23 января 2018, вторник

Справочно-информационный центр

Энергоэффективность тепловых сетей бесканальной прокладки

К.т.н. В.Б. Ковалевский, директор Центра Защиты от коррозии, ОАО ВНИИСТ, г. Москва За прошедшие 20 лет ситуация в области строительства и эксплуатации тепловых сетей в РФ изменилась довольно существенно. Эти изменения произошли, в первую очередь, благодаря применению в тепловых сетях труб изолированных в заводских условиях с использованием в качестве теплоизоляции пенополиуретана, для краткости - предизолированных труб.

В настоящее время в России создана промышленная и законодательная база для широкого внедрения труб с пенополиуретановой теплоизоляцией типа «труба в трубе» в практику строительства и капитального ремонта теплопроводов. Однако созданная нормативно-техническая документация (НТД) не в полной мере отражает особенности различных регионов России. Не указано в ней и на необходимость периодического обновления НТД с учетом изменяющейся ситуации в области экономики и принципов формирования ценовой политики в сфере теплоснабжения.

Использование эффективных теплоизоляционных материалов существенно влияет на нормы теплопотерь в тепловых сетях, т.е. на энергоэффективность тепловых сетей. В основу разработки норм линейных теплопотерь положено решение технико-экономической задачи получения минимума суммарных приведенных затрат на теплоизоляцию трубопроводов и стоимости тепловой энергии, потерянной в теплосети при транспорте теплоты. При этом очевидно, что с ростом толщины тепловой изоляции растут затраты на материалы ТИ и снижаются теплопотери в теплосетях, а оптимальное соотношение приведенных затрат зависит от цены на тепловую энергию в данном регионе и стоимости теплоизоляционных материалов. Естественно, что в различных регионах в условиях рыночной экономики цены, как на тепловую энергию, так и на теплоизоляционные материалы, могут существенно отличаться. И это не обязательно связано с климатической зоной региона.

В СНиП 41.02-2003 «Тепловые сети» написано: «Выбор толщины теплоизоляции следует производить по СНиП 41.03-2003 на заданные параметры с учетом климатологических данных пункта строительства, стоимости теплоизоляционной конструкции и теплоты», т.е. следует учитывать технико-экономические показатели тепловых сетей.

С изменением цен на теплоизоляционные материалы, применяемые в конструкции теплоизолированных труб, и ростом цен на тепловую энергию могут изменяться расчетные значения оптимальных величин нормативных тепловых потерь в теплосетях.

На рис. 1 приведены, в качестве примера, регламентируемые в СНиП 41.03-2003 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов» (и в предшествовавшем ему СНиП 2.04.14-88) нормы плотности теплового потока для теплоизолированных трубопроводов и значения теплопотерь для региона г. Москвы, оптимизированных технико-экономическими расчетами по ценам 2001 и 2009 гг. Из этого графика видно, что практически никаких изменений за прошедшее время между выходом СНиПов в расчетах по определению нормативных тепловых потерь для данных условий прокладки тепловых сетей не произошло. За период 2001 и 2009 гг цена тепловой энергии в г. Москве выросла примерно в 2 раза (с 400 до 800 руб за 1 Гкал), но цены на материалы теплоизоляционной конструкции из ППУ тоже возросли суммарно в соизмеримом размере. Поэтому расчетные значения оптимальных теплопотерь изменились незначительно, хотя отличие нормативных и оптимальных для региона теплопотерь более, чем существенно.

В 2001 г. вышел ГОСТ 30732-2001 «Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке. Технические условия», применение которого значительно снизило фактические теплопотери в тепловых сетях.

Как видно из приведенного графика на рис. 2, использование в тепловых сетях труб, теплоизолированных по ГОСТ 30732, существенно повышает энергоэффективность тепловых сетей по сравнению с нормами, приведенными в СНиП. Нормы, приведенные в СП 41-103-2000 «Свод правил по проектированию и строительству. Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов», практически соответствуют показателям, полученным от применения труб, теплоизолированных по ГОСТ 30732. Однако толщина теплоизоляции, принятая в ГОСТ 30732 (как 2001 г, так и 2006 г.), так же не является оптимальной, т.е. рассчитанной с учетом климатических и ценовых характеристик различных регионов России. Здесь следует отметить, что при разработке ГОСТа 30732-2001 ставилась задача гармонизировать этот документ с действовавшими в то время Европейскими нормами (EN), а также учитывать то, что большинство отечественных производителей полиэтиленовых оболочек использовали импортное оборудование с размерным рядом, соответствующим EN 253.

На рис. 3 сопоставляются нормативные толщины тепловой изоляции, непосредственно приведенные в ГОСТ 30732-2006 (для труб типа 1), толщина теплоизоляции, приведенная в СП 41-103-2000, а также толщина теплоизоляции, рассчитанная при оптимальных тепловых потерях, приведенных на рис. 1, т.е. по ценам 2001 и 2009 г.

Следует обратить внимание на то, что в денежном исчислении экономия средств при эксплуатации тепловых сетей, построенных в 2001 г. с оптимальными толщинами теплоизоляции, в 2009 г возросла бы более, чем в 2 раза, а к 2014 г. уже почти в 4 раза, т.к. в 2013 г цена тепловой энергии в Москве составляла уже 1590 руб. за 1 Гкал (см. рис. 4).

В ГОСТе 30732-2006 для труб с ППУ изоляцией предусмотрено два типа изоляции: нормальный и усиленный (для неполного ряда диаметров труб). Усиленный тип изоляции предназначен для районов с суровым климатом и длительным отопительным сезоном. На рис. 5 приведены значения толщин теплоизоляции из ППУ по ГОСТ 30732-2006 для типов 1 и 2, а также расчетные оптимальные значения для региона г. Тюмени при стоимости тепловой энергии 642,94 руб. за гигакалорию (апрель 2013 г) и стоимости материалов теплоизоляционной конструкции по ценам в Тюмени в 2013 г.

Как видно из рис. 5, оптимальная толщина теплоизоляции на тепловых сетях в Тюмени должна быть несколько ниже, чем оптимальная толщина теплоизоляции в Москве (см. рис. 3) из-за существенной разницы в стоимости тепловой энергии, транспортируемой по тепловым сетям в Москве и Тюмени.

На рис. 6 приведены нормы плотности теплового потока для трубопроводов двухтрубных водяных сетей при подземной бесканальной прокладке и продолжительности работы в год более 5000 ч по СНиП 41-03-2003 и расчетные, для климатических условий г. Тюмени, плотности теплового потока (линейные тепловые потери) для ППУ изоляции при подземной бесканальной прокладке. Расчетными являются значения линейных тепловых потерь для теплоизоляции из ППУ при толщине, соответствующей минимальным суммарным затратам, т.е. расчетные оптимальные теплопотери для региона г. Тюмени при уровне цен на теплоизоляционные материалы и тепловую энергию, сложившемся в 2013 г.

Приведенные здесь графики достаточно определенно указывают на влияние экономики, а точнее - региональных цен, на технические параметры теплоизоляции тепловых сетей. И эти технические параметры должны рассчитываться и периодически корректироваться для каждого региона.

Еще несколько слов об энергоэффективности труб с ППМ изоляцией в тепловых сетях. ППМ изоляция теоретически состоит из трех основных слоев: плотного антикоррозийного плотностью 400-600 кг/м3, толщиной 3-8 мм, с функцией защиты трубы от внешней коррозии; пористого теплоизоляционного слоя плотностью 80-100 кг/м3 и плотного механо-гидрозащитного плотностью 400600 кг/м3, толщиной 5-10 мм (в роли защитной оболочки). Так как теплопроводность пористых материалов зависит от плотности, то приведенное в ТУ на ППМ значение коэффициента теплопроводности ППМ изоляции - 0,044 Вт/(м.ОС) следует рассматривать, как некое усредненное значение, характеризующее весь слой теплоизоляции. Существенно более высокая теплопроводность теплоизоляции влечет за собой целый ряд нежелательных последствий при строительстве и эксплуатации теплоизолированных трубопроводов. Здесь я говорю только об энергоэффективности.

В 2013 г. во ВНИИСТ была проведена работа по оценке энергоэффективности тепловых сетей в ППУ и ППМ изоляции для г. Тюмень. Если учитывать, что стоимость тепловой энергии в Тюмени на апрель 2013 г. составила 642,94 руб. за гигакалорию (без НДС) и принять эту цену для расчетов, то можно оценить дополнительные к нормативным удельные затраты от тепловых потерь (в рублях за 1 год на протяженность 1 км) в теплосетях с тепловой изоляцией из ППМ и ППУ.

На рис. 7 приведено сравнение затрат от тепловых потерь за отопительный сезон от подающего и обратного трубопроводов тепловых сетей с теплоизоляцией ППУ и ППМ при подземной прокладке для региона г. Тюмени по отношению к нормативным по СНиП 41.03-2003.

Теплопотери в тепловых сетях с тепловой изоляцией из ППМ существенно больше, чем теплопотери в тепловых сетях с тепловой изоляцией из ППУ Кроме того, величина теплопотерь в тепловых сетях с тепловой изоляцией из ППМ во многих случаях превышает нормативные значения, даже те, которые приведены в СНиПе 41.03-2003.

Энергоэффективность тепловых сетей бесканальной прокладки в РФ может быть существенно повышена, если в полной мере использовать достигнутые к настоящему времени в России технические возможности по строительству теплопроводов из труб с высокоэффективной заводской теплоизоляцией, в первую очередь из ППУ, и энергично ликвидировать устаревшие морально и физически участки тепловых сетей, приводящие к повышенным энергозатратам и к перебоям в теплоснабжении.

По мере неизбежного роста цен на тепловую энергию с течением времени, энергоэффективность передачи тепловой энергии по уже построенным тепловым сетям с теплоизоляцией из ППУ, выраженная в денежном исчислении, будет возрастать и, следовательно, экономия средств при централизованном теплоснабжении будет возрастать по сравнению с расчетами, выполненными в период проектирования и строительства.

Источник информации: http://www.rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=3228


Мероприятия

Январь
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
1 2 3 4 5 6 7
8 9 10 11 12 13 14
15 16 17 18 19 20 21
22 23 24 25 26 27 28
29 30 31