Заборщикова Наталья Павловна,
ОАО «НИИП Градостроительства»

Осуществление в ближайшие годы комплексной модернизации и реконструкции систем жизнеобеспечения городов и муниципальных образований является объективной необходимостью и одним из основных приоритетов государства в области развития социально - ориентированной экономики. Ее реализация позволит обеспечить условия проживания населения, отвечающие стандартам качества, обеспечит энергетическую безопасность предоставления качественных услуг для населения, предприятий, создаст необходимые условия для устойчивого экономического развития городов и муниципальных образований.

Комплексное благоустройство – деятельность, направленная на создание благоприятной комфортной среды жизнедеятельности человека и включает комплекс работ инженерно-технического, экологического, природоохранного и социального характера, санитарно-гигиенические мероприятия.

Гарантированное выполнение этих требований сталкивается в реальной практике с рядом проблем.

Водоснабжение
Анализ современного положения с обеспечением населения питьевой водой позволяет констатировать, что сформировалась проблема, которая должна рассматриваться приоритетной, наряду с такими, не менее важными, как социальная, экологическая и экономическая.

Проблема обеспечения населения питьевой водой обусловлена рядом причин, среди которых: низкое природное качество воды поверхностных источников водоснабжения; вторичное микробное загрязнение воды в водопроводной сети; значительное антропогенное загрязнение водных объектов; неадекватность существующих технологий подготовки питьевой воды качеству воды в источнике; недостаточность или отсутствие станций водоочистных сооружений; недостаточный уровень развития централизованного водоснабжения в городских и сельских поселениях; отсутствие централизованных систем водоснабжения и недостаточное удельное водопотребление в ряде сельских поселений; низкий уровень санитарно-технического состояния современных систем водоснабжения; изношенность водоводов и водопроводных сооружений; недостаточность финансовых и материальных ресурсов для восстановления и охраны водных объектов, внедрения новых усовершенствованных технологий.

Основным направлением использования водных ресурсов является организация систем водоснабжения, подготовка воды надлежащего качества в соответствии с СанПин 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода», обеспечение нормативных показателей водопотребления на хозяйственно-питьевые нужды для всех типов поселений.

Мероприятия, обеспечивающие комплексность решения проблемы за счет долгосрочных капитальных вложений с внедрением достижений научно-технического прогресса (как в области производства, так и охраны окружающей среды), включают:

- развитие систем централизованного хозпитьевого водоснабжения до необходимой потребности в городских поселениях;
- развитие систем хозпитьевого водоснабжения сельских населенных пунктов;
- защиту от загрязнения, охрана и восстановление водных объектов-источников хозпитьевого водоснабжения.
Для городских поселений потребуется:
– строительство и реконструкция водозаборов;
– строительство и реконструкция водопроводных очистных сооружений;
– строительство и реконструкция водоводов и уличной водопроводной сети;
– улучшение состояния зон санитарной охраны питьевых водоисточников и водопроводов питьевого водоснабжения.

Учитывая тенденции в мировой и отечественной практике, направленные на бережное отношение к природным ресурсам, а также принимая во внимание удорожание природных ресурсов, необходим пересмотр концепции водосберегающей политики при централизованном водоснабжении. Экономия воды, сокращение ее потерь являются кардинальной задачей водоснабжения. Сократив потери воды в наружной водопроводной сети и во внутреннем водопроводе, существующую потребность в воде можно удовлетворить при расходе меньшего ее количества. Рациональное расходование воды не только обеспечивает экономию энергетических и материальных ресурсов, но одновременно способствует решению задачи охраны водоемов от загрязнения.

Реализация концепции водоснабжения осуществляется через водосберегающие мероприятия, составляющие единый комплекс, направленный на совершенствование проектирования, эксплуатации, изменение социального отношения к воде. Полное устранение потерь не может быть достигнуто немедленно, а требует определенного времени. Конкретные мероприятия, направленные на сокращение потерь воды, позволяют задавать реальные темпы и сроки полной реализации мероприятий, последовательно приближаясь от фактического расхода к установленному нормативу. Водосберегающие мероприятия носят как технический, так и организационно-финансовый и социальный характер. Технические мероприятия должны воздействовать на параметры водопотребления, определяющие потери воды: утечки, нерациональные расходы, сливы; должны уменьшать избыточное давление, количество неисправных смесителей, поплавковых клапанов и др.

Канализация
Основные направления развития канализации населенных пунктов сводятся к следующим положениям.

– совершенствование методов очистки сточных вод;
– реконструкция канализационных очистных сооружений (КОС) до необходимой мощности;
– строительство КОС полной биологической очистки;
– развитие сети канализационных коллекторов и уличных канализационных сетей;
– организация системы дождевой канализации с очисткой поверхностного стока.

К системам канализации небольших поселений предъявляется ряд особых требований: технологические схемы должны быть надежными, обеспечивающими водоотведение и стабильное высокое качество очищенного стока в условиях резких колебаний расхода и концентрации; степень очистки должна быть высокой, так как очищенные стоки часто отводятся в небольшие водоемы, реки; сооружения должны быть просты в эксплуатации.

В настоящее время широко распространен подход к очистке сточных вод с позиций наилучших имеющихся технологий - BAT (Best available technology), а нормативные требования предъявляются по принципу «end of pipe», т.е. к сточным водам на «конце трубы».

Следует предусматривать организацию системы дождевой канализации. Для сбора и отведения поверхностного стока на территории застройки (в соответствии с требованиями СНиП 2.04.03-85*) может предусматриваться система открытых и закрытых водостоков с транспортированием поверхностных стоков на очистные сооружения дождевой канализации.

В малоэтажной застройке лотки открытого типа могут одновременно служить как для отвода поверхностной воды, так и для осушения верхних слоев грунта. Выполняются с одеждой дна и откосов на песчано-гравийной подготовке или с фильтрующими прослойками из геотекстилей. Укрепленные одеждами откосы снабжают дренажными отверстиями для приема подземных вод.

Для районов застройки, характеризующихся повышенными эстетическими требованиями, можно рекомендовать применение новейших прогрессивных систем поверхностного водоотвода, например, систему линейного водоотвода европейского стандарта «ACO Drain». Элементы этой системы выполнены из полимербетона, высокопрочного соединения с минеральными наполнителями из гранита и кварца на эпоксидной основе. Преимущества полимербетона заключаются в том, что он в два раза прочнее и легче традиционного бетона, не пропускает влагу, не дает трещин, обладает высокой морозостойкостью, устойчив к агрессивным средам, средний срок службы его составляет 30 лет. Система соответствует возросшим требованиям к дизайну и техническому качеству водоотвода. Большой ассортимент дождеприемных металлических решеток, имеющих различный рисунок, позволяет выбрать наиболее подходящий вариант для данных условий. Решетки могут быть выполнены из чугуна, оцинкованной и нержавеющей стали.

На расчетный срок предлагается рассмотреть возможность повторного использования очищенного поверхностного стока в системах технического водоснабжения, в частности, для полива зеленых насаждений приусадебных участков. Экологическое преимущество использования поверхностного стока для технических нужд является и экономически выгодным, так как сокращается потребление чистой воды. Однако, в связи с вероятностным характером образования поверхностного стока, необходима аккумулирующая емкость, что требует отведения специальной площади.

Теплоснабжение
Организации, эксплуатирующие объекты тепловых сетей и источников генерирования тепловой энергии, во всех районах испытывают одинаковые сложности:

- использование оборудования устаревших образцов и с высокой степенью износа;
- слабая насыщенность средствами механизации работ;
- недостаточная обеспеченность измерительной и испытательной техникой;
- трудности с материально-техническим снабжением;
- недостаточная автоматизация сети и обеспеченность средствами связи; низкий уровень организации эксплуатации энергохозяйства;
- большая номенклатура генерирующих источников различных типоразмеров (отсутствие унификации оборудования);
- общее неудовлетворительное техническое состояние источников энергоснабжения, вызванное отсутствием запасных частей и материалов, необходимых для проведения своевременного ремонта и технического обслуживания котельных.

Можно выделить три основные проблемы эксплуатации тепловых сетей:

- высокая степень износа тепловых сетей и связанные с этим частые аварии и потери теплоносителя с утечками;
- нарушение тепловой изоляции тепловых сетей, и потери тепловой энергии через изоляцию;
- нарушение гидравлических режимов тепловых сетей и сопутствующие ей недотопы и перетопы отдельных зданий.
В централизованном теплоснабжении ряда городов и крупных поселков отмечается ряд недостатков. Для исключения причин недостаточно качественного обеспечения населения теплом предусматривается:
- внедрение в перспективе возобновляемых и нетрадиционных источников теплоснабжения населенных пунктов;
- строительство новых и модернизация существующих котельных в поселениях (замена котлов, установка систем химводоподготовки, установки КИП и автоматики и пр.);
- использование перспективных схем и технологий. Применение прогрессивных конструкций (предварительно изолированные трубопроводы с пенополиуретановой изоляцией и др.);
- модернизация индивидуальных тепловых пунктов с использованием современных пластинчатых моделей теплообменников, новых сетевых насосов (в т.ч. частотно регулируемым электроприводом для системы горячего водоснабжения);
- строительство когенерационных источников (одновременная выработка тепловой и электрической энергии).

Выбор оптимальной степени централизации систем
Централизованное теплоснабжение в городах и поселках городского типа остается одним из основных направлений развития теплоэнергетики. Однако развитие систем централизованного теплоснабжения зачастую приходит в противоречие с низким уровнем эксплуатационной надежности тепловых сетей и значительной величиной тепловых потерь в них.
В системах централизованного теплоснабжения наиболее слабым звеном является транспортировка тепла по трубопроводам, при этом теряется значительное количество тепловой энергии; кроме того, срок службы тепловых сетей снизился до 10 — 15 лет, а циркуляционных трубопроводов горячего водоснабжения - до 3 - 6 лет. Зачастую устройство автономной системы теплоснабжения выгоднее как по капитальным затратам при строительстве, так и при эксплуатации.

При децентрализованной системе отпадает необходимость в строительстве теплотрассы, в сооружении на теплофицированном объекте теплового центра, включающего элеваторный узел, теплообменники для горячей воды, узел коммерческого учета тепловой энергии. А при отсутствии централизованного источника тепловой энергии или при недостаточной мощности районной или ведомственной котельной, ТЭЦ, устройство автономного теплоснабжения является единственно возможным способом обеспечения теплом и горячей водой конкретного объекта. Поэтому довольно широкое распространение получают автономные (домовые) котельные, главным образом с использованием газовых модулей, единичной тепловой мощностью ориентировочно от 0,1 до 4,5 МВт.
Применяемые в системах децентрализованного теплоснабжения теплогенераторы представляют собой газовые водогрейные аппараты, которые могут использоваться как в составе котельной для теплоснабжения группы потребителей, так и для децентрализованного теплоснабжения с установкой непосредственно в здании (на крыше или в чердачном помещении здания). Также могут устанавливаться рядом со зданием (выпускаются в виде передвижных агрегатов контейнерного типа), могут быть встроенными и пристроенными.

КПД современных малых котлов составляет около 90%. Потери тепла и затраты теплоснабжения при транспортировке теплоносителя сводятся к минимуму. В итоге расход тепла на теплоснабжение зданий на 10 — 20% ниже по сравнению с централизованными системами. Металлоемкость трубопроводов, подводящих к зданию тепловую энергию в виде газа, на порядок ниже металлоемкости трубопроводов, подводящих то же количество энергии в виде горячей воды. Надежность таких систем объясняется более низкой повреждаемостью газовых сетей по сравнению с водяными тепловыми сетями. Применение децентрализованных систем может весьма экономично дополнять развитие существующих централизованных систем, особенно в следующих случаях:

- при строительстве новых или реконструкции (с ростом тепловых нагрузок) старых зданий в районах, где по планировочным, архитектурным или экологическим требованиям затруднено строительство новых котельных;
- при выходе из строя теплотрасс в условиях, затрудняющих их перекладку (насыщенность транспортными и инженерными сетями);
- в медицинских и других учреждениях, где перерывы в теплоснабжении недопустимы;
- при обеспечении потребителей, расположенных в конце существующих тепломагистралей и испытывающих дефицит теплоты;
- в районах новостроек до ввода в действие тепломагистралей и источника централизованного теплоснабжения (после чего теплогенераторы систем децентрализованного теплоснабжения могут демонтироваться для установки на других объектах или использоваться как пиковые мощности, а кроме того, в качестве резерва при аварийном отключении тепла).

Решения по выбору оптимальной степени централизации системы теплоснабжения зависят от величины и пространственной структуры населенного пункта, типа застройки, плотности тепловых нагрузок, вида топлива, от уровня социальных и санитарно-гигиенических требований, предъявляемых к условиям функционирования системы.

Наряду с локальными котельными (различного типа) можно предусматривать системы прямого стационарного отопления (ПСЭО). Система малоинерционная и создает равномерное распределение тепла по всей площади помещения. Системы ПСЭО включают инфракрасное длинноволновое излучающее оборудование, кабельные и пленочные системы «теплого пола», оборудование допускает регулировку температуры в каждом помещении в широком диапазоне.

Для организации теплоснабжения в проектируемых жилых домах и общественных зданиях предлагается внедрять прогрессивные - поквартирные системы теплоснабжения (как разновидность децентрализации), при этом источник тепла установлен непосредственно у потребителя (например, у жильца многоэтажного дома). В качестве теплогенератора в системе поквартирного теплоснабжения используется двухконтурный газовый котел с закрытой топкой, принудительным удалением дымовых газов, регулирующими термостатами выработки и отпуска тепла на отопление и горячее водоснабжение (ГВС). Котел снабжен необходимыми блокировками и автоматикой безопасности.

Теплогенераторы с закрытой топкой, в отличие от котлов с атмосферной горелкой, обеспечивают требуемый уровень безопасности и не оказывают влияния на воздухообмен в жилых помещениях.

Поквартирная система теплоснабжения целесообразна при строительстве нового здания, расположенного достаточно далеко от существующих котельных. Кроме того, эта система дает возможность пользователю самостоятельно регулировать потребление тепла, а следовательно и затраты на отопление и ГВС в зависимости от экономических возможностей и физиологической потребности. Расчеты, выполненные ФГУП «СантехНИИпроект» (г. Москва), показывают, что при 100-процентной плате за газ, используемый для отопления и ГВС, с учетом стоимости сервисного обслуживания оборудования затраты населения при поквартирной системе теплоснабжения будут меньше, чем при оплате с дотацией при централизованной системе.

Поквартирные системы отопления применяются в Белгородской, Волгоградской, Брянской областях и других регионах страны. Применение возможно как в многоэтажных зданиях, так и в сельской местности. В последнем случае при наличии газификации, возможно, отказаться от ряда высокозатратных, энергоемких котельных. Финансирование работ осуществляется с участием владельцев квартир, заинтересованных в получении качественного экономичного теплоснабжения.

Модернизация основного и вспомогательного оборудования крупных котельных монтажом паротурбинных (ПТУ) и газотурбинных (ГТУ) установок для выработки электрической энергии на собственные нужды и
во внешнюю электросеть.

В энергетической стратегии России до 2020 года, одобренной Правительством РФ, значительный акцент делается на увеличение доли комбинированного производства тепла в среде централизованного теплоснабжения. В качестве одного из направлений можно рассматривать преобразование существующих котельных в мини-ТЭЦ. При внедрении когенерации возможно как покрытие собственных нужд котельной в тепловой энергии, так и выработка производимой электроэнергии во внешнюю сеть. Электроэнергия является сопутствующим продуктом производства тепла, и объемы ее выработки диктуются переменной тепловой нагрузкой. Возможно применение установок различного типа. Производство электроэнергии связано с незначительными затратами топлива, что обуславливает низкую себестоимость вырабатываемой электроэнергии.

Преимущества данного технического решения:

- возможность получения избыточной электроэнергии и подача ее внешним потребителям (это резко сокращает сроки окупаемости проекта в целом);
- высокая надежность электроснабжения котельной не только от имеющихся вводов, но и от собственного источника электроэнергии;
- высокая эффективность использования топлива;
- меньшие, чем у традиционных установок, транспортные потери тепла и
электроэнергии;
- гибкая приспособляемость к изменениям в электропотреблении;
- высокая адаптивность к возобновляемым источникам энергии.

Максимальная электрическая мощность мини-ТЭЦ зависит от количества силовых модулей. Максимальная тепловая мощность мини-ТЭЦ определяется количеством силовых модулей и тепловой нагрузкой.

В территориальных строительных нормах по планировке и застройке поселений Ростовской области отмечается, что следует предусматривать, при соответствующем технико-экономическом обосновании, локальные электрогенерирующие установки, работающие, как правило, на газовом топливе с комбинированной выработкой тепловой и электрической энергии. Локальные энергетические установки могут предусматриваться во вновь строящихся, расширяемых и реконструируемых котельных, превращая последние в ТЭЦ малой мощности.

Замена котельных, оснащенных чугунно-секционными котлоагрегатами, с переводом их в автоматический режим работы с централизованным
диспетчерским управлением.

Исторически сложившаяся схема теплоснабжения базируется в основном на котельных, оборудованных чугунно-секционными котлами. Эти котлы удачно сочетают в себе высокую надежность и ремонтопригодность, однако установленные на них горелки не соответствуют современным требованиям энергоэффективности и не могут работать в автоматическом режиме. Для решения задач по повышению энергоэффективности системы теплоснабжения возможны два основных подхода к решению проблемы:

1. Реконструкция топочного пространства котлов с установкой автоматизированной блочной горелки. Данный вариант перспективен на котельных, имеющих малое число котлоагрегатов (2 - 4), замена горелок позволяет увеличить КПД котлоагрегатов на 15 - 20% и перевести котельную на работу в автоматическом режиме.
2. Полная реконструкция котельной с заменой чугунно-секционных котлов на современные котлоагрегаты с автоматическим управлением.

Индивидуальные тепловые пункты (ИТП)
Блочный индивидуальный тепловой пункт представляет собой автоматизированную комплексную установку для подключения к централизованным тепловым сетям отопления и горячего водоснабжения отдельных зданий. В комплект ИТП входят: пластинчатые теплообменники, циркуляционные насосы, автоматические регуляторы для системы ГВС и отопления, регулятор разности давления, арматура, блок учета тепловой энергии, счетчики холодной и горячей воды. Обслуживание такого ИТП минимально и они могут использоваться как для независимой, так и для зависимой схемы подключения отопления.

Применяемая схема регулирования обеспечивает поддержание температуры отопления в соответствии с температурой наружного воздуха, ограничение температуры обратной сетевой воды, поддержание заданной температуры горячего водоснабжения, хранение данных о параметрах теплоносителя и т.д.

Из всех достоинств таких ИТП следует выделить то, что в этом случае практически полностью исключается коррозия и образование отложений в системе теплоснабжения, обеспечивается необходимое качество горячей воды, появляется возможность практически полностью исключить перегревы.

В условиях удорожания энергоресурсов в крупных городах – органические вещества, содержащиеся в сточных водах в виде осадка.
Работы по модернизации метантенков с оснащением их современным высокоэффективным оборудованием позволили вдвое увеличить выход биогаза и перейти к наиболее современному методу его утилизации - когенерации электроэнергии и тепла.

Новое направление дальнейшего использования энергоресурсов – строительство заводов по сжиганию осадка с целью выработки тепла и электроэнергии. Важным энергоресурсом являются не только органические загрязнения, содержащиеся в сточных водах, но и высокая температура воды, которая даже зимой не опускается ниже 180 С. Использование тепловых насосов позволяет обеспечить дешевым теплом не только сооружения, но и городские объекты.

Инженерная подготовка территории
При освоении территорий, неблагоприятных для строительства, возникает риск нормального функционирования городских объектов, неблагоприятными являются территории, на которых возможно проявление опасных природных процессов.

Особенность планировки в этих условиях состоит в том, что она должны быть адекватна природными условиям. При градостроительном освоении территорий их территориальный ресурс уменьшается вследствие возникающих техногенных нагрузок, побуждающих проявление опасных природных процессов.

В градостроительстве проектирование городских объектов всегда находится в сфере риска, поскольку к нему приводит недостаточное изучение опасностей, возникающих при взаимодействии города и природной среды. Вследствие этого уже после реализации проектов возникают ситуации, часто приводящие к авариям.