете по адресу:

634003 Томск, Соляная пл., д. 2, ауд. 305.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке

Томского государственного архитектурно-строительного университета

Автореферат разослан сентября 2007 года.

Учёный секретарь

диссертационного совета О.И. Недавний

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Технологическая энергоемкость производства многих товаров и услуг, обеспечивающих жизнедеятельность населения России, многократно превосходит энергоемкость аналогичных зарубежных товаров и услуг.

При условии выпуска железобетонных изделий в объеме, эквивалентном 1 тонне условного топлива, объем добываемого первичного топлива с учетом нормативных потерь топлива и тепловой энергии в системе «добыча топлива – энергоисточник - пропарочная камера» и полезного использования теплоты в камере (КПИ), равном 70% (Приморский край) относиться к добываемому топливу при фактических потерях и фактических КПИ камер 20-25% в цехах, как 2,2 : 33,3.

Эксплуатационная энергоэкономичность гражданских зданий значительно ниже, чем в развитых странах вследствие более высокого уровня потерь через оболочку зданий и нерационального использования энергоресурсов при эксплуатации.

При нормативных потерях топлива и тепловой энергии в системе «добыча топлива – энергоисточник - тепловая сеть» и удельном теплопотреблении жилых домов согласно СНиП 23-02-2003 ежегодно извлекаемое топливо для отопления 1000 м2 таких зданий относиться к добываемому топливу при фактическом удельном теплопотреблении существующих зданий и фактических потерях, как 12,8 : 154,7.

Для компенсации сверхнормативных потерь сжигается дополнительное топливо с образованием загрязняющих веществ.

Нормативными документами узаконен порядок расчета и мониторинг образования загрязняющих веществ. Разработано большое разнообразие методов снижения загрязнения природной среды, включая выбор экологически безопасных топлив и режимов их горения, повышение эффективности улавливания и обезвреживания загрязняющих веществ и других.

Большой вклад в развитие методов защиты и восстановления природно-техни-ческих систем внесли отечественные и зарубежные ученые Бакланов П.Я., Брагинский Г.А., Бондарев М.В., Варзашвили Н.Г., Голдовская Г.А., Голубев Г.Н., Горшков С.П., Добровольский Г.В., Елисеев Ю.Б., Заиканов В.Г., Зверев В.П., Зилинг Д.Г., Клубов С.В., Кофф Г.Л., Куриленко, В.В., Лаверов Н.П., Минакова Т.Б., Никитин Е.Д., Осипов В.И., Петров К.М., Преображенский Б.В., Прозоров Л.Л., Сычев К.И., Трофимов В.Т., Тоффлер А., Форрестер Д. и др.

Для решения задач защиты и восстановления природно-технических систем уже сейчас представляется возможными использовать исследования Арбеньева А.С., Баженова Ю.М., Булгакова С.Н., Вегенера Р.В., Галичанина Е.Н., Гальперовой Е.В., Гендина В.Я., Гусева Б.В., Заседателева И.Б., Ильина А.К., Ишаева В.И., Ковалева О.П., Копылова В.Д., Крылова Б.А., Лагойды А.В., Ли А.И., Малининой Л.А., Малофеева В.И., Матросова Ю.А., Минакова В.Н., Миронова С.А., Моргуна В.М., Мчедлова-Петросяна О.П., Сарнацкого Э.В., Селиванова Н.П., Ушерова-Маршака А.В., Ходакова Ю.С., Шифрина С.А., Школы А.В. и многих других, посвятивших свои работы повышению эффективности потребления природных ресурсов в различных отраслях народного хозяйства.

Огромный вклад в эту сферу знаний внесли представители Томской школы, работы которых известны в России и за рубежом: Адам А.М., Гныря А.И., Верещагин В.Н., Кудяков А.И., Ляхович Л.С., Недавний О.И., Ольховатенко В.Е., Рогов Г.М., Саркисов Ю.С., Цветков Н.А. и другие.

Вместе с тем оценка взаимодействия существующих и создаваемых технологий, конструкций и сооружений с природной средой не всегда учитывает их системные связи и особенности образования загрязняющих веществ при сжигании топлив в процессах потребления энергетических ресурсов для производства необходимых человеку товаров и компенсации климатических факторов.

В связи с этим для повышения эффективности природоохранной политики и механизмов ее реализации представляется необходимым среди большого разнообразия природно-технических систем выделить энергопотребляющие природно-те-хнические системы, определив их как совокупность инженерно-технических систем, закономерно взаимодействующих с природной средой в процессах потребления топливно-энергетических ресурсов для обеспечения жизнедеятельности человека и удовлетворения его потребностей в полезных товарах и услугах.

Актуальность работы состоит в том, что при защите и восстановлении таких систем не учитываются следующие основные факторы.

1. Инженерно-технические системы, взаимодействующие с природной средой в процессах потребления топливно-энергетических ресурсов для удовлетворения потребностей человека в полезных товарах и услугах, включая компенсацию климатических воздействий, не рассматриваются как разноуровневые энергопотребляющих природно-технических систем.





2. Существующие методы расчета образования загрязняющих веществ на энергоисточниках не принимают во внимание зависимость объемов сжигаемого топлива от эффективности потребления тепловой, электрической энергии и воды потребителями, подключенными к этим энергоисточникам.

3. При оценках экологической безопасности существующих и создаваемых технологий, конструкций и сооружений не учитываются данные конкретных энер-гоисточников, обеспечивающих эти объекты тепловой и электрической энергией (объемы, виды и характеристики топлив) и местные климатические условия (продолжительность и средняя температура отопительного и теплого периодов года).

4. Не находят отражения факторы, определяющие эффективность потребления топливно-энергетических ресурсов.

5. Не в полной мере используется системный подход к развитию существующих и формированию новых производств, к оценке их экологической безопасности, в результате чего фрагментарная модернизация сопровождается ростом сверхнормативных потерь энергоресурсов, увеличением потребления топлив для их компенсации и повышением образования ЗВ при их сжигании.

6. Недостаточно изучены вопросы взаимодействия подсистем в такой крупной энергопотребляющей природно-технической системе, как региональное ЖКХ, что не способствует преодолению ежегодных кризисных ситуаций в теплоснабжении, сопровождаемых перерасходом топлива.

7. Энергосберегающие принципы и методы недостаточно активно привлекаются к развитию существующих и созданию новых технологий, конструкций и сооружений.

Все это приводит к неоправданному росту материальных и финансовых затрат, увеличению потребления топлив и образования загрязняющих веществ при их сжигании, снижению эффективности защиты и восстановления энергопотребляющих природно-технических систем.

Цель работы – разработать методы оценки состояния и экологической безопасности существующих и создаваемых технологий, конструкций и сооружений, а также методы, технологии и технические средства защиты, восстановления и управления энергопотребляющими природно-техническими системами в строительном комплексе и ЖКХ.

Для достижения цели потребовалось решить ряд теоретических и практических задач.

1. Исследовать взаимодействие энергопотребляющих природно-технических систем различного уровня, связанных процессом энергоснабжения-энергопотреб-ления в составе региональной системы.

2. В системном подходе к реализации программы регионального развития исследовать и оценить получение полезных результатов в природоохранной, экономической и социальной сферах средствами энергосбережения.

3. Разработать теоретические методы, технологические и технические решения защиты, восстановления и управления энергопотребляющими природно-техничес-кими системами в строительном комплексе и ЖКХ.

4. Разработать теоретические и практические методы оценки состояния и обеспечения экологической безопасности существующих и создаваемых технологий, конструкций и сооружений.

5. Разработать методы управления энергопотребляющими природно-техничес-кими системами, обеспечивающие минимизацию негативного техногенного воздействия энергоисточников на природную среду.

6. Провести теоретические и экспериментальные исследования и разработать устройства и способы тепловой обработки железобетонных изделий с удельным теплопотреблением ниже установленных нормативов при увеличении выпуска строительных изделий с установленным уровнем качества бетона.

7. Провести производственную проверку методов оценки состояния, защиты и восстановления энергопотребляющих природно-технических систем, а также энергоэффективных устройств и способов тепловой обработки железобетонных изделий.

Научная новизна.

1. Предложена совокупность принципов и методов оценки состояния и повышения экологической безопасности существующих и создаваемых технологий, конструкций и сооружений за счет:

- организации мониторинга и диагностики, направленных на выявление доли участия неэффективного и нерационального использования топливно-энергетичес-ких ресурсов в загрязнении природной среды;

- системного подхода к защите и восстановлению энергопотребляющих природно-технических систем ЖКХ на основе усиления тепловой защиты и рационального управления энергопотреблением зданий жилого фонда, эффективных распределительных сетей и энергоисточников, использующих нетрадиционные и возобновляемые виды энергии;

- повышения эффективности управления на основе организации взаимодействия производителя и потребителей энергоресурсов как взаимодополняющих компонентов процесса энергоснабжения-энергопотребления в составе синергетических систем, эффективное функционирование которых невозможно без заинтересованности производителей энергоресурсов в благополучии потребителей, а потребителей – в работоспособности энергоисточников (synergtikos – совместный, согласованно действующий);

- создания стационарных воздушных тепловых рубашек для агрегатов тепловой обработки изделий из бетона и железобетона, позволяющих более эффективно (на 11,7-23,0%) использовать внутреннюю энергию системы «камера – изделия»;

- формирования новых производств для утилизации отходов техногенного происхождения и создания на их основе комбинированных альтернативных энергоисточников, совокупность которых позволяет существенно повысить экологическую безопасность энергопотребляющих природно-технических систем.

2. Впервые предложен алгоритм решения нестационарного уравнения теплового баланса системы «камера дозревания – изделия» кассетно-конвейерной линии, который:

- учитывает долю нестационарных потерь в тепловом балансе, зависящих от факторов, связанных с последовательностью операций разогрева и перемещения изделий по технологической линии и параметров окружающей среды;

- позволяет определять минимальное приведенное сопротивление теплопередаче строительных оболочек теплопотребляющих агрегатов, устройств и сооружений, выше которого не требуется привлечение внешних дополнительных источников тепловой энергии вследствие более полного и эффективного использования внутренней энергии системы. Для существующих кассетно-конвейерных линий нижняя граница приведенного сопротивления теплопередаче строительной оболочки камер дозревания соответствует критериальному значению 1,8 Rпр, где Rпр – проектное сопротивление теплопередаче, м2 оС/Вт. Создание стационарных тепловых рубашек, обеспечивших сопротивление теплопередаче камеры дозревания на критериальном уровне, позволило проводить тепловую обработку изделий без подачи теплоносителя извне при установленном качестве бетона и удельном теплопотреблении технологической линии в 1,7-2,0 раза ниже норматива (СН-513-79) для обычных кассет.

3. Выявлено наличие разноуровневых типов энергопотребляющих природно-технических систем и установлено их иерархическое соподчинение по производственно-территориальному признаку на принципе поглощения относительно простых и мелких более крупными и сложными с образованием на их основе региональных и межрегиональных систем.

На защиту выносятся.

1. Типизация энергопотребляющих природно-технических систем и их иерархическое взаимодействие, основанное на принципе поглощения относительно простых и мелких систем более крупными и сложными с образованием региональных и межрегиональных систем по производственно-территориальному признаку.

2. Совокупность теоретических и практических принципов и методов оценки состояния, защиты, восстановления и управления энергопотребляющих природно-технических систем в строительном комплексе и ЖКХ на основе повышения эффективности использования топливно-энергетических ресурсов в течение всего жизненного цикла таких систем.

3. Методологические и технологические принципы оценки экологической безопасности существующих и создаваемых технологий, конструкций и сооружений путем получения ретроспективных и прогнозных оценок предотвращения образования загрязняющих веществ от сжигания топлив на энергоисточниках с учетом местных условий (виды, качество и объемы потребления топлив, климат).

4. Алгоритм решения нестационарного уравнения теплового баланса, учитывающий долю нестационарных потерь в тепловом балансе, зависящих от постоянно меняющихся факторов окружающей среды и параметров технологического процесса, позволяющий определять минимальное приведенное сопротивление теплопередаче строительных оболочек теплопотребляющих агрегатов, устройств и сооружений, выше которого не требуется привлечение внешних дополнительных источников энергии вследствие более полного и эффективного использования внутренней энергии системы.

5. Оригинальные устройства, способы и технологии, минимизированные по потреблению энергоресурсов, обеспечивающие повышение экологической безопасности существующих и создаваемых технологий для тепловой обработки железобетонных изделий при установленном уровне качества бетона и для утилизации отходов птицеводства при выпуске сбалансированных органических удобрений.

Научная значимость работы.

Новые методы мониторинга и диагностики энергопотребляющих природно-технических систем позволяют получать оценки их состояния, защиты, восстановления и управления, а также получать ретроспективные и прогнозные оценки экологической безопасности существующих и создаваемых технологий, конструкций и сооружений сообразно с эффективностью использования топливно-энергетичес-ких ресурсов в течение всего их жизненного цикла.

Получению более полных оценок экологической безопасности энергопотребляющих природно-технических систем способствуют типизация и новый понятийный аппарат, выделяющий такие системы из множества других систем с целью концентрации адресного воздействия и ликвидации ошибочных оценок возможности получения максимально полезных результатов за пределами их реальных границ.

Наличие объективного соподчинения энергопотребляющих природно-техниче-ских систем по принципу поглощения относительно простых и мелких более крупными и сложными с образованием на их основе региональных и межрегиональных систем позволяет относить к геоэкологии мониторинг и диагностику таких систем всех уровней с целью повышения эффективности природоохранной политики и механизмов ее реализации.

Практическая значимость работы.

1. Совокупность принципов и методов защиты и восстановления иерархически соподчиненных энергопотребляющих природно-технических систем, направлена на минимизацию негативного техногенного воздействия энергоисточников на природную среду в течение всего их жизненного цикла за счет:

- повышения эффективности управления на основе организации взаимодействия производителя и потребителей энергоресурсов как взаимодополняющих компонентов процесса энергоснабжения-энергопотребления в составе синергетических систем, эффективное функционирование которых невозможно без взаимной координации и упорядоченности поведения подсистем, представленных производителями и потребителями энергоресурсов;

- формирования энергоэффективных основных фондов - от организации исследования факторов, раскрывающих причины негативного воздействия энергоисточников на природную среду, до проектирования, эксплуатации и утилизации энергоэкономичных объектов строительства и ЖКХ.

2. Внедрение пяти видов энергосберегающего оборудования и четырех технологий для тепловой обработки железобетона позволило снизить удельные расходы тепловой энергии в 1,23-2,0 раза по сравнению с нормами СН513-79 при установленном уровне качества бетона.

3. Новизна устройств и способов подтверждена семью авторскими свидетельствами и патентами, отмечена серебряными медалями ВДНХ (1988 и 1989 гг.).

Применение этих технологий и оборудования для выпуска изделий в объемах программ 1990-1995 гг. позволит предотвращать образование загрязняющих веществ от сжигания топлив на электростанциях Приморского края ВТЭЦ-2 и АртемТЭЦ в среднем на 4,56-4,77% (суммарно 31,8 тыс. т/год).

Снижение себестоимости изделий оценивается на 3,2-7,8%.

4. Системный подход к проектированию, строительству и эксплуатации комбинированного (тепловой насос + солнечная батарея + электрокотел) энергоисточника для многоквартирного жилого дома в г. Владивостоке позволил сохранить его теплопотребление на уровне, эквивалентном центральному теплоснабжению, при расширении функций жизнеобеспечения (отопление, горячее водоснабжение и кондиционирование). Этот подход реализуется при проектировании индивидуальных энергоэффективных жилых домов, поселков и других объектов.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.