Isıtma şebekelerinde ısı kayıplarının belirlenmesi. Kayıpların termal enerji kayıplarının maliyeti şeklinde telafisi

Belarus Cumhuriyeti Eğitim Bakanlığı

Eğitim kurumu

"Belarus Ulusal Teknik Üniversitesi"

SOYUT

Disiplin "Enerji Verimliliği"

konuyla ilgili: “Isı ağları. İletim sırasında termal enerji kaybı. Isı yalıtımı."

Tamamlayan: Shrader Yu.A.

Grup 306325

Minsk, 2006

1. Isıtma ağları. 3

2. İletim sırasında termal enerji kaybı. 6

2.1. Kayıp kaynakları. 7

3. Isı yalıtımı. 12

3.1. Isı yalıtım malzemeleri. 13

4. Kullanılan literatürün listesi. 17

1. Isıtma ağları.

Bir ısıtma ağı, ısının kaynaklardan soğutucular (buhar veya sıcak su) kullanılarak tüketicilere ısıtılmasına aktarıldığı, birbirine sıkı ve sıkı bir şekilde bağlanan bir ısı boru hatları sistemidir.

Isıtma şebekelerinin ana elemanları birbirine kaynakla bağlanan çelik borulardan oluşan bir boru hattı, boru hattını dış korozyondan ve ısı kaybından korumak için tasarlanmış bir yalıtım yapısı ve boru hattının ağırlığını ve ortaya çıkan kuvvetleri alan bir destek yapısıdır. çalışması sırasında.

En kritik elemanlar, yeterince güçlü olması ve soğutucunun maksimum basınç ve sıcaklıklarında sızdırmaz hale getirilmesi gereken, düşük bir termal deformasyon katsayısına, düşük iç yüzey pürüzlülüğüne, duvarların yüksek termal direncine sahip olması, ısının korunmasına yardımcı olan ve sabit olması gereken borulardır. Yüksek sıcaklık ve basınca uzun süre maruz kalan malzeme özellikleri.

Tüketicilere ısı temini (ısıtma sistemleri, havalandırma, sıcak su temini ve teknolojik süreçler) birbiriyle ilişkili üç süreçten oluşur: ısının soğutucuya aktarılması, soğutucunun taşınması ve soğutucunun termal potansiyelinin kullanılması. Isı tedarik sistemleri aşağıdaki ana özelliklere göre sınıflandırılır: güç, ısı kaynağı tipi ve soğutucu tipi.

Güç açısından, ısı tedarik sistemleri, ısı transfer aralığı ve tüketici sayısı ile karakterize edilir. Yerel veya merkezi olabilirler. Yerel ısı tedarik sistemleri, üç ana ünitenin birleştirildiği ve aynı veya bitişik odalara yerleştirildiği sistemlerdir. Bu durumda, ısının alınması ve iç mekan havasına aktarılması tek bir cihazda birleştirilir ve ısıtılan odalarda (fırınlar) bulunur. Isının bir ısı kaynağından birçok odaya sağlandığı merkezi sistemler.

Isı kaynağının türüne bağlı olarak merkezi ısıtma sistemleri bölgesel ısıtma ve bölgesel ısıtma olarak ikiye ayrılır. Bir bölgesel ısıtma sisteminde ısı kaynağı, bölgesel kazan dairesi, bölgesel ısıtma tesisi veya kombine ısı ve enerji santralidir.

Soğutucu tipine göre ısı tedarik sistemleri iki gruba ayrılır: su ve buhar.

Soğutma sıvısı, ısıyı bir ısı kaynağından ısıtma, havalandırma ve sıcak su tedarik sistemlerinin ısıtma cihazlarına aktaran bir ortamdır.

Soğutucu, bölge kazan dairesinde (veya CHP'de) ısı alır ve ısıtma ağları adı verilen harici boru hatları aracılığıyla endüstriyel, kamu ve konut binalarının ısıtma ve havalandırma sistemlerine girer. Binaların içinde bulunan ısıtma cihazlarında, soğutucu, içinde biriken ısının bir kısmını serbest bırakır ve özel boru hatları aracılığıyla tekrar ısı kaynağına boşaltılır.

Sulu ısıtma sistemlerinde soğutucu su, buharlı sistemlerde ise buhardır. Belarus'ta şehirler ve yerleşim alanları için su ısıtma sistemleri kullanılmaktadır. Buhar endüstriyel tesislerde teknolojik amaçlarla kullanılmaktadır.

Su ısı boru hattı sistemleri tek borulu veya çift borulu (bazı durumlarda çok borulu) olabilir. En yaygın olanı, iki borulu bir ısı tedarik sistemidir (tüketiciye bir borudan sıcak su verilir ve soğutulmuş su, diğer dönüş borusu aracılığıyla termik santrale veya kazan dairesine geri gönderilir). Açık ve kapalı ısı tedarik sistemleri vardır. Açık bir sistemde “doğrudan su çekilmesi” gerçekleştirilir, yani. Tedarik ağından gelen sıcak su, tüketiciler tarafından evsel, sıhhi ve hijyenik ihtiyaçlar için sökülmektedir. Sıcak su tam olarak kullanıldığında tek borulu sistem kullanılabilir. Kapalı bir sistem, şebeke suyunun termik santrale (veya bölge kazan dairesine) neredeyse tamamen geri dönmesiyle karakterize edilir.

Merkezi ısıtma besleme sistemlerinin soğutucularına aşağıdaki gereksinimler uygulanır: sıhhi ve hijyenik (soğutucu kapalı alanlardaki sıhhi koşulları kötüleştirmemelidir - ısıtma cihazlarının ortalama yüzey sıcaklığı 70-80'i geçemez), teknik ve ekonomik (böylece taşıma boru hatlarının maliyeti minimumdur, ısıtma cihazlarının kütlesi - küçük ve tesislerin ısıtılması için minimum yakıt tüketimi sağlanmıştır) ve operasyoneldir (değişken dış sıcaklıklarla bağlantılı olarak tüketim sistemlerinin ısı transferini merkezi olarak ayarlama yeteneği).

Isı borularının yönü, jeodezik araştırma malzemeleri, mevcut ve planlanan yer üstü ve yer altı yapılarının planları, toprak özelliklerine ilişkin veriler vb. dikkate alınarak bölgenin ısı haritasına göre seçilir. Isı tipinin seçilmesi konusu borunun (yer üstü veya yer altı) seçimine yerel koşullar ile teknik ve ekonomik gerekçeler dikkate alınarak karar verilir.

Yüksek düzeyde yeraltı suyu ve dış sular ile, tasarlanan ısı boru hattı güzergahındaki mevcut yeraltı yapılarının yoğunluğu, yoğun olarak vadiler ve demiryolu rayları ile geçilirken, çoğu durumda yer üstü ısı boru hatları tercih edilir. Ayrıca, çoğunlukla endüstriyel işletmelerin topraklarında, ortak üst geçitler veya yüksek destekler üzerine enerji ve proses boru hatlarının ortaklaşa döşenmesinde kullanılırlar.

Yerleşim alanlarında mimari nedenlerden dolayı genellikle yer altı ısıtma şebekeleri kullanılmaktadır. Yer üstü ısı ileten ağların yer altı ağlarına göre dayanıklı ve onarılabilir olduğu söylenmelidir. Bu nedenle, yer altı ısı boru hatlarının en azından kısmi kullanımının araştırılması arzu edilir.

Bir ısı boru hattı rotası seçerken, her şeyden önce ısı tedarikinin güvenilirliği, servis personelinin ve nüfusun iş güvenliği, sorunları ve kazaları hızlı bir şekilde ortadan kaldırma yeteneği koşulları yönlendirilmelidir.

Isı temininin güvenliği ve güvenilirliği adına, ağlar oksijen boru hatları, gaz boru hatları, 1,6 MPa'nın üzerinde basınçlı hava boru hatları ile ortak kanallara döşenmemektedir. İlk maliyetleri azaltmak için yer altı ısı boru hatlarını tasarlarken, minimum sayıda oda seçmeli ve bunları yalnızca bakım gerektiren bağlantı parçaları ve cihazların kurulum noktalarında inşa etmelisiniz. Körüklü veya lensli kompansatörlerin yanı sıra uzun stroklu eksenel kompansatörler (çift kompansatörler), sıcaklık deformasyonlarının doğal olarak dengelenmesi kullanıldığında gerekli oda sayısı azalır.

Karayolu dışında, zemin yüzeyine 0,4 m yüksekliğe kadar çıkıntı yapan oda tavanlarına ve havalandırma bacalarına izin verilir.Isı borularının boşaltılmasını (drenajını) kolaylaştırmak için ufka doğru eğimli olarak döşenirler. Buhar boru hattının durdurulduğu veya buhar basıncının düştüğü dönemde buhar boru hattını, yoğuşma boru hattından giren yoğuşmadan korumak için, yoğuşma kapanlarından sonra çek valfler veya kapılar takılmalıdır.

Isıtma ağlarının güzergahı boyunca, üzerine planlama ve mevcut zemin işaretlerinin, yeraltı suyu seviyelerinin, mevcut ve tasarlanmış yer altı iletişimlerinin ve ısı boru hattının geçtiği diğer yapıların uygulandığı, bu yapıların dikey işaretlerini gösteren uzunlamasına bir profil inşa edilir.

2. İletim sırasında termal enerji kaybı.

Isı ve güç de dahil olmak üzere herhangi bir sistemin çalışma verimliliğini değerlendirmek için genellikle genelleştirilmiş bir fiziksel gösterge kullanılır - verimlilik faktörü (verimlilik faktörü). Verimliliğin fiziksel anlamı, alınan faydalı iş (enerji) miktarının harcanan miktara oranıdır. İkincisi, alınan faydalı işin (enerji) ve sistem süreçlerinde ortaya çıkan kayıpların toplamıdır. Dolayısıyla sistemin verimliliğinin artırılması (ve dolayısıyla verimliliğinin arttırılması), ancak işletme sırasında ortaya çıkan verimsiz kayıpların azaltılmasıyla sağlanabilir. Enerji tasarrufunun ana görevi budur.

Bu sorunu çözerken ortaya çıkan temel sorun, bu kayıpların en büyük bileşenlerinin belirlenmesi ve bunların verimlilik değeri üzerindeki etkisini önemli ölçüde azaltabilecek en uygun teknolojik çözümün seçilmesidir. Ayrıca, her bir özel nesne (enerji tasarrufu hedefi) bir dizi karakteristik tasarım özelliğine sahiptir ve ısı kayıplarının bileşenleri büyüklük bakımından farklıdır. Ve ısı ve güç ekipmanlarının (örneğin bir ısıtma sistemi) verimliliğinin arttırılması söz konusu olduğunda, herhangi bir teknolojik yeniliğin kullanılması yönünde bir karar vermeden önce, sistemin kendisini ayrıntılı bir şekilde incelemek ve en uygun olanı belirlemek gerekir. Önemli enerji kaybı kanalları. Makul bir çözüm, yalnızca sistemdeki enerji kaybının en büyük verimsiz bileşenlerini önemli ölçüde azaltacak ve minimum maliyetle işletim verimliliğini önemli ölçüde artıracak teknolojilerin kullanılması olacaktır.

2.1 Kayıp kaynakları.

Analiz amacıyla herhangi bir ısı ve güç sistemi üç ana bölüme ayrılabilir:

1. termal enerji üretim alanı (kazan dairesi);

2. termal enerjinin tüketiciye taşınması için alan (ısıtma şebekesi boru hatları);

3. termal enerji tüketimi alanı (ısıtmalı tesis).

Yukarıdaki bölümlerin her biri, azaltılması enerji tasarrufunun ana işlevi olan karakteristik verimsiz kayıplara sahiptir. Her bölüme ayrı ayrı bakalım.

1. Termal enerji üretim sahası. Mevcut kazan dairesi.

Bu bölümdeki ana bağlantı, görevleri yakıtın kimyasal enerjisini termal enerjiye dönüştürmek ve bu enerjiyi soğutucuya aktarmak olan kazan ünitesidir. Kazan ünitesinde her birinin kendine has verimi olan bir takım fiziksel ve kimyasal işlemler meydana gelir. Ve herhangi bir kazan ünitesi, ne kadar mükemmel olursa olsun, bu işlemlerde mutlaka yakıt enerjisinin bir kısmını kaybeder. Bu süreçlerin basitleştirilmiş bir diyagramı şekilde gösterilmektedir.

Kazan ünitesinin normal çalışması sırasında termal enerji üretim alanında her zaman üç tür ana kayıp vardır: yakıt ve egzoz gazlarının yetersiz yanması (genellikle% 18'den fazla değil), kazan astarından enerji kayıpları (en fazla 4) %) ve üfleme ve kazan dairesinin kendi ihtiyaçları için kayıplar ( yaklaşık %3). Belirtilen ısı kaybı rakamları, yeni olmayan normal bir ev tipi kazan için yaklaşık olarak yakındır (yaklaşık% 75 verimle). Daha gelişmiş modern kazan üniteleri yaklaşık %80-85 oranında gerçek verime sahiptir ve standart kayıpları daha düşüktür. Ancak daha da artabilirler:

· Kazan ünitesinin zararlı emisyon envanteri ile rutin ayarlaması zamanında ve verimli bir şekilde yapılmazsa, gazın yetersiz yanmasından kaynaklanan kayıplar %6-8 oranında artabilir;

· Orta güçlü bir kazan ünitesine monte edilen brülör memelerinin çapı genellikle kazanın gerçek yüküne göre yeniden hesaplanmaz. Ancak kazana bağlanan yük, brülörün tasarlandığı yükten farklıdır. Bu tutarsızlık her zaman torçlardan ısıtma yüzeylerine ısı transferinde bir azalmaya ve yakıt ve egzoz gazlarının kimyasal olarak yetersiz yanması nedeniyle kayıplarda% 2-5 oranında bir artışa yol açar;

· Kazan ünitelerinin yüzeylerinin temizliğinin kural olarak 2-3 yılda bir yapılması, baca gazlarından kaynaklanan kayıpların bu miktarda artması nedeniyle yüzeyleri kirli olan bir kazanın verimini %4-5 oranında azaltır. Ek olarak, kimyasal su arıtma sisteminin (CWT) yetersiz çalışma verimliliği, kazan ünitesinin iç yüzeylerinde kimyasal birikintilerin (ölçeklenme) ortaya çıkmasına neden olarak çalışma verimliliğini önemli ölçüde azaltır.

· Kazan tam bir kontrol ve düzenleme araçları seti (buhar sayaçları, ısı sayaçları, yanma sürecini ve ısı yükünü düzenleyen sistemler) ile donatılmamışsa veya kazan ünitesi kontrol araçları en uygun şekilde yapılandırılmamışsa, bu durumda ortalama olarak bu daha da ileri gider. verimliliğini %5 azaltır.

· Kazan astarının bütünlüğü bozulursa fırına ilave hava emişi meydana gelir, bu da yetersiz yanma ve baca gazlarından kaynaklanan kayıpları %2-5 oranında artırır.

· Kazan dairesinde modern pompalama ekipmanlarının kullanılması, kazan dairesinin kendi ihtiyaçları için elektrik maliyetlerini iki ila üç kat azaltmanıza ve bunların onarım ve bakım maliyetlerini azaltmanıza olanak tanır.

· Kazan ünitesinin her start-stop çevrimi için önemli miktarda yakıt tüketilir. Kazan dairesini işletmek için ideal seçenek, rejim haritası tarafından belirlenen güç aralığında sürekli çalışmasıdır. Güvenilir kapatma vanalarının, yüksek kaliteli otomasyon ve kontrol cihazlarının kullanılması, kazan dairesindeki güç dalgalanmaları ve acil durumlardan kaynaklanan kayıpları en aza indirmemize olanak sağlar.

Yukarıda sıralanan kazan dairesindeki ilave enerji kayıplarının kaynakları, bunların tanımlanması açısından açık ve şeffaf değildir. Örneğin, bu kayıpların ana bileşenlerinden biri olan yetersiz yanmadan kaynaklanan kayıplar, yalnızca baca gazlarının bileşiminin kimyasal analizi kullanılarak belirlenebilir. Aynı zamanda, bu bileşendeki bir artış bir dizi nedenden kaynaklanabilir: doğru yakıt-hava karışım oranı korunmaz, kazan fırınına kontrolsüz hava emilir, brülör cihazı optimal olmayan bir şekilde çalışır. mod vb.

Böylece, yalnızca kazan dairesinde ısı üretimi sırasında sürekli örtülü ek kayıplar% 20-25'e ulaşabilir!

2. Tüketiciye taşınması sırasında ısı kayıpları. Mevcut ısı boru hatlarıÖağlar.

Tipik olarak, kazan dairesindeki soğutucuya aktarılan termal enerji, ısıtma şebekesine girer ve tüketici tesislerine gider. Belirli bir bölümün verimlilik değeri genellikle aşağıdakilerle belirlenir:

· Soğutma sıvısının ısıtma ana hattı boyunca hareketini sağlayan ağ pompalarının verimliliği;

· boru hatlarının döşenmesi ve yalıtılması yöntemiyle ilişkili ısıtma şebekesinin uzunluğu boyunca termal enerji kayıpları;

· Tüketici nesneleri arasında ısının doğru dağılımıyla ilişkili termal enerji kayıpları, buna sözde. ısıtma ana hattının hidrolik konfigürasyonu;

· Acil durumlarda ve acil durumlarda periyodik olarak meydana gelen soğutma sıvısı sızıntıları.

Makul bir şekilde tasarlanmış ve hidrolik olarak ayarlanmış bir ısıtma ana sistemi ile son tüketicinin enerji üretim sahasından uzaklığı nadiren 1,5-2 km'yi geçer ve toplam kayıp genellikle %5-7'yi geçmez. Fakat:

· Düşük verimliliğe sahip ev tipi yüksek güçlü ağ pompalarının kullanılması neredeyse her zaman önemli miktarda elektrik israfına yol açar.

· uzun ısıtma boru hatlarıyla, ısıtma şebekesinin ısı yalıtımının kalitesi, ısı kayıplarının miktarı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.

· Isıtma ana hattının hidrolik verimliliği, çalışmasının verimliliğini belirleyen temel bir faktördür. Isıtma şebekesine bağlı ısı tüketen nesneler, ısının üzerlerine eşit şekilde dağıtılması için uygun şekilde yerleştirilmelidir. Aksi takdirde tüketim tesislerinde termal enerjinin etkin kullanımı sona erer ve termal enerjinin bir kısmının dönüş boru hattı yoluyla kazan dairesine geri dönmesiyle ilgili bir durum ortaya çıkar. Bu durum, kazan ünitelerinin verimliliğinin azalmasının yanı sıra, ısıtma şebekesi boyunca en uzaktaki binaların ısıtma kalitesinin de bozulmasına neden olur.

· Sıcak su tedarik sistemleri (DHW) için su, tüketim nesnesinden belli bir mesafede ısıtılırsa, DHW yollarının boru hatları bir sirkülasyon şemasına göre yapılmalıdır. Çıkmaz bir DHW devresinin varlığı, aslında DHW ihtiyaçları için kullanılan termal enerjinin yaklaşık %35-45'inin boşa gittiği anlamına gelir.

Tipik olarak ısıtma şebekesindeki termal enerji kayıpları %5-7'yi geçmemelidir. Ama aslında %25 veya daha yüksek değerlere ulaşabilirler!

3. Isı tüketici tesislerinde kayıplar. Mevcut binaların ısıtma ve sıcak su sistemleri.

Isı güç sistemlerinde ısı kayıplarının en önemli bileşenleri tüketici tesislerindeki kayıplardır. Bunun varlığı şeffaf değildir ve ancak binanın ısıtma istasyonunda sözde bir termal enerji sayacının ortaya çıkmasından sonra belirlenebilir. ısı ölçer. Çok sayıda yerli termal sistemle çalışma deneyimi, verimsiz termal enerji kayıplarının ana kaynaklarını belirtmemizi sağlar. En yaygın durumda bunlar kayıplardır:

· Tüketim nesnesi boyunca ısının eşit olmayan dağılımı ve nesnenin iç termal devresinin mantıksızlığı (% 5-15) ile ilişkili ısıtma sistemlerinde;

· ısıtmanın doğası ile mevcut hava koşulları arasındaki tutarsızlıkla ilişkili ısıtma sistemlerinde (%15-20);

· Sıcak su sistemlerinde, sıcak su devridaiminin olmaması nedeniyle termal enerjinin %25'ine kadar kayıp olur;

· DHW kazanlarında sıcak su regülatörlerinin bulunmaması veya çalışmaması nedeniyle DHW sistemlerinde (DHW yükünün %15'ine kadar);

· iç sızıntıların varlığı, ısı değişim yüzeylerinin kirlenmesi ve düzenleme zorluğu nedeniyle borulu (yüksek hızlı) kazanlarda (kullanma suyu yükünün %10-15'ine kadar).

Bir tüketim tesisindeki toplam örtülü üretken olmayan kayıplar, ısı yükünün %35'ine kadar çıkabilir!

Yukarıdaki kayıpların oluşmasının ve artmasının temel dolaylı nedeni, ısı tüketim tesislerinde ısı tüketim ölçüm cihazlarının bulunmamasıdır. Bir tesisin ısı tüketimine ilişkin şeffaf bir resmin bulunmaması, orada enerji tasarrufu önlemleri almanın öneminin yanlış anlaşılmasına neden olur.

3. Isı yalıtımı

Isı yalıtımı, ısı yalıtımı, ısı yalıtımı, binaların, termal endüstriyel tesislerin (veya bunların bireysel birimlerinin), soğutma odalarının, boru hatlarının ve diğer şeylerin çevre ile istenmeyen ısı alışverişinden korunması. Örneğin, inşaat ve termik enerji mühendisliğinde, çevreye olan ısı kayıplarını azaltmak için, soğutma ve kriyojenik teknolojide ekipmanı dışarıdan gelen ısı akışından korumak için ısı yalıtımı gereklidir. Isı yalıtımı, ısı yalıtım malzemelerinden (kabuk, kaplama vb. şeklinde) yapılmış ve ısı transferini engelleyen özel çitlerin montajı ile sağlanır; Bu termal koruma maddelerinin kendilerine aynı zamanda ısı yalıtımı da denir. Baskın konvektif ısı değişimiyle, ısı yalıtımı için hava geçirmeyen malzeme katmanları içeren çitler kullanılır; radyant ısı transferi için - termal radyasyonu yansıtan malzemelerden yapılmış yapılar (örneğin folyo, metalize lavsan filmi); termal iletkenliğe sahip (ısı transferinin ana mekanizması) - gelişmiş gözenekli yapıya sahip malzemeler.

Isı yalıtımının ısının iletim yoluyla aktarılmasındaki etkinliği, yalıtım yapısının ısıl direnci (R) ile belirlenir. Tek katmanlı bir yapı için R=d/l, burada d yalıtım malzemesi katmanının kalınlığıdır, l ise termal iletkenlik katsayısıdır. Isı yalıtımının verimliliğinin arttırılması, yüksek gözenekli malzemeler kullanılarak ve hava katmanları ile çok katmanlı yapılar inşa edilerek sağlanır.

Binaların ısı yalıtımının görevi, soğuk mevsimde ısı kaybını azaltmak ve dış sıcaklığın dalgalandığı gün boyunca iç sıcaklığın göreceli sabitliğini sağlamaktır. Isı yalıtımı için etkili ısı yalıtım malzemeleri kullanarak, kapalı yapıların kalınlığını ve ağırlığını önemli ölçüde azaltmak ve böylece temel yapı malzemelerinin (tuğla, çimento, çelik vb.) tüketimini azaltmak ve prefabrik elemanların izin verilen boyutlarını artırmak mümkündür. .

Termal endüstriyel tesislerde (endüstriyel fırınlar, kazanlar, otoklavlar vb.), ısı yalıtımı önemli ölçüde yakıt tasarrufu sağlar, termal ünitelerin gücünü arttırır ve verimliliklerini artırır, teknolojik süreçleri yoğunlaştırır, temel malzeme tüketimini azaltır. Endüstride ısı yalıtımının ekonomik verimliliği genellikle ısı tasarruf katsayısı h = (Q1 - Q2)/Q1 (burada Q1, ısı yalıtımı olmayan bir tesisatın ısı kaybıdır ve Q2, ısı yalıtımı olan bir tesisatın ısı kaybıdır) ile değerlendirilir. Yüksek sıcaklıklarda çalışan endüstriyel tesislerin ısı yalıtımı aynı zamanda sıcak atölyelerdeki servis personeli için normal sıhhi ve hijyenik çalışma koşullarının oluşturulmasına ve endüstriyel yaralanmaların önlenmesine de katkıda bulunur.

3.1 Isı yalıtım malzemeleri

Isı yalıtım malzemelerinin ana uygulama alanları bina kabuklarının, proses ekipmanlarının (endüstriyel fırınlar, ısıtma üniteleri, soğutma odaları vb.) ve boru hatlarının yalıtımıdır.

Sadece ısı kayıpları değil aynı zamanda dayanıklılığı da ısı borusunun yalıtım yapısının kalitesine bağlıdır. Uygun malzeme kalitesi ve üretim teknolojisi ile ısı yalıtımı, aynı zamanda çelik boru hattının dış yüzeyi için korozyon önleyici koruma görevi de görebilir. Bu tür malzemeler arasında poliüretan ve türevleri - polimer beton ve biyon bulunur.

Isı yalıtım yapılarına yönelik temel gereksinimler şunlardır:

· hem kuru halde hem de doğal nem durumunda düşük ısı iletkenliği;

· düşük su emilimi ve sıvı nemin kılcal yükselişinin küçük yüksekliği;

· düşük korozyon aktivitesi;

· yüksek elektrik direnci;

· ortamın alkali reaksiyonu (pH>8,5);

· yeterli mekanik mukavemet.

Enerji santrallerinde ve kazan dairelerinde buhar boru hatları için ısı yalıtım malzemelerinin temel gereksinimleri, düşük ısı iletkenliği ve yüksek ısı direncidir. Bu tür malzemeler genellikle yüksek miktarda hava gözenekleri ve düşük kütle yoğunluğu ile karakterize edilir. Bu malzemelerin ikinci kalitesi, artan higroskopisiteyi ve su emilimini belirler.

Yeraltı ısı boru hatları için ısı yalıtım malzemelerinin ana gereksinimlerinden biri düşük su emilimidir. Bu nedenle, çevredeki topraktaki nemi kolayca emen, geniş miktarda hava gözeneklerine sahip, oldukça etkili ısı yalıtım malzemeleri, kural olarak yer altı ısı boru hatları için uygun değildir.

Sert (levhalar, bloklar, tuğlalar, kabuklar, segmentler vb.), esnek (matlar, şilteler, demetler, kordonlar vb.), dökme (granüler, toz halinde) veya lifli ısı yalıtım malzemeleri vardır. Ana hammadde türüne göre organik, inorganik ve karışık olarak ayrılırlar.

Organik de organik doğal ve organik yapay olarak ikiye ayrılır. Organik doğal malzemeler, ticari olmayan ahşap ve ahşap işleme atıklarının (fiber levhalar ve yonga levhalar), tarımsal atıkların (saman, kamış vb.), turbanın (turba levhaları) ve diğer yerel organik hammaddelerin işlenmesiyle elde edilen malzemeleri içerir. Bu ısı yalıtım malzemeleri, kural olarak, düşük su ve biyolojik direnç ile karakterize edilir. Organik yapay malzemelerin bu dezavantajları yoktur. Bu alt grupta çok umut verici malzemeler, sentetik reçinelerin köpürtülmesiyle elde edilen köpük plastiklerdir. Köpük plastikler küçük kapalı gözeneklere sahiptir ve bu, köpük plastiklerden farklıdır - yine köpüklü plastikler, ancak bağlantı gözenekleri vardır ve bu nedenle ısı yalıtım malzemesi olarak kullanılmazlar. Formülasyona ve üretim sürecinin doğasına bağlı olarak köpük plastikler gerekli boyutta gözeneklere sahip sert, yarı sert ve elastik olabilir; ürünlere istenilen özellikler kazandırılabilir (örneğin yanıcılık azalır). Çoğu organik ısı yalıtım malzemesinin karakteristik özelliği düşük yangın direncidir, bu nedenle genellikle 150 °C'yi aşmayan sıcaklıklarda kullanılırlar.

Yangına daha dayanıklı olan, mineral bağlayıcı ve organik dolgu maddesi (odun talaşı, talaş vb.) karışımından elde edilen karışık bileşimli malzemelerdir (fibrolit, ahşap beton vb.).

İnorganik malzemeler. Bu alt grubun bir temsilcisi alüminyum folyodur (alfol). Hava boşlukları oluşturacak şekilde serilmiş oluklu levhalar şeklinde kullanılır. Bu malzemenin avantajı, özellikle yüksek sıcaklıklarda fark edilen radyant ısı transferini azaltan yüksek yansıtıcılığıdır. İnorganik malzeme alt grubunun diğer temsilcileri yapay elyaflardır: mineral, cüruf ve cam yünü. Mineral yünün ortalama kalınlığı 6-7 mikron olup, ortalama ısı iletkenlik katsayısı l = 0,045 W/(m*K)'dir. Bu malzemeler yanıcı değildir ve kemirgenlere karşı dayanıklıdır. Düşük higroskopikliğe (% 2'den fazla değil) sahiptirler, ancak yüksek su emilimine (% 600'e kadar) sahiptirler.

Hafif ve gözenekli beton (çoğunlukla gazbeton ve köpük beton), köpük cam, cam elyaf, genleştirilmiş perlitten yapılmış ürünler vb.

Kurulum malzemesi olarak kullanılan inorganik malzemeler, asbest (asbest karton, kağıt, keçe), asbest ve mineral bağlayıcı karışımları (asbestodiatomlar, asbest-kireç-silika, asbest-çimento ürünleri) ve genişletilmiş kayalar temelinde yapılır ( vermikülit, perlit).

1000 °C'nin üzerindeki sıcaklıklarda çalışan endüstriyel ekipman ve tesislerin (örneğin, metalurji, ısıtma ve diğer fırınlar, fırınlar, kazanlar vb.) yalıtılması için, hafif refrakterler olarak adlandırılan, refrakter kil veya yüksek refrakter oksitlerden yapılan hafif refrakterler kullanılır. parça ürünler (tuğlalar, çeşitli profillerden bloklar) oluşturur. Refrakter elyaflardan ve mineral bağlayıcılardan yapılan elyaflı ısı yalıtım malzemelerinin kullanımı da umut vericidir (yüksek sıcaklıklarda ısı iletkenlik katsayıları geleneksel olanlardan 1,5-2 kat daha düşüktür).

Bu nedenle, termal koruma gerektiren çeşitli tesislerin parametrelerine ve çalışma koşullarına bağlı olarak seçim yapılabilecek çok sayıda ısı yalıtım malzemesi bulunmaktadır.

4. Kullanılan literatürün listesi.

1. Andryushenko A.I., Aminov R.Z., Khlebalin Yu.M. "Isıtma tesisleri ve kullanımları." M.: Daha yüksek. okul, 1983.

2. Isachenko V.P., Osipova V.A., Sukomel A.S. "Isı transferi". M.: Energoizdat, 1981.

3. R.P. Grushman "Bir ısı yalıtıcısının bilmesi gerekenler." Leningrad; Stroyizdat, 1987.

4. Sokolov V.Ya.“Isıtma ve ısıtma ağları” Yayınevi M.: Energia, 1982.

5. Isıtma ekipmanı ve ısıtma ağları. G.A. Arsenyev ve diğerleri M .: Energoatomizdat, 1988.

6. V.P.'nin “Isı transferi”. Isachenko, V.A. Osipova, A.S. Sukomel. Moskova; Energoizdat, 1981.

V.G. Semenov, “Isı Kaynağı Haberleri” dergisinin genel yayın yönetmeni

Mevcut durum

Gerçek ısı kayıplarını belirleme sorunu, ısı tedarikinde en önemli sorunlardan biridir. Isı tedarikinin merkezileşmesini destekleyenlerin ana argümanı, küçük kazanlar ve kazan daireleri üreten veya satan şirketlerin sayısıyla orantılı olarak artan büyük ısı kayıplarıdır. Merkezileşmenin yüceltilmesi, ısı tedarik işletmelerinin başkanlarının garip bir sessizliği fonunda gerçekleşir; nadiren kimse ısı kayıpları rakamlarını adlandırmaya cesaret eder ve eğer adlandırılırsa, o zaman normatiftir, çünkü çoğu durumda ağlardaki gerçek ısı kayıplarını kimse bilmiyor.

Doğu Avrupa ve Batı ülkelerinde, çoğu durumda ısı kayıplarının muhasebeleştirilmesi sorunu, basit bir şekilde ilkellik noktasına kadar çözülmektedir. Kayıplar, ısı üreticileri ve tüketicileri için ölçüm cihazlarının toplam okumaları arasındaki farka eşittir. Çok apartmanlı binaların sakinleri, ısı birimi başına tarifedeki artışla bile (ısı sayaçlarının satın alınması için kredilere yapılan faiz ödemeleri nedeniyle), ölçüm ünitesinin tüketim hacimlerinden çok daha fazla tasarruf etmeyi mümkün kıldığı açıkça açıklandı.

Ölçüm cihazlarının yokluğunda kendi mali planımız var. Isı kaynağındaki ölçüm cihazları tarafından belirlenen ısı üretimi hacminden standart ısı kayıpları ve ölçüm cihazlı abonelerin toplam tüketimi çıkarılır. Geriye kalan her şey hesabı açıklanmayan tüketicilere yazılır; çoğunlukla. konut sektörü. Bu şema ile ısıtma ağlarındaki kayıplar ne kadar büyük olursa, ısı tedarik işletmelerinin gelirinin de o kadar yüksek olduğu ortaya çıkıyor. Böyle bir ekonomik düzende kayıpların ve maliyetlerin azaltılmasını talep etmek zordur.

Bazı Rus şehirlerinde, ağ kayıplarını normları aşan tarifelere dahil etmek için girişimlerde bulunuldu, ancak bunlar, bölgesel enerji komisyonları veya belediye düzenleyici organları tarafından “doğal tekellerin ürün ve hizmetlerine yönelik tarifelerin sınırsız büyümesini sınırlayan” tomurcuk halinde kesildi. ” Yalıtımın doğal yaşlanması bile dikkate alınmaz. Gerçek şu ki, mevcut sistemde, tarifelerde ağlardaki ısı kayıplarını hesaba katmanın tamamen reddedilmesi bile (ısı üretimi için belirli maliyetleri sabitlerken) yalnızca tarifelerdeki yakıt bileşenini azaltacak, ancak aynı oranda hacmi de artıracaktır. tam tarife üzerinden ödemeli satış. Tarifenin azaltılmasından elde edilen gelirdeki azalma, satılan ısı hacminin arttırılmasından elde edilen faydadan (yakıt bileşeninin tarifelerdeki payı ile orantılı olarak) 2-4 kat daha düşük çıkıyor. Üstelik ölçüm cihazı olan tüketiciler tarifeleri düşürerek tasarruf yaparken, ölçüm cihazı olmayan tüketiciler (çoğunlukla konut sakinleri) bu tasarrufları çok daha büyük miktarlarda telafi etmektedir.

Isı tedarik şirketleri için sorunlar ancak tüketicilerin çoğunluğu ölçüm cihazları kurduğunda ve geri kalanlarda kayıpları azaltmak zorlaştığında başlar, çünkü Önceki yıllara göre tüketimdeki ciddi artışı açıklamak mümkün değil.

Isı kayıpları genellikle, tüketiciler arasındaki enerji tasarrufunun, ısıtma ağlarını daha küçük çaplarla değiştirdikten sonra bile (daha büyük spesifik yüzey alanı nedeniyle) spesifik ısı kayıplarında bir artışa yol açtığı gerçeği dikkate alınmadan, ısı üretiminin bir yüzdesi olarak hesaplanır. boru hatları). Döngüsel ısı kaynakları ve yedekli ağlar da spesifik ısı kayıplarını artırır. Aynı zamanda, “normatif ısı kayıpları” kavramı, aşırı çaplı boru hatlarının döşenmesinden kaynaklanan kayıpların normdan hariç tutulması ihtiyacını hesaba katmaz. Büyük şehirlerde sorun, yaygın ölçüm düzenlemeden ısı kayıplarını bölmenin neredeyse imkansız olduğu ısıtma şebekesi sahiplerinin çokluğu nedeniyle daha da kötüleşiyor.

Küçük belediyelerde, ısı tedarik organizasyonu çoğu zaman idareyi şişirilmiş ısı kayıplarını tarifeye dahil etmeye ikna etmeyi başarır ve bunu herhangi bir şeyle haklı çıkarır. yetersiz finansman; önceki liderden kötü miras; ısıtma ağlarının derin konumu; ısıtma ağlarının sığ konumu; bataklık alanlar; kanal contası; kanalsız kurulum vb. Bu durumda ısı kayıplarını azaltma motivasyonu da yoktur.

Tüm ısı tedarik şirketleri, gerçek ısı kayıplarını belirlemek için ısıtma ağlarını test etmelidir. Mevcut tek test yöntemi, tipik bir ısıtma şebekesinin seçilmesini, boşaltılmasını, yalıtımın eski haline getirilmesini ve kendini test ederek kapalı bir sirkülasyon döngüsü oluşturmayı içerir. Bu tür testler sırasında hangi ısı kayıpları elde edilebilir? elbette normatif olanlara yakın. Kuralların dışında yaşamak isteyen bazı eksantrikler hariç, ülke genelinde standart ısı kayıplarını bu şekilde elde ediyorlar.

Termal görüntüleme sonuçlarına göre ısı kayıplarını belirlemeye yönelik girişimler vardır. Ne yazık ki bu yöntem finansal hesaplamalar için yeterli doğruluğu sağlamamaktadır çünkü ısıtma ana hattının üzerindeki toprağın sıcaklığı yalnızca boru hatlarındaki ısı kaybına değil aynı zamanda toprağın nemine ve bileşimine de bağlıdır; ısıtma ağının derinliği ve tasarımı; kanal ve drenaj koşulları; boru hatlarında sızıntılar; yılın zamanı; asfalt yüzeyi.

Isı kaybının doğrudan ölçümü için keskin bir değişimle sıcak hava dalgası yönteminin kullanılması

Şebeke suyunun ısı kaynağındaki sıcaklığının değiştirilmesi ve saniye saniye kayıt yapan kayıt cihazlarıyla karakteristik noktalardaki sıcaklığın ölçülmesi, akışın ve buna bağlı olarak ısı kaybının ölçülmesinde de gerekli doğruluğun elde edilmesine izin vermedi. Havai akış ölçerlerin kullanımı, bölmelerdeki düz bölümler, ölçüm doğruluğu ve çok sayıda pahalı cihaza ihtiyaç duyulması nedeniyle sınırlıdır.

Isı kayıplarını tahmin etmek için önerilen yöntem

Çoğu merkezi ısı tedarik sisteminde, ölçüm cihazlarına sahip birkaç düzine tüketici vardır. Onların yardımıyla ağdaki ısı kayıplarını karakterize eden bir parametre belirleyebilirsiniz ( q kayıp– sistem için m3 başına ortalama ısı kaybı

iki borulu ısıtma ağının kilometre başına soğutma sıvısı).

1. Isı hesaplayıcı arşivlerinin yetenekleri kullanılarak, ısı ölçüm cihazı olan her tüketici için tedarik boru hattındaki aylık ortalama (veya herhangi bir zaman dilimi) su sıcaklıkları belirlenir. T ve tedarik boru hattındaki su akışı G .

2. Benzer şekilde ısı kaynağında aynı süreye ait ortalamalar belirlenir. T Ve G .

3. Tedarik boru hattının yalıtımından kaynaklanan ortalama ısı kaybı, Ben tüketici

4. Ölçüm cihazlı tüketicilerin besleme boru hatlarındaki toplam ısı kayıpları:

5. Besleme boru hatlarındaki ağın ortalama özgül ısı kayıpları

Nerede: ben ben. ağ boyunca ısı kaynağından en kısa mesafe Ben tüketici.

6. Isı sayacı olmayan tüketiciler için soğutucu akış hızı belirlenir:

a) kapalı sistemler için

Nerede G – analiz edilen dönem için ısıtma ağının ısı kaynağındaki ortalama saatlik şarjı;

b) açık sistemler için

Nerede: G - geceleri ısı kaynağındaki ısıtma ağının ortalama saatlik yenilenmesi;

G - saatlik ortalama soğutma suyu tüketimi Ben-gece tüketicisi.

Günün her saati soğutucu tüketen endüstriyel tüketicilerin kural olarak ısı ölçüm cihazları vardır.

7. Her biri için besleme boru hattındaki soğutma sıvısı akışı J-Isı sayacı olmayan tüketiciler, G dağıtımla belirlenir G tüketiciler için ortalama saatlik bağlı yük ile orantılıdır.

8. Tedarik boru hattının yalıtımından kaynaklanan ortalama ısı kaybı, J-tüketici

Nerede: ben ben. ağ boyunca ısı kaynağından en kısa mesafe Ben-tüketici.

9. Ölçüm cihazı olmayan tüketicilerin besleme boru hatlarındaki toplam ısı kayıpları

ve sistemin tüm besleme boru hatlarındaki toplam ısı kayıpları

10. Dönüş boru hatlarındaki kayıplar, standart ısı kayıpları hesaplanırken belirli bir sistem için belirlenen orana göre hesaplanır.

| ücretsiz indir Bölgesel ısıtma şebekelerinde ısı yalıtımı nedeniyle gerçek ısı kayıplarının belirlenmesi, Semenov V.G.,

Isıtma ağı, su veya buharın konut sakinlerine ısı ilettiği kaynaklı boru hatları sistemidir.

Dikkat edilmesi önemlidir! Boru hattı, yalıtkan bir yapı ile pas, korozyon ve ısı kaybına karşı korunurken, destek yapısı da borunun ağırlığını destekleyerek güvenilir çalışmasını sağlar.

Borular sızdırmaz olmalı, dayanıklı malzemelerden yapılmalı, yüksek basınç ve sıcaklığa dayanıklı olmalı ve şekil değişikliği az olmalıdır. Boruların içi pürüzsüz olmalı ve çevresel özelliklerdeki değişikliklere bakılmaksızın duvarlar termal olarak stabil olmalı ve ısıyı tutmalıdır.

Isı tedarik sistemlerinin sınıflandırılması

Isı tedarik sistemlerinin çeşitli kriterlere göre sınıflandırılması vardır:

Güç açısından, ısı taşıma mesafesi ve tüketici sayısı bakımından farklılık gösterirler. Yerel ısıtma sistemleri aynı veya bitişik odalarda bulunmaktadır. Isıtma ve havaya ısı transferi tek bir cihazda birleştirilir ve fırının içine yerleştirilir. Merkezi sistemlerde tek kaynak birden fazla odanın ısıtılmasını sağlar.
Isı kaynağına göre. Bölgesel ısıtma ve bölgesel ısıtma vardır. İlk durumda ısıtma kaynağı kazan dairesi olup, bölgesel ısıtma durumunda ısı termik santral tarafından sağlanmaktadır.
Soğutucu tipine göre su ve buhar sistemleri ayırt edilir.

Bir kazan dairesinde veya termik santralde ısınan soğutucu, ısıyı binalardaki ve konutlardaki ısıtma ve su besleme cihazlarına aktarır.

Su termal sistemleri bir ve iki borulu, daha az sıklıkla çok borulu olabilir. Apartman binalarında, sıcak su bir borudan tesise aktığında ve diğer borudan sıcaklığı verdikten sonra termik santrale veya kazan dairesine geri döndüğünde, iki borulu bir sistem en sık kullanılır. Açık ve kapalı su sistemleri bulunmaktadır. Açık tip ısı kaynağı ile tüketiciler, tedarik ağından sıcak su alırlar. Suyun tamamı kullanılacaksa tek borulu sistem kullanılır. Su kaynağı kapatıldığında soğutucu ısı kaynağına geri döner.

Bölgesel ısıtma sistemleri aşağıdaki gereksinimleri karşılamalıdır:

sıhhi ve hijyenik - soğutucunun tesisin koşulları üzerinde olumsuz bir etkisi yoktur, ısıtma cihazlarının ortalama sıcaklığının 70-80 derece olmasını sağlar;
teknik ve ekonomik - boru hattı fiyatının ısıtma için yakıt tüketimine orantılı oranı;
operasyonel - ortam sıcaklığına ve yılın zamanına bağlı olarak ısı seviyesinin ayarlanmasını sağlamak için sürekli erişimin varlığı.

Isıtma ağları arazi, teknik koşullar, çalışma sıcaklığı koşulları ve proje bütçesi dikkate alınarak yer üstünde ve altında döşenir.

Bilmek önemlidir! Geliştirilmesi planlanan bölgede çok fazla yer altı ve yüzey suyu, vadiler, demiryolları veya yer altı yapıları varsa, yer üstü boru hatları döşenir. Endüstriyel işletmelerde ısıtma ağlarının yapımında sıklıkla kullanılırlar. Yerleşim alanları için çoğunlukla yer altı ısı boru hatları kullanılmaktadır. Yer üstü boru hatlarının avantajı bakım kolaylığı ve dayanıklılıktır.

Isıtma boru hattının döşenmesi için bir alan seçerken, güvenliği dikkate almanın yanı sıra, bir kaza veya onarım durumunda ağa hızlı erişim imkanı sağlamanız gerekir. Güvenilirliği sağlamak için, ısı tedarik ağları, basıncı 1,6 MPa'yı aşan gaz boru hatları, oksijen veya basınçlı hava taşıyan borular ile ortak kanallara döşenmemektedir.

Isıtma şebekelerinde ısı kayıpları

Isı tedarik ağının verimliliğini değerlendirmek için, alınan enerjinin harcanan enerjiye oranının bir göstergesi olan verimlilik faktörünü dikkate alan yöntemler kullanılır. Buna göre sistem kayıpları azaltılırsa verimlilik daha yüksek olacaktır.

Isı boru hattı bölümleri kayıp kaynakları olabilir:

ısı üreticisi - kazan dairesi;
boru hattı;
enerji tüketicisi veya ısıtma nesnesi.

Isı atık türleri

Her sitenin kendine özgü bir ısı atığı türü vardır. Her birine daha ayrıntılı olarak bakalım.

Kazan dairesi

Yakıtı dönüştüren ve termal enerjiyi soğutucuya aktaran bir kazan içerir. Yetersiz yakıt yanması, kazan duvarlarından ısı çıkışı ve tahliye sorunları nedeniyle herhangi bir ünite üretilen enerjinin bir kısmını kaybeder. Ortalama olarak günümüzde kullanılan kazanların verimi %70-75 civarındayken, yeni kazanların verimi %85 olacak ve kayıp yüzdesi çok daha düşük olacaktır.

Enerji israfına ek etki şu şekilde sağlanır:

kazan modlarının zamanında ayarlanmaması (kayıplar% 5-10 artar);
brülör memelerinin çapı ile ısıtma ünitesinin yükü arasındaki tutarsızlık: ısı transferi azalır, yakıt tamamen yanmaz, kayıplar ortalama% 5 artar;
kazan duvarlarının yeterince sık temizlenmemesi - kireç ve tortular ortaya çıkar, çalışma verimliliği% 5 azalır;
izleme ve ayarlama araçlarının (buhar sayaçları, elektrik sayaçları, ısı yükü sensörleri) bulunmaması veya bunların yanlış ayarlanması, verimlilik faktörünü %3-5 oranında azaltır;
Kazan duvarlarındaki çatlaklar ve hasarlar verimliliği %5-10 oranında azaltır;
Eski pompalama ekipmanlarının kullanılması kazan dairesi onarım ve bakım maliyetlerini azaltır.

Boru hatlarındaki kayıplar

Isıtma şebekesinin verimliliği aşağıdaki göstergelerle belirlenir:

Soğutucuyu borular arasında hareket ettiren pompaların verimliliği;
ısıtma borusunun döşenmesinin kalitesi ve yöntemi;
ısı dağılımının bağlı olduğu ısıtma ağının doğru ayarları;
boru hattı uzunluğu.

Isıtma yolunun uygun tasarımıyla, enerji tüketicisi yakıt üretim yerinden 2 km uzakta olsa bile, ısıtma ağlarındaki standart termal enerji kayıpları% 7'den fazla olmayacaktır. Aslında bugün ağın bu bölümünde ısı kaybı yüzde 30 veya daha fazlasına ulaşabiliyor.

Tüketim mallarının kayıpları

Bir ölçüm cihazınız veya ölçüm cihazınız varsa, ısıtılan bir odadaki aşırı enerji israfını belirleyebilirsiniz.

Bu tür kayıpların nedenleri şunlar olabilir:

oda boyunca eşit olmayan ısıtma dağılımı;
ısıtma seviyesi hava koşullarına ve yılın zamanına uymuyor;
sıcak su kaynağının devridaimi yok;
sıcak su kazanlarında sıcaklık kontrol sensörlerinin bulunmaması;
kirli borular veya iç sızıntılar.

Önemli! Bu alandaki verimlilikteki ısı kaybı %30'a ulaşabilir.

Isıtma şebekelerinde ısı kayıplarının hesaplanması

Isıtma ağlarında termal enerji kayıplarını hesaplamak için kullanılan yöntemler, 30 Aralık 2008 tarihli Rusya Federasyonu Enerji Bakanlığı Kararı'nda belirtilmiştir “Termal enerji ve soğutucu aktarımı sırasında teknolojik kayıplara ilişkin standartların belirlenmesi prosedürünün onaylanması üzerine ” ve metodolojik yönergeler SO 153-34.20.523-2003, Bölüm 3.

a – elektrik şebekelerinin teknik çalışma kurallarına göre belirlenen yıllık ortalama soğutucu sızıntısı oranı;

Yıl V – işletilen ağdaki ısı borularının ortalama yıllık hacmi;

n yıl – boru hattının yıllık işletme süresi;

m cu.yr – yıllık sızıntı nedeniyle ortalama soğutma sıvısı kaybı.

Boru hattının yıllık hacmi aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:

V from ve Vl – ısıtma mevsimi boyunca ve ısıtma dışı mevsim boyunca kapasite;

n ve nл – ısıtma ve ısıtma dışı mevsimlerde ısıtma ağının çalışma süresi.

Buharlı soğutucular için formül aşağıdaki gibidir:

Pп – ortalama sıcaklık ve soğutucu basıncındaki buhar yoğunluğu;

Vp.yıl – ısıtma ağının yıllık ortalama buhar teli hacmi.

Böylece ısı kaybının nasıl hesaplanabileceğine baktık ve ısı kaybı kavramlarını ortaya çıkardık.

V.G. Khromchenkov, başkan laboratuvar., G.V. Ivanov, yüksek lisans öğrencisi,
E.V. Khromchenkova, öğrenci,
“Endüstriyel Isı ve Güç Sistemleri” Bölümü,
Moskova Enerji Enstitüsü (Teknik Üniversite)

Bu makale, ısıtma ağlarındaki mevcut termal enerji kayıpları seviyesinin bir analizi ile konut ve toplumsal hizmetler sektörünün ısı tedarik sisteminin ısıtma ağları (TN) bölümlerine ilişkin araştırmalarımızın bazı sonuçlarını özetlemektedir. Çalışma, kural olarak, konut ve toplumsal hizmetler yönetiminin talebi üzerine Rusya Federasyonu'nun çeşitli bölgelerinde gerçekleştirildi. Proje kapsamında, Dünya Bankası'ndan krediye bağlı olarak departmana ait konut stokunun aktarılmasına yönelik de önemli miktarda araştırma yapıldı.

Soğutma sıvısının taşınması sırasındaki ısı kayıplarının belirlenmesi, sonuçları termal enerji (TE) tarifesinin oluşturulması sürecinde ciddi etkiye sahip olan önemli bir görevdir. Bu nedenle, bu değerin bilgisi aynı zamanda merkezi ısıtma istasyonunun ana ve yardımcı ekipmanlarının ve sonuçta yakıt ısı kaynağının gücünü doğru seçmenize de olanak tanır. Soğutma sıvısının taşınması sırasındaki ısı kayıplarının büyüklüğü, olası merkezi olmayan yapısıyla ısı tedarik sisteminin yapısının seçiminde, ısıtma sisteminin sıcaklık programının seçilmesinde vb. Belirleyici bir faktör haline gelebilir. Gerçek ısı kayıplarının belirlenmesi ve bunların standart değerlerle karşılaştırılması boru hatlarının değiştirilmesi ve/veya izolasyonu ile ısıtma sisteminin modernizasyonuna yönelik çalışmanın etkinliğini haklı çıkarmamızı sağlar.

Çoğunlukla bağıl ısı kayıplarının değeri yeterli gerekçe gösterilmeden kabul edilir. Pratikte bağıl ısı kaybı değerleri çoğunlukla beşin katları şeklindedir (%10 ve %15). Son zamanlarda giderek daha fazla belediye işletmesinin standart ısı kayıplarını hesapladığı ve bizim görüşümüze göre hatasız belirlenmesi gerektiği belirtilmelidir. Standart ısı kayıpları doğrudan ana etkileyici faktörleri dikkate alır: boru hattının uzunluğu, çapı ve soğutucunun ve ortamın sıcaklığı. Yalnızca boru hattı yalıtımının gerçek durumu dikkate alınmaz. Soğutma sıvısı sızıntılarından ve ısının mevcut ısı kaynağından sağlandığı tüm boru hatlarının yalıtım yüzeyinden kaynaklanan ısı kayıplarını belirleyerek aracın tamamı için standart ısı kayıpları hesaplanmalıdır. Ayrıca, bu hesaplamalar hem planlı (hesaplanmış) versiyonda, dış hava sıcaklığı, toprak sıcaklığı, ısıtma süresinin süresi vb. İle ilgili ortalama istatistiksel veriler dikkate alınarak yapılmalı ve sonunda açıklığa kavuşturulmalıdır. ileri ve geri dönüş boru hatlarındaki gerçek soğutucu sıcaklıklarının dikkate alınması da dahil olmak üzere, belirtilen parametrelerin gerçek verileri.

Bununla birlikte, tüm kentsel ulaşım sistemi için ortalama standart kayıpları doğru bir şekilde belirlemiş olsak bile, bu veriler, örneğin bağlı ısı yükünün değerini belirlerken ve kapasiteyi seçerken sıklıkla yapıldığı gibi, bireysel bölümlere aktarılamaz. inşaatı veya modernizasyonu devam eden bir merkezi ısıtma istasyonunun ısı değişimi ve pompalama ekipmanı. Aracın bu spesifik bölümüne göre hesaplamak gerekiyor, aksi takdirde önemli bir hata alabilirsiniz. Örneğin, Krasnoyarsk bölgesindeki şehirlerden birinin keyfi olarak seçilen iki mikro bölgesi için standart ısı kayıplarını belirlerken, bunlardan birinin yaklaşık olarak aynı tahmini bağlı ısı yüküne sahip, bunlar% 9,8 ve diğeri - 27 olarak gerçekleşti. %, yani 2,8 kat daha büyük olduğu ortaya çıktı. Hesaplamalar sırasında kabul edilen şehirdeki ısı kayıplarının ortalama değeri %15'tir. Böylece, ilk durumda, ısı kayıplarının ortalama standart kayıplardan 1,8 kat daha düşük, diğerinde ise 1,5 kat daha yüksek olduğu ortaya çıktı. Yılda aktarılan ısı miktarını, ısı kaybının meydana geldiği boru hattının yüzey alanına bölersek, bu kadar büyük bir fark kolaylıkla açıklanabilir. İlk durumda, bu oran 22,3 Gcal/m2, ikinci durumda ise yalnızca 8,6 Gcal/m2'dir, yani. 2,6 kat daha fazla. Benzer bir sonuç, ısıtma ağının bölümlerinin malzeme özelliklerinin basitçe karşılaştırılmasıyla elde edilebilir.

Genel olarak, aracın belirli bir bölümünde soğutucunun taşınması sırasında ısı kayıplarını belirlerken ortalama değere kıyasla hata çok büyük olabilir.

Masada Şekil 1, Tyumen ısıtma sisteminin 5 bölümünün incelenmesinin sonuçlarını sunmaktadır (standart ısı kayıplarını hesaplamanın yanı sıra, boru hattı yalıtım yüzeyinden gerçek ısı kayıplarının ölçümlerini de yaptık, aşağıya bakınız). Birinci bölüm aracın büyük boru hattı çaplarına sahip ana bölümüdür.

ve buna bağlı olarak yüksek soğutma suyu maliyetleri. Aracın diğer tüm bölümleri çıkmaz sokaklardır. İkinci ve üçüncü bölümlerdeki YP tüketiciler iki paralel cadde boyunca yer alan 2 ve 3 katlı binalardır. Dördüncü ve beşinci bölümler de ortak bir termal odaya sahiptir, ancak dördüncü bölümdeki tüketiciler kompakt bir şekilde yerleştirilmiş nispeten büyük dört ve beş katlı evler ise, beşinci bölümde uzun bir cadde boyunca yer alan özel tek katlı evler vardır. .

Tablodan da anlaşılacağı üzere. Şekil 1'de, boru hatlarının incelenen bölümlerindeki göreceli gerçek ısı kayıpları genellikle aktarılan ısının neredeyse yarısı kadardır (bölüm No. 2 ve No. 3). Özel konutların bulunduğu 5 numaralı bölgede, mutlak kayıpların standart değerleri aşma katsayısı diğer alanlarla yaklaşık olarak aynı olmasına rağmen ısının %70'inden fazlası çevreye kaybolmaktadır. Aksine, nispeten büyük tüketicilerin kompakt bir düzenlemesi ile ısı kayıpları keskin bir şekilde azalır (bölüm No. 4). Bu bölgedeki ortalama soğutma sıvısı hızı 0,75 m/s'dir. Bütün bunlar, bu bölümdeki gerçek bağıl ısı kayıplarının diğer çıkmaz bölümlere göre 6 kattan fazla daha düşük olmasına ve yalnızca %7,3'e denk gelmesine yol açmaktadır.

Öte yandan 5 numaralı bölümde soğutucu hızı ortalama 0,2 m/s olup, ısıtma şebekesinin son bölümlerinde (tabloda gösterilmemiştir) büyük boru çapları ve düşük soğutucu akış hızları nedeniyle yalnızca 0,1-0,02 m/s. Boru hattının nispeten büyük çapı ve dolayısıyla ısı değişim yüzeyi dikkate alındığında, büyük miktarda ısı zemine girer.

Borunun yüzeyinden kaybedilen ısı miktarının pratik olarak şebeke suyunun hareket hızına bağlı olmadığı, yalnızca çapına, soğutucunun sıcaklığına ve yalıtımın durumuna bağlı olduğu unutulmamalıdır. kaplama. Ancak boru hatlarından aktarılan ısı miktarıyla ilgili olarak,

ısı kayıpları doğrudan soğutucu hızına bağlıdır ve azaldıkça keskin bir şekilde artar. Sınırlayıcı durumda, soğutma sıvısı hızı saniyede santimetre olduğunda; su pratik olarak boru hattında duruyor, ısı kayıpları standart olanları aşmasa da yakıtın çoğu çevreye kaybolabiliyor.

Bu nedenle, göreceli ısı kayıplarının büyüklüğü, yalıtım kaplamasının durumuna bağlıdır ve aynı zamanda büyük ölçüde aracın uzunluğu ve boru hattının çapı, soğutucunun boru hattı boyunca hareket hızı ve termal güç tarafından da belirlenir. bağlı tüketicilerin Bu nedenle, ısı tedarik sisteminde kaynaktan uzakta küçük yakıt tüketicilerinin varlığı, göreceli ısı kayıplarında yüzde onlarca artışa yol açabilir. Tam tersine, büyük tüketicilere sahip kompakt bir araç durumunda, göreceli kayıplar, sağlanan ısının yüzde birkaçı kadar olabilir. Isı tedarik sistemlerini tasarlarken tüm bunlar akılda tutulmalıdır. Örneğin, yukarıda tartışılan 5 numaralı saha için, özel evlere bireysel gazlı ısı jeneratörlerinin kurulması daha ekonomik olabilir.

Yukarıdaki örnekte standart olanlarla birlikte boru hattı yalıtımının yüzeyindeki gerçek ısı kayıplarını da belirledik. Gerçek ısı kayıplarını bilmek çok önemlidir çünkü... deneyimlerin gösterdiği gibi standart değerlerden birkaç kat daha yüksek olabilirler. Bu tür bilgiler, araç boru hatlarının gerçek ısı yalıtımı durumu hakkında fikir sahibi olmanıza, en fazla ısı kaybına sahip alanları belirlemenize ve boru hatlarının değiştirilmesinin ekonomik verimliliğini hesaplamanıza olanak sağlayacaktır. Ek olarak, bu tür bilgilerin varlığı, sağlanan ısının 1 Gcal'inin bölgesel enerji komisyonuna gerçek maliyetini haklı çıkarmayı mümkün kılacaktır. Bununla birlikte, soğutucu sızıntısıyla ilişkili ısı kayıpları, ısı kaynağında uygun verilerin varlığında ısıtma sisteminin fiili olarak yenilenmesiyle belirlenebiliyorsa ve bunların yokluğunda standart değerleri hesaplanabilir, o zaman gerçek ısı belirlenir. Boru hattı yalıtımının yüzeyinden kaynaklanan kayıplar çok zor bir iştir.

Buna göre, iki borulu bir su sisteminin test edilen bölümlerindeki gerçek ısı kayıplarını belirlemek ve bunları standart değerlerle karşılaştırmak için, aralarında bir köprü bulunan ileri ve geri dönüş boru hatlarından oluşan bir sirkülasyon halkası düzenlenmelidir. Tüm şubelerin ve bireysel abonelerin bağlantısı kesilmeli ve aracın tüm bölümlerindeki akış hızı aynı olmalıdır. Bu durumda, malzeme özelliklerine göre test edilen bölümlerin minimum hacmi, tüm ağın malzeme özelliklerinin en az %20'si kadar olmalı ve soğutucu sıcaklık farkı en az 8 °C olmalıdır. Bu nedenle çok uzun (birkaç kilometre) bir halka oluşturulmalıdır.

Isıtma mevsimi koşulları altında bu yöntemi kullanarak testler gerçekleştirmenin ve bir takım gereklilikleri karşılamanın pratik imkansızlığını, ayrıca karmaşıklığını ve hantallığını dikkate alarak, uzun yıllar boyunca bir termal test yöntemi önerdik ve başarıyla kullandık. ısı transferinin basit fiziksel yasalarına dayanmaktadır. Bunun özü, boru hattındaki soğutucunun sıcaklığının bir ölçüm noktasından diğerine bilinen ve sabit bir akış hızında azaldığını ("inişini") bilerek, belirli bir sıcaklıktaki ısı kaybını hesaplamanın kolay olmasıdır. aracın bölümü. Daha sonra, soğutucunun ve ortamın belirli sıcaklıklarında, elde edilen ısı kayıpları değerlerine göre ortalama yıllık koşullara göre yeniden hesaplanır ve standart olanlarla karşılaştırılır, ayrıca belirli bir bölge için ortalama yıllık koşullara indirgenir. ısı kaynağının sıcaklık çizelgesi. Bundan sonra gerçek ısı kayıplarının standart değerleri aşma katsayısı belirlenir.

Soğutucu sıcaklığı ölçümü

Soğutucunun sıcaklık farkının çok küçük değerleri (bir derecenin onda biri) göz önüne alındığında, hem ölçüm cihazına (ölçek OC'nin onda biri olmalıdır) hem de ölçümlerin kendisinin titizliğine yönelik artan talepler ortaya çıkar. Sıcaklığı ölçerken boruların yüzeyi pastan temizlenmeli ve ölçüm noktalarındaki (kesit uçlarındaki) borular tercihen aynı çapa (aynı kalınlığa) sahip olmalıdır. Yukarıdakiler dikkate alınarak, soğutucuların (ileri ve geri dönüş boru hatları) sıcaklığı, ısıtma sisteminin dallanma noktalarında ölçülmelidir (sabit akışın sağlanması), yani. termal odalarda ve kuyularda.

Soğutucu akış ölçümü

Aracın dallanmamış bölümlerinin her biri için soğutma sıvısı akışı belirlenmelidir. Test sırasında bazen taşınabilir bir ultrasonik akış ölçer kullanmak mümkün olmuştur. Su akışını bir cihazla doğrudan ölçmenin zorluğu, çoğu zaman aracın incelenen bölümlerinin geçilemez yer altı kanallarında ve termal kuyularda bulunması, içinde bulunan kapatma vanaları nedeniyle Cihazın kurulum yerinden önce ve sonra gerekli düz bölüm uzunluklarına ilişkin gereksinimlere uymak her zaman mümkündür. Bu nedenle, doğrudan akış ölçümlerinin yanı sıra, ısıtma ana hattının incelenen bölümlerindeki soğutucu akış hızlarını belirlemek için, bazı durumlarda ağın bu bölümlerine bağlı binalara monte edilen ısı sayaçlarından elde edilen veriler kullanılmıştır. Binada ısı ölçer bulunmadığı durumlarda, bina girişlerinde portatif debimetre ile besleme veya dönüş boru hatlarındaki su debileri ölçülmüştür.

Şebeke suyunun akışını doğrudan ölçmek mümkün değilse, soğutucu akışını belirlemek için hesaplanan değerler kullanıldı.

Böylece, kazan dairelerinin çıkışındaki ve ısıtma şebekesinin incelenen bölümlerine bağlı binalar da dahil olmak üzere diğer alanlardaki soğutucu akış hızının bilinmesi, aracın hemen hemen tüm bölümlerindeki maliyetleri belirlemek mümkündür.

Tekniğin kullanımına bir örnek

Şunu da belirtmek gerekir ki, her tüketicinin veya en azından çoğunluğunun ısı sayacı olması durumunda böyle bir incelemenin yapılması en kolay, en uygun ve doğru olacaktır. Isı sayaçlarının saatlik veri arşivi olması daha iyidir. Onlardan gerekli bilgileri aldıktan sonra, kural olarak binaların birbirine yakın olduğu gerçeğini dikkate alarak, hem aracın herhangi bir yerindeki soğutma suyu akış hızını hem de kilit noktalardaki soğutma suyu sıcaklığını belirlemek kolaydır. bir termal oda veya kuyu. Böylece, Izhevsk'in mikro bölgelerinden birinde, siteyi ziyaret etmeden ısı kayıplarının hesaplamalarını yaptık. Sonuçlar, diğer şehirlerdeki benzer koşullara (soğutma sıvısı sıcaklığı, boru hattı servis ömrü vb.) sahip araçları incelerken elde edilen sonuçlarla hemen hemen aynıydı.

Ülkenin çeşitli bölgelerinde TS boru hatlarının yalıtım yüzeyinden gelen gerçek ısı kayıplarının tekrarlanan ölçümleri, geçilemeyen kanallara boru döşenirken 10-15 yıl veya daha uzun süredir faaliyette olan boru hatlarının yüzeyinden ısı kayıplarının olduğunu göstermektedir. standart değerlerin 1,5-2,5 katı aşılmaktadır. Boru hattı yalıtımında gözle görülür bir ihlal yoksa, tepsilerde su yoksa (en azından ölçümler sırasında) ve ayrıca varlığına dair dolaylı izler varsa bu durum geçerlidir; boru hattı görünüşte normal durumda. Yukarıdaki ihlallerin mevcut olması durumunda, gerçek ısı kayıpları standart değerleri 4-6 kat veya daha fazla aşabilir.

Örnek olarak, ısı temini Vladimir şehrinin termik santralinden (Tablo 2) ve bir kazan dairesinden gerçekleştirilen ısıtma sisteminin bölümlerinden birinin araştırmasının sonuçları verilmiştir. bu şehrin mikro bölgelerinin (Tablo 3). Toplamda, çalışma sırasında poliüretan köpük kabuklu yeni, ön yalıtımlı borularla değiştirilmesi planlanan 14 km'lik ısıtma hattının yaklaşık 9 km'si incelendi. 4 belediye kazan dairesi ve bir termik santralden ısı sağlanan boru hatlarının bazı bölümleri değiştirilmeye tabi tutuldu.

Anket sonuçlarının analizi, termik santrallerden ısı temini yapılan alanlardaki ısı kayıplarının, belediye kazan dairelerine ait ısıtma şebekesi alanlarındaki ısı kayıplarından 2 kat veya daha fazla olduğunu göstermektedir. Bunun nedeni büyük ölçüde hizmet ömürlerinin genellikle 25 yıl veya daha fazla olmasıdır; bu, kazan dairelerinden ısının sağlandığı boru hatlarının hizmet ömründen 5-10 yıl daha uzundur. Bize göre boru hatlarının daha iyi durumda olmasının ikinci nedeni, kazan dairesi çalışanlarının hizmet verdiği bölümlerin uzunluğunun nispeten küçük olması, kompakt bir şekilde konumlandırılmış olması ve kazan dairesi yönetiminin ısıtma durumunu izlemesinin daha kolay olmasıdır. ağ, soğutma sıvısı sızıntılarını zamanında tespit edin ve onarım ve bakım çalışmalarını gerçekleştirin. Kazan daireleri, besleme suyu akışını tespit etmeye yönelik cihazlara sahip olup, “makyaj” akışında gözle görülür bir artış olması durumunda sızıntılar tespit edilip giderilebilmektedir.

Dolayısıyla ölçümlerimiz, aracın değiştirilmesi planlanan bölümlerinin, özellikle de termik santrale bağlı bölümlerinin, yalıtım yüzeyinden artan ısı kayıpları açısından gerçekten kötü durumda olduğunu gösterdi. Aynı zamanda sonuçların analizi, aracın çoğu bölümünde nispeten düşük soğutma sıvısı hızlarına (0,2-0,5 m/s) ilişkin diğer araştırmalardan elde edilen verileri doğruladı. Bu, yukarıda belirtildiği gibi, ısı kayıplarında bir artışa yol açar ve eğer tatmin edici durumda olan eski boru hatlarını çalıştırırken bir şekilde haklı gösterilebilirse, o zaman bir aracı modernize ederken (çoğunlukla), çapını azaltmak gerekir. değiştirilen borular. Aracın eski bölümlerini yenileriyle değiştirirken, yüksek maliyetlerle (boru maliyeti, kapatma maliyeti) bağlantılı olan ön yalıtımlı boruların (aynı çapta) kullanılması gerektiği gerçeği göz önüne alındığında, bu daha da önemlidir. kapalı vanalar, dirsekler vb.), böylece yeni boruların çapını optimum değerlere düşürmek genel maliyetleri önemli ölçüde azaltabilir.

Boru hattı çaplarının değiştirilmesi tüm aracın hidrolik hesaplamalarını gerektirir.

Bu tür hesaplamalar, dört belediye kazan dairesinin teknik sistemleriyle ilgili olarak gerçekleştirildi; bu, 743 ağ bölümünden 430'unda boru çaplarının önemli ölçüde azaltılabileceğini gösterdi. Hesaplamalar için sınır koşulları, kazan dairelerinde sabit bir mevcut basınçtı (pompaların değiştirilmesi sağlanmadı) ve tüketicilere en az 13 m'lik bir basınç sağlanması Ekonomik etki, yalnızca boruların maliyetinin düşürülmesi ve kapatılmasından kaynaklanıyordu diğer bileşenleri hesaba katmadan vanaları kapatma - ekipmanın maliyeti (şubeler, kompansatörler vb.) .d.) ve ayrıca boru çapındaki azalma nedeniyle ısı kayıplarının azaltılması 4,7 milyon ruble olarak gerçekleşti.

Orenburg'un mikro bölgelerinden birindeki ısıtma sisteminin bir bölümünde boruların poliüretan köpük kaplamayla önceden yalıtılmış yenileriyle tamamen değiştirilmesinden sonra yaptığımız ısı kayıpları ölçümlerimiz, ısı kayıplarının standart olanlardan %30 daha düşük olduğunu gösterdi.

sonuçlar

1. Bir araçtaki ısı kayıplarını hesaplarken, geliştirilen metodolojiye uygun olarak ağın tüm bölümleri için standart kayıpların belirlenmesi gerekir.

2. Küçük ve uzak tüketicilerin varlığında, boru hattı yalıtım yüzeyinden kaynaklanan ısı kayıpları çok büyük olabilir (yüzde onlarca), bu nedenle bu tüketicilere alternatif ısı tedarikinin fizibilitesinin dikkate alınması gerekir.

3. Soğutma sıvısının taşınması sırasındaki standart ısı kayıplarının belirlenmesine ek olarak

Aracın bireysel karakteristik bölümlerindeki gerçek kayıpların belirlenmesi, durumunun gerçek bir resmini elde etmeyi, boru hatlarının değiştirilmesi gereken alanları makul bir şekilde seçmeyi ve 1 Gcal'in maliyetini daha doğru bir şekilde hesaplamayı mümkün kılacaktır. ısı.

4. Uygulama, araç boru hatlarındaki soğutma sıvısı hızlarının genellikle düşük olduğunu ve bunun da göreceli ısı kayıplarında keskin bir artışa yol açtığını göstermektedir. Bu gibi durumlarda, araç boru hatlarının değiştirilmesi ile ilgili çalışmalar yapılırken, aracın hidrolik hesaplamalarını ve ayarlanmasını gerektirecek, ancak ekipman satın alma maliyetini önemli ölçüde azaltacak ve önemli ölçüde azaltacak boruların çapını azaltmaya çalışılmalıdır. Aracın çalışması sırasında ısı kayıpları. Bu, özellikle modern ön yalıtımlı borular kullanıldığında geçerlidir. Bize göre 0,8-1,0 m/s'lik soğutma sıvısı hızları optimale yakındır.

[e-posta korumalı]

Edebiyat

1. “Belediye ısı tedarik sistemlerinde termal enerji ve soğutucuların üretimi ve iletiminde yakıt, elektrik enerjisi ve su ihtiyacını belirleme metodolojisi”, Rusya Federasyonu İnşaat ve Konut ve Toplumsal Hizmetler Devlet Komitesi, Moskova. 2003, 79 s.