Проблема обеспечения тепловой энергией городов России с суровыми климатическими условиями является задачей государственной важности.
В настоящее время наблюдается период изменения градостроительной политики в сторону точечной застройки территорий и решения вопроса обеспечения инженерными сетями объектов капитального строительства на новых территориях.
Климатические особенности территории Тюменской области требуют обеспечения более 70% дней в году непрерывной подачи энергии тепла. В процессе изучения утвержденной схемы теплоснабжения города Тюмени на период 2017-2031 гг. и генерального плана застройки города ярко выраженным становится развитие земель с удалением от крупных источников теплоснабжения ТЭЦ и увеличением числа малых источников теплоснабжения, таких как муниципальные и ведомственные котельные.
Всего на территории города Тюмени предусмотрено 19 планировочных районов и 362 планировочных микрорайона. Основная проблема теплового комплекса - изношенность сетей. Решение проблемы кроется в массовом устройстве индивидуальных источников тепла, в числе которых отдельно стоящие и крышные котельные с основным используемым топливом природным газом [1].
Конечно, устройство малых источников тепла имеет положительные стороны:
– минимальные затраты на строительство источников тепла;
– нерегламентированная минимальная пропускная способность трубопроводов квартальных тепловых сетей [2];
– минимизированные потери теплоносителя при перекачке от источника к потребителю;
– высокая живучесть систем при обеспечении резервирования установок;
– использование резервного топлива;
Но, к сожалению, основной минус - шум и вибрация, которые негативно влияют на организм человека нанося вред на производстве и в быту [3].
В настоящее время в различных регионах Российской Федерации при развитии систем ЖКХ под воздействием негативных эффектов шума и вибрации находятся от 25 до 40% населения, что значительно влияет на продолжительность и уклад жизни, а около 45% горожан периодически испытывают чувство дискомфорта от техногенного воздействия и шумового загрязнения селитебных территорий. Итогом всего этого стало появление «шумовой болезни» [4]. Несмотря на то, что основная задача любого развития - соблюдение баланса интересов общества проблема развития территории с учетом планирования концепции схем теплоснабжения в спектре процессов распространения шума изучается слабо и остается без должного внимания.
В данной статье авторами представлена оценка воздействий автономных источников теплоснабжения в предполагаемой проектной разработке по застройке нового жилого района г. Тюмени с расположением в 14 планировочном районе города, рассчитанного на 65 тыс. жителей под названием жилой район «Губернаторский» (см.рис.1). Общая особенность изучаемых жилых массивов состоит в идентичном установленном зонировании территории по градостроительной классификации [5] – зона Ж1 [6].
Рис.1. Жилой район «Губернаторский»
Планируемый район застройки представлен смешанной зоной застройки зданий переменной высоты с преимущественным количеством этажей 10, 16 и 24 этажа. Развитая уличная дорожно-транспортная сеть микрорайона подготовлена к высокой плотности проживания граждан на постоянной основе, с моментами ажиотажного спроса на доступ к административным центрам.
При разработке концепции теплоснабжения отправной точкой расчета акустического воздействия систем инженерно-технического обеспечения на окружающую территорию принят фактор этажности зданий, благодаря которому сформированы два вариант компоновки оборудования крышных газовых котельных. Основные источники шума – котельные установки, горелочные устройства и насосная техника. Общая тепловая нагрузка объектов: 1,15 МВт для 10 и 16 этажных зданий; 1,6 МВт для 24 этажных зданий. Состав и характеристика ограждающих строительных конструкций котельной представлен в таблице 1.
Таблица 1
Наименование |
Материал |
Толщина, мм |
Плотность, кг/м3 |
Масса изделия, кг/м2 |
ТПС 2500x1000x100-4007. Технические условия ТУ 5284-001-50531895-06 |
СЭНДВИЧ-ПАНЕЛИ СТЕНОВЫЕ |
100 |
200 |
45 |
ТПС 2500x280x100-4007. Технические условия ТУ 5284-001-50531895-06 |
СЭНДВИЧ-ПАНЕЛИ СТЕНОВЫЕ |
100 |
200 |
45 |
ТПС 3050x1000x100-4007. Технические условия ТУ 5284-001-50531895-06 |
СЭНДВИЧ-ПАНЕЛИ СТЕНОВЫЕ |
100 |
200 |
45 |
Остекление двойное, мм |
стекло |
40 |
1100 |
220 |
Геометрические данные компоновок котельных:
Объем помещения котельной – 393,155 м3;
Площадь ограждающих конструкций - 161,45 м2;
Площадь фасада – 153,45 м2;
В том числе остекление двойное – 8,0 м2;
Схема компоновки котельной №1 (см. рис.2):
Рис. 2. Схема компоновки котельной №1
Таблица 3
Оборудование |
Размеры |
Расстояние РТ до АЦ источника шума r, м |
Расстояние от воображаемой поверхности, проходящей через РТ до поверхности источника шума d, мм |
Площадь воображаемой поверхности S, м2 |
||
длина |
ширина |
высота |
||||
Расчетная точка - РТ. (см. компоновки котельных) |
||||||
Горелки Baltur TBG 85 P газовая двухступенчатая |
1230 |
645 |
520 |
8,8 |
5110 |
10,8 |
Горелка Baltur TBG 120 PNгазовая двухступенчатая |
1280 |
690 |
550 |
9,0 |
5110 |
12,6 |
1. Двухходовой жаротрубный дымогарный водогрейный котел серии Duotherm-750N=0,75 МВт;
2. Двухходовой жаротрубный дымогарный водогрейный котел серии Duotherm-1000N=1,0 МВт;
3. Горелки Baltur TBG 85 P газовая двухступенчатая 170-850 кВт – 2 шт.;
4. Циркуляционные Насосы UPS 65-120– 2 шт;
Схема компоновки котельной №2 (см.рис.3):
Рис. 3. Схема компоновки котельной №2
4.Двухходовой жаротрубный дымогарный водогрейный котел серии Duotherm-750 N=0,75 МВт;
5.Двухходовой жаротрубный дымогарный водогрейный котел серии Duotherm-400 N=0,4 МВт;
7.Горелка Baltur TBG 85 P газовая двухступенчатая 170-850 кВт – 1 шт.;
8.Горелка Baltur TBG 120 PN газовая двухступенчатая240 – 1200 кВт – 1 шт.
9.Циркуляционные Насосы MAGNA3 100-120 F– 2 шт;
Таблица 3
Оборудование |
Размеры |
Расстояние РТ до АЦ источника шума r, м |
Расстояние от воображаемой поверхности, проходящей через РТ до поверхности источника шума d, мм |
Площадь воображаемой поверхности S, м2 |
||
длина |
ширина |
высота |
||||
Расчетная точка - РТ. (см. компоновки котельных) |
||||||
Горелки Baltur TBG 85 P газовая двухступенчатая |
1230 |
645 |
520 |
8,8 |
5110 |
10,8 |
Горелка Baltur TBG 120 PNгазовая двухступенчатая |
1280 |
690 |
550 |
9,0 |
5110 |
12,6 |
Таблица 4
Показатель |
Ссылка (формула, таблица, рисунок) |
Значения рассчитываемых величин при среднегеометрических частотах октавных полос, Гц |
|||||||
63 |
125 |
250 |
500 |
1000 |
2000 |
4000 |
8000 |
||
Суммарные октавные уровни звуковой мощности источников шума в котельной |
- |
81,6 |
81,7 |
79,6 |
75,4 |
71,7 |
66,3 |
60,6 |
54,6 |
Постоянная помещения на среднегеометрической частоте 1000 Гц, B1000 |
19,66 |
||||||||
Частотный множитель М |
Таблица 1 |
0,65 |
0,62 |
0,64 |
0,75 |
1 |
1,5 |
2,4 |
4,2 |
Постоянная помещения В, м2 |
12,78 |
12,19 |
12,58 |
14,75 |
19,66 |
29,49 |
47,18 |
82,57 |
|
Отношение B/Sогр, при Sогр=161,45 м2 |
- |
0,079 |
0,0776 |
0,078 |
0,92 |
0,122 |
0,183 |
0,293 |
0,512 |
Коэффициент ? |
0,96 |
0,94 |
0,95 |
0,98 |
0,93 |
0,86 |
0,775 |
0,675 |
|
Величина 10lg B, дБ |
11,065 |
10,86 |
10,99 |
11,69 |
12,94 |
14,69 |
16,74 |
19,17 |
|
Величина 10lg , дБ |
-0,18 |
-0,27 |
-0,23 |
-0,09 |
-0,315 |
-0,655 |
-1,11 |
-1,71 |
|
Октавные уровни звукового давления в зоне отраженного звука в котельной, Lотр, дБ |
83,14 |
82,76 |
80,97 |
78,37 |
78,11 |
80,44 |
89,94 |
116,29 |
|
Расчетная точка Горелка Baltur TBG 85 P газовая двухступенчатая |
|||||||||
Коэффициент x при r\lmax=7,16 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
Величина при S=10,8 м2, дБ. |
-1,052 |
-1,0603 |
-1,0557 |
-1,0422 |
-1,065 |
-1,099 |
-1,145 |
-1,205 |
|
Октавные уровни газовой двухступенчатой горелки Baltur TBG 85 P, дБ; Lкорpокт |
54 |
55,6 |
55,1 |
66,4 |
67,3 |
66,7 |
61,4 |
51,1 |
|
Октавные уровни звукового давления в зоне прямого звука Lпр, дБ |
52,948 |
54,5397 |
54,0443 |
65,3578 |
66,235 |
65,601 |
60,255 |
49,895 |
Ниже представлены акустические показатели технических устройств (график 1).
График 1
Акустический расчет шума котельной выполнен по основному алгоритму определения октавных уровней звукового давления [7].
(1)
(2)
(3)
V котельной - 393,155 м3
После проведенных расчетов определялось расстояние от котельной до близлежащих жилых зданий в проектируемом районе, на примере жилого района «Губернаторский»
г. Тюмень, в котором уровни звукового давления не должны превышать допустимых норм (рис.4).
Рис. 4. Месторасположение жилого района «Губернаторский»
Источником шума в данном случае являлись все узлы котельной, которые дают суммарный уровень шума от здания.
Предельно допустимые значения звука в октавных частотах и эквивалентном уровне звука принимались согласно действующих на территории РФ нормативов [8]
Полученные данные с расчетами сведены в таблицу 5.
Таблица 5
Показатель |
Ссылка (формула, таблица, рисунок) |
Значения рассчитываемых величин при среднегеометрических частотах октавных полос, Гц |
|||||||
63 |
125 |
250 |
500 |
1000 |
2000 |
4000 |
8000 |
||
Звукоизолирующая способность стеновых панелей R1, дБ |
- |
35 |
35 |
36,5 |
44 |
51,5 |
59 |
60 |
60 |
Звукоизолирующая способность двойного стеклопакета R2, дБ |
- |
12 |
17,6 |
26,4 |
35 |
43,8 |
45 |
43 |
47 |
Величина 10-0,1R1 |
- |
0,32х 10-3 |
0,32х 10-3 |
0,22х 10-3 |
0,4х 10-4 |
0,7х 10-5 |
0,13х 10-5 |
0,1х 10-5 |
0,1х 10-5 |
Величина 10-0,1R2 |
- |
0,27х 10-1 |
0,36х 10-2 |
0,5х 10-3 |
0,64х 10-4 |
0,2х 10-4 |
0,8х 10-4 |
0,13х 10-4 |
|
Величина S* 10-0,1R1 |
- |
12 |
4,2 |
1,2 |
0,3 |
0,1 |
0,04 |
0,18 |
0,2 х 10-1 |
Величина S* 10-0,1R2 |
- |
2,3 |
0,32 |
0,04 |
0,06х 10-1 |
0,22х 10-2 |
0,05 х 10-1 |
0,09х 10-2 |
|
12 |
6,5 |
1,52 |
3,04 |
1,006 |
0,0422 |
0,185 |
0,0209 |
||
Средняя звукоизолирующая способность ограждения Rср, при S=161,45 м2 |
14,3 |
17,3 |
21,8 |
26,4 |
30,8 |
34,7 |
30,5 |
38,2 |
|
Допустимые октавные уровни звука в жилой застройке |
55 |
44 |
35 |
29 |
25 |
22 |
20 |
18 |
|
Величина Y, дБ |
3,91 |
11,27 |
13,34 |
12,45 |
11,31 |
11,36 |
27,70 |
47,41 |
|
Допустимое расстояние от крышной котельной до близлежайшего соседнего дома r, м |
3 |
9 |
11 |
9 |
9 |
9 |
16 |
24 |
Рис. 6
Итогом всех расчетов стало значение расстояния между домами в 24,0 м.
При разработке вариантов планировки микрорайона (см. рисунок 6) прослеживается динамика создания благоустроенных открытых пространств с заполнением местности плоскостными сооружениями досуга жителей.
По результатам расчета и анализа концепции теплоснабжения застройки микрорайона можно сделать вывод: при проектировании жилых массивов с применением автономных источников теплоснабжения необходимо учитывать сумму факторов пожарной безопасности, инсоляции и обязательно параметров распространения шума в окружающую среду.