Методика расчета снижения стоимости строительства и эксплуатации хранилищ теплоаккумулирующего вещества специальных сооружений Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

дений и финансового обеспечения выполнения государственного задания».

3. Отчёт о научно-исследовательской работе «Разработка территориальных корректирующих коэффициентов, применяемых при расчете нормативных затрат на оказание государственной услуги» (шифр «Норматив-И-17») — инв. № 589607 от 14.02.2017 г. / ВИ(ИТ).- СПб., 2017.

4. Андреев Л.С., Архипов В.Л., Бирюков А.Н., Бирюков Ю.А., Буланов А.И., Иванов Д.В., Куликов Д.Н. Экономика строительства: Учебник / Под общ. ред. А.И. Буланова / ВИ(ИТ). — СПб., 2016. — 370 с.

5. Андреев Л.С., Архипов В.Л., Бирюков

А.Н., Бирюков Ю.А., Буланов А.И., Иванов Д.В., Куликов Д.Н., Семченко А.В. Ценообразование и сметное дело в строительстве: Учебник / Под общ. ред. А.И. Буланова / ВИ(ИТ). — СПб., 2016. — 293 с.

6. Постановление Правительства Российской Федерации от 18.11.2013 г. №1038 «О Министерстве строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации» (в ред. от 01.02.2016 г.).

7. Письмо Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации России от 19.02.2016 г. № 4688-ХМ/05.

УДК 355.7

Вакуненков В.А., Плоцкий П.В. Vakunenkov V.A., Plotzkii P.V.

Методика расчета снижения стоимости строительства и эксплуатации хранилищ теплоаккумулирующего вещества специальных сооружений

Methodology of calculating the reduction of the construction and operation costs of the heat-retaining

substance storages of military infrastructure objects

Аннотация: storages by using liquefied natural gas refrigerating

В статье кратко представлен оригинальный potential. алгоритм расчёта снижения стоимости стро-

ительства хранилищ теплоаккумулирующего вещества за счёт использования холодильного по-

Ключевые слова: сжиженный природный газ (СПГ), специальные фортификационные соору-

тенциала сжиженного природного газа. жения (СФС) режим полной изоляции, теплоак-

кумулирующее вещество (ТАВ).

Abstract:

The paper outlines an original algorithm Keywords: liquefied natural gas (LNG), military of calculating the reduction of construction and infrastructure objects, complete isolation mode, heat-operation costs of the heat-retaining substance retaining substance.

При боевом воздействии по СФС современ- где r — скрытая теплота парообразования, Дж/кг;

ными средствами поражения оно будет вынужде- r = 510 кДж/кг;

но с большой долей вероятности перейти в режим Ср — изобарная теплоемкость газа, Дж/(кг°С);

полной изоляции и функционировать от автоном- Ср = 2,5 кДж/кг°С.

ного источника энергии. В настоящее время в по- Мощность равна скорости изменения, преоб-

давляющем большинстве СФС в качестве авто- разования, передачи или потребления системы: номного источника энергии установлена дизель- „ _ „

Щсек) ~ ™

ная энергетическая установка. В процессе экс-

п^п - Таким образом, с помощью испарения СНГ,

плуатации СФС в режиме полной изоляции зна-

кроме того, что полностью покрываются энер-

чительное количество энергии, вырабатываемой

гетические потребности СФС в режиме полной энергетической установкой, будет расходоваться ^ ^

изоляции, возможно, уменьшить мощность холо-

на охлаждение технологического оборудования

г 1 и тт г- дильной машины на N.

[1]. Необходимо отметить, что в последние годы

Определим насколько можно уменьшить ко-

стоимость дизельного топлива неуклонно растет,

г ^ личество ТАВ при использовании холодильного

и будет повышаться дальше. С нашей точки зре-

Ii - потенциала СНГ.

ния, одним из самых эффективных путей решения

Для этого необходимо обратиться к I и II зако-

данной проблемы является использование в режи-

нам термодинамики.

ме полной изоляции сжиженного природного газа

I закон термодинамики гласит: изменение (СШ ), запасаемого в сооружении на весь период v

внутренней энергии системы равно теплу (добав-полной изоляции. СШ обладает значительным J v v v J v

ленному системе) минус работа, совершенная си-

холодильным потенциалом, который может быть

стемой:

использован для снижения проектной мощности

холодильной машины (ХМ) и уменьшения объё- dE = Q - W

ма хранилища теплоаккумулирующего вещества (ТАВ) [2], что в итоге должно привести к определённому экономическому эффекту при строительстве и эксплуатации СФС.

Авторами статьи разработан оригинальный алгоритм расчёта снижения стоимости строительства хранилищ ТАВ за счёт использования холодильного потенциала СНГ.

Для нагрева существующей массы СНГ от -162°С до +20°С необходимо затратить следующее количество теплоты:

Q = rm + CmSt,

где ёЕ — изменение внутренней энергии, кДж; Q — добавленное тепло, кДж; Ж — работа системы, кДж.

Существует два классических определения второго закона термодинамики:

Кельвина и Планка: не существует циклического процесса, который извлекает количество теплоты из резервуара при определенной температуре и полностью превращает эту теплоту в работу. (Невозможно построить периодически действующую машину, которая не производит ничего другого, кроме поднятия груза и охлаждения резервуара теплоты).

Клаузиуса: не существует процесса, единствен- го в единицу времени от двигателя системой ох-

ным результатом которого является передача коли- лаждения, будет меньше.

чества теплоты от менее нагретого тела к более на- Таким образом, при строительстве СФС воз-

гретому. (Невозможен круговой процесс, единствен- можно уменьшение хранилища ТАВ в зависимости

ным результатом которого было бы производство от проектной мощности ХМ и хранилища ТАВ. работы за счет охлаждения теплового резервуара). Следственно, уменьшив объём хранилища

Оба определения второго закона термодина- ТАВ, экономия составит: мики опираются на первый закон термодинамики,

_ ЭТАВ СТАВ (^ТЛВ1 ^ТАВ2),

утверждающий, что энергия убывает.

ту где — стоимость строительства 1 м3 ТАВ СФС; Как следствие из второго закона термодина- ТАВ ^ '

мики количество энергии, полученной от сгора-

^тдш, ^ТАВ2 — объём хранилища ТАВ СФС до и по-

сле использования холодильного потенциала СНГ.

ния топлива:

Экономия в год от уменьшения мощности хо-' лодильной машины составит [4]:

где Ые — номинальная мощность дизеля, кВт; Э = £ • (З _З) • Т,

У О — суммарные потери на систему охлажде-

" где к — коэффициент работы холодильной маши-

ния, выброс отработанных газов в окружающую

ны; £=20/24=0,83;

среду и другие потери (тепловое излучение, часть

З1, З2 — затраты на электроэнергию до использо-

тепла поглощает масло и т.д.), кВт.

вания СПГ и после, руб./сут.;

Коэффициент полезного действия дизельной

Т — общее время, сут. (Т = 365 сут.).

установки составляет порядка 30% (п = 0,3).

Таким образом, до 70% вырабатываемой энер- к =

Траб ХМ / Тсут,

гии уходит на охлаждение технологического обо- где ТрабХМ — время работы холодильной машины рудования и другие потери. в сутки, час.;

Т — общее время работы, час. (Т = 24 часа).

О =0 + N сут сут

Согласно значениям предельных минимальных и

где 0-0 холодопроизводительность холодиль- максимальных тарифов на электрическую энергию,

ной машины (кВт); действующих на территории РФ в настоящее время,

— мощность холодильной машины (кВт). принимается тариф на электроэнергию (т) [5]. Известно [3], что соотношение 00 и Ыхм со- Затраты на электроэнергию: ставляет примерно 1:1 (то есть 50% и 50% и

З = к • т • N • Т ,

О =N ) п сут

0 хм

То есть, используя холодильный потенциал где кп — понижающий коэффициент на тарифы

СПГ, возможно, как уменьшение мощности ХМ, для МО РФ; кп = 0,7;

так и, соответственно, понижение холодопроизво- Т тариф на электроэнергию для соответствую-

дительности ХМ. щего субъекта РФ, коп./кВт^ч;

Соответственно, количество тепла, отводимо- N — мощность холодильной машины, кВт.

Необходимо отметить, что экономия ЭТАВ при строительстве хранилища ТАВ будет единовременной, в то время как экономия Э от уменьшения мощности ХМ будет постоянной.

На рисунке 1 представлена разработанная авторами блок-схема методики расчета снижения стоимости строительства хранилищ ТАВ для режима полной изоляции СФС за счет использования холодильного потенциала СНГ.

На рисунке 2 приведена диаграмма зависимости количества ТАВ от мощности энергетической установки. Как видно из рисунка, увеличение мощности установки приводит к значительному увеличению объёма ТАВ.

На основании корректно выполненных расчётов построена диаграмма, наглядно демонстрирующая то, что при увеличении периода полной изоляции специального объекта (в зависимости от класса соо-

Методика расчета снижения стоимости строительства раинозащищенных хранилищ ТЛЕ для режима полной изоляции СФС за счет использования холодильного потенинала СПГ

L Установление факторов, определяющих экономический эффект

- использование холодильного потенциала при регазификации СПГ для уменьшения мощности холодильной малшны; - уменьшение объёма хранилища TAB.

П. Формирование базовой и локальных формул для расчёта

Зтае - Сив ■ (Vtábi - Утлб:); Эш=к-(31-Ъ)-Т; к Тер*:

3 = ki-T-N- Та-,»;

Ш. Формирование исходных данных и расчёт численных значений

эффекта Оспг, Оус, ШТАД. УтлБ. Гг h, СтлВ, kr.

Расчёт экономил от уменьшения объёма хранилища ТАВ ЭтАЕ:= От АЗ" H/taEl - VtAeO i

Расчёт ежегодной экономии от уменьлшиия мощности холодильной

малдшы Эш = к(3'-31}-Т

_I _

IV. Анализ положенного экономического эффекта

Эпв; Элм

Рисунок 1. Блок-схема методики расчета снижения стоимости строительства хранилищ ТАВ для режима полной изоляции СФС за счет использования

холодильного потенциала СПГ

Рисунок 2.

Изменение количества ТАВ в зависимости от мощности ДЭУ

300

б 50

0 I—

О 5 10 15 20 25 30

Период автономно сти (полной изоляции), сут

—Масса ТАВ,т —Ст-счшссть кранинища ТЛЕ. тыс. руб.

Рисунок 3.

Изменение количества ТАВ и стоимости строительства хранилища ТАВ

в зависимости полной изоляции

Рисунок 4.

Уменьшение объёма ТАВ за счёт холодильного потенциала СПГ

ружения) значительно расчёт масса ТАВ и, соответ- 2. Вакуненков В. А. К вопросу разработки

ственно, стоимость хранилища ТАВ (рисунок 3). конструктивно-технологических решений под-

Однако при применении холодильного по- земных специальных фортификационных со-

тенциала СПГ объём хранилищ ТАВ может быть оружений Министерства обороны Российской

снижен до 10% от первоначального объёма, диа- Федерации / В. А. Вакуненков, С. В. Саркисов //

грамма построена на рис. 4. Ежеквартальный научно-аналитический журнал

Таким образом, разработанная методика позво- «Вестник Военной академии материально-техни-

ляет аргументировано доказать то, что благодаря ческого обеспечения». Выпуск № 1 (6). — СПб. :

использованию холодильного потенциала СПГ при ВАМТО, 2016. — С. 122-125. — 204 с. строительстве и эксплуатации СФС существенно 3. Теоретические основы теплотехники. Те-

улучшаются экономические показатели строитель- плотехнический эксперимент. Справочник / В.

ства СФС и снижаются материальные затраты в пе- А. Григорьев, В. М. Зорин. — М. : Энергоатомиз-

риод эксплуатации таких сооружений. дат. — С. 104. — 560 с.

4. ФЕР 81-02-07-2001. Федеральные еди-Список литературы: ничные расценки на строительные работы. 1 ВаучскийН. П. Повышение надёжн°сти шсте- Сборник № 07. Бетонные и железобетонные мы государствентого резервирования жргараур- конструкции сборные. — М. : Госстрой Россов путём использования сжиженного природного сии, 2002. — 56 с.

газа / Н. П. Шутски^ В.М. Лукин С. Н. Подпальный 5. Постановление Правительства Российской

// Информационный бюллетень «Теплоэнергоэффек- Федерации от 29.12.2011 N 1178. — Российская

тивные тежшот™». — 19". — № 4. — С. 33-42. газета, 24 января 2012г.