CC BY
35
Интернет-журнал «Науковедение» ISSN 2223-5167 http ://naukovedenie.ru/ Том 7, №3 (2015) http ://naukovedenie. ru/index.php?p=vol7-3 URL статьи: http://naukovedenie.ru/PDF/171TVN315.pdf DOI: 10.15862/171TVN315 (http://dx.doi.org/10.15862/171TVN315)
УДК 658.152.011.46:628
Воробьев Валерий Степанович
ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный университет путей сообщения (СГУПС)»
Российская Федерация, г. Новосибирск1 Заведующий кафедрой «Технология, организация и экономика строительства»
Доктор технических наук Профессор E-mail: vorobjev@stu.ru
Запащикова Наталья Петровна
ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный университет путей сообщения (СГУПС)»
Российская Федерация, г. Новосибирск Преподаватель кафедры «Технология, организация и экономика строительства»
E-mail: znp76@mail.ru
Яньшина Ирина Викторовна
ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный университет путей сообщения (СГУПС)»
Российская Федерация, г. Новосибирск Преподаватель кафедры «Графика»
Магистр
E-mail: yanshinaiv@sgups.stu.ru
Оценка состояния инженерных сетей в системах коммунальной инфраструктуры и повышение эффективности энергосбережения
1 630049, г. Новосибирск, ул. Дуси Ковальчук, 191 1
Аннотация. Дана оценка технико-эксплуатационного состояния инженерных сетей г. Новосибирска и выполнена их детализация по временным группам эксплуатации; предложены сценарии и выполнены многовариантные расчеты повышения энергоэффективности за счет бюджетного инвестирования в реконструкцию инженерных сетей, определены инвестиционные затраты по годам эксплуатации и сроки перевода сетей из аварийного состояния в рабочее. Рассмотрены следующие сценарии инвестирования.
Сценарий 1. Ежегодное финансирование составляет 373 857,3 тыс. рублей. При таком финансировании можно заменить 2,68 км, что приведет к неизбежной катастрофе.
Сценарий 2. Ежегодный рост финансирования увеличиваем на 10%.
Сценарий 3. Прогнозирование ежегодного роста финансирования в 50% позволяет увеличить количество восстановленных километров сетей и сократить количество километров с превышением 25 лет.
Сценарий 4. Ежегодный рост финансирования100%. При росте финансирования в 100% уже в 2026 году практически исключается группа износа старше 25лет.
Сценарий 5. Ежегодный рост финансирования 150%.
Экспертиза технического состояния инженерных сетей и анализ бюджета г. Новосибирска показали возможность наступления катастрофических последствий и теплового коллапса многих микрорайонов города. Необходимы срочные меры по разработке научно-практических решений и технических решений, источников инвестирования, создания условий для привлечения частного бизнеса в сферу жилищно-коммунального хозяйства.
Ключевые слова: энергосбережение; инженерная сеть; технико-эксплуатационное состояние; экспертиза; инвестирование; физический износ; теплоснабжение; реконструкция; сценарий.
Ссылка для цитирования этой статьи:
Воробьев В.С., Запащикова Н.П., Янышина И.В. Оценка состояния инженерных сетей в системах коммунальной инфраструктуры и повышение эффективности энергосбережения // Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» Том 7, №3 (2015) http://naukovedenie.ru/PDF/171TVN315.pdf (доступ свободный). Загл. с экрана. Яз. рус., англ. DOI: 10.15862/ШГУТО15
Принятая в СССР стратегия индустриализации страны и развития жилищного строительства повлекла необходимость создания инженерных сетей по обеспечению объектов недвижимости холодной и горячей водой, канализацией и электроэнергией. В системе планового ведения народного хозяйства выполнялись ремонтно-восстановительные работы по поддержанию сетей в работоспособном состоянии. В конце 80-х, 90-х годов прошлого столетия и первого десятилетия 21-го века произошло изменение форм собственности, что привело к приватизации государственных промышленных объектов и жилой недвижимости. Нарушилось централизованное финансирование на содержание и ремонт инженерных сетей. Катастрофически стали нарастать проблемы безопасности в условиях старения основных фондов.
В субъектах Российской Федерации в сфере энергосбережения и повышения энергоэффективности назрел ряд общих проблем, часть из которых сводится к следующему: значительный износ основных фондов, ежегодно приводящий к высокой аварийности инженерных сетей; повышенные потери при производстве и потреблении энергии; несоответствие оснащённости производства современному научно-техническому уровню и
др. [1,2].
В сегодняшних условиях техническая экспертиза инженерных сетей, поиски решения инженерных задач, инвестиций на их реализацию, оценку их эффективности являются крайне актуальными [3,4].
Наша цель исследования состояла в оценке технического состояния инженерных сетей как объектов недвижимости и выполнении прогноза инвестиций на их восстановление по критерию нормативных сроков эксплуатации.
В качестве задач исследования выполнен анализ технико-эксплуатационных инженерных сетей г. Новосибирска и дана оценка их долговечности по нормам эксплуатации; оценбны затраты на реконструкцию и замену инженерных сетей также по нормативным срокам эксплуатации [5].
Для города Новосибирска одним из важнейших элементов реконструкции инженерных сетей является модернизация старых и развитие новых источников тепло-электроснабжения [6,7,8].
Город Новосибирск с населением около 1.409.137 жителей и площадью 506,7 кв. км имеет степень теплофикации 97%. Общий объем жилого фонда составляет 32.167,4 тыс. м2, в том числе, охвачено централизованным теплоснабжением - 31.202,8 тыс. м2, из них от локальных котельных - 2.398,3 тыс. м2 (7,5%).
В городе Новосибирске преобладает централизованное теплоснабжение от четырех тепловых электростанций (ТЭЦ), 36 муниципальных и 27 ведомственных котельных.
Существующее состояние систем теплоснабжения города Новосибирска сохраняет целый ряд нерешенных проблем:
• на 01.01.12 г. физический износ тепловых сетей со сроком службы более 25 лет составляет 49% от общей протяженности сетей и требует немедленной замены;
• средний срок эксплуатации трубопроводов составляет 21,47 года и нуждается в ремонтных работах;
• физический износ магистральных тепловых сетей со сроком эксплуатации свыше 25 лет составляет 163,2 км (48,3 % от общей протяженности сетей). Протяженность тепловых сетей с разбивкой по периодам срока эксплуатации представлена в таблице 1.
Анализ тепловых сетей последние семь лет показывает явную тенденцию к ухудшению их состояния. За период с 2004 - 2011 гг. тепловые сети со сроком эксплуатации свыше 25 лет выросли на 34 км, а сроком от15 до 25 - на 44,6 км.
Таблица 1
Сроки эксплуатации тепловых сетей
N п.п. Год прокладки Протяженность тепловых сетей, км
2004 г. 2011 г.
1 До 5 лет 15,2 18,8
2 Свыше 5 до 15 76,2 61,9
3 Свыше 15 до 25 49,2 93,8
4 Свыше 25 129,2 163,2
Общая тепловая мощность источников составляет 8.778,2 Гкал/ч. Теплоснабжающая система города Новосибирска является одной из самых сложных теплофикационных систем страны. Протяженность тепловых сетей в двухтрубном исполнении составляет 1.547 п. км.
На рисунке 1 сроки эксплуатации тепловых сетей представлены в процентном отношении с интервалом в 10 лет.
Срок эксплуатации тепловых сетей по состоянию на01.01.2011 г., %
6
48
18
□ до 5 лет
И свыше 5 до 15 лет
□ свыше 15 до 25 лет ВИ свыше 25 лет
28
Рисунок 1. Срок эксплуатации тепловых сетей г. Новосибирска
Существующее состояние системы теплоснабжения города Новосибирска мало отличается от других крупных городов страны, сохраняя целый ряд нерешенных проблем:
• высокая степень износа основных фондов;
• недостаточный уровень капиталовложений в техническое перевооружение;
• отсутствие цивилизованного рынка для производителей энергии [7].
Среди сетей теплоснабжения ряда городов России, Восточной Европы и Азии, сети Новосибирска имеют наибольший срок службы, что представлено на рисунке 2 [9,10].
Тепловые потери в Новосибирске ниже чем в городах России, но выше потерь в системах большинства зарубежных городов, это приведено на рисунке 3.
35
30
| 25 Ч
¡5 20
а£ О
15
о 10
5 0
33,2 33
Средний возраст сетей
31 30,9
2Я 27.9 27,2 26,4
25,6 25,2 25 24,8 24,4 24д
21
17
У
¿Ь ¿(ь
Города
¿Г
Рисунок 2. Средний возраст сетей ряда городов России, Восточной Европы и Азии
Тепловые потери, %
40 35 30 25 20 15 10 5 0
35,1
27,5
^ 25,6 25,4
21,8
20,7 196 13-6 17,7
и" ^ 15,6 14,9 14,8 13,7 13,7
^ ^ ^ -к^ ^ ^ ^ ^ ^
«р о*'
/// у
с^ Города
Рисунок 3. Тепловые потери сетей ряда городов России, Восточной Европы и Азии
Для реализации Генерального плана города Новосибирска потребуется комплексное развитие системы централизованного теплоснабжения.
9
Анализ данных бюджета города Новосибирска за 2010 - 2013 гг. и проект бюджета на 2014 - 2015 гг., показал, что финансирование на восстановление тепловых сетей недостаточно. Поэтому, актуальной является задача прогнозирования технического состояния сетей при различных сценариях инвестиционных вложений на их восстановление [8].
В выполненных нами расчетах за расчетную цифру возьмем год с максимальным финансированием,
• С1 км = 139 424,3 тыс. рублей,
• где С1 км - стоимость одного км трубопровода.
Принимаем следующие сценарии инвестирования:
Сценарий 1. Ежегодное финансирование составляет 373 857,3 тыс. рублей. При таком финансировании можно заменить 2,68 км, что приведет к неизбежной катастрофе.
Сценарий 2. Ежегодный рост финансирования увеличиваем на 10%.
Таблица 1
Прогноз инвестирования восстановленных инженерных сетей с ежегодным ростом 10%
Годы Сумма, млн. рублей Количество восстановленных км Остаток км старше 25 лет Прирост из группы от 15 - 25 лет Количество км с приращением старше 25 лет
2013 373,857 2,68 160,52 9,38 169,9
2014 411,243 2,95 157,57 18,76 176,33
2015 448,628 3,22 154,35 28,14 182,49
2016 486,014 3,48 150,87 37,52 188,39
2017 523,400 3,75 147,12 46,90 194,02
2018 560,786 4,02 143,10 56,28 199,38
2019 598,171 4,29 138,81 65,66 204,47
2020 635,557 4,56 134,25 75,04 209,29
2021 672,943 4,83 129,42 84,42 213,84
2022 710,328 5,09 124,33 93,8 218,13
Выполненные расчеты показали, что с 2013 по 2022 гг. наблюдается прирост группы с эксплуатацией свыше 25 лет с 169,9 км до 218,13 км, что свидетельствует о неуклонном старении инженерных сетей. Количество восстановленных километров сетей незначительное. На рисунке 2 приведена гистограмма старения сетей по временным периодам.
Сценарий 3. Прогнозирование ежегодного роста финансирования в 50% позволяет увеличить количество восстановленных километров сетей и сократить количество километров с превышением 25 лет.
Таблица 2.4
Прогноз инвестирования восстановленных инженерных сетей с ежегодным ростом 50%
Годы Сумма, млн. рублей Количество восстановленных км Остаток км старше 25 лет Прирост из группы от 15 - 25 лет Количество км с приращением старше 25 лет
1 2 3 4 5 6
2013 373,857 2,68 160,52 9,38 169,9
2014 560,786 4,02 156,5 18,76 175,26
2015 747,714 5,36 151,14 28,14 179,28
2016 934,642 6,70 151,14 37,52 181,96
2017 1121,571 8,04 144,44 46,90 183,3
2018 1308,500 9,38 136,4 56,28 183,3
2019 1495,428 10,73 116,29 65,66 181,95
2020 1682,356 12,07 104,22 75,04 179,26
2021 1869,285 13,41 90,81 84,42 175,23
2022 2056,214 14,75 76,06 93,8 169,86
2023 2243,142 16,09 153,77 6,19 159,96
2024 2430,071 17,43 136,34 12,38 148,72
2025 2616,999 18,77 117,57 18,57 136,14
2026 2803,928 20,11 97,46 24,76 122,22
2027 2990,856 21,45 76,01 30,95 106,96
2028 3177,784 22,79 53,22 37,14 90,36
2029 3364,713 24,13 29,07 43,33 72,4
2030 3551,642 25,47 3,6 49,52 53,12
2031 3738,57 26,81 - 23,21 55,71 32,5
2032 3925,498 28,16 - 51,37 61,9 10,53
К 2032 году количество километров с приращением старше 25 лет сократится до 10,53 км, что является определенным достижением.
5 250 зе
ш
83200 и X 2
35150
(О
а
' 100
и О
50
Ф *
К I-
о а
2013 2014 2015 2016 2017 2018
2019
2020 2021
2022
□ Остаток тепловых сетей "с°Гс?|Ьше 25 лет
■ Количество восстановленных тепловых сетей В Прирост из группы от 15 до 25
□ Количество тепловых сетей с приращением
Рисунок 2. Протяженность магистральных сетей по временным периодам На рисунке 3 приведена гистограмма старения сетей по временным периодам.
Рисунок 3. Протяженность магистральных сетей по временным периодам
Сценарий 4. Ежегодный рост финансирования100%. При росте финансирования в 100% уже в 2026 году практически исключается группа износа старше 25 лет.
На рисунке 4 приведена гистограмма старения сетей по временным периодам.
0
Сценарий 5. Ежегодный рост финансирования 150%.
Таблица 2.6
Прогноз инвестирования восстановленных инженерных сетей с ежегодным ростом 150%
Сумма, млн. рублей Количество Остаток км Прирост из Количество км с
Годы восстановленных км старше 25 лет группы от 15 - 25 лет приращением старше 25 лет
1 2 3 4 5 6
2013 373,857 2,68 160,52 9,38 169,9
2014 934,642 6,7 153,82 18,76 172,58
2015 1495,428 10,72 143,1 28,14 171,24
2016 2056,214 14,75 128,35 37,52 165,87
2017 2616,999 18,77 109,58 46,90 156,48
2018 3177,784 22,79 86,79 56,28 143,07
2019 3738,57 26,81 59,98 65,66 125,64
2020 4299,356 30,84 29,14 75,04 104,18
2021 4860,141 34,86 - 5,72 84,42 78,7
2022 5420,926 38,88 - 44,6 93,8 49,2
2023 5981,712 42,9 6,3 6,19 12,49
2024 6542,498 46,92 - 40,62 12,38 - 28,24
2025 7103,283 50,95 - 91,57 18,57 - 73,00
2026 7664,068 54,97 - 146,54 24,76 - 121,78
2027 8224,854 58,99 - 205,53 30,95 - 174,58
2028 8785,640 63,01 - 268,54 37,14 - 231,40
2029 9346,425 67,04 - 335,58 43,33 - 292,25
2030 9907,210 71,06 - 406,64 49,52 - 357,12
2031 10467,996 75,08 - 481,72 55,71 - 426,01
2032 11028,782 79,10 - 560,82 61,9 - 498,92
На рисунке 5 приведена гистограмма старения сетей по временным периодам.
300
200
0! I-
а> и
х
х .о
(С &
Б
100
-100
200
-300
400
-500
-600
2013 2015 2017 2019 2021 2023
;2027!
И
Год
□ Остаток тепловых сетей старше 25 лет
2029
I Количество восстановленных тепловых сетей
2031 |
5
□ Прирост из группы от 15 до 25 0 Количество тепловых сетей с приращением
2032 И
0
Рисунок 5. Протяженность магистральных сетей по временным периодам
Экспертиза технического состояния инженерных сетей и анализ бюджета г. Новосибирска показали возможность наступления катастрофических последствий и теплового коллапса многих микрорайонов города. Необходимы срочные меры по разработке научно-практических решений и технических решений, источников инвестирования, создания условий для привлечения частного бизнеса в сферу жилищно-коммунального хозяйства.
ЛИТЕРАТУРА
1. Михайлов С.А. О Государственной программе энергосбережения и повышения энергетической эффективности на период до 2020 года [Электронный ресурс] // URL: http://www.energosovet.ru/bul_stat.php?idd=30 (дата обращения 29.04.2014 г.).
2. Зависимость износа инженерных систем и конструкций зданий от уровня их эксплуатации [Электронный ресурс] // URL: http://stroy-server.ru/notes/zavisimost-iznosa-inzhenernykh-sistem-i-konstruktsii-zdanii-ot-urovnya-ikh-ekspluatatsii (дата обращения 17.03.2015 г.).
3. Техническая экспертиза объектов недвижимости [Электронный ресурс] // URL: http://www.reallook.com.ua/3758/ (дата обращения 29.04.2014 г.).
4. Ковальчук А. Составление энергопаспортов — первый шаг в энергосбережении [Электронный ресурс] // URL: http://www.вестник-строительства.рф/about/ (дата обращения 23.04.2015 г.).
5. Обследование и экспертиза инженерных систем [Электронный ресурс] // URL: http://obsledovanie-zdaniya.ru/obsledovanie-inzhenernykh-system.php (дата обращения 23.04.2015 г.).
6. Обеспечение теплоснабжения города Новосибирска. ОАО «Новосибирскгортеплоэнерго». [Электронный ресурс] // URL: http://www.novo-sib/energo/ document/34795 (дата обращения 29.04.2014 г.).
7. Виды износа объектов недвижимости и методика их расчета [Электронный ресурс] // URL: http://www.reallook.com.ua/3763/ (дата обращения 29.04.2014 г.).
8. Яньшина И.В. Состояние и проблемы реконструкции инженерных сетей г. Новосибирска как объектов недвижимости // Наука и молодежь XXI века: Материалы XI научно-технической конференции студентов и аспирантов, посвященной 80-летию СГУПСа (г. Новосибирск, 14-15 июня 2012 г.). -Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2013. с. 73.
9. Модернизация инженерных сетей требует комплексного подхода [Электронный ресурс] // URL: http://www.nestor.minsk.by/sn/news/2013/04/2302.html (дата обращения 10.06.2015 г.).
10. Храменков С.В. Основа модернизации инженерных коммуникаций городов России [Электронный ресурс] // URL: http://soyuzdonstroy.ru/ru/press-centr/nauchnye-publikacii/osnova.html (дата обращения10.06.2015 г.).
Рецензент: Попов Анатолий Михайлович, доктор технических наук, профессор кафедры «Теоретическая механика» Сибирского государственного университета путей сообщения.
Vorob'ev Valeriy Stepanovich
Federal State Educational Institution of Higher Professional Education — Siberian Transport University
Russia, Novosibirsk E-mail: vorobjev@stu.ru
Zapashchikova Natal'ya Petrovna
Federal State Educational Institution of Higher Professional Education — Siberian Transport University
Russia, Novosibirsk E-mail: znp76@mail.ru
Yanshina Irina Viktorovna
Federal State Educational Institution of Higher Professional Education — Siberian Transport University
Russia, Novosibirsk E-mail: yanshinaiv@sgups.stu.ru
Evaluation of utilities status in the systems of communal infrastructure and increase of energy-savings efficiency
Abstract. The article evaluates the operational status of utilities in Novosibirsk. Their detailing was made according to the time groups of operation. The scenarios were proposed and multi-variant calculations were made to improve energy efficiency at the expense of the budgeted investment in the reconstruction of utilities. There were determined the investment costs by years of operation and periods required to transfer utilities from the emergency status in operating one. The following scenarios of investment were considered.
Scenario 1: The annual funding amounts to 373 857.3 kRUB. This funding allows one to replace 2.68 km, what can lead to a sure disaster.
Scenario 2: We increased the annual growth of funding by 10%.
Scenario 3: Prediction of the annual growth of funding equal to 50% allows one to increase the amount of reconstructed kilometers of utilities and reduce the number of kilometers with excess of 25 years.
Scenario 4: The annual growth of funding amounts to 100%. With the growth of funding equal to 100% already in 2026 year a wear group being over 25 years is essentially eliminated.
Scenario 5: The annual growth of funding amounts to 150%.
Examination of the utilities technical state and budget analysis of Novosibirsk have shown the risk of catastrophic consequences and heat collapse in many microdistricts of city. The urgent measures are needed to develop the research and practice solutions as well as technical solutions and sources of investment and to create conditions to attract private business in the sphere of housing and communal services.
Keywords: energy saving; utility; operational status; examination; investment; physical wear and tear; heat supply; reconstruction; scenario.
REFERENCES
1. 2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Mikhaylov S.A. O Gosudarstvennoy programme energosberezheniya i povysheniya energeticheskoy effektivnosti na period do 2020 goda [Elektronnyy resurs] // URL: http://www.energosovet.ru/bul_stat.php?idd=30 (data obrashcheniya 29.04.2014 g.).
Zavisimost' iznosa inzhenernykh sistem i konstruktsiy zdaniy ot urovnya ikh ekspluatatsii [Elektronnyy resurs] // URL: http://stroy-server.ru/notes/zavisimost-iznosa-inzhenernykh-sistem-i-konstruktsii-zdanii-ot-urovnya-ikh-ekspluatatsii (data obrashcheniya 17.03.2015 g.).
Tekhnicheskaya ekspertiza ob"ektov nedvizhimosti [Elektronnyy resurs] // URL: http://www.reallook.com.ua/3758/ (data obrashcheniya 29.04.2014 g.).
Koval'chuk A. Sostavlenie energopasportov — pervyy shag v energosberezhenii [Elektronnyy resurs] // URL: http://www.vestnik-stroitel'stva.rf/about/ (data obrashcheniya 23.04.2015 g.).
Obsledovanie i ekspertiza inzhenernykh sistem [Elektronnyy resurs] // URL: http://obsledovanie-zdaniya.ru/obsledovanie-inzhenernykh-system.php (data
obrashcheniya 23.04.2015 g.).
Obespechenie teplosnabzheniya goroda Novosibirska. OAO «Novosibirskgorteploenergo». [Elektronnyy resurs] // URL: http://www.novo-sib/energo/ document/34795 (data obrashcheniya 29.04.2014 g.).
Vidy iznosa ob"ektov nedvizhimosti i metodika ikh rascheta [Elektronnyy resurs] // URL: http://www.reallook.com.ua/3763/ (data obrashcheniya 29.04.2014 g.).
Yan'shina I.V. Sostoyanie i problemy rekonstruktsii inzhenernykh setey g. Novosibirska kak ob"ektov nedvizhimosti // Nauka i molodezh' XXI veka: Materialy XI nauchno-tekhnicheskoy konferentsii studentov i aspirantov, posvyashchennoy 80-letiyu SGUPSa (g. Novosibirsk, 14-15 iyunya 2012 g.). - Novosibirsk: Izd-vo SGUPSa, 2013. s. 73.
Modernizatsiya inzhenernykh setey trebuet kompleksnogo podkhoda [Elektronnyy resurs] // URL: http://www.nestor.minsk.by/sn/news/2013/04/2302.html (data obrashcheniya 10.06.2015 g.).
Khramenkov S.V. Osnova modernizatsii inzhenernykh kommunikatsiy gorodov Rossii [Elektronnyy resurs] // URL: http://soyuzdonstroy.ru/ru/press-centr/nauchnye-publikacii/osnova.html (data obrashcheniya10.06.2015 g.).
