Приказ 325

фактические тепловые потери в тепловых сетях

Как рассчитать фактические тепловые потери в тепловых сетях

Содержание

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.

Краткое описание тепловой сети

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

Котельная вырабатывает

  • 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.

Теплоизоляция выполнена

  • 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:

Тепловой поток

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

теплопроводность

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 участка Протя-женность участка, м Назначение трубопровода Наружный диаметр водоводов, мм Толщина стенки, мм Коеэф. Тепло-проводности стали, Вт/м*градус Толщина изоляции, мм
1 41,2 от 426 9 55 50
41,2 от 426 9 55 50
41,2 гв 108 4 55 50
2 152 от 426 9 55 50
152 от 426 9 55 50
3 274,3 от 426 9 55 50
274,3 от 426 9 55 50

Продолжение таблицы:

Номер участка Коеэф. Тепло-проводности изоляции, Вт/м*градус Температура теплоносителя, °С Температура на поверхности заизолированной трубы, °С Удельные теплопотери на 1 м, Вт Общие теплопотери, Вт
1 0,05 68 6 83,1 3 425
0,05 53 6 63,0 2 596
0,05 73 6 28,9 1 191
2 0,05 68 6 83,1 12 634
0,05 53 6 63,0 9 578
3 0,05 68 6 83,1 22 800
0,05 53 6 63,0 17 284

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.
Теплоизоляция Общие потери тепловой энергии в тепловых сетях с учетом процента покрытия и износа, кВт Расчет тепловых потерь в тепловых сетях с учетом процента покрытия и износа, Гкал/час
Стекловата 803,589 0,69092
ТЕРМОПЛЭКС 219,180 0,18845
Вспененный полиэтилен 86,468 0,07434
Всего: 1109,238 0,95372

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%

Посмотреть на пример обследования перед модернизацией котельной и тепловой сети.

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.

Обследование тепловой сети. Карты дефектов и выявленные тепловые потери

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

Карты дефектов и выявленные тепловые потери

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

Карты дефектов и выявленные тепловые потери

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

Повреждена теплоизоляция трубопроводов с теплоносителем

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

Карты дефектов и выявленные тепловые потери. Обследование тепловой сети

Открытые участки трубопроводов без изоляции.

Открытые участки трубопроводов без изоляции

Открытые участки трубопроводов без изоляции.

Карты дефектов и выявленные тепловые потери

Частичное разрушение теплоизоляции трубопроводов с теплоносителем.

определение тепловых потерь в тепловых сетях

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

Частичное разрушение теплоизоляции трубопроводов с теплоносителем

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

Обследование тепловой сети

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

Максимальная температура на открытых участках составляла 63,8 °C

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

тепловые потери +в тепловых сетях - карты дефектов и выявленные тепловые потери

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

потери тепловой энергии в тепловых сетях

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

Частичное разрушение теплоизоляции трубопроводов с теплоносителем

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

потери тепла в тепловых сетях

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

не нормативные потери в тепловых сетях

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

определение тепловых потерь в тепловых сетях

Частичное разрушение теплоизоляции трубопроводов с теплоносителем под воздействием окружающей среды.

Узнать про обследование систем водоснабжения.

потери тепла в тепловых сетях

Частичное разрушение теплоизоляции трубопроводов с теплоносителем под воздействием окружающей среды.

Обследование тепловой сети. Карты дефектов и выявленные тепловые потери

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

Частичное разрушение теплоизоляции трубопроводов с теплоносителем

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

потери тепловой энергии в тепловых сетях

Частичное разрушение теплоизоляции трубопроводов с теплоносителем под воздействием окружающей среды.

Участки объекта без дефектов, аномалий и тепловых потерь

Карты дефектов и выявленные тепловые потери

Трубопроводы полностью заизолированы, тепловые потери соответствуют нормативным потерям.

Трубопроводы полностью заизолированы

Трубопроводы полностью заизолированы, тепловые потери соответствуют нормативным потерям.

тепловые потери соответствуют нормативным потерям

Трубопроводы полностью заизолированы, тепловые потери соответствуют нормативным потерям.

Нет дефектов и тепловых потерь

Трубопроводы полностью заизолированы, тепловые потери соответствуют нормативным потерям.

нормативные потери в тепловых сетях

Трубопроводы полностью заизолированы, тепловые потери соответствуют нормативным потерям.

нормативные тепловые потери

Трубопроводы полностью заизолированы, тепловые потери соответствуют нормативным потерям.

Обследование тепловой сети

Трубопроводы полностью заизолированы, тепловые потери соответствуют нормативным потерям.

Обследование тепловизором

Тепловизионное обследованиеот 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.

Технические характеристики «Testo 871»

Тепловизор testo 871 Наименование СИ Тепловизор
Производитель testo 871
Марка СИ 871
Заводской № 1008266
№ в Госреестре средств измерений 44367-10
Технические характеристики
Размер детектора, пиксели 240×180
Качество снимка NETD, мK 90
Погрешность ±2 °C или ±2%
Температурный диапазон, °C -30…+650
Рабочая температура, °C -15 … +50
Тип зонда инфракрасный
Тип хранения изображения съемная карта памяти SD

Технические характеристики «Testo 622»

Термогигрометр testo 622 Наименование СИ Термогигрометр
Производитель testo
Марка СИ 622
Заводской № 39501565/005
№ в госреестре средств измерений 35319-07
Технические характеристики
Диапазон измерения 300…1200,0 гПа
Погрешность измерения влажности (при 25±5°С), % не более ±3
Диапазон измерения температуры, °С -10…+60
погрешность измерения температуры, °С не более ±0,4
Размеры 185 x 105 x 36 мм

Технические характеристики «Testo 405»

Термоанемометр testo 405 Наименование СИ Термоанемометр
Производитель testo
Марка СИ 405
Заводской № 41518249/410
Скорость потока
Диапазон измерений 0 … +99990 м³/ч
Термоанемометр
Диапазон измерений 0 … 5 м/с (-20 … 0 °C)
0 … 10 м/с (0 … +50°C)
Погрешность ±(0.1 м/с + 5% от изм. знач.) (0 … +2 м/с)
±(0.3 м/с + 5% от изм. знач.) (в ост. диапазоне)
Разрешение 0.01 м/с
Измерение температуры
Диапазон измерений -20 … +50 °C
Погрешность ±0.5 °C
Разрешение 0.1 °C
Рабочая температура 0 … +50 °C
Размеры 490 x 37 x 36 мм

Приказ Министерства энергетики РФ от 1 февраля2010 г. № 36

«О внесении изменений в приказы МинэнергоРоссии от 30.12.2008 № 325 и от 30.12.2008 № 326»

(Извлечение)

В соответствии со статьей25 Федерального закона от 23 ноября 2009 г. №261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективностии о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации»(Собрание законодательства Российской Федерации, 2009, № 48, ст. 5711), пунктом4.5.4 Положения о Министерстве энергетики Российской Федерации, утвержденного постановлениемПравительства Российской Федерации от 28 мая 2008 г. № 400 (Собрание законодательстваРоссийской Федерации, 2008, № 22, ст. 2577; 2009, № 52, ст. 6586), пунктом 22 Основценообразования в отношении электрической и тепловой энергии в Российской Федерации,утвержденных постановлением Правительства Российской Федерации от 26 февраля 2004г. №109 (Собрание законодательства Российской Федерации, 2004, № 9, ст. 791; 2005,№ 1, ст. 130), и распоряжением Правительства Российской Федерации от 1 декабря 2009г. №1830-р (Собрание законодательства Российской Федерации, 2009, № 50, ст. 6114)приказываю:

1. Внести в Инструкциюпо организации в Министерстве энергетики Российской Федерации работы по расчетуи обоснованию нормативов технологических потерь при передаче тепловой энергии, утвержденнуюприказом Министерства энергетики Российской Федерации от 30 декабря 2008 г. № 325(зарегистрирован Минюстом России 16 марта 2009 г., регистрационный № 13513) (далее- Инструкция), следующие изменения:

в пункте 6:

абзац второй изложить вследующей редакции:

«нормативные и отчетные,в том числе полученные на основании показаний приборов учета, значения технологическихпотерь при передаче тепловой энергии за два года, предшествующих текущему году,нормативные значения технологических потерь текущего года и планируемые значениятехнологических потерь на регулируемый год (Приложение 5, таблицы 5.3, 5.4 и 5.5);»;

после абзаца третьего дополнитьабзацем следующего содержания:

«При установлениинормативных значений технологических потерь при передаче тепловой энергии на регулируемыйпериод (отклонения от условий работы тепловых сетей при этом не должны превышатьизложенных в пункте 5 настоящей Инструкции) в случае, если фактические значениятехнологических потерь при передаче тепловой энергии, полученные на основании показанийприборов учета, ниже их расчетных значений, в норматив включаются фактические значениятехнологических потерь при передаче тепловой энергии.»;

в абзаце четвертом пункта7 слова «в соответствии с Федеральным законом от 3 апреля 1996 г. № 28-ФЗ «Об энергосбережении»(Собрание законодательства Российской Федерации, 1996, № 15, ст. 1551; 2003, № 14,ст. 1255; 2006, № 52, ст. 5498)» заменить словами «в соответствии с Федеральнымзаконом от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетическойэффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты РоссийскойФедерации» (Собрание законодательства Российской Федерации, 2009, № 48, ст.5711).»;

в таблице 5.3 приложения№ 5 к Инструкции в графах 5 и 9 слова «отчет, м3 (т)» заменитьсловами «отчет, м3(т), в т.ч. факт. по приборам учета»;

в таблице 5.4 приложения№ 5 к Инструкции в графах 5 и 11 слова «отчет, тыс. Гкал» заменить словами»отчет, тыс. Гкал в т.ч. факт. по приборам учета»;

в таблице 5.5 приложения№ 5 к Инструкции в графах 5 и 9 слова «отчет, тыс. кВтч» заменить словами»отчет, тыс. кВтч в т.ч. факт. по приборам учета»;

в таблице 10.2 приложения№ 10 к Инструкции в графах 3, 4, 15, 16, 27 и 28 слова «отчетные за период»заменить словами «отчетные за период в т.ч. факт. по приборам учета»;

Дополнить приложением №14 согласно приложению № 1 кнастоящему приказу.

Министр С.И. Шматко

Зарегистрировано в МинюстеРФ 27 февраля 2010 г.

Регистрационный № 16520

Приложение № 1
к приказу Министерства энергетики РФ
от 1 февраля 2010 г. № 36

Приложение№ 14
к Инструкции по организации
в Минэнерго России работы
по расчету и обоснованию
нормативов технологических потерь
при передаче тепловой энергии

Динамикаосновных показателей работы тепловых сетей

№№ пп.

Показатели*

Предбазовый период

Базовый период

Утвержденный период

Регулируемый период

отчет, в т.ч факт. потери по приборам учета

отчет, в т.ч факт. потери по приборам учета

план

расчет

теплоноситель

потери и затраты теплоносителя, т(м3):

пар

конденсат

вода

среднегодовой объем тепловых сетей, м3:

пар

конденсат

вода

отношение потерь и затрат теплоносителя к среднегодовому объему тепловых сетей, %:

пар

конденсат

вода

отношение потерь и затрат теплоносителя к среднегодовому объему тепловых сетей, %/час (п. 1.3:8 760):

пар

конденсат

вода

тепловая энергия

потери тепловой энергии, тыс. Гкал:

пар

конденсат

вода

материальная характеристика тепловых сетей в однотрубном исчислении, м2

пар

конденсат

вода

отпуск тепловой энергии в сеть, тыс. Гкал:

пар

вода

суммарная присоединенная тепловая нагрузка к тепловой сети, Гкал/ч:

пар

вода

отношение потерь тепловой энергии относительно материальной характеристики,

Гкал/м2:

пар

конденсат

вода

отношение потерь тепловой энергии к отпуску тепловой энергии в сеть, %:

пар

вода

электрическая энергия

расход электроэнергии. тыс. кВт ´ ч

количество, ед:

ПНС

ЦТП

* кратко излагаются причины увеличениянормативов на регулируемый год (расчет) относительно показателей текущего периода(план) и (или) фактических показателей предыдущих лет.

Добавить комментарий