VG Khromchenkov, șeful departamentului. laborator. Y. Yavorovsky, Ph.D. Profesor asociat,
TY Poluektova, absolvent,
scaun "Sisteme industriale de căldură și energie"
Institutul de Inginerie Electrică din Moscova (Universitatea Tehnică),
AY Samarin, SRL "ERKON-Technology"
În condițiile moderne, utilizarea rațională a energiei termice este un factor esențial în funcționarea eficientă din punct de vedere economic a întreprinderilor industriale, precum și a întreprinderilor care furnizează căldură diverșilor consumatori și, în primul rând, serviciilor de locuințe și comunale. Determinarea rolului în reducerea pierderilor de căldură în timpul transportului agentului de răcire aparține izolației termice.
Conform estimărilor aproximative o creștere a proprietăților de ecranare față de căldură ale structurilor de izolare termică a echipamentelor industriale, echipamente si conducte, sisteme de termoficare și de protecție a clădirilor pentru a oferi economii de energie de mai mult de 20 mln.
Din calitatea structurii termoizolante a conductorului de căldură, valorile pierderilor de căldură și durabilitatea acestora depind, deoarece acest design protejează simultan suprafața exterioară a conductei de coroziune.
În acest sens, a devenit o problemă urgentă de calcul a pierderilor de căldură în transportul lichidului de răcire luând în considerare factori de influență, precum și identificarea designul cel mai eficient, căldură și degetul rece, care prevede justificat economic pierderea de căldură și frig.
Până în prezent, determinarea pierderilor de căldură în timpul transportului unui agent de răcire este o sarcină importantă atât pentru producătorii de energie termică cât și pentru consumatorii săi, deoarece rezultatele obținute influențează valoarea finală a tarifului pentru energia termică. Cunoscând amploarea pierderilor de căldură, de asemenea, este posibilă selectarea corectă a capacităților echipamentului principal și auxiliar al centralei termice și, în cele din urmă, sursa de energie termică.
Mărimea pierderilor de căldură în timpul transportului unui agent termic poate deveni un factor decisiv în alegerea structurii sistemului de alimentare cu căldură, cu posibila descentralizare, alegerea programului termic al rețelei termice,
În general, este posibilă identificarea mai multor direcții principale, atunci când este necesar să se efectueze calcule adecvate ale pierderilor de căldură în timpul transportului unui agent de răcire:
1. Identificarea pierderilor termice de reglementare, atât suprafața izolației conductei și cu scurgeri de lichid de răcire de reglementare. Acest lucru este cu atât mai important în prezent în legătură cu cerința (ordinul) Ministerului Energiei [1] de a efectua astfel de așezări de către toate organizațiile furnizoare de căldură care eliberează energie termică populației. Pierderile de căldură standard iau în considerare în mod direct principalii factori de influență: lungimea conductei, diametrul acesteia și temperaturile lichidului de răcire și a mediului. Nu luați în considerare numai starea reală a izolației conductelor. Pierderile de căldură standard trebuie să fie calculate pentru întreaga TS cu determinarea pierderilor de căldură cu scurgeri de lichid de răcire și de pe suprafața izolatoare a tuturor conductelor prin care căldura este alimentată de la sursa de căldură disponibilă. Mai mult, aceste calcule trebuie efectuate într-o (așezare) varianta planificată cu datele medii ale temperaturii aerului exterior, a solului, precum și durata perioadei de încălzire etc. și actualizate la sfârșitul parametrilor săi datele reale specificate, inclusiv ținând cont de temperatura reală a lichidului de răcire din conducta înainte și reveni.
2. Determinarea pierderilor de căldură și a pierderilor de răcire (în cazul transportului de agent frigorific), cu suprafața conductei înainte și după aplicarea izolației termice, cu determinarea eficienței economice izolantă perioada de conducte și de amortizare. Aceste calcule sunt deseori efectuate printr-un studiu energetic al întreprinderilor.
3. Determinarea grosimii optime a stratului de izolație, luând în considerare indicatorii energetici și economici pentru metodele cunoscute de instalare a conductelor. În practicarea lucrărilor de izolare a conductelor neizolate sau înlocuirea stratului izolator, practic nu există cazuri de determinare a grosimii sale optime înainte de cumpărarea izolației termice, ceea ce duce, în cele din urmă, la pierderi financiare. Practic, acest lucru se datorează lipsei de programe de calcul adecvate pentru întreprinderile furnizoare de energie termică și consumatoare de energie termică și lipsa înțelegerii de către conducătorii serviciului energetic al întreprinderilor a importanței acestei lucrări.
4. Determinarea grosimii izolației termice de acest tip, luând în considerare toți factorii de influență pentru a asigura cerințele SNiP. De asemenea, aceste calcule nu sunt practic realizate în practică din motivele menționate în paragraful anterior.
Ca exemplu, să ne referim la ultimele două probleme, ca fiind cele mai dificile și mai interesante pentru aplicații practice.
De exemplu, dependența grosimii standard a izolației de temperatura agentului de răcire în metoda de montare a conductelor pentru diametrul exterior al țevii este de 57 mm.
Figura 1 - Grosimea izolației normale a țevilor
Din păcate, de obicei, grosimea necesară a izolației termice nu este calculată deloc, acest lucru este tipic atât pentru întreprinderile industriale, cât și pentru utilitățile municipale.
Cerințele SNiP pentru izolarea termică nu sunt actualizate des. Din 1959 au fost elaborate doar 4 documente normative care reglementează normele de pierderi termice ale conductelor termoizolante. Este evident că SNiP ia în considerare numai tendințele generale de a întări cerințele pentru pierderile de căldură în timpul transportului agentului de răcire. În același timp, este dificil să se țină seama de influența tuturor factorilor, în special asupra celor economici, pentru întreaga gamă de diametre ale conductelor, prin urmare determinarea grosimii necesare a izolației termice care asigură că pierderea normală de căldură nu este întotdeauna justificată din punct de vedere economic. Cea mai corectă în opinia noastră este de a calcula grosimea optimă a stratului de izolație pentru condițiile specifice de astăzi, luând în considerare evaluarea perspectivelor de schimbare a principalilor factori de influență [4], [5].
criteriu de optimizare este suma minimă a costurilor pentru achiziționarea de material izolant termic și un material de acoperire, care crește odată cu creșterea grosimii izolației și costuri pentru pierderile de căldură, care, în consecință, scade odată cu creșterea grosimii izolației (vezi. Figura 2).
Figura 2 - Principiul optimizării grosimii izolației
Pentru calcule practice, a fost implementat un program de calculator care permite determinarea grosimii optime a izolației termice pentru condițiile specifice de funcționare ale conductei. Calculul este posibil pentru diferite tipuri de instalare a conductelor: canal subteran fără canal și subteran. În fiecare caz, se utilizează tipul de garnitură cu formula pentru calculul procesului de schimb de căldură [6]. Programul ia în considerare posibila modificare a tarifului la căldură în timpul perioadei de funcționare, precum și deteriorarea proprietăților termoizolante ale izolației termice.
Deoarece temperatura ambientală estimată este luată temperatura exterioară medie în timpul pozarea aeriene croitor „climatologie Construcții“ [7], iar temperatura medie a solului la adâncimea de stabilire a axei conductei de încălzire la o așezare subterană. Pentru temperatura estimată a temperaturii medii a lichidului de răcire este adoptată în funcție de temperatura de rețea generată de căldură.
Apariția ferestrei de introducere a datelor este prezentată în figura 3 - pentru așezarea deasupra solului, în figura 4 - pentru canalul subteran și pentru canalul fără canal.
Figura 3 - Aspectul ferestrei de introducere a datelor pentru așezarea deasupra solului
Figura 4 - Aspectul ferestrei de introducere a datelor pentru așezarea subterană
Calculele au arătat că valoarea grosimii optime izolației este influențată de factori ca temperatura lichidului de răcire, diametrul țevii, coeficientul termic de conductivitate a materialului izolant termic și modificarea acestuia în timpul funcționării, viteza vântului (pentru fixarea supraterana), temperatura mediului ambiant, iar durata de viață a conductei. Modificarea proprietăților termofizice ale izolației termice (în direcția creșterii coeficientului de conductivitate termică) se caracterizează printr-o eficiență constantă a materialului [8].
O influență excepțional de mare asupra determinării grosimii optime a izolației termice se datorează proprietății sursei de căldură și, în consecință, costului căldurii furnizate consumatorului. În cazul unei surse terțe, suma economiilor este calculată ținând cont de costul unitar al căldurii. În cazul în care sursa de căldură este deținută de organizație, lucrările care duc la înlocuirea izolației termice a conductelor pentru diverse scopuri, sau proiectarea de noi rețele de încălzire, calculele sunt efectuate ținând cont de costul combustibilului salvat. Având în vedere faptul că componenta de combustibil în costul Gcal de energie termică este de 10-30%, a accesoriului sursa de căldură poate avea un impact mare asupra selecției grosimii optime a izolației.
De exemplu, Figura 5 prezintă dependența grosimii optime a izolației de temperatura agentului de răcire pentru diferite materiale în cadrul instalației de suprafață deasupra solului.
Figura 5 - Dependența grosimii optime a izolației pe
temperatura lichidului de răcire (garnitura deasupra solului)
Intrare pentru calcul:
- diametrul exterior al conductei: 219 mm;
- material izolant: spumă poliuretanică; spuma din cauciuc K-flex; vata minerala;
- date climatice pentru orașul Moscova;
- Costul de izolare utilizate în calcule, respectiv: 18500 ruble / m 3; 60000 rub / m3; 4000 rub / m 3;
- costul materialului de acoperire: 300 ruble / m 2;
- numărul de ore de utilizare a conductei pe an: 8000 ore;
- durata de viata, respectiv: 25 de ani; 25 de ani; 10 ani;
- costul energiei termice: 250 ruble / GJ;
- coeficient de creștere a prețului căldurii: 1,05;
- capacitate de lucru constantă: spumă poliuretanică 0,007; spuma de cauciuc K-flex 0,0065;
vată minerală 0,018;
- furnizarea de energie termică din sursa proprie.
Așa cum se poate vedea din figură, cu o creștere a temperaturii agentului de răcire și a conductivității termice a materialului izolant, grosimea optimă a izolației termice crește.
De asemenea, condițiile inițiale ale problemei care se rezolvă, și anume costul izolației termice, exercită o mare influență asupra valorii grosimii optime a izolației termice. De exemplu, costul conductelor preizolate din izolația cu spumă poliuretanică va fi semnificativ diferit de costul carcasei PPU. Astfel, grosimea optimă a izolației termice va fi, de asemenea, diferită. Este de interes să se compare grosimile izolației termice calculate conform normelor SNiP și determinate prin calcule de optimizare. Figura 6 prezintă rezultatele calculării grosimii izolației termice PPU pentru o metodă de așezare fără canal subteran.
Figura 6 - Compararea grosimii optime și standard a izolației termice
1 - grosimea izolației termice determinată de SNiP; 2 - grosimea optimă a izolației, luând în considerare costul conductei preizolate; 3 - grosimea optimă a izolației termice, luând în considerare costul carcasei PPU.
- diametrul exterior al conductei: 219 mm;
- material izolant: spumă poliuretanică;
- conductivitatea termică a solului # 955; gr = 1,36 W / m # 8729; K;
-adâncimea de așezare a axei conductei de încălzire este de 1,5 m;
- graficul de temperatură 65/50 ° C;
-distanța dintre țevi 1 m;
-costul izolației termice, ținând seama de costul conductei: 50000 rub / m 3;
-costul izolației de acoperire: 300 ruble / m 2;
-costul carcasei PPU: 18500 rub / m 3;
-numărul de ore de utilizare a conductei pe an: 8000 ore;
-durata de viață: 20 de ani;
-costul energiei termice: 250 ruble / GJ;
-coeficient de creștere a prețului căldurii: 1,05;
- capacitatea de lucru constantă: 0.000165;
-furnizarea de căldură de la o sursă terță parte.
După cum se poate vedea din figură, grosimea optimă a izolației termice nu coincide cu grosimea izolației determinată de SNiP. În plus, aceasta diferă pentru conducta de transport înainte și inversă, deoarece depinde de temperatura lichidului de răcire.
Programul vă permite să determinați nu numai grosimea optimă a izolației, ci și normativul și, de asemenea, să determinați pierderile de căldură, atât din conducte izolate, cât și din cele neizolate. De asemenea, programul vă permite să determinați câțiva dintre parametrii economici, cum ar fi perioada de recuperare a structurii de izolație, precum și valoarea actuală netă, reflectând eficiența economică a proiectului implementat.
Aplicarea programului elaborat pentru determinarea grosimii optime a izolației este o măsură simplă și rapidă de plată care vizează economisirea energiei termice și implementarea programului de economisire a energiei.
7. SNiP 23-01-99. Climatologia clădirilor.