В статье представлены основы методики расчѐта тепловых потерь систем транспорта тепла. Указаны основные показатели, по которым должны составляться режимные и энергетические характеристики. Приведены данные расчѐта для Павлодарского химического завода.
В системах транспорта тепловой энергии — тепловых сетях - режимные и энергетические характеристики должны составляться по таким показателям, как:
- тепловые потери;
- удельный расход электроэнергии на транспорт тепловой энергии;
- удельный среднечасовой расход сетевой воды;
- разность температур воды в подающем и обратном трубопроводах или температура сетевой воды в обратном трубопроводе;
- утечки (потери) сетевой воды [1].
Энергетические характеристики тепловых сетей составляются по таким показателям, как:
- тепловые потери (тепловая энергетическая характеристика);
- удельный расход электроэнергии на транспорт тепловой энергии (гидравлическая энергетическая характеристика) [2].
Режимные характеристики тепловых сетей (систем теплоснабжения в целом) составляются по таким показателям, как:
- среднечасовой расход сетевой воды в подающем трубопроводе (в подающей линии) системы теплоснабжения, отнесенный к единице отпущенной тепловой энергии (удельный расход сетевой воды);
- разность температур сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах (в подающей и обратной линиях) системы теплоснабжения или температура сетевой воды в обратном трубопроводе (в обратной линии) системы теплоснабжения (при заданной температуре сетевой воды в подающей линии).
Режимные и энергетические характеристики тепловых сетей предназначены для анализа состояния оборудования тепловых сетей и режимов работы систем теплоснабжения, а также для оценки эффективности мероприятий, проводимых организациями, эксплуатирующими тепловые сети, в целях повышения уровня эксплуатации систем теплоснабжения.
Энергетическая характеристика разрабатывается с учетом технического состояния тепловых сетей и уровня их эксплуатации, обеспечивающих выполнение требований, принятых технических решений по тепловым сетям и системе теплоснабжения в целом, а также с учетом старения тепловых сетей. Она должна отражать реально достижимую энергетическую эффективность транспорта и распределения тепловой энергии при эксплуатационных режимах работы [3].
Энергетическая характеристика устанавливает зависимость тепловых потерь от конструктивных характеристик тепловых сетей, режимов их работы, внешних климатических факторов с учетом условий эксплуатации и технического состояния тепловых сетей.
Тепловые потери в конкретных тепловых сетях являются величиной индивидуальной как в абсолютном, так и в относительном виде и не могут без дополнительного анализа являться показателем для сравнительной оценки энергетической эффективности транспорта и распределения тепловой энергии различных тепловых сетей или приниматься напрямую в качестве аналогов для других тепловых сетей.
Значения тепловых потерь тепловыми сетями через теплоизоляционные конструкции в общем виде зависят от:
- вида теплоизоляционной конструкции и примененных теплоизоляционных материалов;
- типов прокладки (надземная, подземная канальная, бесканальная и т.п.) и их соотношений для данной тепловой сети;
- температурного режима и продолжительности работы тепловой сети в течение года;
- параметров окружающей среды: температуры наружного воздуха, грунта и характера ее изменения в течение года, а в отдельных случаях - от скорости ветра (при надземной прокладке);
- материальной характеристики тепловой сети и ее структуры по диаметрам и протяженности трубопроводов по типам прокладки и видам теплоизоляционных конструкций;
- срока и условий эксплуатации тепловых сетей [4].
Энергетическая характеристика должна отражать реально достижимую энергетическую эффективность транспорта и распределения тепловой энергии при эксплуатационных режимах работы.
Определение нормируемых эксплуатационных тепловых потерь через теплоизоляционные конструкции в планируемом периоде (год, сезон, месяц) производится исходя из часовых потерь тепловой энергии при среднегодовых условиях работы тепловых сетей.
Основой определения нормируемых эксплуатационных часовых тепловых потерь является то, что на основании данных о конструктивных характеристиках по всем участкам тепловой сети (типе прокладки, виде теплоизоляционной конструкции, диаметре, длине и т.п.) определяются часовые тепловые потери по отдельным участкам при среднегодовых температурных условиях работы тепловой сети исходя из норм тепловых потерь [5].
Удельные тепловые потери неизолированного трубопровода определяются из выражения [1]:
В таблице 1 представлены данные расчѐта тепловых потерь изолированного и неизолированного трубопроводов (ккал/(м·ч)) осуществляющих теплоснабжение ПХЗ. В качестве расчѐтного теплоизоляционного материала используется минеральная вата марки 100.
Таблица 1 – Сводная таблица тепловых потерь трубопроводов
Как видно из таблицы 1, тепловые потери изолированного и неизолированного трубопроводов отличаются в десятки раз. С учѐтом того, что около 30% трубопроводов изоляцию либо не имеют, либо еѐ состояние не соответствует техническим нормам, становится ясно, что величина тепловых потерь велика и неоправданна.
Далее в таблице 2 приведѐны данные расчѐта нормативных тепловых потерь с учѐтом изоляции теплопроводов.
Таблица 2 - Нормативные тепловые потери с учѐтом изоляции теплопроводов
Принятые для нормирования поправочные коэффициенты к удельным тепловым потерям:
Таблица 3 - Значение температур и поправочные коэффициенты к удельным тепловым потерям
Для анализа эксплуатационных тепловых потерь данной тепловой сети сопоставляются расчетные среднемесячные тепловые потери с нормативными по каждому диаметру трубопровода. Затем получают коэффициент К1 как отношение суммарных среднемесячных эксплуатационных и тепловых потерь подающей и обратной линий.
Результаты расчета за отопительный период сведены в таблицу 4
Таблица 4 - Отношение суммарных среднемесячных эксплуатационных и тепловых потерь подающей и обратной линий
Как следует из таблицы 4 величина коэффициента К1 для всех диаметров больше 1. Имеет место повышение тепловых потерь против нормативных на 17%. Данный вывод следует при условии, что тепловая изоляция трубопроводов полностью выполняет свои функции. Но даже в этом случае необходимо производить нормирование эксплуатационных тепловых потерь.
Литература
- Методические указания по составлению энергетических характеристик для систем транспорта тепловой энергии: РД 153-34.0-20.523-98.— М.: СПО ОРГРЭС, 1999. – 100 с.
- Нормы проектирования тепловой изоляции для трубопроводов и оборудования электростанций и тепловых сетей.— М.: Госстройиздат, 1959. – 86 с.
- СНиП 2.04.14- Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. – М., 1988. - 75 с.
- Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации: РД 20.501-95.— М.: СПО ОРГРЭС, 1996. – 107 с.
- Методические указания по определению тепловых потерь в водяных тепловых сетях: РД 34.09.255-97.— М.: СПО ОРГРЭС, 1998. – 94 с.