Некоммерческое
партнерство
инженеров
Инженеры по отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике
(495) 984-99-72 НП "АВОК"

(495) 107-91-50 ООО ИИП "АВОК-ПРЕСС"

АВОК ассоциированный
член
Summary:

О типологии реальных городских объектов и приоритетах смарт-решений в разных условиях

Typology of Real City Facilities and Priorities of Smart Solutions in Various Conditions

E. G. Gasho, Doctor of Engineering, S.V. Guzhov, Candidate of Engineering, A.V. Kozyr, Engineer, V.G. Krivoschekov, Engineer, National Research Institute "Moscow Power Engineering Institute"

Keywords: smart city concept, smart blocks, housing and utilities complex, power supply, metering instruments, electrical network

General definition of a smart city concept can be worded as follows: target vision of the client oriented urban environment of the future characterized by systematic comprehensive intellectualization and automation of urban infrastructure and main processes to reduce their resource intensity with significant increase in efficiency. Smart City is a city where social, commercial and ecological demands of residents are balanced with optimal use of available resources.

Описание:

Общее определение концепции умного города можно свести к следующему:это целевое видение клиентоориентированной городской среды будущего, характеризующейся системной сквозной интеллектуализацией и автоматизацией городской инфраструктуры и основных процессов с целью снижения их ресурсоемкости при существенном росте эффективности. SmartCity– это город, в котором уравновешены социальные, коммерческие и экологические запросы жителей при оптимальном использовании доступных ресурсов.

О типологии реальных городских объектов и приоритетах смарт-решений в разных условиях

Общее определение концепции умного города можно свести к следующему: это целевое видение клиентоориентированной городской среды будущего, характеризующейся системной сквозной интеллектуализацией и автоматизацией городской инфраструктуры и основных процессов с целью снижения их ресурсоемкости при существенном росте эффективности. Smart City – это город, в котором уравновешены социальные, коммерческие и экологические запросы жителей при оптимальном использовании доступных ресурсов [1].

О типологии реальных городских объектов и приоритетах смарт-решений в разных условиях

Реализация смарт-решений – следующий этап развития общества

Концепция умного города предполагает системную и сквозную интеллектуализацию и развитие технических средств/платформ ряда ключевых городских сред и подсистем:

• системы городского управления;

• системы безопасности и правопорядка;

• системы управления воспроизводством человеческого капитала;

• системы здравоохранения;

• финансовой и производственной систем;

• энергетической, транспортной и информационно--коммуникационной инфраструктур;

• системы управления экологией.

Даже из простого перечисления этих подсистем внимательный читатель увидит существенную разницу при модернизации и «смартизации» виртуальных систем управления с многочисленными медиаприложениями и сложных энергоемких инженерных систем жизнеобеспечения современного мегаполиса. Полагаем, эта разница и будет определять динамику создания смарт-систем как в существующих городских инфраструктурах, так и при проектировании и создании новых. ИТ-специалистам, выросшим в эпоху невиданного прогресса вычислительной техники и ее медиавозможностей, немного сложно осознать, что законы Ома, Кирхгофа и постулаты термодинамики не тождественны закону Мура1. Уверены, что это положение вещей в значительной перспективе существенно не изменит ни Интернет вещей с искусственным интеллектом, ни отчаянная полурелигиозная вера в так называемый Интернет энергии.

Вместе с тем активная цифровизация, реализация смарт-решений ключевых процессов и систем в энергетике и жилищно-коммунальном комплексе городов, по сути, является следующим этапом развития отрасли, результаты которой должны:

• повысить надежность и эффективность эксплуатации сложного распределенного городского коммунального хозяйства;

• обеспечить всех заинтересованных лиц достоверными данными об объемах потребления энергетических ресурсов;

• произвести оценку эффективности существующих общегородских и внутридомовых инженерных систем;

• обеспечивать прозрачный расчет тарифов (цен) стоимости энергетических ресурсов.

Пилотные проекты создания смарт-кварталов в Москве

Коммунальный комплекс Москвы активно модернизируется уже свыше двух десятилетий, скоро впору отмечать 20-летний юбилей установки первых приборов учета, создания зон высокой энергоэффективности в ЦАО и дальше [2]. На самом деле перемены в городском хозяйстве в последнее десятилетие значительные, если не сказать больше: ЖКХ меняется на глазах [3].

В 2017 году Правительство Москвы предприняло попытку реализации пилотных проектов по созданию смарт-квартала. В качестве пилотных зон были выбраны дворовые территории в районах Люблино и Марьино. В рамках разработки концепции смарт-квартала были проведены визуальные обследования дворовых территорий и зданий МКД, проанализирована проектная и техническая документация.

Смарт-квартал в Люблино

Территория предполагаемого смарт-квартала в Люблино включает в себя два городских квартала в границах улиц Армавирской, Судакова, пр-та 40 лет Октября и Краснодарской, разрезанных улицей Краснодонской, общей площадью свыше 18 га. В 16 зданиях 1961–1995 годов постройки с этажностью 5–14 этажей проживает около 5 700 человек (табл. 1). Здания в целом находятся в удовлетворительном состоянии, два старых здания включены в городскую программу реновации и подлежат отселению.

Таблица 1

Основные характеристики зданий смарт-квартала Люблино

Теплоснабжение района

Теплоэнергоснабжение района Люблино организовано от централизованных системы тепло- и электроснабжения Москвы, при этом источником тепловой энергии данного района является ТЭЦ № 22 ПАО «Мосэнерго». Здания подключены к системе теплоснабжения через несколько ЦТП на территории микрорайонов. Узлы учета тепловой энергии зданий в основном подключены к городской системе учета потребления ресурсов (АСУПР ЕИРЦ). Значительное число внешних арендаторов (универмаги, библиотеки, мини-гостиницы) присоединены к инженерным системам зданий без выделения отдельного учета потребления тепла и горячей воды.

Анализ показаний приборов учета тепловой энергии выявил традиционный разброс удельных характеристик теплопотребления на отопительные нужды за время осенне-зимнего периода (ОЗП) разных лет.

Кроме того, видна устойчивая зависимость потребления тепла от градусо-суток отопительного периода практически всеми зданиями микрорайона. Среднегодовое удельное потребление тепловой энергии на отопление, как уже отмечалось разными авторами [4], в последнее время составляет около 0,130–0,140 Гкал/м2 для старых зданий и около 0,115–0,125 Гкал/м2 для новых и существенно ниже городского норматива 0,190 Гкал/м2 (рис. 1).

График теплопотребления
Рис. 1.

График теплопотребления (а) и показатели удельного потребления тепла на отопление (б) зданием по адресу ул. Судакова, д. 15 (проект П-16)

Безусловно, показатели тепловой защиты старых зданий значительно ниже требований новых СП, но, на наш взгляд, критической потребности в утеплении ограждающих конструкций не выявлено.

Оценка состояния инженерных систем зданий

В процессе анализа производилась также оценка состоя-ния инженерных систем отопления, горячего и холодного водоснабжения зданий. Как показал осмотр, теплоизоляция трубопроводов частично разрушена, изоляция стояков отоп-ления подвальных помещений в основном отсутствует. Износ трубопроводов систем отопления зданий разных лет постройки составляет около 76–86 %. По данным, предоставленным ГБУ «ЕИРЦ города Москвы» и ОАО «МОЭК» за отопительные периоды с 2013 по 2017 год, аварий, прорывов и нештатных ситуаций в системе теплоснабжения дома не зафиксировано.

Причинами существенного превышения мощностных параметров отопления являются разные сочетания: завышенные температуры теплоносителя на входе и выходе из здания, разрегулированность инженерных систем здания, зашламованность трубопроводов и отопительных приборов.

Системы электроснабжения зданий

Анализ и осмотр систем электроснабжения зданий также выявил значительное количество недостатков эксплуатации, серьезный износ оборудования и электрических сетей. Такие нагрузки, как светильники аварийного освещения эвакуационных балконов, приквартирных холлов, лестничных клеток, лифтовых холлов, коридоров, балконов, лифтовых шахт, технических помещений, подвала, тамбуров, чердаков, а также подсветка номеров дома питаются отдельными группами. При таких схемах включения светильники, освещающие приквартирные холлы, получают питание от тех же щитков, что и электродвигатели лифтов, вентиляции, систем водоснабжения и пожаротушения. Данные устройства работают в повторно-кратковременном режиме, ухудшают качество электроэнергии и, следовательно, негативно влияют на срок службы светильников.

На рис. 2 представлены значительные отклонения напряжения от номинальных значений, которые могут приводить к существенным негативным последствиям для всего электрооборудования и бытовой техники в доме. В приквартирных и лифтовых холлах к существующим светильникам не присоединены датчики присутствия, что приводит к повышенному потреблению электрической энергии на собственные нужды дома. Существующие системы электроснабжения обследованных зданий квартала находится в состоянии хоть и работоспособном, но неудовлетворительного качества содержания.

Значения отклонения напряжения на трансформаторах
Рис. 2.

Значения отклонения напряжения на трансформаторах ТП 10/0,4

Содержимое щитов запылено, пучки проводов не прибраны, имели место возгорания электропроводки, усиленные скопившейся пылью и мусором. Качество монтажа при восстановительных работах находится на низком уровне.

Необходимо также отметить факт отсутствия присоединения информационных выводов приборов учета электрической энергии к автоматизированным системам учета и контроля (АСКУЭ) ввиду отсутствия самой системы. В таком аспекте открытым остается вопрос целесообразности расходования дополнительных бюджетных средств на приобретение более дорогостоящих счетчиков, если системы дистанционного сбора информации от приборов учета нет не только по факту, но и в плане.

Параметры качества электрической энергии в настоящее время находятся в недопустимом состоянии. Технических решений по повышению качества электрической энергии: установок компенсаторов реактивной мощности, компенсации гармонических составляющих тока, стабилизации напряжения – в электрощитовых зданий нет.

Потребление электрической энергии электроустановками мест общего пользования осуществляется непосредственно от сети, без возможного использования ВИЭ и накопителей энергии. Вопрос применения накопителей электрической энергии не проработан, равно как и тарифная политика. Закладка резервных инженерных сетей и реализация возможности автоматики в случае аварийных режимов переключаться на резервные каналы не предусмотрены.

На основании приведенного выше анализа можно сделать вывод, что качество запроектированного функционала и современность применяемых инженерных электротехнических решений на территории исследуемого квартала находятся на крайне низком уровне. В настоящее время не применяются устройства, контролирующие и повышающие качество показателей качества электрической энергии, не осуществляется использование ВИЭ и технологий накоп-ления электроэнергии, не исключены способы воровства электроэнергии, не реализованы меры по повышению надежности электросетей.

Рис. 3

Графики удельного расхода электрической энергии МКД квартала в период с января 2014 года по декабрь 2016 года

Анализ удельного расхода потребленной электроэнергии (рис. 3) демонстрирует среднегодовое удельное потребление для большинства МКД в пределах 10–15 Вт/м2, что в целом соответствует нормативным показателям. Наблюдаемое превышение среднего электропотребления (здание на пр-те 40 лет Октября, 23, корп. 1) и пики потребляемой мощности во второй половине 2014 года могут быть обусловлены как подключением дополнительных потребителей, так и другими причинами (неисправностью приборов, заминкой с ручным сбором и передачей данных, аварийными ситуациями).

О комплексе мероприятий, реализация которых позволит не только реорганизовать энергосеть в энергоэффективную, но и создать потенциал для последующих этапов развития, читайте в следующем номере журнала «Энергосбережение».

Литература

  1. Бродач М. М. Информационная поддержка умных технологий и цифровизации // Энергосбережение. 2020. № 1. С. 4–6.
  2. Гашо Е. Г., Рогалев Н. Д. Энергопотребление мегаполиса: О некоторых результатах комплексного подхода к рационализации энергопотребления коммунального хозяйства мегаполиса // АВОК. 2005. № 3. С. 80–85.
  3. ЖКХ меняется. Комплекс информационных материалов ДЖКХ г. Москвы. 2019 г.
  4. Гашо Е. Г., Гилев А. В. Сбалансированность энергетических параметров зданий в городской системе теплоснабжения // Энергосбережение. 2015. № 7. С. 36–40.
  5. Степанова М.В. Умный город vs цифровой город: противоречие или синергия. [Электронный ресурс]. Режим доступа:  https://energiavita.ru/2020/02/17/umnyj-gorod-vs-cifrovoj-gorod-protivorechie-ili-sinergiya/

1 «Если бы авиапромышленность в последние 25 лет развивалась столь же стремительно, как промышленность средств вычислительной техники, то сейчас самолет Boeing 767 стоил бы 500 долл. и совершал облет земного шара за 20 минут, затрачивая при этом пять галлонов (~18,9 л) топлива. Приведенные цифры весьма точно отражают снижение стоимости, рост быстродействия и повышение экономичности ЭВМ». – Журнал «В мире науки» (1983, № 10) (русское издание «Scientific American») [3].

купить online журнал подписаться на журнал
Поделиться статьей в социальных сетях:

Статья опубликована в журнале “Энергосбережение” за №2'2020

PDF pdf версия


Статьи по теме

Реклама
Реклама на нашем сайте
Яндекс цитирования

Подписка на журналы

АВОК
АВОК
Энергосбережение
Энергосбережение
Сантехника
Сантехника
Сертификационный центр АВОК
Реклама на нашем сайте
KSB
Онлайн-словарь АВОК!