Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по земле
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.
5. С использованием теоретических положений методологии на примере 2002 г. получены оценки снижения: тарифа на электроэнергию от электростанций - на 4,6-6,25% и на теплоэнергию - на 2,7-24,1%; себестоимости теплоэнергии от котельных ЖКХ - на 18,3-63,8% и от ведомственных - на 1,23-34,25%; себестоимости строительных материалов и изделий - на 1,38-43,4%, продуктов питания - на 1,25-17,70%, экспортных товаров - на 2,35-14,48%.
Улучшение состояния социальной сферы оценено как снижение расхода бюджетных средств на субвенции предприятиям по оплате льготных тарифов и на дотации населению по оплате жилищно-коммунальных услуг, содержащих стоимость сверхнормативных потерь топливно-энергетических ресурсов.
6. Материалы диссертации используются в учебном процессе при чтении лекций и проведении практических и лабораторных занятий для студентов всех форм обучения специальностей № 280201 Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов и № 180103 Судовые энергетические установки, в т. ч. по программе Энергосбережение в строительстве (лицензирована в 2002 г. администрацией Приморского края, а в 2004 г. Минобразования РФ).
7. Проектирование и эксплуатация строительных объектов на основе новых теоретических и практических принципов и методов позволит:
- планировать на основе метода цели в Программах развития и организовать на основе принципа доминанты энергосбережения в системном подходе получение максимально полезных результатов в развитии энергопотребляющих природно-технических систем всех уровней в течение их жизненного цикла;
- снизить потребление энергоресурсов при теплоснабжении энергоэкономичного жилого фонда Приморского края от энергоэффективных теплоисточников (метод цели) на 20-30%, что в совокупности с применением энергоэффективных технологий и оборудования для тепловой обработки бетона позволит снизить потребление топлива более, чем на 577 тыс. тут в год и предотвратить образование загрязняющих веществ на 4,67-12,57% (142,6 тыс. т);
- повысить эффективность защиты природной среды за счет предотвращения образования загрязняющих веществ от сжигания топлив на 22,8 - 47,7% от уровня 2002 г. в региональной энергопотребляющей природно-технической системе вследствие применения метода действия для мониторинга и диагностики ее состояния и оценки эффективности использования топливно-энергетических ресурсов;
- обеспечить развитие энергопотребляющих природно-технических систем каждого типа в их реальных границах производственно-территориальной иерархии при одновременном повышении качества жизни населения за счёт формирования энергоэффективных основных фондов (метод цели).
8. Использование предлагаемых принципов и методов при разработке программ защиты и восстановления энергопотребляющих природно-технических систем расширяет методические основы и повышает эффективность правоприменительной практики в сфере экологизации управления, как в процессе создания, так и в процессе эксплуатации этих систем, что способствует решению крупных народнохозяйственных задач:
- минимизация негативного техногенного воздействия энергоисточников на природную среду за счет предотвращения образования загрязняющих веществ от сжигания топлив средствами энергосбережения;
- повышение надежности и качества теплоснабжения при модернизации и ремонтно-эксплуатационном обслуживании систем ЖКХ;
- сохранение энергетической безопасности страны за счет рационального потребления энергоресурсов различного назначения в течение всего жизненного цикла энергопотребляющих природно-технических систем.
Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается: применением нормативно-методических документов Минпромэнерго РФ, зарегистрированных Минюстом РФ, при организации и проведении более 1100 энергетических обследований хозяйствующих субъектов Приморского края; оценками качества теплоснабжения в 1999-2003 гг. 40-70% населения, отапливаемого централизованно; оценками потенциала энергосбережения на 100% электростанций, электрических и тепловых сетей, жилого фонда и 63,6-69,5% промышленных и иных потребителей; научным и практическим опытом разработки и эксплуатации энергосберегающих технологий и оборудования для тепловой обработки изделий из бетона и переработки отходов птицеводства.
Реализация основных результатов работы осуществлена в типовых проектах и применении энергосберегающих устройств, способов и технологий в Приморском крае: на предприятиях сборного бетона и железобетона (1986-1990 гг.); на птицефабрике Надеждинская (1993-1995 гг.); при проведении энерготехнологических обследований (1999-2003 гг.) и оценке кризиса в системе теплоснабжения; при выполнении государственного контракта Л 0088 Создание Приморского инновационного центра энерго- и ресурсосбережения по ФЦП Интеграция высшего образования и фундаментальной науки (2002-2004 гг.); при разработке программы развития коммунальных электрических сетей ОАО Примкомэн (2004 г.); в учебных процессах ВУЗов ДВ России (1999-2007 гг.) по специальностям № 280201 Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов и № 180103 Судовые энергетические установки и для слушателей ИПК по программе Энергосбережение в строительстве.
Апробация. Основные результаты работы обсуждены и одобрены: на Всесоюзной научно-технической конференции Бетон и железобетон, ресурсо- и энергосберегающие конструкции и технологии на Дальнем Востоке (Владивосток, 1988); на Всесоюзной конференции Развитие производительных сил Сибири (Новосибирск, 1990); на Международной конференции Экология и безопасность жизнедеятельности (Владивосток, 1994); на Международной конференции Нетрадиционная энергетика и технология (Владивосток, 1995); на II Тихоокеанской экологической конференции Инженерные решения экологических проблем прибрежных регионов (Владивосток, 1995); на Международной конференции Нетрадиционная энергетика (Владивосток, 1996); на Международном симпозиуме Сознание и наука: взгляд в будущее (Владивосток, 2000); на V Международном инвестиционном Форуме Дальневосточные энергетические проекты: про-блемы межрегиональной кооперации. Приграничное сотрудничество как форма интеграции Дальнего Востока в регион СВА (Хабаровск, 2003); на I Европейско-Тихо-океанском Конгрессе Глобализация: взаимодействие экономик, культур, технологий и природы (Владивосток, 2003 г.); на ежегодных конференциях энергетиков Приморского края (Владивосток, 1999-2004 гг.); на Тихоокеанском энергетическом Форуме ТЭФ -2005 (Владивосток, 2005); на IV Всероссийской научно-технической конференции с международным участием Энергетика: управление, качество и эффективность использования энергоресурсов (Благовещенск, 2005), на II Международном экологическом Форуме Природа без границ (Владивосток, 2007).
Публикация работ. Содержание диссертации опубликовано в 98 печатных работах, в т. ч. в 79 статьях, из них 13 - в ведущих журналах и изданиях, рекомендуемых ВАК, 3 монографиях, рекомендациях ВНИИЖелезобетон, справочном и учебном пособиях, 10 авторских свидетельствах и патентах, 2 типовых проектах.
Структура и объём. Диссертация состоит из введения, 7 глав, основных результатов и выводов, списка использованных источников и приложений. Диссертация содержит 319 страниц текста, включающего 58 рисунков, 63 таблицы, 206 наименований литературных источников и 12 приложений на 65 страницах.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении охарактеризована актуальность и цель работы, новизна и значимость защищаемых положений и работы в целом, достоверность и обоснованность научных положений и выводов, приводятся сведения о реализации результатов работы, апробации и публикации, структура работы.
В первой главе дано определения энергопотребляющим природно-техничес-ким системам и обоснована принадлежность изучения их к геоэкологии.
Для этого использованы фундаментальные положения В.В. Куриленко, В.И. Осипова и В.Т. Трофимова относительно принадлежности изучения изменений в системе природа - человек - общество к сфере интересов междисциплинарной науки - геоэкологии, в т. ч. за счет использования в оценках гармоничного развития общества и природы таких технических критериев, как нормирование потребления ресурсов и снижение удельного ресурсопотребления.
По нашим данным, рост удельных расходов топливно-энергетических ресурсов, обусловленный отсутствием жесткого нормирования их потребления, сопровождается увеличением технологической энергоемкости выпускаемых товаров (услуг) и снижением эксплуатационной энергоэкономичности существующих и создаваемых технологий, конструкций и сооружений, для компенсации которых расходуются сверхнормативные объемы топлив с образованием соответствующих количеств загрязняющих веществ.
По данным В.И. Осипова, привлечение технических критериев к защите и восстановлению природно-технических систем расширяет сферу интересов геоэкологии, которая в пределе должна Еобъединить все науки о Земле с целью комплексного решения экологических проблем, связанных с эволюцией и ресурсами геосферных оболочек, и влиянием на них антропогенной деятельности.
Показано, что В.И. Осипов и В.Т. Трофимов сходятся во мнениях относительно необходимости выработки и обоснования принципов и механизмов природоохранной политики, имеющих целью уменьшение или ликвидацию негативных антропогенных воздействий на экологические функции геосфер Земли, рациональное использование природных ресурсов.
На основе этих фундаментальных положений и с учетом того, что энергопотребляющие природно-технические системы подвержены воздействию множества факторов, от которых зависит нормирование удельного потребления топливно-энергетических ресурсов, позволяющее привлечь дополнительные средства к защите природной среды от загрязняющих веществ, получаемых при сжигании топлив, приводятся доказательства принадлежности изучения энергопотребляющих природно-технических систем к геоэкологии.
На основе анализа роста потенциала энергосбережения на 16,73% в Приморском крае в 1999-2003 гг. (см. рис. 1), роста среднедушевого энергопотребления
Рис. 1. Среднедушевое энергопотребление
и потенциал энергосбережения в регионах ДВФО и Приморском крае
с 2,9 до 6,56 тут/чел, состоящего на 21,9-28,9% из потерь и нерационально использованных ТЭР, роста образования загрязняющих веществ на энергоисточниках в 1,44-1,9 раза по отношению к уровню 1999 г. (см. рис. 2), снижения экономических и социальных показателей (см. рис. 3) сделан вывод о неадекватности роста среднедушевого энергопотребления динамике качества жизни.
Рис. 2. Образование загрязняющих веществ из-за нереализованного
потенциала энергосбережения Приморского края
Рис. 3. Среднедушевые денежные доходы населения и тарифы на
жилищно-коммунальные услуги в Приморском крае в реальных ценах
С учётом мирового опыта выдвинута рабочая гипотеза об использовании средств энергосбережения для защиты и восстановления энергопотребляющих природно-технических систем за счёт предотвращения образования загрязняющих веществ от сжигания топлив на энергоисточниках, а также за счет получения полезных результатов в экономической и социальной сферах.
Для решения задач диссертации и проверки этой гипотезы в качестве объектов исследования были выбраны:
- программа стабилизации социально-экономического положения в Приморском крае на 1999-2003 гг.;
- энергопотребляющие природно-технические системы Приморского края;
- оборудование и технологии для тепловой обработки бетона.
В качестве предметов исследования служили:
- состояние и эффективность потребления топливно-энергетических ресурсов в региональной энергопотребляющей природно-технической системе;
- возможности и средства повышения экологической безопасности существующих и создаваемых технологий, конструкций и сооружений за счет повышения эффективности и рационального использования топливно-энергетических ресурсов;
- стационарные и нестационарные топливно-энергетические балансы оборудования и технологий для тепловой обработки изделий из бетона и железобетона.
Для проведения исследований использованы методы: энергетического обследования; прикладные методы негэнтропийного анализа; ретроспективной пропорции (авторский); топливной составляющей; теплопередачи, тепло- и массообмена; суперпозиции при теплообмене и экзотермии цемента; экспериментального исследования тепловых процессов в образцах, на опытно-промышленных установках и на технологических линиях по производству изделий из железобетона; экспериментального исследования тепловых процессов при переработке отходов птицеводства электрометодами.
Во второй главе путем анализа Программы Стабилизация социально-эконо-мического положения в Приморском крае на 1999-2003 гг. установлено, что за счёт энергосбережения представляется возможным достичь целей по 15 из 21 стратегии, в то время как её авторами запланированы только пять стратегий.
Показано, что достижение целей возможно в секторах реальной экономики и социальной сферы за счет реализации известных и некоторых новых (авторских) энергосберегающих предложений, непосредственно приводящих к положительным результатам. Опосредованное влияние энергосбережения не анализировалось.
По опубликованным данным, энергоисточники Приморского края в 1999-2003 гг. выбрасывали в атмосферу суммарно до 72,25-80,2% твёрдых, газообразных и жидких загрязняющих веществ из общего количества выбросов стационарными источниками. В их числе загрязняющие вещества, полученные при сжигании топлив для компенсации сверхнормативных потерь ТЭР в 2002 г. (2,82 млн. тут), составляли более 47% из общего количества выбросов энергоисточниками.
В городах Приморского края с высоким индексом загрязнения атмосферы (ИЗА > 7) в 2002 г. проживали 1202,6 тыс. чел., а Уссурийск был включён в список 34 городов России с лочень высоким загрязнением атмосферы (ИЗА > 14). В 2003 г. (потенциал энергосбережения 3,32 млн. тут) в этот список кроме Уссурийска (ИЗА = 18,6) был включен Владивосток (ИЗА = 14,6), а в число городов с высоким загрязнением - Партизанск (ИЗА = 11,3).
В других регионах ДВФО при росте потенциала энергосбережения в 1995-2003 гг. от 2,75 до 6,2 млн. тут (в 2,25 раза) среднедушевое энергопотребление возросло от 6,04 до 7,76 тут/чел (в 1,27 раза) и состояло на 8,5-24,7% из среднедушевых потерь ТЭР (см. рис. 1). В условиях высокого загрязнения атмосферы (ИЗА > 7) в 2002 г. в ДВФО проживали 3142,1 тыс. чел. или около 44% населения.
Стоимость потерь ТЭР в Приморском крае оценивалась в 1999-2003 гг. от 3,6 до 4,76 млрд. руб. (18-23% от бюджета 2004 г.). Внесение этих расходов в себестоимость услуг по энергоснабжению сопровождалось ростом тарифов более интенсивным, чем рост среднедушевых доходов населения (см. рис. 3).
Эти факторы в сочетании падением занятости населения снижают привлекательность Приморского края населения снижается: более 60% выбывающих - трудоспособные, треть - дети и около 2% - старше трудоспособного возраста.
Полученные нами данные подтверждают вывод Института энергетической стратегии Минэнерго РФ об утрате энергетическим сектором доминирующих функций устойчивого развития в координатах лэкономика - энергетика - экология. Результаты наших исследований свидетельствуют о том, что снижение показателей качества жизни согласуется со снижением эффективности потребления ТЭР, то есть с ростом потенциала энергосбережения.
Следовательно, повышая эффективность потребления ТЭР, можно ожидать роста качества жизни в экологической, экономической и социальной сферах.
Методом ретроспективной пропорции (см. стр. 24) с использованием структуры потенциала энергосбережения 2002 г. в объёме 2,82 млн. тут (см. рис. 4) установлено, что за счет реализации энергосберегающих мероприятий по некоторым наиболее крупным направлениям можно предотвратить образование основных загрязняющих веществ в Приморском крае на 22,8-47,7% за счёт снижения удельного энергопотребления до нормативных уровней.
Рис. 4. Структура потенциала энергосбережения Приморского края
в 2002 г.
В частности, были оценены перспективы защиты природной среды в Приморском крае за счет: утилизации теплоты стоков электростанций; плазменного сжигания угля вместо использования мазута для подсветки факела; когенерации электроэнергии в 77 котельных с котлами мощностью более 5,8 МВт; повышения качества автомагистралей за счет изготовления высокопрочной бетонной плиты на местных материалах с утилизацией золы-унос электростанций, экономии цемента и снижения выбросов от автотранспорта и асфальтобетонных заводов; утилизации горючих газов закрытых угольных шахт; ликвидации складирования опасных отходов птицеводства (куриного помета) за счет сушки и обеззараживания электрометодами при когенерации электроэнергии в котельных и др. - всего 19 проектов.
Кроме предотвращения образования загрязняющих веществ от сжигания топлив на энергоисточниках за счёт реализации потенциала энергосбережения 2002 г. (2,82 млн. тут) получены оценки возможного снижения:
- тарифа на электроэнергию от электростанций на 4,6 - 6,25%;
- себестоимости тепловой энергии от электростанций на 2,7 - 24,1%;
- себестоимости тепловой энергии от котельных ЖКХ на 18,6 - 63,8%;
- себестоимости некоторых основных видов местных товаров и услуг: стро-ительных материалов и изделий (цемент, керамзит, известь, железобетон, шифер) - на 1,38 - 43,4%; продуктов питания (хлеб, сахар, пиво, квас, дрожжи, плодоовощные консервы) - на 1,25 - 17,70%; экспортных товаров (клинкер, флюорит, борат кальция, борная и серная кислота) - на 2,35 - 14,48%; теплоснабжения от ведомственных котельных - на 1,23 - 34,25%.
Возможности решения социальных проблем оценивались по снижению расходов краевого и местных бюджетов на компенсацию стоимости сверхнормативных потерь ТЭР, в т. ч. включаемых в энерготарифы.
В частности, субвенции ОАО Дальэнерго в счет электропотребления тремя филиалами (из 28) КГУП Примтеплоэнерго по льготному (0,0002 руб/кВтХч) тарифу в 2002 г. при действующем тарифе 1,56 руб/кВтХч оценивались в 55,88 млн. бюджетных средств. При этом стоимость потерь и нерационально использованных ТЭР в этих филиалах оценивалась в 272 млн. руб.
Применение комбинированных электроисточников (ветровая + дизельная электростанции) в труднодоступных районах Приморского края позволит снизить себестоимость электроэнергии от 3,29 - 21,55 руб/кВтХч (2002 г.) до 1,26 - 1,8 руб/кВтХч, что приведет к снижению в 3,6 - 9,0 раз расходы бюджетов на компенсацию населению разницы в тарифах (на 5,66 - 139,7 млн. руб/год).
Проведенный анализ показал, что реализация потенциала энергосбережения 2002 г. (2,82 млн. тут) приведет к экономии до 19,5% средств бюджета (к уровню 2004 г.), которые можно направить на финансирование социальной сферы.
Получение полезных результатов средствами энергосбережения одновременно в природоохранной, экономической и социальной сферах региональной Программы свидетельствует о центральном доминировании энергосбережения в системном подходе к защите и восстановлению энергопотребляющих природно-техниче-ских систем в строительном комплексе и ЖКХ. В дальнейшем это положение использовано нами в качестве одного из принципов методологии для организации непрерывного мониторинга, диагностики, управления и модернизации энергопотребляющих природно-технических систем.
Положительные результаты, одновременно получаемые в природоохранной экономической и социальной сферах, предложено считать максимально полезными. Представляется, что такие результаты соответствуют трехмерной модели гармоничного развития общества и природы.
По результатам анализа структуры потенциала энергосбережения Приморского края (см. рис. 4) сформулирован также принцип дифференцированной ответственности каждого субъекта энергопотребляющих природно-технических систем за образование загрязняющих веществ при сжигании топлив на энергоисточниках пропорционально потенциалам энергосбережения в субъектных технологиях.
Так, доля электростанций и тепловых сетей ОАО Дальэнерго в потенциале энергосбережения 2002 г. составляла 51,9% (см. рис. 4). Остальные потери были сформированы в других подсистемах региональной энергопотребляющей природно-технической системы. Эти потери были компенсированы сжиганием топлива на энергоисточниках, связанных с потребителями договорными обязательствами по энергоснабжению. Во всех этих случаях дополнительное сжигание топлив сопровождалось образованием загрязняющих веществ в объемах, больших, чем должно быть при нормативном потреблении топливно-энергетических ресурсов.
Поэтому для получения максимально полезных результатов в защите природной среды необходимо воздействовать не только на энергоисточники, стимулируя их на повышение качества топлив, модернизацию оборудования и режимов горения, повышение эффективности улавливания загрязняющих веществ. Необходимо воздействовать и на те хозяйствующие субъекты, которые, не имея топливосжигающих технологий, вынуждают энергоисточники на дополнительное сжигание топлива для компенсации потерь и нерационально используемых ТЭР в субъектных технологиях в течение всего жизненного цикла - от проектирования до строительства, эксплуатации и утилизации.
В качестве административной меры это воздействие может быть выражено ответственностью проектировщиков, строителей и ремонтно-эксплуатационных служб потребителей (хозяйствующих субъектов) за образование загрязняющих веществ пропорционально субъектным потенциалам энергосбережения.
Таким образом, принцип дифференцированной ответственности расширяет методические основы и повышает эффективность правоприменительной практики в сфере экологизации управления по ИСО 14000 тем, что реализует возможность учитывать системное влияние всех и каждого энергопотребляющего субъекта на экологическую безопасность существующих и создаваемых технологий, конструкций и сооружений.
В третьей главе на основе принципа доминанты энергосбережения в системном подходе исследованы техногенные и антропогенные факторы развития кризиса в региональной энергопотребляющей природно-технической системе теплоснабжения Приморского края. Схема развития кризиса представлена на рис. 5.
В ходе анализа установлено, что основной причиной усиления негативного техногенного воздействия энергоисточников на экологические функции геосфер (см. рис. 2) являются многочисленные разноуровневые антропогенные факторы, которые можно сгруппировать следующим образом:
- неконкретная формулировка общественно полезных целей при техническом обслуживании и ремонте объектов и подсистем региональной энергопотребляющей природно-технической системы;
- отсутствие мониторинга и диагностики энергопотребляющих природно-тех-нических систем всех уровней;
- неэффективное взаимодействие между производителями и потребителями энергоресурсов на производственном, муниципальном и региональном уровнях.
Воздействие этих факторов концентрируется в виде отчетно-статистического метода нормирования удельных расходов ТЭР, предусматривающего включение сверхнормативных потерь и нерационально используемых ТЭР в удельные расходы энергоресурсов, рис. 6.
Рис. 5. Схема причинно-следственных связей развития кризиса *)
в энергопотребляющей природно-технической системе теплоснабжения Приморского края
__________________________
*) Выделены элементы действующей учётной политики, формирующие отчетно-статистический метод
нормирования удельных расходов топливно-энергетических ресурсов
Рис. 6. Схема негативного воздействия антропо-техногенных
факторов на экологические функции геосфер Земли
В результате этого:
- энергосберегающие решения реализуются фрагментарно - на отдельных видах оборудования - и нацелены на получение краткосрочных, часто не имеющих количественных оценок и потому не учитываемых, эффектов;
- потребителям выставляются счета для оплаты теплоэнергии, не потребленной ими, по тарифам, содержащим стоимость сверхнормативных потерь.
В результате этих противоречий создаётся затруднительное положение, приводящее к ухудшению состояния природной среды, расстройству экономики и социальной сферы, то есть - к кризису.
Единообразие принципов и методов организации работы в системах теплоснабжения, электроснабжения и потребления ТЭР позволяет распространить этот вывод на все энергопотребляющие природно-технические системы. Этот вывод подтвержден энергетическими обследованиями множества промышленных и приравненных к ним предприятий Приморского края, а также потребителей ТЭР, относящихся к жилому фонду и к бюджетной сфере (всего более 1100).
Основной вывод из проведенных исследований состоит в том, что возникновению и развитию кризиса способствуют антропогенные факторы, основными из которых являются:
- несовершенство взаимодействия между производителями и потребителями энергоресурсов, являющимися основными подсистемами синергетической системы, реализующей процесс энергоснабжения-энергопотребления, эффективность которого зависит от взаимной координации и упорядоченности поведения этих подсистем;
- отчётно-статистический метод нормирования удельных расходов ТЭР, основанный на бухгалтерской отчётности и не предусматривающий объективную оценку эффективности потребления энергоресурсов вследствие внесения сверхнормативных потерь в нормы удельного энергопотребления.
В четвёртой главе предложена типизация разноуровневых энергопотребляющих природно-технических систем, разработанная по результатам выполненных исследований.
Установлено иерархическое соподчинение соответствующих типов таких систем по производственно-территориальному признаку на принципе поглощения относительно простых и мелких систем более крупными и сложными с образованием на их основе региональных и межрегиональных систем, рис. 7.
Рис. 7. Производственно-территориальная иерархия энергопотребляющих природно-технических систем *)
К системам элементарного технического и потребительского уровней предложено относить гражданские здания, машины и оборудование, потребляющие элек- трическую, тепловую энергию и (или) воду. Они могут иметь энергоисточники, где потребление топлива приводит к образованию загрязняющих веществ.
Производственно-технологический уровень формируют предприятия, имеющие в своём составе топливо- и энергопотребляющее оборудование, технологические процессы, вспомогательные производства и службы.
______________________
*) Выделены предложения автора диссертации
Коммунальный уровень представлен централизованными и дробно-функциона-льными системами энергоснабжения гражданских зданий.
Производственно-технологические и коммунальные ЭПТС формируют селитебно-территориальный уровень в границах поселковой и городской агломерации.
Региональный уровень представлен совокупностью систем селитебно-террито-риального и агломерационно-городского уровней.
Межрегиональный уровень имеет место при электроснабжении от межрегиона- льной или от общероссийской энергосистемы.
Все энергопотребляющие природно-технические системы являются системами техногенными по определению. Системы низших иерархических уровней (до агломерационно-городского включительно) могут входить в состав соответствующих территориально-производственных комплексов (ТПК) - горно-химического, горно-металлургического, лесохимического и др.
Согласно определению, ТПК включают в себя предприятия и учреждения, связанные между собой и с производственной инфраструктурой (здания, сооружения, транспортные системы, необходимые для производства) совместным использованием территорий, природных и трудовых ресурсов.
Следовательно, с позиций потребления ТЭР (одна из групп природных ресурсов) каждый ТПК можно рассматривать как совокупность энергопотребляющих природно-технических систем различного уровня.
Региональные ТЭК и ЖКХ также сформированы энергопотребляющими природно-техническими системами более низких уровней - электростанциями, котельными, распределительными сетями, потребителями.
При этом энергопотребляющие природно-технические системы высших иерархических уровней (регионального, межрегионального) поглощают и ТЭК, и ТПК, и прочие системы, представленные отдельными поселениями, предприятиями, жилыми и общественными зданиями и т. д.
По Н.Ф. Реймерсу (1990), исследование экосистем (геосистем) высоких иерар-
хических уровней (включая ТПК и системы расселения) входит в сферу специального раздела экологии - геоэкологию.
По В.В. Куриленко (2004), В.Т. Трофимову (2006) и др. геоэкология - это междисциплинарная наука, исследующая закономерности формирования экологических функций геосферных оболочек Земли под влиянием природных и природно-техногенных процессов в связи с жизнедеятельностью человека и существования биоты, а также ориентированная на обоснование социально-экономических и нормативно-правовых механизмов рационального природопользования.
Такое определение предусматривает не только выявление фактов, мониторинг и динамику закономерностей образования загрязняющих веществ от сжигания топлив. Оно ориентирует науку на разработку и применение практических мер по улучшению ситуации. В частности, на рациональное снижение объемов изъятия ресурсов (ресурсная функция литосферы), на предотвращение негативного техногенного изменения геохимической и геофизической экологических функций атмо-, гидро- и педосферы, от которых зависят условия жизни и деятельности человека.
В связи с наличием объективного соподчинения энергопотребляющих природно-технических систем с переходом мелких и относительно простых систем в состав более крупных и сложных представляется необходимым при анализе изменения экологических функций геосфер, разработке природоохранной политики и эффективных механизмов ее реализации относить мониторинг и диагностику энергопотребляющих природно-технических систем всех уровней к геоэкологии.
Кроме того, иерархическая соподчиненность типизированных энергопотребляющих природно-технических систем показывает, что модернизация отдельных подсистем регионального ТЭК или ЖКХ не может привести к максимально полезным результатам, если не предусматривать повышение эффективности использования ТЭР у всех подсистем, поглощенных системами ТЭК и ЖКХ или подключенных к ним.
Этот вывод основан на том, что применительно к 2002 г. в составе регионального потенциала энергосбережения (2,82 млн. тут) только 1,46 млн. тут (51,9%) принадлежали электростанциям и магистральным тепловым сетям. Остальные 1,36 млн. тут (48,1%) принадлежали подключенным к ним объектам, не относящимся к этим системам по определению (см. рис. 4).
В 2003 г. (3,32 млн. тут) это соотношение было представлено как 2,033 млн. тут (61,23%) и 1,287 млн. тут (38,77%).
Поэтому ТЭК и ЖКХ следует относить к системам производственно-техноло-гического уровня иерархической модели. Прогнозы достигаемых целей должны относиться в основном к их собственным технологиям и характеризоваться ограниченным влиянием на достижение экологического, экономического и социального качеств развития региона.
Таким образом, типизация энергопотребляющих природно-технических систем открывает возможность устанавливать их границы и реально оценивать получение полезных результатов, свойственных каждому иерархическому уровню.
В пятой главе изложена совокупность принципов и методов организации теоретической и практической деятельности (методология) по защите и восстановлению энергопотребляющих природно-технических систем в строительном комплексе и ЖКХ, разработанная на основе принципов, сформулированных в гл. 2.:
- центрального доминирования энергосбережения в системном подходе к защите и восстановлению энергопотребляющих природно-технических систем;
- дифференцированной ответственности субъектов энергопотребляющих природно-технических систем за образование загрязняющих веществ от сжигания топлив на энергоисточниках пропорционально субъектным потенциалам энергосбережения.
Метод формирования энергоэффективных основных фондов (метод цели) объединяет теоретические и практические принципы и методы получения максимально полезных результатов при защите и восстановлении энергопотребляющих природно-технических систем в длительной перспективе за счёт формулирования и достижения общественно полезных целей при проектировании (минимизация технологической и эксплуатационной энергоемкости), возведении (соблюдение проектных решений) и эксплуатации (поддержание работоспособности при техническом обслуживании и восстановление при ремонте) энергоэффективных объектов строительного комплекса и ЖКХ.
В работе показано, что обеспечение удельного теплопотребления на отопление существующего жилого фонда Приморского края на уровне, требуемом СНиП 23-02-2003, позволит снизить энергопотребление жилым фондом в 3-5 раз.
В сочетании с эффективными распределительными сетям (сегодня потери превышают 39% от пропуска) и энергоисточниками, использующими нетрадиционные и возобновляемые виды энергии, можно предотвратить образование загрязняющих веществ по отношению к 2002 г. на 4,67-12,57% (126,2 тыс. т). Дальнейшее повышение энергетической экономичности зданий приведет к более высоким результатам в защите и восстановлении региональной энергопотребляющей природно-технической системы.
Метод энергосберегающей учётной политики (метод действий) составляет научно-техническую основу методологии, рис. 8.
Рис. 8. Алгоритм реализации энергосберегающей учётной политики в энергопотребляющих природно-технических системах *)
Он разработан в результате исследования причин кризиса в энергопотребляющей природно-технической системе Приморского края с использованием прикладных методов негэнтропийного анализа и предназначен для непрерывного мониторинга и диагностики ЭПТС всех типов с целью оценки эффективности потребления ТЭР, ретроспективной и прогнозной оценки экологической безопасности существующих и создаваемых технологий, конструкций и сооружений.
Метод предусматривает выявление на основе анализа топливно-энергетическо-го баланса антропо-техногенных причин кризиса и устранение их за счет приведения удельного энергопотребления к нормативам согласно паспортам и проектам либо к его минимизации (меньше проектных значений) вследствие системного подхода к совершенствования баланса, т. е. во всех субъектах системы.
В основу метода положены известные из практики Госэнергонадзора России действия, применяемые при проведении энергетических и энерго-экономических обследований потребителей ТЭР. Для решения задач по защите и восстановлению энергопотребляющих природно-технических систем они дополнены требованием
________________________
*) Выделены предложения автора диссертации
Рис. 9. Алгоритм оценки предотвращения образования загрязняющих
веществ от реализации потенциала энергосбережения
проведения энерго-экологических обследований с целью получения ретроспективных и прогнозных оценок предотвращения образования загрязняющих веществ в зависимости от эффективности потребления ТЭР с учетом местных условий по методу ретроспективной пропорции.
Метод ретроспективной пропорции (метод прогноза) позволяет оценивать предотвращение образования загрязняющих веществ с учетом потенциала энергосбережения, особенностей источников энергоснабжения, объемов, вида и характеристик потребляемого топлива, местных климатических условий, а также количества согласованных загрязняющих веществ от сжигания топлив.
Суть метода заключается в применении к согласованным объёмам образования загрязняющих веществ на энергоисточнике коэффициента топливной пропорции
,
где - количество топлива, эквивалентное потерям и нерационально использованным энергоресурсам каждого вида у обследуемого потребителя, т;
- годовые расходы топлива, сожжённого на энергоисточниках, снабжающих обследуемого потребителя энергоресурсами каждого вида, т.
Правомерность применения коэффициента топливной пропорции обусловлена неделимостью процесса сжигания топлива для производства полезных товаров (услуг) и для компенсации потерь, в т. ч. сверхнормативных.
Алгоритм энергосберегающей учётной политики применялся нами при энергетических обследованиях в Приморском крае, а также был рекомендован и принят в 2003 г. к применению в управлениях Госэнергонадзора ДВФО, рис. 9.
Реализация метода действия отвечает требованиям Международного стандарта ИСО 9001: 2000, относящегося к качеству продукции, см. таблицу.
№ п/п | Требования п. 8.5.3 ИСО 9001:2000 Предупреждающие действия | Действия потребителей ТЭР в рамках энергосберегающей учётной политики |
1 | Установление потенциальных несоответствий и их причин | Оценка потенциала энергосбережения и прогноз защиты природной среды |
2 | Оценивание необходимых действий с целью предупреждения появления несоответствия | Разработка рекомендаций по энергосбережению с целью предотвращения образования загрязняющих веществ |
3 | Определение и осуществление необходимых действий | Выбор и реализация мер, приводящих к максимально полезным результатам |
4 | Записи результатов предпринятых действий | Мониторинг энергосбережения |
5 | Анализ предпринятых предупреждающих действий | Диагностика природоохранной эффективности реализованных энергосберегающих мер |
Учитывая, что подавляющее большинство энергопотребляющих природно-тех-нических систем является продукцией различных отраслей строительства (жилищного, энергетического, промышленного и др.), можно утверждать, что этот метод в сочетании с другими методами (цели, координации и мотиваций) позволяет
интегрировать на каждой ЭПТС любого иерархического уровня управление качеством продукции строительных отраслей с эффективными системами экологического управления, обеспечивая их максимальную результативность.
Метод согласования интересов на энергетическом рынке (метод мотиваций) направлен на совершенствование методов взаимодействия производителей и потребителей энергоресурсов на основе рассмотрения их как единой синергетической системы, связанной закономерным технологическим процессом производства и потребления энергоресурсов.
Он предусматривает развитие нормативно-правовой базы в сферах стимулирования энергосбережения как бизнеса, администрирования в природоохранной сфере, а также другие действия, ставящие целью получение максимально полезных результатов при возведении и эксплуатации строительных объектов и ЖКХ.
Метод Карта антропогенных факторов (метод координации) предназначен для повышения качества организации и результативности непрерывного мониторинга и диагностики энергопотребляющих природно-технических систем по методу действий и методу прогноза.
На трех нижних уровнях Карты систематизированы наиболее распространённые факторы, сформулированные в виде действующих форм организации работ в сфере потребления топливно-энергетических ресурсов, рис. 10.
На двух верхних уровнях размещены предлагаемые формулировки конечных целей организации работ, отвечающие принципам и методам повышения объективности мониторинга и адекватности моделирования ЭПТС.
Ранжирование приведенных в Карте форм позволяет оценивать соответствие выбираемых способов организации научных, производственных и других действий достижению максимально полезных результатов в защите и восстановлении энергопотребляющих природно-технических систем. Механизм реализации метода заключается в движении от нижнего иерархического уровня Карты к верхнему.
Метод образования имеет целью обучение специалистов и широких слоёв населения основам энергосбережения и формулировке общественно полезных конечных целей при разработке, строительстве, эксплуатации и утилизации энергопотребляющих природно-технических систем.
Авторские программы Энергосбережение в строительстве (сертифицирована
в 2002 г. администрацией Приморского края, а в 2004 г. Минобразования РФ) и Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов применяются в ВУЗах и ИПК.
Таким образом, сочетание принципов с научными, управленческими, производственным и обучающим методами позволяет вести непрерывный мониторинг и диагностику энергопотребляющих природно-технических систем, включающий: изучение состояния всех энергопотребляющих объектов ЭПТС; анализ эффективности потребления ТЭР и зависящее от нее образование загрязняющих веществ на энергоисточниках; получение ретроспективных и прогнозных оценок природоохранной эффективности потребления энергоресурсов до и после модернизации с учетом местных условий эксплуатации.
В шестой главе приводятся примеры практического применения предлагаемых принципов и методов. В частности, смоделировано восстановление депрессивной островной энергопотребляющей природно-технической системы Рейнеке (селитебно-территориальный уровень), входящей в энергопотребляющую природно-техническую систему Владивостока (агломерационно-городской уровень), рис. 11.
Согласно методу цели, гармоничному развитию поселка будет способствоватьформирование энергопотребляющей природно-технической системы в составе энергоэкономичных гражданских зданий и энергоисточника, использующего нетрадиционные и возобновляемые виды энергии.
Энергетическая Организация Учётная Нормирование Мотивации Инвестиции
политика энергосбережения политика расходов ТЭР
4
3
2
1
0
Рис. 10. Карта антропогенных факторов *)
____________________________
*) Выделены факторы, приведшие к развитию кризиса в региональной энергопотребляющей природно-технической системе
Приморского края
Для электроснабжения поселка предлагается ветрогенератор с подпиткой акку- муляторной станции генератором, работающим на биогазе, вырабатываемом из бытовых отходов, что предотвращает сжигание на ближайшей электростанции (ВТЭЦ-2) в среднем 940,6 т Приморских углей).
Рис. 11. Схема восстановлении островной энергопотребляющей
природно-технической системы Рейнеке *)
___________________
*) Выделены предложения автора диссертации
Теплоснабжение посёлка предлагается от гео- и гидротермальных тепловых насосов в сочетании с солнечными коллекторами.
Максимальная полезность результатов этого сценария обеспечивается снижением энергоемкости зданий и повышением качества теплоснабжения, развитием туризма, в т. ч. технологического (синергетическая энергопотребляющая природно-техническая система), развитием социальной сферы и другими аспектами.
Многие полезные результаты этого сценария достижимы и при электроснабжении острова от материковой системы. Однако их нельзя считать максимальными, так как: исключается технологический туризм (нет синергетической ЭПТС); потребуется сжигать топливо на ВТЭЦ-2 с образованием загрязняющих веществ; тарифы на электро- и теплоэнергию будут зависеть от цены на топливо.
На основе предлагаемых принципов и методов разработаны концептуальные предложения по защите, восстановлению и управлению региональной энергопотребляющей природно-технической системы Приморского края за счет корректировки антропогенных факторов, сдерживающих формирование энергоэффективных фондов строительного комплекса и ЖКХ.
В частности, метод образования необходимо использовать в 87,5% случаев, научные методы (действия и прогноза) и метод цели - по 71,4%, метод мотиваций необходимо применять в 42,8%, а метод координации - в 14,3% случаев.
Применение системного подхода в 57,4% случаев основано на принципе доминанты энергосбережения и в 28,6% случаев на принципе дифференцированной ответственности субъектов энергопотребляющих природно-технических систем за образование загрязняющих веществ от сжигания топлив на энергоисточниках пропорционально потенциалам энергосбережения в субъектных технологиях.
В седьмой главе теоретически и экспериментально обоснованы устройства, способы и технологии для тепловой обработки изделий из железобетона, минимизированные по удельному теплопотреблению - до уровней, меньших, чем предусмотрено Временными нормами для расчета расхода тепловой энергии при тепловлажностной обработке сборных бетонных и железобетонных изделий в заводских условиях (СН513-79). На устройства и способы получены семь авторских свидетельств и патентов.
а) Энергосберегающая технология тепловой конвейер, основанная на организации работы смежных пропарочных камер периодического действия в режиме теплового аккумулятора с переключением на нагрев и охлаждение для утилизации теплоты вентиляционных выбросов. Теплоаккумулирующие свойства ограждений камер усилены созданием стационарны воздушных рубашек (АС № 1183492) на всех теплоотдающих поверхностях. Технологический процесс подчинен циклограмме режима тепловой обработки, предусматривающей теплообмен между камерой на этапе охлаждения изделий и камерой, загруженной свежеотформованными изделиями на этапе предварительного выдерживания.
Экспериментально установлено, что утепление стенок камер стационарными воздушными рубашками позволило снизить температуру их наружных поверхностей до 20-25 оС, в то время как для сплошных стенок она составляет 50-55 оС, рис. 12. Температура в изделии не превышает 80 оС, что свидетельствует о решении задачи при установленном качестве бетона.
Для оценки степени нагрева свежеотформованных изделий теплотой вентиляционных выбросов из камер, где тепловая обработка завершена, использована методика НИИЖБ, учитывающая особенности и критериальные зависимости теплообмена изделий и паровоздушной смеси.
Рис. 12. Эксплуатационные характеристики камеры периодического
действия с тепловым аккумулятором (по АС № 1183492)
а) схема стенки; б) температурный профиль стенки за цикл тепловой обработки
изделий; в) температурный режим изделий и теплообменной системы:
I - теплоаккумулирующий слой; II - буферный слой; III - защитный слой.
Рассчитаны 7 вариантов камер с диапазоном параметров: рабочий объём 30-224 м3; коэффициент загрузки 0,03-0,19; соотношение металл форм / объём бетона 0,81-2,66 т/м3; площадь тепловоспринимающих поверхностей бетона изделий 35-252 м2, форм 62-426,6 м2, ограждений камер 47,0-201,7 м2; заглубление камер в грунт 0,5-2,0 м.
Расчеты показали, что в ходе 2-часового теплообмена можно разогреть свежеотформованные изделия до 20,3- 30,6 оС от исходной температуры 17 оС.
Проверка расчётов по методике ВНИИЖелезобетон, дала значения температуры - на поверхности контрольного изделия 54 оС, а в центре - 30 оС.
Таким образом, два независимых метода подтверждают эффективность утилизации теплоты вентиляционных выбросов для подогрева изделий.
На основе теоретических и экспериментальных исследований, выполненных автором диссертации, ДВ Промстройниипроект разработал в 1986 г. типовой проект № 5501/87 технологической линии тепловой конвейер. Её удельное теплопотребление снижено на 23% против норм, предусмотренных СН513-79. Проект удостоен серебряных медалей ВДНХ (1988 и 1989 гг.).
б) Двухъярусная конвейерная линия с минимизацией теплопотребления за счёт ограничения накопления и утилизации аккумулированной теплоты по АС № 1375622 с использованием АС № 1183492. На основе этих предложений в 1986 г. разработан типовой проект № 5501/86 на камеры непрерывного действия.
в) Модульные пропарочные камеры с изменяемым объемом для гибких технологий завода Авангард ОАО Приморскуголь разработаны на основе теоретических и экспериментальных исследований тепловых полей и температурного профиля ограждающих конструкций камер по АС 1183492 (1983 г.).
г) Производство вентиляционных блоков с ускоренной распалубкой, обеспечивающее твердение изделий в камере дозревания без подачи теплоносителя за счёт первого кратковременного разогрева изделий при формовке.
д) Условия минимизации теплопотребления на кассетно-конвейерной линии были выявлены при решении нестационарного уравнения теплового баланса системы камера дозревания - изделия.
Была поставлена цель теоретически и практически определить условия и найти способы обеспечения тепловой обработки изделий путем разогрева их ограниченным тепловым импульсом в формующем агрегате и последующего твердения в камере дозревания без подачи теплоносителя за счет экзотермии цемента.
Экзотермию всегда учитывают при тепловой обработке бетона. Однако отсутствие метода оценки целевого вовлечения ее в тепловую обработку не позволяло сделать этот процесс прогнозируемым и управляемым.
Сложность решения заключалась в необходимости учета доли нестационарных потерь в тепловом балансе, зависящих от постоянно меняющихся факторов, связанных с последовательностью операций разогрева и перемещения изделий по технологической линии и параметров окружающей среды.
Путем итерационного решения было установлено критериальное значение приведенного сопротивления теплопередаче строительной оболочки камеры, выше которого не требуется привлечение внешних дополнительных источников энергии вследствие более полного и эффективного использования внутренней энергии системы, обусловленной аккумуляцией тепла при первом разогреве изделий и экзотермией цемента. Критерием является 1,8 Rпр, где Rпр = 1,23 м2 оС/Вт - проектное сопротивление теплопередаче, установленное Общесоюзными нормами типового проектирования (ОНТП - 07-85 Минпромстройматериалов СССР).
Граничными условиями решения являлись требования к тепловому режиму кассетных технологий:
- скорость разогрева бетона не более 30 оС в час;
- предельная температура нагрева изделий в камере дозревания Ц 80-85 оС;
- разница температур изделий, извлекаемых из формующего агрегата и камеры дозревания, и среды цеха - не более 40 оС.
Для нахождения приращения температуры контролируемых изделий () в каждый момент времени (i) решалось уравнение теплового баланса
, кДж, (1)
В приходной части баланса учитывалась теплота комплекта лизделия-поддон, загружаемого в камеру после первого разогрева () и тепловыделение изделий (). В расходной части - теплопотери с выгружаемым комплектом (), теплота, аккумулированная комплектом в камере дозревания за счет экзотермии (), и теплоотдача камеры в среду цеха, отнесенная к одному комплекту лизделия-поддон (), вычисляемая по формуле
, (2)
где - потери через ограждающие конструкции камеры дозревания;
- потери с воздухом при замене изделий;
- потери камерой дозревания в грунт после формирования тепловой линзы (4-6 мес. после начала эксплуатации);
N - количество однотипных комплектов в камере дозревания.
При выполнении условий изготовления однотипных изделий, первого нагрева комплекта до 50-55 оС и извлечения прогретых изделий из камеры дозревания при t 60 оС (третье граничное условие задачи) можно принять = .
Тогда с учетом того, что запишем
, град. (3)
Текущую температуру в контролируемых изделиях () с учетом выражений для переменных, приведенных в формуле (3) и в алгоритме, изображенном на рис. 13, рассчитывали по формуле
; (4)
Уравнение (4) решалось в конечных интервалах времени (), равных циклу формования изделий (1; 1,5 и 2 часа), при температуре в камере дозревания 50 оС и 60 оС и среды цеха 15 оС и 20 оС.
Экзотермию бетона () рассчитывали в функции градусочасов [аргумент
ϑ = tбτ ] по методике ВНИИжелезобетон. В связи с тем, что температура изделий, рассчитываемая по формуле (2), является функцией экзотермии, которая,
Рис. 13. Алгоритм решения нестационарного уравнения теплового баланса
системы камера дозревания - изделия на кассетно-конвейерной линии *)
_________________________________
*) Выделены зависимости, предложенные автором диссертации
в свою очередь, зависит от температуры изделия, при решении уравнения (3) для отыскания приращения экзотермии () в интервале (i) значение температуры изделия принималось равным температуре в интервале (i-1).
Если найденное по формулам (2) и (3) значение температуры изделия для интервала (i) превышало температуру в интервале (i-1) не более, чем на 3 оС, то расчет продолжался. В противном случае интервал (i) уменьшался.
Динамика расчётной температуры изделия подтверждена экспериментально и соответствует требованиям ОНТП - 07-85 Минпромстройматериалов СССР по скорости разогрева, предельной температуре нагрева и остывания, рис. 14.
Рис. 14. Прогрев изделия в камере дозревания
кассетно-конвейерной линии
1-9 - температура в объеме изделия; 10 - температура цеха;
Ц×Ц×Ц - расчетная температурная кривая.
Степень использования экзотермии достигает 94%, а удельное теплопотребление составило 200-235 МДж/м3 при норме для обычных кассет 335-400 МДж/м3.
Отсюда следует, что доля полезного использования экзотермии в новом тепловом процессе составляет от 38,4% до 38,8% при 24,2% до 29,6%, характерных для теплового режима обычных кассет. То есть имеет место рост полезного использования внутреннего теплового потенциала системы на 8,8 - 14,6%.
Решению задачи способствовал системный подход: отказ от выдерживания изделий перед разогревом; разогрев до 50-55 оС за 2 часа; равномерность разогрева за счет струйной активизации теплоотдачи пара аппаратами, рассчитанными с учетом рабочих параметров формующего агрегата; тепловая защита теплоотдающих поверхностей камеры дозревания стационарными воздушными рубашками (АС № 1183492); применение теплоизолирующих штор на входном и выходном проемах камеры дозревания (АС № 1207776); оптимизация времени пребывания изделий в камере, обеспечивающего их конечную температуру не более 60 оС.
Как показали испытания, новые устройства и тепловой режим обеспечивают минимизацию удельного теплопотребления при установленном качестве бетона: прочность кубов-образцов на сжатие спустя 24 ч после тепловой обработки составляла 59,5% от проектной класса В 15 (М 200), а в 28-суточном возрасте - 120% при прочности образцов 28-суточного нормального хранения 116% от проектной; прочность на осевое растяжение при изгибе - 1,33 МПа при нормативном сопротивлении 1,17 МПа, призменная прочность (Rпр) - 13,8 МПа при нормативе 11,0 МПа, а начальный модуль упругости (Еб) - 200350-22850 МПа при нормативе 20500 МПа (СНиП 2.03.01-84).
Новые технологии, оборудование и способы тепловой обработки, приведенные в пп. а-д, стимулируют более полное использование внутренней теплоты систем камера - изделия, за счет чего снижают удельное теплопотребление в 1,7-2,0 раза и увеличивают оборачиваемость формующих агрегатов в 1,17-2,6 раза в сравнении с аналогичными технологиями в обычных условиях эксплуатации.
Для прогноза предотвращения образования загрязняющих веществ за счёт эксплуатации разработанных автором 5 видов энергосберегающего оборудования и 4 технологий на заводах стройиндустрии Приморского края приняты допущения:
- доля этих технологий в выпуске изделий для крупнопанельного домостроения сохранилась на уровне 1990-1995 гг. (75-80%);
- потенциал энергосбережения на четырёх заводах ЖБИ, подключенных к тепловым сетям электростанций, сохранился на уровне 441,1 тыс. Гкал/год;
- потребление топлива электростанциями соответствует уровню 2002 г.
С учетом этих допущений природоохранная эффективность оценивается предотвращением образования загрязняющих веществ от сжигания топлив на электростанциях ВТЭЦ-2 и АртемТЭЦ в среднем на 4,56-4,77% (суммарно 31,8 тыс. т).
основные результаты и ВЫВОДЫ
1. На основе установленных при выполнении работы закономерностей функционирования энергопотребляющих природно-технических систем в строительном комплексе и ЖКХ развиты представления о механизмах исследования и модернизации таких систем в течение всего их жизненного цикла. Разработаны и предложены системный подход и методы изучения, оценки состояния, защиты, восстановления и рационального использования топливно-энергетических ресурсов энергопотребляющих природно-технических систем в строительном комплексе и ЖКХ, позволяющие существенно (на 21,9 - 29,8%) снизить потребление топлива в Приморском крае за счет:
- организации мониторинга и диагностики, направленных на выявление доли участия нерационального и неэффективного использования топливно-энергетичес-ких ресурсов в загрязнении природной среды. Сжигание топлива для компенсации сверхнормативных потерь энергоресурсов в региональной энергопотребляющей природно-технической системе в 1999-2003 гг. (2,1-3,32 млн. тут) сопровождалось ростом образования основных загрязняющих веществ (СО, SO2, NOх, золошлаковых отходов) в 1,44-1,9 раза по отношению к 1999 г.;
- 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 согласованных действий, направленных на развитие заинтересованности производителей энергоресурсов в благополучии потребителей, а потребителей - в работоспособности энергоисточников;
- системного подхода к защите, восстановлению и повышению экологической безопасности регионального ЖКХ на основе усиления тепловой защиты и рационального управления энергопотреблением зданий жилого фонда, эффективных распределительных сетей и энергоисточников, использующих нетрадиционные и возобновляемые виды энергии. Такой подход позволяет исключить ежегодное потребление более 890 тыс. т угля и предотвратить образование загрязняющих веществ по отношению к 2002 г. на 4,05-10,89% (123,6 тыс. т);
- создания стационарных воздушных тепловых рубашек для агрегатов тепловой обработки изделий из бетона и железобетона, позволивших за счет снижения потерь в среду цеха в среднем на 47,4% повысить на кассетно-конвейерной линии полезное использование внутренней энергии твердеющей системы (экзотермии цемента) до 38,4-38,8% от общего теплопотребления за процесс против 24,2-29,6% в обычных кассетах. Вследствие этого было снижено потребление топлива и предотвращено образование СО, SO2, NOх, золы на 34,6 - 74,2% в пересчете на 1 м3 изделий.
В камерах периодического действия применение стационарных воздушных тепловых рубашек позволило снизить удельное теплопотребление на 23% против норм, установленных СН 513-79, в т. ч. за счет более полной утилизации теплоты ограждений камеры и прогретых изделий, позволившей повысить оборачиваемость камер в 1,17 раза.
Массовое применение разработанных автором диссертации новых устройств и способов (защищены семью авторскими свидетельствами и патентами) тепловой обработки изделий на заводах Приморского края позволит предотвратить образование основных загрязняющих веществ (СО, SO2, NOх, золы) на электростанциях ВТЭЦ-2 и АртемТЭЦ на 4,56-4,77%;
- 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.
Восстановление депрессивной островной энергопотребляющей природно-тех-нической системы Рейнеке за счет строительства энергоэффективных зданий и комбинированного энергоисточника, на основе ветрогенератора и аккумуляторных батарей, подпитываемых от микротурбин, работающих на биогазе, выработанном из бытовых отходов, с использованием для отопления зданий гео- или гидротермальных тепловых насосов и солнечных коллекторов предотвратит ежегодное сжигание на электростанциях более 940 т Приморских углей и образование загрязняющих веществ на 207,7 т/год.
Переработка отходов трех птицефабрик (куриный помет до 450 т ежесуточно) электрометодами с использованием когенерированной в местных котельных электроэнергии и энергии Солнца исключает потребность в складировании наиболее опасных (заражение сальмонеллами) отходов и предотвратит ежегодное сжигание на электростанциях более 107 тыс. т углей с образованием загрязняющих веществ в количестве 38,65 тыс. т/год.
2. Алгоритм решения уравнения теплового баланса теплопотребляющих агрегатов, устройств и сооружений, последовательно учитывающий долю нестационарных потерь, зависящих от факторов, связанных с внутренними процессами систем, и параметров окружающей среды, позволяет найти конструктивные и эксплуатационные параметры, при которых не требуется привлечение внешних дополнительных источников энергии вследствие более полного и эффективного использования внутренней энергии самой системы.
В частности, для кассетно-конвейерной линии было найдено критериальное значение приведенного сопротивления теплопередаче, реализация которого за счет создания стационарных воздушных тепловых рубашек, размещаемых на всех поверхностях ограждений камеры дозревания позволило выпускать изделия с первым разогревом в формующем агрегате ограниченным тепловым импульсом и последующим твердением в камере дозревания без подачи теплоносителя извне. Сопротивление теплопередаче по критерию 1,8 Rпр, где Rпр = 1,23 м2 оС/Вт - проектное сопротивление теплопередаче, установленное Общесоюзными нормами типового проектирования (ОНТП - 07-85 Минпромстройматериалов СССР), позволило увеличить оборачиваемость формующих агрегатов в 1,17-2,6 раза и снизить удельное теплопотребление в 1,7-2,0 раза в сравнении с аналогичными кассетами в обычных условиях эксплуатации при установленном уровне качества бетона за счет более полного (в среднем на 12,2%) использования внутренней энергии системы (экзотермии цемента). Температура изделий в камере дозревания не превышала 80 оС, а при извлечении - 60 оС.
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.
Использование типизации энергопотребляющих природно-технических систем при разработке программ защиты и восстановления природной среды позволяет устанавливать границы этих систем и реально оценивать получение полезных результатов, свойственных каждому иерархическому уровню.
Наличие объективного соподчинения энергопотребляющих природно-техниче-ских систем позволяет относить к геоэкологии мониторинг и диагностику таких систем всех уровней, а также разработку природоохранной политики и эффективных механизмов ее реализации.
4. По результатам выполненных исследований разработана совокупность принципов (их два) и методов (их шесть) для организации теоретической и практической деятельности по оценке состояния, защиты, восстановления и управления существующих и создаваемых технологий, конструкций и сооружений в строительном комплексе и ЖКХ с целью повышения их экологической безопасности средствами энергосбережения за счет повышения эффективности использования топливно-энергетических ресурсов.
Авторский метод ретроспективной пропорции (сертифицирован решением Президиума ДВ Регионального учебно-методического центра Минобразования и науки РФ от 14.06.2005 № 29) позволяет получать ретроспективные и прогнозные оценки предотвращения образования загрязняющих веществ от сжигания топлив на энергоисточниках в зависимости от потенциалов энергосбережения каждого субъекта энергопотребляющих природно-технических систем, в т. ч. не имеющего топливосжигающих технологий, с учетом местных условий (климат, виды, характеристики топлив и их соотношение, виды потребляемых энергоресурсов и типы энергоисточников, участвующих в энергоснабжении).
5. Реализация потенциала энергосбережения региональной энергопотребляющей природно-технической системы Приморского края 2002 г. (2,82 млн. тут) оценивается предотвращением образования загрязняющих веществ на энергоисточниках в среднем на 35,7% (от уровня 2002 г.), в т. ч.: СО - на 22,84%, SO2 - на 44,12%, NOх - на 47,73%, золошлаковых отходов - на 30,7%.
6. На основе установленных при выполнении работы закономерностей функционирования энергопотребляющих природно-технических систем в строительном комплексе и ЖКХ разработаны и применяются в учебном процессе при чтении лекций и проведении практических и лабораторных занятий для студентов всех форм обучения специальностей № 280201 Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов и № 180103 Судовые энергетические установки программы, в т. ч. программа Энергосбережение в строительстве (лицензирована в 2002 г. администрацией Приморского края, а в 2004 г. Минобразования РФ).
По теме диссертации опубликовано 98 печатных работ. Важнейшие из них следующие.
Работы, опубликованные в журналах и изданиях,
рекомендуемых ВАК России.
1. Гришан, А.А. Тепловое расширение жидко-газовой фазы в бетоне / А.А. Гришан, В.А. Антропова, С.Л. Чугунова // Бетон и железобетон. Ц 1979. Ц № 8. Ц С. 25Ц 26. (вклад диссертанта 60%).
2. Гришан, А.А. Использование теплоты, аккумулированной ограждениями пропарочных камер/А.А. Гришан//Бетон и железобетон. - 1984. Ц № 3. Ц С. 13Ц 14.
3. Гришан, А.А. Энергосберегающая конвейерная технология производства изделий из бетона/А.А. Гришан//Промышленная энергетика. Ц 2002, № 2. - С. 45Ц50.
4. Гришан, А.А. Энергосбережение в социально-экономическом развитии Приморского края / А.А. Гришан // Вестник ДВО РАН. - 2002. - № 2. - Владивосток: Дальнаука. - С. 80Ц93.
5. Гришан, А.А. Энергосберегающая технология переработки помёта / А.А. Гришан // Птицеводство. - 2002. - № 3. - С. 40Ц42.
6. Гришан, А.А. Влияние энергосбережения на некоторые стратегии региональной экономики/А.А. Гришан//Промышленная энергетика. Ц 2002. Ц № 7. - С. 2Ц7.
7. Гришан, А.А. Сверхнормативные потери, учётная и тарифная политика предприятий электрических сетей в Приморском крае /А.А. Гришан, Б.А. Ильясов // Промышленная энергетика. - 2003. - № 5. - С. 2Ц5. (вклад диссертанта 50%).
8. Гришан, А.А. Защита природно-технических систем средствами энергосбережения / А.А. Гришан, А.Н. Минаев // Вестник ДВО РАН. - 2005.Ц № 6. - Владивосток: Дальнаука. - С. 52Ц58. (вклад диссертанта 80%).
9. Гришан, А.А. Методология защиты и восстановления природно-технических систем средствами энергосбережения /А.А. Гришан, Л.Н. Алексейко // Промышленная энергетика. Ц 2006. - № 1. - С. 40Ц47. (вклад диссертанта 80%).
10. Гришан, А.А. Повышение эффективности регионального энергоснабжения / А.А. Гришан // Промышленная энергетика. - № 12. - 2006. - С. 7Ц11.
11. Гришан, А.А. Энергосбережение - антропогенный фактор устойчивого развития/ А.А. Гришан // Экология и промышленность России. - май 2007. - С. 36Ц39.
12. Гришан, А.А. Повышение объективности мониторинга и адекватности моделирования энергопотребляющих природно-технических систем / А.А. Гришан // Экология урбанизированных территорий. - № 2. - 2007. - С. 55Ц61.
13. Гришан, А.А. О плате за загрязнение природной среды продуктами сгорания топлив /А.А. Гришан // Безопасность жизнедеятельности. - № 6. - 2007. - С. 23-31.
Монографии, статьи и доклады в центральной и местной печати
14. Гришан, А.А. Энергосбережение в строительстве: монография / А.А. Гришан - Владивосток: Изд-во ДВГУ, 2000. - 224 с.
15. Гришан, А.А. Модель энергосбережения в региональной концепции устойчивого развития: монография/А.А. Гришан - Владивосток: Изд-во ДВГУ, 2004. - 200 с.
16. Гришан, А.А. Энергосберегающая методология защиты и восстановления природно-технических систем в примерах практического применения: монография
/А.А. Гришан - Владивосток: Дальнаука, 2007. - 247 с.
17. Камера для термообработки железобетонных изделий: а. с. № 1725511 Россия / А.А. Гришан, С.Б. Ольховский, В.Ф. Смолин, В.П. Тябердин (Россия) 08.12.91. Бюл. № 39. (вклад диссертанта 25%).
18. Камера для термообработки железобетонных изделий: а. с. № 1732612 Россия / А.А. Гришан, С.Б. Ольховский, В.Ф. Смолин, В.П. Тябердин (Россия) 08.01.92. Бюл. № 3. (вклад диссертанта 25%).
19. Камеры для тепловой обработки железобетонных изделий: а. с. № 1207776 Россия /А.А. Гришан, А.Д. Михайлов (Россия); 30.01.86. Бюл. № 4. (вклад диссертанта 50%).
20. Способ обеззараживания пастообразного материала и устройство для его осуществления: пат. 2084103 Рос. Федерация / Гришан А.А.; опубл. 20.07.97. Бюл. № 20.
21. Способ подбора режима термообработки бетона: а. с. № 644751 Россия / А.А. Гришан (Россия); 30.01.79. Бюл. № 4.
22. Способ разделения жидкого помета на твердую и жидкую фракции и устройство для его осуществления: пат. 2064749 Рос. Федерация / Гришан А.А.; опубл. 10.08.96. Бюл. № 22.
23. Способ управления процессом тепловой обработки: а. с. № 1375633 Россия / А.А. Гришан (Россия) 23.03.88. Бюл. № 7.
24. Устройство для автоматического регулирования мощности: а. с. № 269249 Россия / Ю.Н. Артемьев, Г.А. Объещенко, А.А. Гришан, М.А. Сотников (Россия); 17.04.70. Бюл. № 15. (вклад диссертанта 25%).
25. Устройство для сушки пастообразных материалов: пат. 2092005 Рос. Федерация / Гришан А.А.; опубл. 10.10.97. Бюл. № 28.
26. Устройство для тепловой обработки железобетонных изделий: а. с. № 1183492 Россия / А.А. Гришан (Россия); 07.10.85. Бюл. № 37.
27. Рекомендации по изготовлению железобетонных изделий с применением электроразогрева бетонной смеси в заводских условиях / А.А. Гришан [и др.]; ВНИИжелезобетон. - М.: Стройиздат, 1972. - 79 с. (вклад диссертанта 7,5%).
28. Оценка потерь топливно-энергетических ресурсов и эффективности энергосберегающих мероприятий при проведении энергетических обследований: справочное пособие /А.А. Гришан, Б.А. Ильясов, К.В. Стенковой, М.В. Зенкова; под общ. ред. А.А. Гришана. Владивосток: Изд-во ДВГУ, 2000. - 122 с. (вклад диссертанта 60%).
29. Гришан, А.А.Экономичные пропарочные камеры и энергосбергающая технология на их основе / А.А. Гришан // Матер. Всесоюз. научн.-техн. конф. Бетон и железобетон, ресурсо- и энергосберегающие конструкции и технологии на Дальнем Востоке. - Владивосток: ДальНИИС Госстроя СССР, 1988. - С. 232Ц237.
30. Гришан, А.А. Охрана окружающей среды в инженерных решениях строительного комплекса/А.А. Гришан//Матер. I Тихоокеан. экологич. конф. Инженерные решения проблем экологии прибрежных регионов. - Владивосток: Приморское краевое общество технической экологии, ТИГ ДВО РАН, 1994. - С. 50Ц52.
31. Гришан, А.А. Об основах политики рационального энергоресурсопользования / А.А. Гришан // Матер. Международ. конф. Нетрадиционная энергетика и технология, ч. 1. Владивосток: ИПМТ ДВО РАН, 1995. - С. 52Ц53.
32. Гришан, А.А. Энергетическая эффективность оптимизации составов бетона / А.А. Гришан // Матер. Международ. конф. Нетрадиционная энергетика и технология 14-16 ноября 1995 г., ч. 1. - Владивосток: ИПМТ ДВО РАН, 1995. - С. 65.
33. Гришан, А.А. Оценка теплового загрязнения окружающей среды некоторыми технологиями строительного комплекса / А.А. Гришан // Матер. II Тихоокеан. экологич. конф. Инженерные решения экологических проблем прибрежных регионов. Безопасность жизнедеятельности. - Владивосток: ДВО МАНЭБ, 1995. - С. 28Ц29.
34. Гришан, А.А. О формировании информационной базы данных для прогнозирования энергоснабжения / А.А. Гришан // Матер. Международ. конф. Нетрадиционная энергетика и технология 14-16 ноября 1995 г., ч. 2. - Владивосток: ИПМТ ДВО РАН, 1996. Ц С. 14Ц16.
35. Гришан, А.А. Экологические и энергетические аспекты производства органических удобрений из куриного помета / А.А. Гришан // Доклады научных чтений Приморские Зори -99 Экология, безопасность жизнедеятельности, охрана труда и устойчивое развитие ДВ территорий 20-21 апреля 1999 г. - Владивосток: ТАНЭБ, 2000. Ц С. 152Ц155.
36. Гришан, А.А. Нагрев изделий из бетона за счёт экзотермии цемента при конвейерном производстве / А.А. Гришан // Сб. докладов Международ. симпозиума Сознание и наука: взгляд в будущее. - Владивосток: Изд-во ДВГУ, 2000. - С. 58Ц64.
37. Гришан, А.А. Основы энергосбережения на Дальнем Востоке России / А.А. Гришан // Дальневосточные энергетические проекты: проблемы межрегиональной и международной кооперации. Приграничное сотрудничество - как форма интеграции Дальнего Востока в регион СВА: матер. V Международ. инвестиционного форума 16-17 сентября 2003 г. - Хабаровск: Администрация Хабаровского края, 2003. - С. 118Ц126.
38. Гришан, А.А. Энергосбережение - доминирующий фактор устойчивого развития дальневосточных регионов России/А.А. Гришан//Глобализация: взаимодействие экономик, культур, технологий и природы: матер. I Европейско-Тихо-океан. конгресса 23-26 сентября 2003. - Владивосток: Изд-во ДВГУ. Ц С. 109Ц114.
39. Гришан, А.А. Роль энергопотребляющих природно-технических систем в региональном развитии / А.А. Гришан // Материалы Тихоокеанского энергетического форума ТЭФ-2005. - Владивосток: Изд-во РЕНТОН, 2005. - С. 32Ц43.
40. Гришан, А.А. Системные принципы развития ТЭК Сибири и Дальнего Востока России / А.А. Гришан, А.Н. Минаев, В.Н. Пешкун // Энергетика: управление, качество и эффективность использования энергоресурсов: сб. трудов IV Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. - Благовещенск: Изд-во Амурского ун-та, 2005. - С. 164Ц169. (вклад диссертанта 60%)
41. Гришан, А.А. Энергосберегающие аспекты бизнеса и условия для его реализации / А.А. Гришан // Перспективы развития бизнеса в условиях малых городов Дальнего Востока: сб. трудов Международ. научно-практич. конф.; под ред. проф. В.А. Осипова. Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2007. - С. 55Ц59.
42. Гришан, А.А. Устройство для тепловой обработки железобетонных изделий: типовой проект № 5501/86 / А.А. Гришан // Инф. сб. паспортов НТД. - М.: ВНИИС Госстроя России, 1988. - № 3. (по а. с. № 1183492, 1985 г.).
43. Гришан, А.А. Технологическая линия для тепловой обработки железобетонных изделий с вторичным использованием тепла: типовой проект № 5501/87 / А.А. Гришан // Инф. сб. паспортов НТД. - М.: ВНИИС Госстроя России, № 12, 1988 (по а. с. № 1183492, 1985 г. и АС № 1375633, 1988 г.).
44. Гришан, А.А. Оценка технологических условий вовлечения экзотермии цемента в производство изделий из бетона / А.А. Гришан // Сб. трудов ДВО РИА. - Вып. 2. Ц Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 1999. - С. 43Ц47.
45. Гришан, А.А. Основы энергосбережения в Приморском крае / А.А. Гришан // Сб. тр. ДВО РИА. - Вып. 3. - Владивосток: Изд-во ДВГУ, 2000. - С. 52Ц56.
46. Гришан, А.А. Некоторые проблемы энергоснабжения населённых пунктов Приморского края / А.А. Гришан, Е.М. Баринов // Сб. тр. ДВО РИА. Ц Вып. 5. Ц Владивосток: Изд-во ДВГУ, 2001. - С. 110Ц 122. (вклад диссертанта 70%).
47. Гришан, А.А. Пути решения проблем энергосбережения в Приморском крае / А.Н. Минаев, А.А. Гришан // Труды ДВГТУ. - Вып. 43: Исследования по вопросам повышения эффективности судостроения и судоремонта. - Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2002. - С. 194Ц198. (вклад диссертанта 50%).
48. Grishan, A.A. Environmental protection by means of energy saving / A.A. grishan // The problems of ecology, life safety and rational land usage in RussiaТs Far East and the countries of Asia-Pacific Region: Proceedings of the International training conference. Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2005. - С. 53Ц62.
Гришан Алексей Алексеевич
защита и восстановление
энергопотребляющих
природно-технических систем
в строительном комплексе и жкх
на примере приморского края
Автореферат диссертации
на соискание ученой степени
доктора технических наук
Изд. лиц. № от . Подписано в печать 20.07.2007
Формат 60 х 84/16. Бумага офсет. Гарнитура Таймс, печать офсет.
Уч.-изд. л. 1,99. Усл.-печ. л. Тираж экз. Заказ №
Издательство
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по земле