Нормативные и фактические потери тепловой энергии через изоляцию трубопроводов

Определение нормативных потерь тепловой энергии через изоляцию трубопроводов в тепловых водяных сетях, паропроводов и конденсатопроводов производится на основании данных о типе прокладки, виде тепловой изоляции, диаметре и длине трубопроводов и т.п. Расчет делается для среднегодовых условий работы тепловой сети, исходя из норм тепловых потерь, приведенных в [1-6]. Порядок  проведения расчетов потерь регламентируется в [7,8].

Отметим, что при расчете нормативных потерь не учитывается реальное потокораспределение в сети и связанное с ним распределение температур по длине трубопроводов. При расчете нормативных потерь считается, что температура теплоносителя постоянна по всей длине сети, и таким образом не учитывается снижение температурного напора из-за остывания теплоносителя в процессе движения по трубопроводам. Неучет потокораспределения в сети при расчете потерь приводит к ошибке. Для иллюстрации в качестве примера рассмотрим водяную тепловую сеть, изображенную на рис.1, протяженность тепловой сети 3 км. Подключенная тепловая мощность составляет 1,5 Гкал/ч.
В расчетах принималось, что температурный график сети 150/70, температура окружающего воздуха -5,60С.
Расчетным образом определено, что снижение температуры в подающей линии от котельной до самого удаленного потребителя (корпус1, расстояние 2 км) составило 50С, а в обратной линии 20С. Снижение температуры теплоносителя  по длине трубопроводов показано на рис. 2
Нормативные потери, рассчитанные по нормам 2003 года, оказались на 3% выше, чем потери в сети с нормативным состоянием изоляции и с учетом остывания теплоносителя по длине трубопроводов.
Основой для разработки нормативных показателей тепловых потерь для тепловых сетей являются их тепловые испытания специализированными организациями согласно [9-10] и определения, таким образом, фактических потерь.

Рис. 1
Расчетными методами допускается определение тепловых потерь в системах  тепловой мощностью до 6 Гкал/ч. Для систем большей мощности расчетные методы могут быть использованы до проведения испытаний на срок не более двух лет.
В [9] регламентируется порядок определения полных потерь как через теплоизоляцию теплопроводов, так и за счет утечек теплоносителя.  Для определения полных потерь необходимо создание циркуляционного кольца («петли»). Циркуляционное кольцо должно состоять из ряда последовательно соединенных участков, различающихся, как правило, типом прокладки, диаметром трубопроводов, а также конструкцией изоляции. Согласно [9], при проведении измерений на конкретном участке тепловой сети необходимо отсоединить от циркуляционного кольца все ответвления и отдельных абонентов. Это обстоятельство существенно осложняет дело.
В ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» совместно с ГУ «Петербурггосэнергонадзор» разработана «Методика определения тепловых потерь через изоляцию теплопроводов» [11]. В отличие от РД 34.09.255–97 эта методика измерений тепловых потерь через изоляцию теплопроводов позволяет проводить измерения без отключения других, не интересующих в данный момент абонентов. Проведение испытаний тепловых сетей предусматривает определение величины линейной плотности теплового потока, равной потерям тепловой энергии с одного метра тепловой изоляции по длине теплопровода, для характерных участков и аномальных зон. Полные фактические тепловые потери в испытуемой теплосети определяются как сумма потерь на характерных аномальных участках. Оценка состояния тепловой изоляции теплопроводов производится на основании расчета отношения фактических среднегодовых потерь тепловой энергии через изоляцию теплопроводов к нормативным значениям. Для расчета нормативных значений потерь тепловой энергии через изоляцию теплопроводов используются требования нормативных документов.

Рис. 2
Оценить фактические тепловые потери можно также по результатам теплогидравлических расчетов тепловых сетей. В этих расчетах учитывается фактическое состояние тепловой изоляции, которое определяется в результате тепловизионного обследования, выявляющего дефекты тепловой изоляции и техническое состояние характерных участков тепловой сети. На основании этих данных определяются поправочные коэффициенты к нормам тепловых потерь, характеризующие техническое состояние тепловой изоляции. Дефекты тепловой изоляции можно разделить на:
- Локальные дефекты. Подобные дефекты связаны с отсутствием или разрушением покровного и основного слоев тепловой изоляции.
- Дефекты, распространенные по всей длине трубопровода. Такие дефекты связаны с уплотнением изоляции сверху трубопровода и отвисанием снизу, а также частичным разрушением или увлажнением теплоизоляции.
Описанная выше методика определения фактических тепловых потерь в паровых сетях и тепловых водяных сетях на основании тепловизионной съемки и расчетов была проведена на предприятии ОАО “Увадрев-Холдинг”.
Краткая характеристика сетей: Отпуск тепловой энергии внутри предприятия осуществляется по  температурному графику 110/700С, потребителям микрорайона по температурному графику 87/620С. Протяженность водяных тепловых сетей внутри предприятия составляет 3429,39 м, протяженность тепловых сетей для обеспечения теплоснабжения микрорайона - 170 м. Протяженность паропроводов составляет 2989,39 м, протяженность конденсатопроводов - 1004,57 м.
 Была проведена тепловизионная съемка паровых и водяных сетей, выявлены аномальные участки, произведен расчет нормативных и фактических потерь тепловой энергии. По различным участкам фактические потери тепловой энергии через изоляцию трубопроводов превышают нормативные на 3-10%. Разработаны мероприятия по уменьшению тепловых потерь до нормативных значений.  Сроки окупаемости этих мероприятий по паровым сетям 1,13 года и по водяным тепловым сетям 3,68 года. Для теплогидравлических расчетов применялся модуль ”ZuluThermo 5.2” фирмы “Политерм” (г. Санкт-Петербург). Продукт сертифицирован, сертификат соответствия ПО № РОСС RU.СП04.Н00030, лицензия на использование: серия 002, №41 от 21.07.05. Для тепловизионной съемки использовался тепловизор SDS HOTFIND.

Литература
1. СНиП 2.04.07-86* Тепловые сети.
2. СНиП 2.04.14-88* Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов.
3. Методические указания по составлению энергетических характеристик для систем транспорта тепловой энергии (в трех частях) РД 153-34.0-20.523-98, часть 2-3.
4. Изменения, внесенные в СНиП 2.04.14-88* постановлением Госстроя России от 29.12.97 г. № 18-80.
5. Нормы проектирования тепловой изоляции для трубопроводов и оборудования электростанций и тепловых сетей. М.: Госстройиздат, 1959
6. СНиП 41-03-2003 Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов
7. Методика определения нормативных значений показателей функционирования водяных тепловых сетей систем коммунального теплоснабжения МДК 4-03.2001
 8. Порядок расчета и обоснования нормативов технологических потерь при передаче тепловой энергии (утв. приказом Министерства промышленности и энергетики РФ от 4 октября 2005 г. N 265).
 9. Методические указания по определению тепловых потерь в водяных тепловых сетях РД 34.09.255-97.
 10. Методические указания по определению тепловых потерь в водяных и паровых тепловых сетях: МУ 34-70-080-84" (М.: СПО Союзтехэнерго, 1985)
11. В.И. Мишустин, Ю.А. Чистяков. Снижение тепловых потерь в тепловых сетях — одна из важнейших задач в общей проблеме энергосбережения. C.O.K., N 11, 2004 г.