Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ вопросов сбора и утилизации снеговых масс по результатам исследований отечественных и зарубежных авторов 9
1.1. Экологические аспекты, определяющие целесообразность утилизации снеговых масс 9
1.2. Существующие технологии удаления снега с городских улиц и площадей и его складирования 18
1.3. Организационные и конструктивные мероприятия, используемые в настоящее время для утилизации снеговых масс 21
1.4. Использование тепловой энергии для плавления снежно-ледяных образований 26
1.5. Системы снеготаяния, встроенные в дорожное покрытие 31
1.6. Теплонасосные системы снеготаяния 34
1.7. Выводы 37
Глава 2. Математическое моделирование нестационарного теплопереноса в дорожной конструкции, оборудованной системой снеготаяния 38
2.1. Стационарные модели систем снеготаяния 42
2.2. Нестационарные модели систем снеготаяния 46
2.3. Математическая постановка задачи взаимосвязанного тепломассопереноса в конструкции снеготаяния гидравлического типа 51
2.4. Математическая постановка задачи теплопереноса во встроенных конструкциях снеготаяния 54
2.5. Баланс тепловых потоков на верхней границе элемента конструкции снеготаяния 57
2.6. Численная реализация математической модели снеготаяния 60
2.7. Выводы з
Глава 3. Проведение вычислительного эксперимента систем снеготаяния 67
3.1. Влияние метеорологических факторов на развитие температурного поля в конструкции автомобильной парковки со встроенной системой снеготаяния 67
3.2. Влияние конструктивных особенностей системы снеготаяния на температурные характеристики покрытий автомобильных парковок 72
3.3. Выводы 80
Глава 4. Разработка конструкции снегоплавильного пункта с тепло насосной системой теплоснабжения 82
4.1. Объем снега, подлежащий уборке с тротуаров, автомобильных стоянок 82
4.2. Требования к уборке снега с автомобильных стоянок, тротуаров 83
4.3. Рекомендации по устройству снегоплавильного пункта, оборудованного теплонасосной системой теплоснабжения 84
4.4. Типовые площадки для таяния снега, использующие нетрадиционные источники энергии и вторичные энергетические ресурсы 101
4.5. Выводы 105
Глава 5. Расчет экономической эффективности от внедрения технологии утилизации снежно-ледяных масс 106
5.1. Экономический эффект от применения предлагаемых технологий утилизации снега 106
5.2. Экологический эффект от внедрения технологии утилизации снега 126
5.3. Выводы 127
Общие выводы 128
Список использованной литературы
- Организационные и конструктивные мероприятия, используемые в настоящее время для утилизации снеговых масс
- Математическая постановка задачи взаимосвязанного тепломассопереноса в конструкции снеготаяния гидравлического типа
- Влияние конструктивных особенностей системы снеготаяния на температурные характеристики покрытий автомобильных парковок
- Типовые площадки для таяния снега, использующие нетрадиционные источники энергии и вторичные энергетические ресурсы
Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время существует большое количество технологий, позволяющих достаточно эффективно удалять снег, выпадающий на дорожные покрытия городских автомагистралей, внутриквартальных проездов, на тротуары и придомовые территории. Однако, как показал проведенный анализ, возможности модернизации элементов существующих систем снего-удаления и поиска современных энергосберегающих технических решений его утилизации далеко не исчерпаны. Несмотря на значительное количество методик, и конструкторских разработок, проблема снегоудаления в крупных городах далека от разрешения. В частности, в г. Москве 53 % убираемой снежной массы складируется в несанкционированных местах, 34 % вывозится на речные свалки, 11 % - на "сухие" свалки и только 2 % утилизируется в снегонлавиль-ных камерах и водосточных коллекторах. Такое состояние дел во многом обусловлено экономическими причинами. Кроме того, в городской снежной массе накапливается значительное количество минеральных частиц и биологически трудноокисляемых оргаЕшческих соединений. Снег, убираемый с городских дорог, несет серьезную экологическую угрозу, связанную с загрязнением почв, поверхностных и подземных вод. Особенностью зимней уборки городских территорий является отсутствие мест для складирования снега и его загрязненность выбросами автотранспорта и антигололедными реагентами.
Для решения проблем снегоудаления в крупных городах необходим комплексный подход. Следует использовать не только систему промышленной переработки снега, вывозимого с автомагистралей на снегосплавные пункты и «сухие» снегосвалки, но и малозатратные технологии, обеспечивающие утилизацию снега за счет площадок, оборудованных источниками низкопотенциального теплоснабжения.
Потенциально опасные для транспорта и пешеходов участки городских улиц (крутые спуски и подъемы, въезды в тоннели, путепроводы, транспортные развязки, подземные переходы, подходы к крупным торговым центрам) нуждаются в постоянном уходе в зимний период. Обоснование и выбор экономичных режимов работы площадок снеготаяния возможен на основе решения сопряженных задач тепло - и массообмена для конструкций снеготаяния и расплавляемой снежной массы. В связи с этим усовершенствование конструкции систем снегоудаления, разработка энерго- и ресурсосберегающих малозатратных технологий утилизации снега являются актуальными задачами.
Цель и задачи исследования. Целью работы является разработка технологии утилизации снежно-ледяных масс с дорожных покрытий в снегоплавиль-ных пунктах, оборудованных теплонасосной системой теплоснабжения, на основе прогнозирования температурных режимов снеготаяния с динамично меняющимися погодными факторами.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Разработать математическую модель теплопереноса в системе снеготаяния с учетом комплекса конструктивных, технологических и метеорологических факторов.
-
Создать вычислительный алгоритм и программу расчетов, позволяющую прогнозировать технологические характеристики процесса снеготаяния и определить наиболее эффективные конструктивные параметры устройств снеготаяния.
-
Разработать конструкцию снегоплавильного пункта на основе научных результатов диссертации.
-
Определить технико-экономическую эффективность применения технологии утилизации снега на снегоплавильных пунктах и в местах стоянок автомобилей.
Научная новизна:
-
Разработана нестационарная двумерная математическая модель тепло-переноса в конструкции интенсивного снеготаяния, отличающаяся учетом различных теплофизических свойств материалов и параметров дорожной одежды, а также комплекса конструктивных и метеорологических факторов, таких как шаг укладки обогревающих труб, их диаметр, температура теплоносителя, интенсивность снегопада, время суток, температура и влажность воздуха.
-
Создан алгоритм и программа расчета температурных полей во встроенной конструкции снеготаяния, позволяющий прогнозировать температуру на ее поверхности в зависимости от конструктивных и изменяющихся во времени метеорологических факторов.
-
Разработана конструкция снегоплавильного пункта с теплонасосной системой теплоснабжения для утилизации снежно-ледяных масс с оформлением патента Российской Федерации на полезную модель.
-
Определена технико-экономическая эффективность от внедрения технологии утилизации снежно-ледяных масс.
Практическая значимость полученных результатов. Разработанная конструкция снегоплавильного пункта по утилизации снега с теплонасосной системой теплоснабжения может быть использована в городском хозяйстве и на автомобильных парковках. Методика расчета технологических режимов может применяться для управления работой систем снеготаяния.
Реализация результатов работы. Уточненная математическая модель и алгоритм расчета использовались специалистами ОАО «ИНСОЛАР-ИНВЕСТ» при разработке концепции и технологии утилизации снежных масс на территории г. Москвы. Научные исследования и выводы, полученные в диссертационной работе, используются Управлением дорожного хозяйства и благоустройства администрации городского округа город Воронеж.
Достоверность научных результатов обеспечивается применением методов теории тепло - и массопереноса; использованием численных алгоритмов; проведением тестовых расчетов и сопоставлением их результатов с аналитическими решениями; сходимостью теоретических выводов с результатами экспериментальных исследований.
На защиту выносятся:
1. Нестационарная двумерная математическая модель теплопереноса в инженерных системах снеготаяния, учитывающая комплекс конструктивных, природных и физических факторов.
-
Результаты расчетов температурных режимов в конструкциях снеготаяния, встроенных в конструктивные элементы парковок и обеспечивающих полное отсутствие снегового покрова на поверхности.
-
Конструкция снегоплавилыюго пункта, оборудованного теплона-сосной системой теплоснабжения.
-
Результаты анализа технико-экономической эффективности внедрения технологии утилизации снежно-ледяных масс.
Апробация результатов работы. Основные результаты диссертации докладывались на VIII Всероссийской научно-технической конференции «Авиакосмические технологии-2007»; на ежегодных научно-практических конференциях Воронежского государственного архитектурно-строительного университета.
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 13 научных работах общим объемом 73 с, из них лично автору принадлежит 51 с. 4 статьи опубликованы в изданиях, включенных в перечень ВАК РФ (Научный вестник ВГАСУ. Строительство и архитектура; Вестник ВолГАСУ. Серия: Строительство и архитектура).
В статьях, опубликованных в рекомендованных ВАК изданиях, изложены основные результаты диссертации: в работах [1, 4] определены граничные условия на границе конструктивных слоев покрытия; в работе [2] рассмотрена технология переработки и утилизации снега с использованием стационарных и передвижных снеготаялок, с анализом работы снегосплавных пунктов; в работе [3] сформулирована и численно исследована нестационарная модель нагрева поверхности дорожного покрытия.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, приложения. Работа изложена на 151 страницах, содержит список литературы из 131 наименований, 31 рисунков, 10 таблиц.
Организационные и конструктивные мероприятия, используемые в настоящее время для утилизации снеговых масс
Как показывает мировой опыт борьбы с зимней скользкостью, наиболее эффективным и экологически безопасным является способ устранения снега и наледи при использовании систем снеготаяния, встроенных в дорожное полотно. Широкое распространение системы подогрева поверхностей дорожного покрытия получили только в последние 20-30 лет, несмотря на то что первые системы снеготаяния появились еще в 40-50-х годах прошлого столетия.
Это было связано не только с ростом требований, предъявляемых к качеству дорог в связи со все возрастающим количеством автотранспортных средств, но также с развитием технического прогресса, что дало возможность производить высокоэффективное оборудование для этих систем и совершенно новые типы труб (например, трубы из модифицированного поперечно сшитого полиэтилена - трубы РЕХ) [89,90].
Подогрев поверхности дорожного покрытия сводит к минимуму возможность его разрушения, что характерно для традиционно применяемых механических и химических способов удаления снега.
При использовании системы обогрева, встроенной в дорожное покрытие, возможно обеспечение положительных температур внутри конструкции дорожного покрытия на протяжении всего года, что позволяет продлить срок его службы.
С другой стороны, данный способ характеризуется более высокими капитальными и эксплуатационными затратами при его реализации по сравнению с традиционными.
Применение данного способа оправдано в тех случаях, когда использование других методов связано с трудностями или практической невозможностью их реализации, когда они являются более дорогими, а также в тех случаях, когда требуется высокая степень безопасности обогреваемого участка и скорости удаления снежно-ледяных образований [ПО, 111]. 1. Электрические (кабельные) системы снеготаяния. Основой любой кабельной (электрической) системы является экранированный низкотемпературный нагревательный кабель [58,94,100,118]. Нагревательные кабели используются в системах антиобледенения и снеготаяния для участков дорог, мостов, площадок для таяния снега [10,57,91,125,126,129]. При сильном снегопаде включается электроподогрев и температура поверхности мостового настила поднимается до нуля градусов Цельсия и выше, что гарантирует отсутствие снега и обледенения. Кабельные системы отличаются высокой надежностью и долговечностью работы (до 40-50 лет), полной автоматизацией управления (включение системы в зависимости от текущих погодных условий). На поверхность, подлежащую защите от снега и льда, на старый асфальт или бетон либо на слой утрамбованного песка или гравия укладывается греющий кабель.
Сверху кабель заливается бетоном либо засыпается песком. Затем укладывается облицовочное покрытие - например, тротуарная плитка, бетон, мрамор, асфальт, гранит и т.д.
В системах, предназначенных для обогрева дорожного покрытия с повышенными требованиями к качеству его покрытия, обязательно используется армирующая металлическая сетка.
Система датчиков, включающая в себя датчик температуры грунта, датчик температуры воздуха и датчик влажности, "считывает" погодные условия и передает их на терморегулятор. При возникновении благоприятных для образования гололеда и снежных наносов условий, терморегулятор включает систему обогрева, и греющий кабель начинает нагреваться и выделять тепло.
Выпавший снег тает, и талая вода стекает в водосборники, покрытие же остается сухим. К преимуществам кабельных систем можно отнести высокую надежность и длительный срок работы кабеля практически без потери мощности в течение всего срока эксплуатации, возможность полной автоматизации системы (включение и отключение системы в зависимости от текущих погодных условий). Кабельные системы снеготаяния могут устанавливаться практически в любом месте, поверхность которого необходимо содержать чистым от снега и льда.
К недостаткам кабельных систем можно отнести значительную стоимость нагревательного кабеля и устройств управления и большая потребляемая электрическая мощность, что требует заметных затрат на оплату электроэнергии. Стоимость системы зависит от применяемых материалов и оборудования, алгоритма работы системы управления, категории и характеристики дорожного покрытия и объема монтажных работ.
Тепловые системы снеготаяния. Основой любой тепловой системы снеготаяния или антиобледенения является система распределения греющего теплоносителя (трубопроводы для жидких теплоносителей, паропроводы для пара и воздуховоды (или газоходы) для газообразных сред), т.е. система подогрева поверхности дорожного покрытия.
Тепловые системы снеготаяния используются для обогрева взлетно-посадочных полос, сложных участков дорог, мостов, площадок для таяния снега, тротуаров и подъездов к гаражам.
В мировой практике широкое распространение получили системы, в которых отсутствует всякая принудительная циркуляция какого-либо теплоносителя, участвующего в процессах переноса тепловой энергии и массы непосредственно в системе подогрева дорожного покрытия. Все процессы, связанные с перемещением теплоносителей в системе подогрева, осуществляются либо под действием только сил гравитации, либо при одновременном действии сил гравитации и капиллярного переноса массы жидкости. Основным элементом такого типа систем являются "тепловые трубы" [23,112].
Основным типом систем снеготаяния, предназначенных для ликвидации снежно-ледяных образований с поверхности дорожного покрытия автомагистралей, улиц городов и крупных населенных пунктов, взлетно-посадочных полос, опасных и крутых участков и т.п., являются тепловые системы с принудительной циркуляцией греющего теплоносителя, участвующего в процессах переноса тепловой энергии и массы непосредственно в системе подогрева дорожного покрытия. Кроме того, для обогрева покрытий и снеготаяния на площадках утилизации существуют два способа использования геотермальной энергии в рассматриваемых системах [33].
Первый способ предполагает прямое использование геотермальных источников тепла в виде пара, воды или смеси пара и воды в качестве теплоносителей в системах снеготаяния. Использование второго способа предполагает применение дополнительных теплообменных аппаратов, в которых осуществляется передача теплового потенциала от геотермальных источников к промежуточным теплоносителям (рассолы, вода, воздух), циркулирующим в системах снеготаяния.
Тепловые насосы получили широкое распространение в системах снеготаяния. В отличие от "прямого" использования геотермальной энергии в виде воды, пара или их смеси и других, рассмотренных выше систем, использование тепловых насосов возможно практически повсеместно. В настоящее время это одно из наиболее динамично развивающихся направлений использования нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в системах снеготаяния [110,111,130,131].
Экономическая эффективность теплонасосных систем снеготаяния во многом определяется выбором низкопотенциального источника тепла, который должен удовлетворять следующим требованиям: доступность, стабильность, достаточный запас мощности и низкая стоимость.
В свою очередь, свойства низкопотенциального источника тепла оказывают влияние на выбор схемного решения системы снеготаяния: применение того или иного типа теплового насоса, использование моно - или бивалентной схемы, решение схемы автоматизации системы, необходимость применения те-плоаккумуляторов.
Математическая постановка задачи взаимосвязанного тепломассопереноса в конструкции снеготаяния гидравлического типа
Расчеты проводились для образца поверхности автомобильной парковки высотой /7=0,095 м. Толщина слоя асфальтобетона /z4=0,035 м; толщина защитного слоя бетона h]=0,06 м; наружный диаметр труб обогрева /г2=0,02 м; шаг укладки труб =0,2 м. Температура и влажность окружающего воздуха принимались постоянными Гв2= -6 С, ф=80 %; температура грунта 7 = -5 С. Значения плотности, удельной теплоемкости и коэффициента теплопроводности для слоев бетона (на гравии или щебне из природного камня) и асфальтобетона (ГОСТ 9128-97) [21] приняты согласно СНИП 23-02-2003 [99].
Плотность теплового потока солнечной радиации и продолжительность солнечного сияния определялись на 21 марта для местности, расположенной на 53 с.ш. Значения коэффициентов влияния облачности на интенсивность коротковолновой и длинноволновой радиации приняты минимальными, К =0.5, K f=QA5. Альбедо поверхности т О.ОЗ, параметр мутности атмосферы TL=7.2 [109]. Коэффициент теплоотдачи от горячего теплоносителя к защитному слою бетона через стенку трубы аб_ж=24.6 Вт/(м2 К). На нижней границе расчетного образца, где имеется слой теплоизоляции, аб_гр=2 Вт/(м К). Конвективная теплоотдача на поверхности дорожного покрытия автомобильной парковки определялась в зависимости от скорости ветра в соответствии с [99]. В расчетах значение аКОИв=17.6 Вт/(м2 К). На рисунке 3.1 представлено начальное распределение температуры, полученное по предложенной модели как установившееся температурное поле, создаваемое системой в подготовительный период перед снегопадом.
Рисунок 3.1 - Начальное распределение температуры в расчетной области, соответствующее Гж=50оС,у-0, tM=\2 час
Результаты расчетов, иллюстрирующие вклад отдельных факторов, определяющих тепловое состояние дорожного покрытия, - интенсивности снегопада, солнечной радиации, температуры теплоносителя, представлены на рисунках 3.2-3.5.
Распределение температуры поверхности расчетного образца неоднородно (максимально в сечении, совпадающем с диаметром обогревающих труб). Разброс температуры увеличивается с ростом шага их укладки. Представленные на графиках временные зависимости относятся к точке М (рисунок 2.1), где следует ожидать минимальных значений температуры покрытия. По этим значениям можно судить об эффективности выбранного режима снеготаяния. Рисунок 3.2 иллюстрирует влияние температуры теплоносителя на минимальную температуру поверхности автомобильной парковки. Как видно из графиков, для выбранных условий и при заданных теплофизических параметрах повышение температуры жидкости в системе обогрева на 10С приводит в установившемся режиме к росту температуры на границе образца на —1.5 С.
Известно, что, например, в Воронежской области в марте выпадает 25-30 мм осадков [34]. Их продолжительность составляет примерно 200 часов. Таким образом, интенсивность снегопада в водяном эквиваленте в среднем 0,1 мм. вод. ст. В расчетах массовая плотность потока снега варьировалась в диапазоне j=0.1-2 мм. вод. ст. Зависимости, приведенные на рисунке 3.3, показывают, что с ростом интенсивности выпадения снега температура поверхности покрытия снижается, что связано с увеличением теплового потока, затрачиваемого на фазовые превращения. Как показали расчеты, относящиеся к ночному времени суток, для значений j 2 мм. вод. ст., выбранный режим работы системы снеготаяния не является удовлетворительным, поскольку приводит к накапливанию снега.
Как видно из графиков на рисунке 3.4, радиационный поток оказывает существенное влияние на изменение температуры в поверхностной зоне автомобильных парковок.
Минимальная температура поверхности существенно выше в дневные часы по сравнению с утренними и ночными часами (кривые 1-3). Следовательно, расчеты позволяют сделать вывод, при солнечной радиации можно уменьшить температуру теплоносителя при сохранении качества покрытия, что сделает работу системы более эффективной (кривые 4-5). Расчет температурных полей образца покрытия автомобильной парковки проводились для следующих значений параметров задачи [105].
Температура и влажность окружающего воздуха принимались постоянными Тъ2= -3С, ф=80%; температура грунта и начальная температура образца одинаковы, Ггр= -2С. Значения плотности, удельной теплоемкости и коэффициента теплопроводности для слоев бетона (на гравии или щебне из природного камня) и асфальтобетона (ГОСТ 9128-97) [21] заданы согласно СНиП 23-02-2003 [99].
Влияние конструктивных особенностей системы снеготаяния на температурные характеристики покрытий автомобильных парковок
Калькуляция текущих расходов при применении технологии вывоза снега на снегоплавипьный пункт. Данные расходы подразделяются на 3 группы: - расходы на транспортировку снега до снегоплавильного пункта с учетом сокращения плеча возки; - плановые текущие расходы, связанные с обслуживанием и заменой узлов и агрегатов системы снеготаяния и содержанием площадки для таяния снега; - текущие расходы, связанные с функционированием системы снеготаяния.
Текущие расходы включают в себя все издержки по эксплуатации оборудования в течении жизненного цикла проекта (50 лет). При этом необходимо учесть, что за срок жизни проекта ряд узлов и агрегатов подлежат замене. Текущие расходы включаю в себя: - расходы по замене незамерзающего теплоносителя (антифриза). Замена антифриза производится каждые 5 лет эксплуатации системы. Расходы по замене составляют 70 200 рублей. - расходы по чистке теплообменника от накипи и примесей, образующихся в системе. Чистка теплообменника производится каждые 5 лет эксплуатации системы. Расходы по чистке теплообменника составляют 4 000 рублей. - расходы по замене циркуляционного насоса. Замена циркуляционного насоса осуществляется каждые 10 лет. Расходы по замене циркуляционного насоса 22 354 рубля. - расходы по замене фильтроэлемента — ежегодно по 40 000 рублей. - расходы по замене активированного угля — ежегодно по 75 000 рублей. - расходы на ежемесячный мониторинг технического состояния, осуществляемый обслуживающей организацией, - 10 000 руб./год; - расходы на уборку территории площадки и чистку сливного канала составляют 20 000 руб./год; - расходы на электроэнергию, потребляемую электрическим котлом мощностью 300 кВт/час составляют 200кВт/час 2,8 руб./1 кВт = 560 руб./час = = 10 080 руб./сутки (при работе 18 часов в сутки. Соответственно, 10 080 р. 100 дней = 1 008 000 рублей в год; - расходы на электроэнергию, потребляемую циркуляционным насосом и автоматикой, составляют 0,4кВт/час 2,8 руб./1 кВт = 1,12 руб./час = 20,16 руб./сутки (при работе 18 часов в сутки).
Соответственно, 20,16 100 дней = 2 016 рублей в год. Итого, плановые текущие расходы, связанные с эксплуатацией системы искусственного обогрева, составляют 1 251 570рублей. Калькуляция текущих расходов по вывозу снега заданного объема представлена в таблице 5.3. Наименование работ Значение Эксплуатация автотранспорта маш.ч 905,00 Средняя дальность возки, км 10,00 Средняя продолжительность 1 рейса (при скорости 30 км/ч), ч 0,34 Среднее время, затрачиваемое на погрузку/разгрузку снега, ч 0,50 Среднее время, затрачиваемое на 1 рейс с учетом погрузки/разгрузки снега, ч 0,84 Грузоподъемность 1 авто КАМАЗ, куб.м 8,00 Проектная норма утилизации снега на снегоплавильном пункте,куб.м/сутки 450,00 Кол-во суток работы снегоплавильного пункта в зимний сезон с учетом технологических перерывов, сутки 100,00
Среднегодовой объем снега, утилизируемого на специализированном снегоплавильном пункте, куб.м 45 000,00 Необходимое кол-во рейсов авто КАМАЗ за 1 зимний сезон для вывоза 45 000 куб. м снега 5 625,00 Стоимость вывоза снега за 1 зимний сезон, руб. 4 276125,00 При неизменности прочих статей расходов отмечено значительное сокращение стоимости транспортировки снега до площадки таяния снега за счет существенного сокращения плеча возки снега.
Ежегодные расходы по транспортировки снега до места утилизации составляют 4 276 125 рублей (без учета плановых текущих расходов по замене узлов, агрегатов и расходных материалов системы и обслуживания снегопла-вильного пункта, а также расходов на электроэнергию, потребляемую снего-плавильным пунктом).
В стандартном определении срок окупаемости — это период времени, необходимый для того, чтобы доходы, генерируемые инвестициями, покрыли затраты на инвестиции. Этот показатель определяют последовательным расчетом чистого дохода (англ. Present Value) для каждого периода проекта. Точка, в которой PV примет положительное значение, будет являться точкой окупаемости.
Срок окупаемости рассчитывается по формуле = Инвестиции/(Денежный приток за 1 период + амортизация)
В данном случае за величину доходов, генерируемых инвестициями, принято значение сокращения текущих издержек (экономии). При учете отнесения инвестиционных затрат на себестоимость проекта в момент их фактического осуществления.
Расчет срока окупаемости проекта представлен в таблице 5.4.
Приведенные расчеты показывают, что ежегодная экономия расходов при применении технологии утилизации снега на снегоплавильном пункте составляет 1 033 953 руб. (без учета первого года реализации проекта, требующего значительного объема инвестиций).
Это достигается за счет значительного сокращения расстояния перевозки снега от места сбора до места его утилизации. Окупаемость данного проекта достигается на четвертый год его реализации. Таким образом, нами доказана экономическая эффективность создания площадки для снеготаяния.
Типовые площадки для таяния снега, использующие нетрадиционные источники энергии и вторичные энергетические ресурсы
Очистка территории от скола и наледи 2 930 руб. 72 = 210 960 руб.
Согласно Приложению №1 к постановлению главы городского округа города Воронеж «Об организации уборки улиц, проездов и дворов территорий в зимний период» от 13.02.2009г. №62 стоимость ручной уборки без погрузки и вывозки снега составляет 304 руб./1000кв.м, очистка территории от скола и наледи 2930 руб. на 1000 кв.м.
Стоимость пескосмеси, используемого для посыпки автомобильных стоянок составляет 120 руб./т (с учетом доставки).
Согласно ОДМ «Руководство по борьбе с зимней скользкостью на автомобильных дорогах» [82], число дней с возможными случаями образования зимней скользкости на территории городского округа город Воронеж составляет 72 дня (учтено количество дней с выпадением снега с суточным количеством более 1 см (от слабого снега до обильного снегопада), с гололедно-изморозевыми явлениями (мокрый снег, изморозь, ледяной дождь) при температуре воздуха ниже 0 С.
Всего затрат от уборки автомобильных стоянок от снега 306 008 руб. Первоначальные инвестиции по монтажу оборудования по искусственному обогреву автомобильной стоянки. В таблице 5.7 приведены расчеты по первоначальным инвестициям, необходимым для запуска проекта обогрева автомобильной стоянки общей площадью 1 000 м2. Итого первоначальные инвестиции, необходимые для запуска проекта обогрева автомобильной стоянки общей площадью 1 000 кв.м составляют 1 211 934 руб.
Калькуляция текущих расходов, связанных с эксплуатацией системы искусственного обогрева. Текущие расходы включают в себя все издержки по эксплуатации оборудования в течении жизненного цикла проекта (50 лет). При этом необходимо учесть, что за срок жизни проекта ряд узлов и агрегатов подлежат замене.
Текущие расходы включают в себя: - расходы по замене незамерзающего теплоносителя (антифриза). Замена антифриза производится каждые 5 лет эксплуатации системы. Расходы по замене составляют 78 000 рублей. - расходы по чистке теплообменника от накипи и примесей, образующихся в системе. Чистка теплообменника производится каждые 5 лет эксплуатации системы. Расходы по чистке теплообменника составляют 4 000 рублей. - расходы по замене циркуляционного насоса. Замена циркуляционного насоса осуществляется каждые 10 лет. Расходы по замене циркуляционного насоса 22 354 рубля. - расходы на электроэнергию, потребляемую электрическим котлом мощностью 300 кВт/час составляют 80кВт/час 2,8 руб./1 кВт = 224 руб./час = 2 549,12 руб./сутки (при работе 11,38 часов в сутки (количество часов работы обусловлено общим среднегодовым количеством часов - 819 часов [34] выпадения снега за зимний период - 72 суток[82])).
Соответственно, 2 549,12 р. 72 дня (учтено количество дней с выпадением снега с суточным количеством более 1 см (от слабого снега до обильного снегопада), с гололедно-изморозевыми явлениями (мокрый снег, изморозь, ледяной дождь) при температуре воздуха ниже 0 С)= 183 563,6 руб. в год. - расходы на электроэнергию, потребляемую циркуляционным насосом и автоматикой, составляют 0,4кВт/час 2,8 руб./1 кВт = 1,12 руб./час = 12,75 руб./сутки (при работе 11,38 часов в сутки). Соответственно, 12,75 72 раза = 917,68 рублей в год. Расходы на ежемесячный мониторинг технического состояния, осуществляемый обслуживающей организацией, составляют 10 000 руб./год. Итого, текущие расходы, связанные с эксплуатацией системы искусственного обогрева, составляют 194 455 рублей.
Ежегодные расходы составляют 194 455 рублей, (без учета плановых текущих расходов по замене узлов и агрегатов системы).
Расчет срока окупаемости и рентабельности проекта. Расчет срока окупаемости проекта представлен в таблице 5.8. Таблица 5.8 - Расчет срока окупаемости при применении технологии искусственного обогрева автомобильной стоянки
Группа расходов Срок реализации проекта, год ИТОГО 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Инвестиционные расходы, руб. 1211934 1211934
Текущие расходы, связанные с эксплуатацией системы искусственного обогрева руб. 194 454 194 454 194 454 194 454 276 454 194 454 194 454 194 454 194 454 298 808 194 454 194 454 194 454 2 714 260
Текущие расходы повывозу и утилизации снега по существующей технологии, руб. 306 008 306 008 306 008 306 008 306 008 306 008 306 008 306 008 306 008 306 008 306 008 306 008 306 008 3 978 104
Экономия текущих расходов, при применении технологии утилизации снега на автомобильных стоянках, руб. -1 100 380 111 554 111554 111 554 29 554 111554 111554 111554 111554 7 200 111 554 111554 111554 51910
Экономия с нарастающим итогом, руб. -1 100 380 -988 827 -877 273 -765 719 -736 166 -624 612 -513 058 -401 505 -289 951 -282 751 -171 198 -59 644 51910 126
Приведенные расчеты показывают, что ежегодная экономия расходов при применении технологии искусственного обогрева автомобильной стоянки составляет 111 554 руб. (без учета первого года реализации проекта, требующего значительного объема инвестиций).
Это достигается за счет плавления снега непосредственно на месте его выпадения, что позволяет ликвидировать издержки по сбору, погрузке и вывозу снега. Окупаемость данного проекта достигается на тринадцатый год его реализации.
Таким образом, нами доказан эффект от внедрения новой технологии снеготаяния на автомобильных парковках.
На наш взгляд, внедрение новой технологии снеготаяния обладает неоспоримым экологическим эффектом. Предложенная технология для таяния снега на специальной площадке обладает системой фильтров, которые очищают снег от вредных веществ в процессе его таяния.
В настоящее время вредные вещества, находящиеся в снеге (см. главу 1), проникают в атмосферу и почву. Снег, который убирают на обочину с автомобильных стоянок, загрязняет и наносит ущерб клумбам, кустарникам и т.д. Песок и соль, которыми посыпают автомобильные стоянки, разрушают существующую экосистему: приводят к вымиранию некоторых насекомых, растений и т.д. Разработанная нами система снеготаяния поможет вредным веществам вместе с водой уходить через канализацию. Таким образом, в результате внедрения новой технологии уборки снега вредные веществ, накапливаемые в скопившемся снеге перестают загрязнять окружающую среду.
