CC BY
7УДК 69
Куракова Д.В.
магистрант строительного факультета, Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова
(г. Чебоксары, Россия)
Максимов Д.В.
магистрант строительного факультета, Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова
(г. Чебоксары, Россия)
Мозгов П.С.
магистрант строительного факультета, Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова
(г. Чебоксары, Россия)
СРАВНЕНИЕ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ТРУБОПРОВОДОВ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
Аннотация: в статье рассматривается определение фактических тепловых потерь через тепловую изоляцию обследуемых тепловых сетей тепловодов; сравнение тепловой изоляции для трубопроводов системы теплоснабжения.
Актуальность темы исследования заключается в том, что системы теплоснабжения характеризуются недостаточной надежностью, высокой повреждаемостью трубопроводов тепловой сети и большими тепловыми потерями в них. Системы теплоснабжения подают тепло бесперебойно потребителям требуемым количеством теплоты и параметрами. Для повышения экономической эффективности и долговечности систем теплоснабжения при производстве и эксплуатации тепловых сетей необходимо уделять внимание теплоизоляции трубопроводов. В качестве расчетной тепловой сети рассмотрим тепломагистраль от ТЭЦ-3, «Теплогенерериющая компания». Регулирование отпуска тепловой энергии - центральное качественное, путем изменения
температуры сетевой воды в подающем трубопроводе. Отпуск тепловой энергии осуществляется по температурному графику 130-65°, со срезкой 115 - 650С.
Цель выполнения работы:
- определение фактических тепловых потерь через тепловую изоляцию обследуемых тепловых сетей тепловодов.
- сравнение тепловой изоляции для трубопроводов системы теплоснабжения.
Задача выполнения работы - определить фактические тепловые потери через
тепловую изоляцию принятых для испытаний участков тепловых сетей и выбрать подходящий материал.
Ключевые слова: теплогенерериющая компания, тепловая энергия, тепловые потери, тепловые сети, ТЭЦ, испытания тепловых сетей, фактические потери, тепловая изоляция, минеральная вата, пенополимерминеральная изоляция.
Строящиеся тепловые сети, как и любой другой проект энергетического строительства, должны иметь экономическую целесообразность. То есть, по истечении определенного времени после строительства и ввода в эксплуатацию тепловая сеть должна приносить доход ее собственнику.
Существенный вклад в положительный экономический эффект, помимо снижения капитальных вложений, при строительстве тепловых сетей вносит долговечность и надежность применяемых конструкций, которые, как известно, в значительной степени зависят от типа и качества теплогидроизоляции.
Система центрального теплоснабжения (СЦП) - это система, состоящая из одного или нескольких источников теплоты, тепловых сетей и потребителей теплоты [2].
Фактические эксплуатационные тепловые потери установлены экспериментально путем проведения тепловых испытаний тепловой сети.
Для сравнительного анализа тепловой изоляции выберем участок тепловой сети от ТЭЦ-3. Системами теплоснабжения от ТЭЦ-3, «Теплогенерирующая компания». Регулирование отпуска тепловой энергии -центральное качественное, путем изменения температуры сетевой воды в подающем трубопроводе. Отпуск тепловой энергии осуществляется по
температурному графику 130/65°С с температурной срезкой на 115-65°С. Тепловые сети системы теплоснабжения ТЭЦ-3 - водяные двухтрубные предназначенные для подачи сетевой воды в теплопотребляющие системы отдельных абонентов на нужды отопления и ГВС.
Основной принцип работы централизованного теплоснабжения заключается в том, что теплоноситель подается из ТЭЦ-3 по трубопроводам к зданиям, где оно используется для обогрева помещений и горячего водоснабжения. После передачи тепла потребителям, охлажденный теплоноситель возвращается обратно на ТЭЦ-3 для повторного нагрева.
Испытаниям должны подвергаться участки тепловой сети, тип прокладки и конструкции тепловой изоляции которых являются характерными для данной сети. Общая протяжённость испытываемых тепловых сетей составляет 13,715 км (в однотрубном исполнении).
Минеральная вата - гибкие волокнистые теплоизоляционные изделия, поставляемые свернутыми в виде рулонов или в развернутом виде. Минеральная вата используется в качестве тепловой изоляции для труб тепловых сетей более 30 лет. Опыт эксплуатации показывает, что данный тип изоляции не может в полной мере обеспечивать надежную и долговечную работу трубопроводов. Уже через 5-10 лет эксплуатации на 50% труб в изоляции из минеральной ваты присутствуют коррозионные процессы, а в 24 случаях из 100 возникает аварийная ситуация.
Важным фактом при работе теплопроводов в минеральной вате является увеличение тепловых потерь. При увлажнении изоляции потери тепла могут возрасти в 2 и более раз сверх нормы.
Пенополимерминеральная изоляция - это вспененный высоконаполненный композиционный материал на основе полиуретановых компонентов и минерального наполнителя [6]. Важное преимущество ППМ - это паропроницаемость, высокая механическая прочность и низкое водопоглащение.
Самые стабильные показатели по всем параметрам имеют трубопроводы в пенополимерминеральной (1111М)_ изоляции. Теплоизоляционные свойства
ППМ изоляции значительно лучше, чем у минеральной ваты. Теплопроводность ППМ со временем практически не изменяется (до настоящего времени признаки старения, связанные с изменением теплопроводности ППМ не обнаружены). На коэффициент теплопроводности изоляции в незначительной степени оказывает влияние повышенная температура и влажность. При длительной эксплуатации при температуре теплоносителя 150°С прочностные параметры ППМ не изменяются. Структура и строение ППМ изоляции препятствуют попаданию влаги на поверхность стального трубопровода. За последние несколько лет исследования конструкций теплопроводов в ППМ изоляции не было обнаружено ни одного повреждения от наружной коррозии.
Таблица 1. Сравнение материалов.
№ Характеристика Минвата ППМ
1 Плотность общая, кг/м3 75-100 270
2 Коэффициент теплопроводности, Вт/мС 0,052 0,041
3 Теплостойкость, С От -180 до +700 150
4 Предел прочности при изгибе, МПа 1,7
5 Фактический срок службы, лет 6-8 30
6 Водопоглащение при полном погружении, % 1,0 0,5
7 Стойкость к фотоокислительному старению, ч 500
Таблица 2. Результаты расчета фактических тепловых потерь.
Участок сети Расчетный расход сетевой воды, т/ч Температура воды в начале и конце участка, °С Фактические тепловые потери, ккал/ч
и 1 к йи
ТЭЦ-3 - ТК6-9 83,1 73,8 70,7 257610
ТК6-9 - ТК6-21А 83,1 70,7 67,6 257610
Итого:
ТК6-21А - ТК6-9 80,1 67,6 64,5 248310
ТК6-9 - ТЭЦ-3 80,1 64,5 61,4 248310
Итого:
Таблица 3. Результаты сопоставления тепловых потерь
при испытаниях (минеральная вата).
Участок сети Тип прокладки, конструкция тепловой изоляции Факт. тепловые потери, прив.к среднегод. усл., ккал/ч Опред.по нормам т. п., прив. к среднегод. усл., ккал/ч Соот. факт. и опред. по нормам т.п., К
ТЭЦ-3 - опуск в канал Надземная, маты минерал. 262514 194728 1,35
Надземная, маты минерал. 182752 150260 1,22
Опуск в канал-ТК6-9 Канальная, маты минерал. 108177 89214 1,21
ТК6-9-ТК6-13 Канальная, маты минерал. 231808 186221 1,24
ТК6-15 - ТК6-19 Канальная, маты минерал. 139085 110300 1,26
ТК6-19 - ТК6-21А Канальная, маты минерал. 77269 61192 1,26
Таблица 4. Результаты сопоставления тепловых потерь
при испытаниях (ППМ изоляция).
Участок сети Тип прокладки, конструкция тепловой изоляции Факт. тепловые потери, привед. к среднегод. усл., ккал/ч Определен. по нормам т.п., прив. к среднегод. усл., ккал/ч Соот. факт.и определен. по нормам т. п., К
ТЭЦ-3 - опуск в канал Надземная, ППМ 214201 194728 1,10
Надземная, ППМ 157773 150260 1,05
Опуск в канал -ТК6-9 Канальная, ППМ 99919 89214 1,12
ТК6-9 -ТК6-13 Канальная, Ш1М 208567 186221 1,12
ТК6-15-ТК6-19 Канальная, Ш1М 126845 110300 1,15
ТК6-19 -ТК6-21А Канальная, ППМ 70371 61192 1,15
На основании произведенных расчетов по результатам испытаний трубопроводов тепловых сетей на тепловые потери следует, что состояние тепловой изоляции удовлетворительное.
Рассмотрев теплоизоляционные материалы, можем сделать вывод в пользу ППМ изоляции. При использовании пенополимерминеральной ППМ изоляции существенно уменьшаются капитальные затраты на ремонт и обслуживание трубопроводов, поскольку ППМ изоляция имеет большой срок службы и, в отличие от минеральной ваты не нуждается в защите от увлажнения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. СП 61.13330.2012. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. М., 2013.
2. СП 124.13330.2012. Тепловые сети. М., 2013.
3. СП 131.13330.2020. Строительная климатология.
4. РД 34.09.255-97 «Методические указания по определению тепловых потерь в водяных тепловых сетях».
5. Манюк и др. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей. Справочник. М., 1988.
6. Копко В.М. «Теплоизоляция трубопроводов теплосетей».
Kurakova D.V.
Chuvash State University (Cheboksary, Russia)
Maksimov D.V.
Chuvash State University (Cheboksary, Russia)
Mozgov P.S.
Chuvash State University (Cheboksary, Russia)
COMPARISON OF THERMAL INSULATION OF HEAT SUPPLY SYSTEM PIPELINES
Abstract: the article considers the determination of the actual heat losses through the thermal insulation of the examined thermal networks of heating ducts; comparison of thermal insulation for pipelines of the heat supply system.
The relevance of the research topic lies in the fact that heat supply systems are characterized by insufficient reliability, high damage to the pipelines of the heat network and large heat losses in them. Heat supply systems supply heat uninterrupted to consumers with the required amount of heat and parameters. To increase the economic efficiency and durability of heat supply systems in the production and operation of heating networks, it is necessary to pay attention to the thermal insulation of pipelines.
As a calculated heat network, consider the heating main from CHP-3, "Heat Generating Company". Regulation of heat energy release is of central quality, by changing the temperature of the mains water in the supply pipeline. The release of thermal energy is carried out according to a temperature schedule of 130-65 with a cut of115 - 650C.
The purpose of the work:
- determination of the actual heat losses through the thermal insulation of the surveyed heating networks of heating ducts.
- comparison of thermal insulation for heat supply system pipelines.
The task of the work is to determine the actual heat losses through the thermal insulation of the heat network sections acceptedfor testing and select the appropriate material.
Keywords: heat generating company, thermal energy, heat losses, heat networks, thermal power plants, tests of heat networks, actual losses, thermal insulation, mineral wool, foam mineral insulation.
