CC BY
0УДК 620.9
Кузьменков Е.В.
бакалавр кафедры промышленной теплоэнергетики Смоленский филиал Национальный исследовательский университет «МЭИ» (г. Смоленск, Россия)
ПОТЕРИ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ НА ТЕЛОСЕТЯХ ЧЕРЕЗ ИЗОЛЯЦИЮ И ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПО ИХ СОКРАЩЕНИЮ
Аннотация: в данной статье рассмотрены причины тепловых потерь в теплопроводах и на их поверхностях, а также мероприятия по сокращению потерь тепловых сетей.
Ключевые слова: тепловая изоляция, тепловой поток, тепловые сети, теплопровод, теплопроводность, толщина слоя, тепловые потери.
На потери теплопроводов надземной прокладки оказывают влияние:
- температура теплоносителя,
- температура наружного воздуха,
- термическое сопротивление тепловой изоляции,
- термическое сопротивление теплоотдачи с наружной поверхности тепловой изоляции.
В общем случае в зависимости от подвижности наружной среды теплоотдача от поверхности теплопровода осуществляется следующими механизмами:
- естественной конвекцией,
- вынужденная конвекция,
- совместным влиянием на теплоотдачу естественной и вынужденной конвекции (смешанная конвекция),
- излучением с поверхности в окружающую среду.
2157
В учебно-методической литературе [1, 2] и нормативных документах [3, 4] используются различные подходы к заданию коэффициента теплоотдачи на поверхности теплопровода при расчетах тепловых потерь или проектирования тепловой изоляции теплопроводов. При передаче теплоносителя по тепловым сетям возникают потери энергии, которые связаны с охлаждением поверхности трубопроводов при контакте с окружающей средой, с утечками теплоносителя, с работой насосов для прокачки теплоносителя, а также с неоптимальными тепловыми и гидравлическими режимами работы сетей.
Для сокращения потерь теплоты в окружающую среду используют различные типы тепловой изоляции. Толщина изоляции может быть определена в результате технико-экономических расчетов. При этом на нее наложены определенные ограничения. Температура поверхности изолированного трубопровода, зависящая от толщины и теплопроводности изоляции, должна быть не выше 45°С в рабочих помещениях и 60°С в проходных каналах. На основании всех технических требований определяется минимальная толщина теплоизоляции. Целесообразность увеличения ее толщины определяется в результате технико-экономических расчетов.
Потери теплоты с поверхности трубопроводов определяются по-разному для различных случаев прокладки, и на эти потери при этом влияют температура воды в трубопроводе, теплопроводность и толщина слоя теплоизоляции, глубина залегания трубопровода, теплопроводность грунта и его температура на удалении от трубопровода. Поверхность неизолированных трубопроводов теряет теплоту в несколько раз интенсивнее, чем поверхность изолированных трубопроводов, поэтому восстановление разрушенного теплоизоляционного покрытия очень быстро окупается.
При транспортировании теплоносителя по тепловым сетям наблюдаются следующие потери, связанные:
1) со способом прокладки и тепловой изоляцией трубопроводов, т.е. по длине тепловых сетей.
2158
2) с распределением тепла между потребителями, подключенными к тепловым сетям.
3) с утечками теплоносителя, периодически возникающими во время аварийных ситуаций.
4) с подтоплением теплотрасс с плохой гидроизоляцией.
Особенно велики теплопотери в тепловых сетях с подземной прокладкой трубопроводов и высоким уровнем грунтовых вод при затоплении их дождевыми или паводковыми водами. При таком нарушении тепловой изоляции труб теплопотери в тепловых сетях достигают 50% и более.
Использование отечественных мощных сетевых насосов с низким КПД приводит к значительным непроизводительным расходам электрической энергии. При большой протяженности тепловых сетей определяющее значение имеет качество тепловой изоляции трубопроводов. В настоящее время фактические потери тепловой энергии достигают 25%.
В качестве энергосберегающих мероприятий для тепловых сетей рекомендованы:
1) проведение комплексного обследования тепловых сетей на предмет выявления причин потерь тепла свыше нормативных значений,
2) проведение гидравлической наладки тепловых сетей с помощью шайбирования потребителей,
3) восстановление тепловой изоляции, при необходимости — ее усиление или замена существующих трубопроводов на современные предизолированные трубопроводы,
4) обеспечение для систем ГВС циркуляционной схемы,
5) замена низкоэффективных сетевых насосов на насосы с высоким КПД. При экономической целесообразности — использование устройства частотного регулирования,
6) замена запорной арматуры на тепловых сетях.
2159
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1) Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. Учебник для вузов. Изд. 4-е, перераб. М., «Энергия», 1975. -376 с.;
2) Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях: учебник для вузов / О.Л. Данилов, А.Б. Гаряев, И.В. Яковлев и др., под ред. А.В. Клименко. - М.: Издательский дом МЭИ, 2010;
3) Свод правил СП 61.13330.2012. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. Актуализированная редакция СНиП 41-03-2003;
4) Свод правил СП 41-103-2000. Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов
Kuzmenkov E.V.
Moscow Power Engineering Institute (Smolensk, Russia)
HEAT LOSSES IN DISTRICT HEATING SYSTEMS VIA INSULATION AND ENERGY-SAVING MEASURES TO REDUCE THEM
Abstract: this article discusses the causes of heat losses in pipelines and on their surfaces, as well as measures to reduce heat losses in district heating systems.
Keywords: thermal insulation, heat flux, district heating systems, pipeline, thermal conductivity, thickness insulation, heat losses.
2160
