Расчет тепловых потерь в тепловых сетях

Расчет потерь в тепловых сетях

Здравствуйте, друзья! Расчет тепловых потерь трубопроводами отопления является важным и нужным расчетом, так как позволяет в цифрах определить количество тепла, теряемого в трубах отопления. Также этот расчет важен по той причине, что теплоснабжающие организации включают потери тепла через трубопроводы в оплату теплоэнергии, в том случае если прибор учета тепловой энергии не находится на границе балансовой принадлежности, а от границы раздела до прибора учета тепла есть участки теплотрассы на балансе потребителя тепла.

Вообще, надо сказать, что расчет этот довольно трудоемкий. Ниже приведен пример расчета тепловых потерь трубопроводами отопления. Расчет производится согласно Приказа Министерства энергетики РФ от 30 декабря 2008 г. N 325 «Об утверждении порядка определения нормативов технологических потерь при передаче тепловой энергии, теплоносителя» и методических указаний по составлению энергетической характеристики для систем транспорта тепловой энергии по показателю «тепловые потери» СО 153-34.20.523-2003, Часть 3.

Исходные данные для расчета:

Изоляционный материал: скорлупы минераловатные оштукатуренные,

δ- толщина изоляции = 0,05 м,

α – коэффициент теплоотдачи от изоляции трубопровода к воздуху канала, принимается согласно приложению 9 СНиП 2.04.14-88 равным 8 Вт/(м2 °С),

αв – коэффициент теплоотдачи от воздуха к грунту, принимается согласно приложению 9 СНиП 2.04.14-88 равным 8 Вт/(м2 °С),

H – глубина заложения до оси трубопроводов, м,

Ø – наружный диаметр трубопровода = 0,076 м,

L – длина трассы = 60 м,

b – ширина канала теплосети = 0,9 м,

h — высота канала теплосети = 0,45 м,

tпср.г. – средняя за отопительный сезон температура теплоносителя в подающем трубопроводе = 65,2 °С,

tоср.г — средняя за отопительный сезон температура теплоносителя в обратном трубопроводе= 48,5 °С,

Средняя= (65,2 + 48,5) / 2 = 56,85 °С,

tгрср.г — среднегодовая температура грунта = 4,5 °С,

λгр – коэффициент теплопроводности грунта = 2,56 Вт/(м °С).

Расчет потерь:

Коэффициент теплопроводности изоляции:

λиз = 0,069+0,00019*((56,85+40)/2) =0,07820075 Вт / (м °С).

Термическое сопротивление теплоотдаче от поверхности изоляции в воздушное пространство:

Rвозд = 1 / (π * α * (Ø + 2δ)) = 1 / (π * 8 * (0,076 + 2 * 0,05)) = 0,2262 (м °С) / Вт.

Эквивалентный диаметр сечения канала в свету:

Øэкв. = 2 * h * b / (h + b) = 2 * 0,45 * 0,9 / (0,45 + 0,9) = 0,6 м.

Термическое сопротивление теплоотдаче от воздуха в канале к грунту:

Rвозд.кан = 1 / (π * αв * Øэкв.) = 1 / (π * 8 * 0,6) = 0,06631456 (м °С) / Вт.

Термическое сопротивление массива грунта:

Rгр = (ln (3,5 * (Н / h) * (h / b) 0,25) / (λгр * (5,7 + 0,5 * b / h)) = (ln (3,5 * (1/ 0,45) * (0,45 / 0,9) 0,25) / (2,56 * (5,7 + 0,5 * 0,9 / 0,45)) = 0,109390664 (м °С) / Вт.

Температура воздуха в канале:

tкан = (tпср.г./( Rиз + Rвозд) + tоср.г/( Rиз + Rвозд) + tгрср.г/( Rвозд.кан + Rгр)) / (1/( Rиз + Rвозд) + 1/( Rиз + Rвозд) + 1/( Rвозд.кан + Rгр)) = (65,2/(1,1397+0,2262) + 48,5/(1,1397 + 0,02262) + 4,5/(0,066 + 0,109)) / (1/(1,1397 + 0,2262) + 1/(1,1397 + 0,2262) + 1/(0,066 + 0,109)) = 15,195 °С.

Среднегодовые часовые удельные тепловые потери qр (Вт / м):

qр = (tкан — tгрср.г) / (Rвозд.кан + Rгр) = (15,195 – 4,5) / (0,066 + 0,109) = 61,1 Вт = 52,55 ккал/час.

Часовые тепловые потери при среднегодовых условиях работы тепловой сети:

Qнорм ср.г. = Σ (qр *L *ß) * 10-6 , Гкал/час,
где ß – коэффициент местных потерь (1,2 для Ø

Qнорм ср.г. = 52,55 *60 *1,2 * 10-6 = 0,0038 Гкал/час.

Количество дней : (n)
В мае принята 1-я половина – 15 дней.
В сентябре принята 2-я половина – 15 дней

Qиз мес = Qнормср.г. *(( tпср.м + tоср.м — 2* tгрср.м) / (tпср.г + tоср.г – 2* tгрср.г)) * 24 * n.

Qиз сентябрь = 0,0038 * ((65 + 51,9 – 2 * 13,6) / (65,2 + 48,5 – 2 * 4,5)) * 24 * 15 = 1,17 Гкал;

Qиз октябрь = 0,0038 * ((65 + 51,4 – 2 * 8,9) / (65,2 + 48,5 – 2 * 4,5)) * 24 * 31 = 2,5 Гкал;

Qиз ноябрь = 0,0038 * ((65 + 50– 2 * 5,1) / (65,2 + 48,5 – 2 * 4,5)) * 24 * 30 = 2,74 Гкал;

Qиз декабрь = 0,0038 * ((79 + 56,2– 2 * 3,0) / (65,2 + 48,5 – 2 * 4,5)) * 24 * 31 = 3,5 Гкал;

Qиз январь = 0,0038 * ((75,3 + 54,2– 2 * 1,6) / (65,2 + 48,5 – 2*4,5)) * 24 * 31 = 3,4 Гкал;

Qиз февраль = 0,0038 * ((80,2 + 56,9– 2 * 0,9) / (65,2 + 48,5 – 2*4,5)) * 24 * 28 = 3,3 Гкал;

Qиз март = 0,0038 * ((65 + 49,6– 2 * 0,5) / (65,2 + 48,5 – 2*4,5)) * 24 * 31 = 3,1 Гкал;

Qиз апрель = 0,0038 * ((65 + 51,3– 2 * 0,9) / (65,2 + 48,5 – 2*4,5)) * 24 * 31 = 3,0 Гкал;

Qиз май = 0,0038 * ((65 + 52– 2 * 4,1) / (65,2 + 48,5 – 2*4,5)) * 24 * 15 = 1,42 Гкал.

Суммарные потери тепловой энергии через изоляцию
ΣQиз = 24,13 Гкал.

Совсем недавно я выпустил программу для расчета потерь в тепловых сетях, где максимально автоматизировал процесс расчета теплопотерь трубопроводами отопления.

Как я рассчитываю потери в тепловых сетях по разработанной мной программе можно посмотреть на видео ниже.

Мою программу расчета теплопотерь в тепловых сетях можно

=======>>> посмотреть здесь .

Программу можно получить и напрямую, написав мне через форму обратной связи на моем сайте. В этом случае предусмотрена скидка.

Буду рад комментариям к статье.

37 комментарий на « Расчет потерь в тепловых сетях »

Подскажите пожалуйста. имеется существующая сеть от точки подключения до уутэ порядка 100м. теплоснабжающая компания выставляет счет за потери 10% на основании какого документа можно оспорить эти потери. с расчетом понятно, но какой документ регламентирует применение этих расчетов Спасибо!

Александр, можете ссылаться на нормативные документы, который я привожу в статье, 325 Приказ и СО 153-34.20.523-2003, ч.3.

У нас теплотрасса в лотках длинной 529 метров. Нам насчитывают тепловые потери которые больше чем потребляет все здание площадью 2 177,5 м2. Может существуют какие-то ограничения в процентном выражении. Мне кажется так быть не должно.

Здравствуйте, Дмитрий! Насколько я знаю, каких — либо ограничений в процентном выражении нет.

программа нужна, но не знаю как быть с попутным водопроводом? т. е. с водопроводом хорошо — без водопровода плохо (особенно с таким). Население пользуется водой нагретой до 50 градусов. Наверное нужна дополнительно программа такого расчета, или.

Проблема такая и на самом деле есть, Николай. Но это уже немножко другая тема.

работаю второй год инженером. Село — 8000 населения. Низкоэтажность. Область Новосибирская. 7 котельных. 24 км. тепловых сетей. ГВС — нет. Сетям + — 20 лет. В основном подача с обраткой лежат вместе (греются), а между ними водопровод. Потом только какая — никакая теплоизоляция. При всем этом наш опытный экономист берет потери в сетях 14,5 процентов от выработки. А в конце сезона за колоссальный пережог угля всех собак спускает на тепловые счетчики потребителя. Я знаю уже точно, что мы до 40 проц. топим НЕБО. и водопровод. Поможет мне ваша програмка? Спасибо.

Николай, моя программа поможет вам просчитать грамотно и правильно потери в тепловых сетях. Она, собственно, для этого мной и разработана. Я сам, не так давно, когда еще работал в теплоснабжающей организации, считал по ней потери потребителям. Могу сказать, что уже более 100 человек купили у меня эту программу, и все довольны результатом и качеством расчетов.

Здравствуйте, как можно приобрести Вашу программу по расчету потерь в сетях потребителей?Сколько это будет стоить? Заранее спасибо за ответ.

Здравствуйте, Наталья! Ответил Вам в личном письме, посмотрите свою эл.почту. Приобрести можно либо через продающий сайт (первый вариант) по ссылке в статье, либо напрямую (второй вариант), переведя сумму на карточку или на эл. кошелек, которые я пишу в личном письме. во втором варианте необходимо написать мне через форму обратной связи на этом сайте. После перевода суммы я сразу же вышлю Вам программу. Второй вариант дешевле (со скидкой). В первом варианте (через продающий сайт по ссылке в этой статье) это 1000 р, во втором (напрямую) — 850 р.

Денис, а какие типы изоляции вы использовали в расчёте? И где можно найти более эффективный тип изоляции, при котором потери будут меньше?

Да еще — энергетическое обследование никто и не помнит когда было.

Работаю инженером в г. Иркутске. Программа и правда очень замечательная. Легкая и удобная, всё понятно. Расчеты производит быстро. Мне очень пригодилась эта программа в работе. По расчету потерь просто не заменима.

Спасибо за грамотно составленную программу! Все отлично работает , необходимо внести только свои данные по теплосети и программа все остальное сделает за вас, вообщем доволен программой на 100 %, не жалко потраченных денег. Приобретайте не задумываясь, очень пригодится. Ульяновская область.

Уважаемый Денис! Огромное спасибо за Вашу программу по расчету потерь в тепловых сетях! Представьте себе у нас в предприятии 38 мелких миникотельных.А для расчета тарифов на тепловую энергию необходимо досконально рассчитать потери в тепловых сетях.Я не представляю себе,как это можно сделать вручную по формулам,это адский труд! А благодаря Вами разработанной программе все быстро получилось.Программа работает классно,а главное сделана граммотно.Хотелдось бы еще приобрести программу по рассчете необходимого количества тепла для потребителей рна годт.е. для нас это производственная программа по производству тепловой энергии на нужды отопления. Еще раз огромное Вам спасибо.Вы граммотный специалсит.будьте здоровы! Приезжайте к нам в Ялту!

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ ТЕПЛА В ТЕПЛОВЫХ СЕТЯХ

В.Г. Хромченков, зав. лаб., Г.В. Иванов, аспирант,
Е.В. Хромченкова, студент,
кафедра «Промышленные теплоэнергетические системы»,
Московский энергетический институт (технический университет)

В данной работе обобщены некоторые результаты проведенных нами обследований участков тепловых сетей (ТС) системы теплоснабжения жилищно-коммунальной сферы с анализом существующего уровня потерь тепловой энергии в тепловых сетях. Работа выполнялась в различных регионах РФ, как правило, по просьбе руководства ЖКХ. Значительный объем исследований проводился также в рамках Проекта передачи ведомственного жилого фонда, связанного с кредитом Мирового Банка.

Определение потерь тепла при транспорте теплоносителя является важной задачей, результаты решения которой оказывают серьезное влияние в процессе формирования тарифа на тепловую энергию (ТЭ). Поэтому знание этой величины позволяет также правильно выбирать мощности основного и вспомогательного оборудования ЦТП и, в конечном счете, источника ТЭ. Величина тепловых потерь при транспорте теплоносителя может стать решающим фактором при выборе структуры системы теплоснабжения с возможной ее децентрализацией, выборе температурного графика ТС и др. Определение реальных тепловых потерь и сравнение их с нормативными значениями позволяет обосновать эффективность проведения работ по модернизации ТС с заменой трубопроводов и/или их изоляции.

Зачастую величина относительных тепловых потерь принимается без достаточных на то обоснований. На практике задаются значениями относительных тепловых потерь часто кратными пяти (10 и 15%). Следует отметить, что в последнее время все больше муниципальных предприятий проводят расчеты нормативных тепловых потерь [1], которые, на наш взгляд, и должны определяться в обязательном порядке. Нормативные потери тепла напрямую учитывают основные влияющие факторы: длину трубопровода, его диаметр и температуры теплоносителя и окружающей среды. Не учитывают только фактическое состояние изоляции трубопроводов. Нормативные тепловые потери должны рассчитываться для всей ТС с определением потерь тепла с утечками теплоносителя и с поверхности изоляции всех трубопроводов, по которым осуществляется теплоснабжение от имеющегося источника тепла. Причем эти расчеты должны выполняться как в плановом (расчетном) варианте с учетом среднестатистических данных по температуре наружного воздуха, грунта, продолжительности отопительного периода и т.д., так и уточняться в конце его по фактическим данным указанных параметров, в том числе с учетом фактических температур теплоносителя в прямом и обратном трубопроводе.

Однако, даже имея правильно определенные средние нормативные потери по всей городской ТС, нельзя эти данные переносить на отдельные ее участки, как это зачастую делается, например, при определении величины присоединенной тепловой нагрузки и выборе мощностей теплообменного и насосного оборудования строящегося или модернизируемого ЦТП. Необходимо их рассчитать для данного конкретного участка ТС, иначе можно получить существенную ошибку. Так, например, при определении нормативных потерь тепла для двух произвольно выбранных нами микрорайонов одного из городов Красноярской области, при примерно одинаковой их расчетной присоединенной тепловой нагрузке одного из них они составили 9,8%, а другого – 27%, т.е. оказались в 2,8 раза большими. Средняя же величина тепловых потерь по городу, принимаемая при проведении расчетов, – 15%. Таким образом, в первом случае тепловые потери оказались в 1,8 раза ниже, а в другом – в 1,5 раза выше средних нормативных потерь. Столь большая разница легко объясняется, если разделить количество переданного за год тепла на площадь поверхности трубопровода, через которую происходит потеря тепла. В первом случае это соотношение равно 22,3 Гкал/м2, а во втором – только 8,6 Гкал/м2, т.е. в 2,6 раза больше. Аналогичный результат можно получить, просто сравнив материальные характеристики участков тепловой сети.

Вообще же ошибка, при определении потерь тепла при транспорте теплоносителя на конкретном участке ТС по сравнению со средним значением, может быть очень большой.

В табл. 1 представлены результаты обследования 5 участков ТС г. Тюмень (кроме расчетов нормативных потерь тепла, нами также были выполнены измерения фактических тепловых потерь с поверхности изоляции трубопроводов, см. ниже). Первый участок представляет собой магистральный участок ТС с большими диаметрами трубопровода

Читайте также:  Расчет пропускной способности

и соответственно большими расходами теплоносителя. Все остальные участки ТС – тупиковые. Потребителями ТЭ на втором и третьем участке являются 2-х и 3-этажные здания, расположенные по двум параллельным улицам. Четвертый и пятый участки также имеют общую тепловую камеру, но если в качестве потребителей на четвертом участке имеются компактно расположенные относительно крупные четырех-и пятиэтажные дома, то на пятом участке – это частные одноэтажные дома, расположенные вдоль одной протяженной улицы.

Как видно из табл. 1, относительные реальные потери тепла на обследованных участках трубопроводов зачастую составляют почти половину от переданного тепла (участки № 2 и № 3). На участке № 5, где расположены частные дома, более 70% тепла теряется в окружающую среду, несмотря на то, что коэффициент превышения абсолютных потерь над нормативными значениями примерно такой же, как на остальных участках. Наоборот, при компактном расположении относительно крупных потребителей, потери тепла резко снижаются (участок № 4). Средняя скорость теплоносителя на этом участке составляет 0,75 м/с. Все это приводит к тому, что фактические относительные тепловые потери на этом участке более чем в 6 раз ниже, чем на остальных тупиковых участках, и составили всего 7,3%.

С другой стороны, на участке № 5 скорость теплоносителя в среднем составляет 0,2 м/с, причем на последних участках теплосети (в таблице не показано) из-за больших диаметров трубы и малых значений расходов теплоносителя она составляет всего 0,1-0,02 м/с. С учетом относительно большого диаметра трубопровода, а следовательно, и поверхности теплообмена, в грунт уходит большое количество тепла.

При этом надо иметь в виду, что количество тепла, теряемое с поверхности трубы, практически не зависит от скорости движения сетевой воды, а зависит только от ее диаметра, температуры теплоносителя и состояния изоляционного покрытия. Однако относительно количества передаваемого по трубопроводам тепла,

тепловые потери напрямую зависят от скорости теплоносителя и резко возрастают при ее снижении. В предельном случае, когда скорость теплоносителя составляет сантиметры в секунду, т.е. вода практически стоит в трубопроводе, большая часть ТЭ может теряться в окружающую среду, хотя потери тепла могут и не превышать нормативные.

Таким образом, величина относительных тепловых потерь зависит от состояния изоляционного покрытия, и в значительной степени определяется также протяженностью ТС и диаметром трубопровода, скоростью движения теплоносителя по трубопроводу, тепловой мощностью присоединенных потребителей. Поэтому наличие в системе теплоснабжения мелких, удаленных от источника потребителей ТЭ может привести к росту относительных тепловых потерь на многие десятки процентов. Наоборот, в случае компактной ТС с крупными потребителями, относительные потери могут составлять считанные проценты от отпущенного тепла. Все это следует иметь в виду при проектировании систем теплоснабжения. Например, для рассмотренного выше участка № 5, возможно, более экономично было бы в частных домах установить индивидуальные газовые теплогенераторы.

В приведенном выше примере нами были определены, наряду с нормативными, фактические потери тепла с поверхности изоляции трубопроводов. Знание реальных тепловых потерь очень важно, т.к. они, как показал опыт, могут в несколько раз превышать нормативные значения. Такая информация позволит иметь представление о фактическом состоянии тепловой изоляции трубопроводов ТС, определить участки с наибольшими тепловыми потерями и рассчитать экономическую эффективность замены трубопроводов. Кроме того, наличие такой информации позволит обосновать реальную стоимость 1 Гкал отпущенного тепла в региональной энергетической комиссии. Однако, если тепловые потери, связанные с утечкой теплоносителя, можно определить по фактической подпитке ТС при наличии соответствующих данных на источнике ТЭ, а при их отсутствии рассчитать их нормативные значения, то определение реальных потерь тепла с поверхности изоляции трубопроводов является весьма трудной задачей.

В соответствии с [2] для определения фактических тепловых потерь на испытываемых участках двухтрубной водяной ТС и сравнения их с нормативными значениями, должно быть организовано циркуляционное кольцо, состоящее из прямого и обратного трубопроводов с перемычкой между ними. Все ответвления и отдельные абоненты должны быть от него отсоединены, а расход на всех участках ТС должен быть одинаков. При этом минимальный объем испытываемых участков по материальной характеристике должен быть не менее 20% материальной характеристики всей сети, а перепад температур теплоносителя должен составлять не менее 8 ОС. Таким образом, должно образоваться кольцо большой протяженности (несколько километров).

Учитывая практическую невозможность проведения испытаний по данной методике и выполнения ряда ее требований, в условиях отопительного периода, а также сложность и громоздкость, нами предложена и с успехом много лет используется методика тепловых испытаний, основанная на простых физических законах теплопередачи. Суть ее заключается в том, что, зная снижение («сбег») температуры теплоносителя в трубопроводе от одной точки измерения до другой при известном и неизменном его расходе, легко вычислить потерю тепла на данном участке ТС. Затем при конкретных температурах теплоносителя и окружающей среды в соответствии с [2] полученные значения тепловых потерь пересчитываются на среднегодовые условия и сравниваются с нормативными, также приведенными к среднегодовым условиям для данного региона с учетом температурного графика теплоснабжения. После этого определяется коэффициент превышения фактических потерь тепла над нормативными значениями.

Измерение температуры теплоносителя

Учитывая очень малые значения перепада температур теплоносителя (десятые доли градуса), повышенные требования предъявляются как к измерительному прибору (шкала должна быть с десятыми долями ОС), так и тщательности самих измерений. При измерении температуры поверхность труб должна быть зачищена от ржавчины, а трубы в точках проведения измерений (на концах участка) желательно иметь одного диаметра (одинаковой толщины). С учетом вышесказанного температура теплоносителей (прямого и обратного трубопроводов) должна измеряться в местах разветвления ТС (обеспечение постоянного расхода), т.е. в тепловых камерах и колодцах.

Измерение расхода теплоносителя

Расход теплоносителя должен быть определен на каждом из неразветвленных участков ТС. При проведении испытаний иногда удавалось использовать портативный ультразвуковой расходомер. Сложность непосредственного измерения расхода воды прибором связана с тем, что чаще всего обследуемые участки ТС расположены в непроходных подземных каналах, а в тепловых колодцах, из-за расположенной в нем запорной арматуры, не всегда возможно соблюсти требование, касающееся необходимых длин прямолинейных участков до и после места установки прибора. Поэтому для определения расходов теплоносителя на обследуемых участках теплотрассы наряду с непосредственными измерениями расходов в некоторых случаях использовались данные с теплосчетчиков, установленных на зданиях, присоединенных к этим участкам сети. При отсутствии в здании теплосчетчиков расходы воды в подающем или обратном трубопроводах измерялись переносным расходомером на вводе в здания.

В случае невозможности непосредственно измерить расход сетевой воды для определения расходов теплоносителя использовались расчетные его значения.

Таким образом, зная расход теплоносителя на выходе из котельных, а также на других участках, включая здания, присоединенные к обследуемым участкам теплосети, можно определить расходы практически на всех участках ТС.

Пример использования методики

Следует также отметить, что проще всего, удобнее и точнее проводить подобное обследование при наличии теплосчетчиков у каждого потребителя или хотя бы у большинства. Лучше, если теплосчетчики имеют часовой архив данных. Получив с них необходимую информацию, легко определить как расход теплоносителя на любом участке ТС, так и температуру теплоносителя в ключевых точках с учетом того, что, как правило, здания расположены в непосредственной близости от тепловой камеры или колодца. Таким образом, нами были выполнены расчеты тепловых потерь в одном из микрорайонов г. Ижевска без выезда на место. Результаты получились примерно такими же, как и при обследовании ТС в других городах со сходными условиями – температурой теплоносителя, срока эксплуатации трубопроводов и др.

Многократные измерения фактических тепловых потерь с поверхности изоляции трубопроводов ТС в различных регионах страны указывают на то, что потери тепла с поверхности трубопроводов, находящиеся в эксплуатации 10-15 и более лет, при прокладке труб в непроходных каналах в 1,5-2,5 раза превышают нормативные значения. Это в случае, если нет видимых нарушений изоляции трубопровода, отсутствует вода в лотках (по крайней мере, во время проведения измерений), а также косвенных следов ее пребывания, т.е. трубопровод находится в видимом нормальном состоянии. В случае же, когда вышеуказанные нарушения присутствуют, фактические потери тепла могут превысить нормативные значения в 4-6 и более раз.

В качестве примера приведены результаты обследования одного из участков ТС, теплоснабжение по которому осуществляется от ТЭЦ г. Владимира (табл. 2) и от котельной одного из микрорайонов этого города (табл. 3). Всего в процессе работы было обследовано около 9 км теплотрассы из 14 км, которые планировались к замене на новые, предварительно изолированные трубы в пенополиуретановой оболочке. Замене подлежали участки трубопроводов, теплоснабжение по которым осуществляется от 4 муниципальных котельных и от ТЭЦ.

Анализ результатов обследования показывает, что потери тепла на участках с теплоснабжением от ТЭЦ в 2 раза и более превышают тепловые потери на участках теплосети, относящихся к муниципальным котельным. В значительной степени это связано с тем, что срок службы их зачастую составляет 25 лет и более, что на 5-10 лет больше срока службы трубопроводов, теплоснабжение по которым осуществляется от котельных. Второй причиной лучшего состояния трубопроводов, на наш взгляд, является то, что протяженность участков, обслуживаемых работниками котельной, относительно небольшая, расположены они компактно и руководству котельных проще следить за состоянием теплосети, вовремя обнаруживать утечки теплоносителя, проводить ремонтные и профилактические работы. На котельных имеются приборы для определения расхода подпиточной воды, и в случае заметного увеличения расхода «подпитки» можно обнаружить и устранить образовавшиеся утечки.

Таким образом, наши измерения показали, что предназначенные к замене участки ТС, особенно участки, присоединенные к ТЭЦ, действительно находятся в плохом состоянии в отношении повышенных потерь тепла с поверхности изоляции. В тоже время анализ результатов подтвердил полученные при других обследованиях данные об относительно невысоких скоростях теплоносителя (0,2-0,5 м/с) на большинстве участков ТС. Это приводит, как отмечено выше, к увеличению тепловых потерь и если может быть как-то оправданным при эксплуатации старых трубопроводов, находящихся в удовлетворительном состоянии, то при модернизации ТС (в большинстве своем) необходимо уменьшение диаметра заменяемых труб. Это тем более важно с учетом того, что предполагалось при замене старых участков ТС на новые использовать предварительно изолированные трубы (того же диаметра), что связано с большими затраты (стоимость труб, запорной арматуры, отводов и т.д.), поэтому уменьшение диаметра новых труб до оптимальных значений может существенно снизить общие затраты.

Изменение диаметров трубопроводов требует проведения гидравлических расчетов всей ТС.

Такие расчеты были выполнены применительно к ТС четырех муниципальных котельных, которые показали, что из 743 участков сети на 430 могут быть существенно снижены диаметры труб. Граничными условиями проведения расчетов были неизменный располагаемый напор на котельных (замена насосов не предусматривалась) и обеспечение напора у потребителей не менее 13 м. Экономический эффект только от снижения стоимости самих труб и запорной арматуры без учета остальных составляющих – стоимости оборудования (отводы, компенсаторы и т.д.), а также снижения потерь тепла из-за уменьшения диаметра трубы составил 4,7 млн руб.

Проведенные нами измерения потерь тепла на участке ТС одного из микрорайонов г. Оренбурга после полной замены труб на новые предварительно изолированные в пенополиуретано-вой оболочке, показали, что тепловые потери стали на 30% ниже нормативных.

1. При проведении расчетов потерь тепла в ТС необходимо определять нормативные потери для всех участков сети в соответствии с разработанной методикой [1].

2. При наличии мелких и удаленных потребителей потери тепла с поверхности изоляции трубопроводов могут быть очень большими (десятки процентов), поэтому необходимо рассмотреть целесообразность альтернативного теплоснабжения данных потребителей.

3. Помимо определения нормативных тепловых потерь при транспорте теплоносителя по

ТС необходимо определить на отдельных характерных участках ТС фактические потери, что позволит иметь реальную картину ее состояния, обоснованно выбирать участки, требующие замены трубопроводов, точнее рассчитывать стоимость 1 Гкал тепла.

4. Практика показывает, что скорости теплоносителя в трубопроводах ТС часто имеют низкие значения, что приводит к резкому увеличению относительных потерь тепла. В таких случаях при проведении работ, связанных с заменой трубопроводов ТС, следует стремиться к уменьшению диаметра труб, что потребует проведения гидравлических расчетов и наладки ТС, но позволит существенно снизить затраты на приобретение оборудования и значительно уменьшить потери тепла при эксплуатации ТС. Особенно это актуально при использовании современных предварительно изолированных труб. На наш взгляд близкими к оптимальным являются скорости теплоносителя 0,8-1,0 м/с.

1. «Методика определения потребности в топливе, электрической энергии и воде при производстве и передаче тепловой энергии и теплоносителей в системах коммунального теплоснабжения», Государственный комитет РФ по строительству и жилищно-коммунальному хозяйству, Москва. 2003, 79 с.

2. РД 34.09.255-97 «Методические указания по определению тепловых потерь в водяных сетях».

Читайте также:  Тепловой расчет здания

Как определить фактические тепловые потери в тепловых сетях

Как рассчитать фактические тепловые потери в тепловых сетях

Главная цель данной задачи – определить реальные тепловые потери в тепловых сетях и сравнить их с нормативными значениями

В зависимости от полученного результата, обосновать необходимость (или отсутствие необходимости) проведения работ по модернизации тепловой сети с заменой трубопроводов и теплоизоляции.

В данном примере, определить тепловые потери в тепловых сетях было необходимо для государственной организации ФГУП ВНИИФТРИ, расположенной в Московской области, Солнечногорский район, городской поселок Менделеево.

В обследование включены наружный осмотр, замер температуры, тепловизионное обследование и расчет тепловых потерь в тепловых сетях Ду 400 мм, Ду 250 мм, Ду 200 мм, Ду 150мм.

Содержание

Краткое описание тепловой сети

Для покрытия тепловых нагрузок используется производственно-отопительная котельная, основным топливом которой является природный газ.

  • пар на технологические нужды – круглогодично
  • горячую воду на нужды отопления – в течении отопительного сезона и
  • горячее водоснабжение – круглогодично.
  • Проектом предусмотрена работа тепловой сети по температурному графику 98/60 град. С.

Схема подключения системы отопления – зависимая.

Тепловые сети, обеспечивающие передачу тепловой энергии на нужды отопления всего поселка и горячего водоснабжения правобережной его части, смонтированы в надземном и подземном исполнении.

Тепловая сеть разветвлённая, тупиковая.

Год ввода в эксплуатацию тепловых сетей – 1958. Строительство продолжалось до 2007 года.

  • матами из стекловаты толщиной 50 мм, с покровным слоем из рулонного материала,
  • экструдированного пенополистирола типа ТЕРМОПЛЭКС толщиной 40 мм, с покрывным слоем из оцинкованного листа и вспененного полиэтилена толщиной 50 мм.

За время эксплуатации часть участков тепловой сети подвергались ремонту с заменой трубопроводов и тепловой изоляции.

Определяем фактические тепловые потери в тепловых сетях

Мы исходим из того, что тепловые потери в тепловых сетях не зависят от скорости движения воды в трубопроводе, а зависят от

  • диаметра трубы,
  • температуры теплоносителя,
  • материала теплоизоляции и
  • состояния теплоизоляция.

Стационарная теплопроводность цилиндрической стенки – описание методики расчета

Под цилиндрической стенкой понимают трубу бесконечной длины с внутренним радиусом R1 (диаметром D1) и внешним радиусом R2 (диаметром D2).

На поверхностях стенки заданы постоянные температуры t1 и t2. Перенос теплоты осуществляется только теплопроводностью, внешние поверхности изотермические (эквипотенциальные) и температурное поле изменяется только по толщине стенки трубы в направлении радиуса.

Тепловой поток, проходящий через цилиндрическую стенку единичной длины, обозначается ql и называется линейным тепловым потоком, Вт/м:

где λ – коэффициент теплопроводности исследуемого материала, Вт/(м∙К);

D1, D2 – соответственно внутренний и внешний диаметры цилиндрического слоя материала;

t1, t2 – средние температуры внутренней и внешней поверхности цилиндрического слоя материала.

Тепловой поток, Вт:

где l – длина трубы, м.

Рассмотрим теплопроводность многослойной цилиндрической стенки, состоящей из n однородных и концентричных цилиндрических слоев с постоянным коэффициентом теплопроводности и в каждом слое, температура и диаметр внутренней поверхности первого слоя равны t1 и R1, на наружной поверхности последнего n–ого слоя – tn+1 и Rn+1.

Линейный тепловой поток цилиндрической стенки ql – величина постоянная для всех слоев и направлен в сторону понижения температуры, например, от внутреннего слоя к наружному.

Записывая величину ql для каждого произвольного i–того слоя и преобразуя это уравнение, имеем

Так как теплосеть имеет три разных вида изоляции проводим расчет тепловых потерь трубопроводов для каждого вида отдельно, а также случай без изоляции трубопровода для оценки тепловых потерь на поврежденных участках теплосети.

Далее мы провели расчет тепловых потерь в тепловых сетях с разными видами теплоизоляции.

В примере, который следует, расчет тепловых потерь в тепловой сети с теплоизоляцией из вспененного полиэтилена.

Расчет потерь тепловой энергии в тепловых сетях с теплоизоляцией из вспененного полиэтилена

В примере приведены расчеты по трем участкам.

Номер участкаПротя-женность участка, мНазначение трубопроводаНаружный диаметр водоводов, ммТолщина стенки, ммКоеэф. Тепло-проводности стали, Вт/м*градусТолщина изоляции, мм
141,2от42695550
41,2от42695550
41,2гв10845550
2152от42695550
152от42695550
3274,3от42695550
274,3от42695550
Номер участкаКоеэф. Тепло-проводности изоляции, Вт/м*градусТемпература теплоносителя, °СТемпература на поверхности заизолированной трубы, °СУдельные теплопотери на 1 м, ВтОбщие теплопотери, Вт
10,0568683,13 425
0,0553663,02 596
0,0573628,91 191
20,0568683,112 634
0,0553663,09 578
30,0568683,122 800
0,0553663,017 284

Всего теплосеть состоит из 56 участков.

По итогам расчетов, общие тепловые потери в тепловых сетях с изоляцией из вспененного полиэтилена составляют 864 687 Вт, из термоплэкса 730 602 Вт, из стекловаты 864 687 Вт.

Суммарные тепловые потери в тепловых сетях

В результате обследования тепловой сети установлено, что

  • 60 % трубопроводов тепловых сетей заизолировано стекловатой с 70 % износом,
  • 30 % экструдированным пенополистиролом типа ТЕРМОПЛЭКС и
  • 10 % вспененным полиэтиленом.
ТеплоизоляцияОбщие потери тепловой энергии в тепловых сетях с учетом процента покрытия и износа, кВтРасчет тепловых потерь в тепловых сетях с учетом процента покрытия и износа, Гкал/час
Стекловата803,5890,69092
ТЕРМОПЛЭКС219,1800,18845
Вспененный полиэтилен86,4680,07434
Всего:1109,2380,95372

Расчет износа трубопровода

Средний возраст трубопроводов тепловой сети составляет 36,5 лет.

При обследовании в натуре было установлено, что остаточный срок службы для него принимается в 15 лет, в то время как нормативный срок службы составляет 25 лет. Износ трубопровода определяется следующим образом:

36,5/(36,5+20) х (100- 15) = 54,9115%

Результаты обследования и расчета потерь тепла в тепловой сети

Общие тепловые потери в тепловых сетях с учетом процента покрытия и износа составляют 0,95372 Гкал/час.

По результатам обследования установлено что теплотрасса имеет средний износ 54,91%.

При наружном обследование установлены участки с износом или повреждениями тепловой изоляции, что подтверждается результатами тепловизионного обследования трубопроводов.

Вывод по результатам замеров и расчетам

Согласно полученных данных в ходе измерений и анализа трубопроводы системы теплоснабжения находятся в удовлетворительном техническом состоянии и пригодны для дальнейшей эксплуатации.

В дальнейшим требуется провести работы по восстановлению участков с нарушенной тепловой изоляцией.

Тепловизионное обследование тепловой сети

Расчет тепловых потерь в тепловых сетях был дополнен тепловизионным обследованием.

Тепловизионное обследование тепловой сети помогает обнаружить локальные дефекты трубопроводов и теплоизоляции для последующего ремонта или замены.

Повреждена теплоизоляция трубопроводов с теплоносителем. Максимальная температура на открытых участках составляла 59,3 °C

Частичное разрушение теплоизоляции трубопроводов с теплоносителем. Максимальная температура на открытых участках составляла 54,5 °C

Частичное разрушение теплоизоляции трубопроводов с теплоносителем. Максимальная температура на открытых участках составляла 56,2 °C

Повреждена теплоизоляция трубопроводов с теплоносителем. Максимальная температура на открытых участках составляла 66,3 °C

Открытые участки трубопроводов без изоляции.

Открытые участки трубопроводов без изоляции.

Частичное разрушение теплоизоляции трубопроводов с теплоносителем.

Частичное разрушение теплоизоляции трубопроводов с теплоносителем. Максимальная температура на открытых участках составляла 62,5 °C

Частичное разрушение теплоизоляции трубопроводов с теплоносителем. Максимальная температура на открытых участках составляла 63,2 °C

Частичное разрушение теплоизоляции трубопроводов с теплоносителем. Максимальная температура на открытых участках составляла 63,8 °C

Частичное разрушение теплоизоляции трубопроводов с теплоносителем. Максимальная температура на открытых участках составляла 66,5 °C

Частичное разрушение теплоизоляции трубопроводов с теплоносителем. Максимальная температура на открытых участках составляла 63,5 °C

Частичное разрушение теплоизоляции трубопроводов с теплоносителем. Максимальная температура на открытых участках составляла 69,5 °C

Частичное разрушение теплоизоляции трубопроводов с теплоносителем. Максимальная температура на открытых участках составляла 62,2 °C

Частичное разрушение теплоизоляции трубопроводов с теплоносителем. Максимальная температура на открытых участках составляла 52,0 °C

Открытые участки трубопроводов без изоляции. Максимальная температура на открытых участках составляла 62,4 °C

Частичное разрушение теплоизоляции трубопроводов с теплоносителем под воздействием окружающей среды.

Частичное разрушение теплоизоляции трубопроводов с теплоносителем под воздействием окружающей среды.

Частичное разрушение теплоизоляции трубопроводов с теплоносителем. Максимальная температура на открытых участках составляла 67,6 °C

Частичное разрушение теплоизоляции трубопроводов с теплоносителем. Максимальная температура на открытых участках составляла 58,8 °C

Частичное разрушение теплоизоляции трубопроводов с теплоносителем под воздействием окружающей среды.

Тепловизионное обследование тепловой сети

Участки объекта без дефектов, аномалий и тепловых потерь

Трубопроводы полностью заизолированы, тепловые потери соответствуют нормативным потерям.

Трубопроводы полностью заизолированы, тепловые потери соответствуют нормативным потерям.

Трубопроводы полностью заизолированы, тепловые потери соответствуют нормативным потерям.

Трубопроводы полностью заизолированы, тепловые потери соответствуют нормативным потерям.

Трубопроводы полностью заизолированы, тепловые потери соответствуют нормативным потерям.

Трубопроводы полностью заизолированы, тепловые потери соответствуют нормативным потерям.

Трубопроводы полностью заизолированы, тепловые потери соответствуют нормативным потерям.

Тепловизионное обследование от 15 000 руб.

Приборы и средства контроля

Контроль качества теплоизоляции конструкций выполнен с использованием термографа (тепловизора) «testo 871».

При теплотехническом обследовании дополнительно использовали следующую аппаратуру:

  • термогигрометр Testo 622,
  • измеритель плотности теплового потока и температуры ИТП-МГ4.03 «ПОТОК»,
  • термоанемометр Testo 405.

Расчет тепловых потерь

Тепловой сетью называют систему соединенных методом сварки трубопроводов, по которым вода или пар доставляет тепло жителям.

Важно отметить! Трубопровод защищен от ржавчины, коррозии и потери тепла изоляционной конструкцией, а несущая конструкция поддерживает его вес и обеспечивает надежность эксплуатации.


Трубы должны быть непроницаемыми и изготовленными из прочных материалов, выдерживать повышенное давление и температуры, обладать низкой степенью изменения формы. Внутри трубы должны быть гладкими, а стенки — обладать термической устойчивостью и сохранением тепла, вне зависимости от изменения характеристик окружающей среды.

Классификация систем теплоснабжения

Существует классификация систем теплоснабжения по различным признакам:

  1. По мощности — различаются по дальности транспортировки тепла и количеству потребителей. Местные системы теплоснабжения находятся в одном или соседних помещениях. Нагрев и передача тепла воздуху объединены в одно устройство и располагаются в печи. В централизованных системах один источник обеспечивает обогрев нескольких помещений.
  2. По источнику тепла. Выделяют районное теплоснабжение и теплофикацию. В первом случае источником отопления является котельная, а при теплофикации тепло обеспечивает ТЭЦ.
  3. По виду теплоносителя выделяют водяные и паровые системы.

Теплоноситель, нагреваясь в котельной или ТЭЦ, переносит теплоту к приборам отопления и водоснабжения в зданиях и жилых домах.

Водяные тепловые системы бывают одно- и двухтрубными, реже — многотрубными. В многоквартирных домах наиболее часто применяют двухтрубную систему, когда по одной трубе горячая вода поступает в помещения, а по другой трубе, отдав температуру, возвращается к ТЭЦ или котельной. Подразделяют открытые и закрытые водяные системы. При открытом типе теплоснабжения горячую воду потребители получают из подающей сети. Если вода используется в полном объеме, применяют однотрубную систему. При закрытом водоснабжении теплоноситель возвращается к источнику тепла.

Системы централизованного теплоснабжения должны соответствовать следующим требованиям:

  • санитарно-гигиеническим — теплоноситель не оказывает неблагоприятного воздействия на условия помещений, обеспечивая среднюю температуру приборов нагрева в районе 70-80 градусов;
  • технико-экономическим — пропорциональное соотношение цены трубопровода к расходу топлива для обогрева;
  • эксплуатационным — наличие постоянного доступа для обеспечения регулировки уровня тепла в зависимости от температуры окружающей среды и времени года.

Прокладывают теплосети над и под землей, учитывая особенности местности, технические условия, температурные режимы эксплуатации, бюджет проекта.

Важно знать! Если на планируемой для застройки территории много грунтовых и поверхностных вод, оврагов, железных дорог или подземных сооружений, то прокладывают надземные трубопроводы. Их часто используют при строительстве тепловых сетей на промышленных предприятиях. Для жилых районов в основном применяют подземные схемы теплопроводов. Преимущество надземных трубопроводов состоит в ремонтопригодности и долговечности.

Выбирая территорию для прокладки теплопровода, нужно учитывать безопасность, а также предусмотреть возможность быстрого доступа к сети в случае аварии или ремонта. С целью обеспечения надежности, сети теплоснабжения не прокладывают в общих каналах с газопроводами, трубами, проводящими кислород или сжатый воздух, в которых давление превышает 1,6 МПа.

Тепловые потери в тепловых сетях

Чтобы оценить эффективность работы теплоснабжающей сети применяют методики, учитывающие коэффициент полезного действия, который является показателем соотношения полученной энергии к затраченной. Соответственно, КПД будет выше в случае снижения потерь системы.

Источниками потерь могут выступать участки теплопровода:

  • производитель тепла — котельная;
  • трубопровод;
  • потребитель энергии или объект обогрева.

Типы тепловых трат

Для каждого участка характерен свой тип тепловых трат. Рассмотрим каждый из них подробнее.

Котельная

В ней установлен котел, который преобразует топливо и передает тепловую энергию теплоносителю. Любой агрегат теряет часть вырабатываемой энергии по причине недостаточного сгорания топлива, выхода тепла через стенки котла, проблем с продувкой. В среднем, используемые на сегодняшний день котлы имеют КПД 70-75%, тогда как более новые котлы будут обеспечивать коэффициент 85% и процент потерь у них существенно ниже.

Дополнительное влияние на растраты энергии оказывают:

  1. отсутствие своевременной наладки режимов котла (потери возрастают на 5-10%);
  2. несоответствие диаметра сопел горелок нагрузке теплового агрегата: снижается теплоотдача, топливо сгорает не до конца, потери увеличиваются в среднем на 5%;
  3. недостаточно частая чистка стенок котла — появляется накипь и отложения, эффективность работы уменьшается на 5%;
  4. отсутствие контролирующих и регулировочных средств — измерителей пара, счетчиков электроэнергии, датчиков тепловой нагрузки, — или их неверная настройка уменьшают коэффициент полезности на 3-5%;
  5. трещины и повреждения стенок котла снижают КПД на 5-10%;
  6. использование устаревшего насосного оборудования уменьшает затраты котельной по ремонту и обслуживанию.
Читайте также:  Объем расширительного бака для закрытой системы отопления

Потери в трубопроводах

Эффективность работы теплотрассы определяют следующие показатели:

  1. КПД насосов, с помощью которых теплоноситель двигается по трубам;
  2. качество и способ укладки теплопровода;
  3. правильные настройки тепловой сети, от которых зависит распределение тепла;
  4. протяженность трубопровода.

При грамотном проектировании тепловой трассы нормативные потери тепловой энергии в тепловых сетях составят не более 7%, даже если потребитель энергии будет располагаться от места производства топлива на расстоянии 2 км. Фактически на сегодняшний день на данном участке сети теплопотери могут достигать 30 и более процентов.

Потери объектов потребления

Определить лишние траты энергии в отапливаемом помещении можно при наличии прибора учета или счетчика.

Причинами такого рода потерь могут быть:

  1. неравномерное распределение отопления по помещению;
  2. уровень обогрева не соответствует погодным условиям и времени года;
  3. отсутствие рециркуляции горячего водоснабжения;
  4. отсутствие датчиков контроля температуры на бойлерах горячей воды;
  5. загрязнение труб или наличие внутренних утечек.

Важно! Теплопотери производительности на этом участке могут достигать 30%.

Расчет тепловых потерь в тепловых сетях

Методики, по которым производится расчет потерь тепловой энергии в тепловых сетях, указаны в Приказе Министерства энергетики Российской Федерации от 30.12.2008 года «Об утверждении порядка определения нормативов технологических потерь при передаче тепловой энергии, теплоносителя» и методических указаниях СО 153-34.20.523-2003, Часть 3.

Скачать приказ, и рассчитать потери теплоносителя в тепловых сетях можно здесь.

Если теплоносителем является вода, к потерям относят утечки по причине негерметичности трубопроводов. Годовые нормативные значения рассчитывают следующим методом:

а – установленная правилами тех.эксплуатации электросетей средняя норма утечки теплоносителя за год;

V год – среднегодовой объем теплопроводов эксплуатируемой сети;

n год – длительность работы трубопроводов в год;

m ут.год – средние потери теплоносителя по причине утечки за год.

Объем трубопровода за год рассчитывают по следующей формуле:

V от и Vл – емкость в сезон отопления и во время неотопительного сезона;

n от и nл – длительность работы теплосети в отопительный и неотопительный сезон.

Для паровых теплоносителей формула следующая:

Pп – плотность пара при средних показателях температуры и давления носителя тепла;

Vп.год – средний объем парового провода тепловой сети за год.

Таким образом мы рассмотрели как можно рассчитать теплопотери и раскрыли понятия тепловых потерь.

Расчет НУР, нормативов потерь тепла в трубопроводах тепловых сетей, нормативов запасов топлива

Компания Энерготест предлагает Вам провести расчеты НУР, тепловых потерь в теплосетях при производстве и передаче тепловой энергии, нормативов запасов топлива.

При проведении работ выполняются следующие задачи:

  • На основании представленных Заказчиком исходных данных нашими экспертами будет выполнено обследование тепловых сетей.
  • Расчет потребления тепловой энергии каждым потребителем помесячное за год.
  • Расчет потерь теплоносителя в процессе эксплуатации и при разовом заполнении тепловой сети.
  • Сводный расчет потерь тепловой энергии с утечкой теплоносителя и потерь через изоляцию.
  • Расчет общего нормативного объема производства тепловой энергии помесячно на год по действующей климатологии.
  • Выявление динамики расчетных и фактических значений нормативов технологических потерь при передаче тепловой энергии, теплоносителя, нормативов удельного расхода топлива при производстве электрической и тепловой энергии, нормативов запасов топлива на источниках тепловой энергии и основных технико-экономических показателей работы котельной и тепловых сетей.

Наш эксперт проведет полный осмотр теплотрассы, проверит качество изоляции, соберет всю необходимую для расчета информацию. В результате работ в течении 2-3 недель Заказчику передается технический отчет с расчетами тепловых потерь в теплосетях при производстве и передаче тепловой энергии.

Технический отчет, заверенный нашей печатью, с приложенной копией свидетельства СРО, оформляется в соответствии с действующими нормативными актами позволит установить обоснованную цифру процента тепловых потерь и избавляет Вас от рисков судебных разбирательств с абонентами при оспаривании нормативных значений процента теплопотерь.

Все работы в нашей компании выполняются с учетом стандарта качества ISO 9001, что позволяет нам гарантировать высочайше качество исполняемых работ. Индивидуальный подход к каждому клиенту позволил заработать нам безупречную репутацию на рынке, что подтверждается многолетним опытом и десятками рекомендаций наших клиентов. В данной сфере мы выполняем большой спектр работ. Дополнительно к расчету потерь, мы можем провести поиск мест теплопотерь путем неразрушающего тепловизионного контроля теплотрассы.

Заказать расчеты тепловых потерь в теплосетях можно по телефону: 8 (495) 797-26-43 или отправьте заявку посредством онлайн формы

Какие исходные данные потребуются:

Перечень исходных данных от Заказчика о составе основного оборудования и технических характеристиках тепловых сетей, включая данные по:

— объему тепловых сетей;

— материальной характеристике тепловых сетей;

— эксплуатационным температурным графикам;

— среднегодовым температурам теплоносителя в подающих трубопроводах, °С;

— среднегодовым температурам теплоносителя в обратных трубопроводах, °С;

— среднегодовой температуре наружного воздуха, °С;

— договорных нагрузках, Гкал/ч, в том числе:

— на ГВС (максимальная);

— суммарной установленной мощности электродвигателей насосов, кВт.

— динамике изменений, произошедших с момента разработки нормативных энергетических характеристик.

Все работы выполняются в соответствии с требованиями следующих законодательных и нормативных документов:

  • Федеральный закон от 27 июля 2010 г. №190-ФЗ » О теплоснабжении»
  • Постановление Правительства от 22 октября 2012г. №1075 «О ценообразовании в сфере теплоснабжения».
  • Приказ Минэнерго РФ от 30.12.2008 г. №325 «Об организации в Министерстве энергетики Российской Федерации работы по утверждению нормативов технологических потерь при передаче тепловой энергии».
  • Приказ Минэнерго РФ от 30.12.2008 г. №323 «Об организации в Министерстве энергетики Российской Федерации работы по утверждению нормативов удельного расхода топлива на отпущенную электрическую и тепловую энергию от тепловых электрических станций и котельных».
  • Приказ Минэнерго РФ от 10.08.2012 г. №377 «О порядке определения нормативов технологических потерь при передаче тепловой энергии, теплоносителя, нормативов удельного расхода топлива при производстве тепловой энергии, нормативов запасов топлива на источниках тепловой энергии (за исключением источников тепловой энергии, функционирующих в режиме комбинированной выработки электрической и тепловой энергии), в том числе в целях государственного регулирования цен (тарифов) в сфере теплоснабжения».
  • Административные регламенты местных органов управления.

Для заказа позвоните по телефону 8 (495) 797-26-43 чтобы уточнить у нашего специалиста все детали или отправьте заявку посредством онлайн формы.

Теплообменные аппараты и приборы в легкой промышленности

Расчет тепловых потерь в окружающее пространство

Для уменьшения расхода теплоты необходим строгий учет тепловых потерь в технологическом оборудовании и тепловых сетях. Тепловые потери зависят от типа оборудования и трубопроводов, правильной их эксплуатации и вида изоляции.

Тепловые потери (Вт) рассчитывают по формуле

В зависимости от типа оборудования и трубопровода суммарное термическое сопротивление составляет:

для изолированного трубопровода с одним слоем изоляции:

для изолированного трубопровода с двумя слоями изоляции:

для технологических аппаратов с многослойными плоскими или цилиндрическими стенками диаметром более 2 м:

для технологических аппаратов с многослойными плоскими или цилиндрическими стенками диаметром менее 2 м:

сителя к внутренней стенке трубопровода или аппарата и от наружной поверхности стенки в окружающую среду, Вт/(м 2 – К); Хтр, ?.ст, Xj — теплопроводность соответственно материала трубопровода, изоляции, стенок аппарата, /-го слоя стенки, Вт/(м • К); 5СТ. — толщина стенки аппарата, м.

Коэффициент теплоотдачи определяют по формуле

или по эмпирическому уравнению

Перенос теплоты от стенок трубопровода или аппарата в окружающую среду характеризуется коэффициентом ан [Вт/(м 2 К)], который определяют по критериальным или эмпирическим уравнениям:

по критериальным уравнениям:

Коэффициенты теплоотдачи ав и ан рассчитывают по критериальным или эмпирическим уравнениям. Если горячим теплоносителем является горячая вода или конденсирующийся пар, то ав > ан, т. е. RB 2 – К)] рассчитывают по критериальным уравнениям:

по эмпирическим уравнениям:

Тепловая изоляция аппаратов и трубопроводов изготовлена из материалов с малой теплопроводностью. Хорошо подобранная тепловая изоляция позволяет снизить потери теплоты в окружающее пространство на 70 % и более. Кроме того, она повышает производительность тепловых установок, улучшает условия труда.

Тепловая изоляция трубопровода состоит в основном из одного слоя, покрытого сверху для прочности слоем листового металла (кровельная сталь, алюминий и др.), сухой штукатурки из цементных растворов и пр. В случае использования покровного слоя из металла его термическим сопротивлением можно пренебречь. Если покровным слоем является штукатурка, то ее теплопроводность незначительно отличается от теплопроводности теплоизоляции. В этом случае толщина покровного слоя составляет, мм: для труб с диаметром менее 100 мм — 10; для труб с диаметром 100—1000 мм — 15; для труб с большим диаметром — 20.

Толщина тепловой изоляции и покровного слоя не должна превышать предельной толщины, зависящей от массовых нагрузок на трубопровод и его габаритных размеров. В табл. 23 приведены значения предельной толщины изоляции паропроводов, рекомендуемые нормами проектирования тепловой изоляции.

Тепловая изоляция технологических аппаратов может быть однослойной или многослойной. Потери теплоты через тепловую

изоляцию зависят от вида материала. Теплопотери в трубопроводах рассчитывают на 1 и 100 м длины трубопроводов, в технологическом оборудовании — на 1 м 2 поверхности аппарата.

Слой загрязнений на внутренних стенках трубопроводов создает дополнительное термическое сопротивление переносу теплоты в окружающее пространство. Термические сопротивления R (м • К/Вт) при движении некоторых теплоносителей имеют следующие значения:

В трубопроводах, подающих технологические растворы к аппаратам и горячие теплоносители к теплообменным установкам, имеются фасонные части, в которых теряется часть теплоты потока. Местные потери теплоты (Вт/м) определяют по формуле

Коэффициенты местных сопротивлений фасонных частей трубопроводов имеют следующие значения:

При составлении табл. 24 расчет удельных тепловых потерь проводился для стальных бесшовных трубопроводов (давление 5 Па; температура воды — 50 и 70 °С; теплоизоляция выполнена в один слой из асбестового шнура, = 0,15 Вт/(м • К); коэффициент теплоотдачи а„ = 15 Вт/(м 2 – К).

Пример 1. Расчет удельных тепловых потерь в паропроводе.

Пример 2. Расчет удельных тепловых потерь в неизолированном трубопроводе.

Трубопровод стальной диаметром 108 мм. Диаметр условного прохода dy = 100 мм. Температура пара 110°С, окружающей среды 18 °С. Теплопроводность стали X = 45 Вт/(м • К).

Полученные данные свидетельствуют о том, что использование тепловой изоляции сокращает тепловые потери на 1 м длины трубопровода в 2,2 раза.

Удельные тепловые потери, Вт/м 2 , в технологических аппаратах кожевенного и валяльно-войлочного производства составляют:

Пример 3. Расчет удельных тепловых потерь в технологических аппаратах.

1. Барабан «Гигант» изготовлен из лиственницы.

2. Сушилка фирмы «Хирако Кинзоку».

3. Баркас для крашения беретов. Изготовлен из нержавеющей стали [к = 17,5 Вт/(м-К)]; теплоизоляции нет. Габаритные размеры баркаса 1,5 х 1,4 х 1,4 м. Толщина стенки 8СТ = 4 мм. Температура процесса t = = 90 °С; воздуха в цехе /ср = 20 °С. Скорость воздуха в цехе v = 0,2 м/с.

Коэффициент теплоотдачи а может бьггь рассчитан следующим образом: а = 9,74 + 0,07 At. При /ср = 20 °С а составляет 10—17 Вт/(м 2 • К).

Если поверхность теплоносителя аппарата открыта, удельные тепловые потери от этой поверхности (Вт/м 2 ) рассчитывают по формуле

Индустриальная служба «Каприкорн» (Великобритания) предлагает использовать систему «Алплас» для уменьшения тепловых потерь с открытых поверхностей теплоносителей. Система основана на применении полых полипропиленовых плавающих шариков, почти полностью покрывающих поверхность жидкости. Опыты показали, что при температуре воды в открытом резервуаре 90 °С тепловые потери при использовании слоя шариков снижаются на 69,5 %, двух слоев — на 75,5 %.

Пример 4. Расчет удельных тепловых потерь через стенки сушильной установки.

Стенки сушильной установки могут быть изготовлены из различных материалов. Рассмотрим следующие конструкции стенок:

1. Два слоя стали толщиной 5СТ = 3 мм с расположенной между ними изоляцией в виде асбестовой плиты толщиной 5И = 3 см и теплопроводностью Хи = 0,08 Вт/(м • К).

2. Два слоя стали толщиной 5СТ = 3 мм и изоляцией в виде слоя стекловолокна толщиной 5И = 3 см и Хи = 0,04 Вт/(м • К).

3. Два слоя стали толщиной 5СТ = 3 мм и изоляцией в виде слоя шлаковаты толщиной 5И = 3 см и Хи = 0,076 Вт/(м • К).

Сравним удельные тепловые потери через стенки сушильной установки:

Как видно из расчетов, уменьшить потери теплоты можно за счет применения соответствующего вида изоляции.

В производственных условиях имеют место потери теплоты при утечке теплоносителя через неплотности соединений. В этом случае потери теплоты (кВт) определяют по формуле

Например, потери теплоты при утечке воды, температура которой 70 °С, через отверстие диаметром 5 мм со скоростью 0,5 м/с составляют

Добавить комментарий