Egy szoftvercsomag a hőszigetelés optimális hőszigetelésének optimalizálása érdekében
VG Khromchenkov, az osztály vezetője. labor. Y. Yavorovsky, Ph.D. Egyetemi docens,
TY Poluektova, posztgraduális hallgató,
szék "Ipari hő-és villamosenergia-rendszerek"
Moszkvai Energetikai Intézet (Műszaki Egyetem),
AY Samarin, LLC "ERKON-Technology"
A modern körülmények között a hőenergia ésszerű felhasználása alapvető fontosságú az ipari vállalkozások gazdaságos működésében, valamint a különböző fogyasztóknak és elsősorban a lakás- és kommunális szolgáltatásokhoz hőellátó vállalkozásoknak. A hűtőközeg szállítása során a hőveszteség csökkentésének szerepe a hőszigeteléshez tartozik.
Szerint a közelítő becslések növekedést hővel védelmi tulajdonságainak hőszigetelő szerkezetek ipari létesítmények, berendezések és csővezetékek, távfűtési rendszerek és védelem az épületek energiamegtakarítást eredményeznek, több mint 20 millió.
A hővezető hőszigetelő szerkezetének minősége alapján a hőveszteség és tartóssága függ, mivel ez a design egyidejűleg megvédi a cső külső felületét a korróziótól.
Ebben a vonatkozásban vált sürgető probléma kiszámításának hőveszteség a hűtőfolyadék közlekedési tekintve befolyásoló tényezők, valamint azonosítja a leghatékonyabb design, a hő és a hideg ujját, ami biztosítja a gazdaságilag indokolt a hőveszteséget és a hideg.
A hűtőközeg szállítása során a hőveszteség meghatározása mind a maguk, mind a fogyasztók számára egyaránt fontos feladat, mivel a kapott eredmények befolyásolják a hőenergia díjszabás végső értékét. A hőveszteségek nagyságának ismerete lehetővé teszi a központi fűtőkészülék fő és segédberendezésének, valamint végső soron a hőenergia forrásának megfelelő kiválasztását.
A hőhordozó szállítás során a hőveszteségek nagysága meghatározó tényező lehet a hőellátó rendszer szerkezetének megválasztásában, lehetséges decentralizációjával, a hőhálózat hőmérsékleti ütemtervének megválasztásával,
Általánosságban elmondható, hogy több fő irányt is kijelölhetünk, amikor a hűtőközeg szállítása során megfelelő hőveszteség kiszámításra van szükség:
1. A szabvány hőveszteségek meghatározása mind a csővezeték szigetelőfelületén, mind pedig a hűtőközeg szabványos szivárgásától függően. Ez annál is inkább fontos az Energiaügyi Minisztérium [1] követelményével (rendelettel) kapcsolatban, hogy az ilyen településeket olyan hőellátó szervezetek végezték, amelyek hőenergia termelést biztosítanak a lakosság számára. A standard hőveszteségek közvetlenül figyelembe veszik a fő befolyásoló tényezőket: a csővezeték hosszát, annak átmérőjét és a hűtőközeg hőmérsékletét és a környezetet. Ne vegye figyelembe a csővezeték szigetelésének tényleges állapotát. A szabványos hőveszteséget az egész TS-re kell kiszámítani a hűtőfolyadék-szivárgásokkal és hőcserélőkkel szembeni hőveszteségek meghatározásával, valamint az összes olyan csővezeték szigetelőfelületén keresztül, amelyen keresztül a hő rendelkezésre áll a rendelkezésre álló hőforrásból. Ezeket a számításokat mind a tervezett (számított) verzióban kell elvégezni, figyelembe véve a külső levegő hőmérsékletének, a talajnak, a fűtési időszak időtartamának átlagát stb. és végül finomítani kell ezeket a paraméterek tényleges adatai alapján, beleértve a hűtőközeg tényleges hőmérsékletét az előremenő és a visszatérő csővezetékben.
2. Hőveszteségek és hidegveszteségek meghatározása (hűtőközeg szállítása esetén) a csővezeték felszínéről a hőszigetelés előtt és után, a csővezetékek szigetelésével és a megtérülési időszakokkal kapcsolatos munka gazdasági hatékonyságának meghatározásával. Ezeket a számításokat gyakran a vállalkozások energiafelmérésével végzik.
3. A szigetelő bevonat optimális vastagságának meghatározása, figyelembe véve az ismert csővezeték-módszerek energia- és gazdasági mutatóit. A szigeteletlen csővezetékek szigetelésére vagy a szigetelő bevonatok cseréjére irányuló munkák gyakorlatában gyakorlatilag nincs eshetőség az optimális vastagság meghatározására a hőszigetelés beszerzése előtt, ami végső soron pénzügyi veszteséghez vezet. Alapvetően ez annak köszönhető, hogy hiányoznak a megfelelő számítási programok a hőellátó és a hőfogyasztó vállalkozások számára, valamint hogy a vállalkozások energia-szolgáltatási vezetői nem értették meg e munka fontosságát.
4. Az ilyen típusú hőszigetelés vastagságának meghatározása, figyelembe véve az SNiP követelményeinek teljesítéséhez szükséges összes befolyásoló tényezőt. Ezeket a számításokat gyakorlatilag gyakorlatilag nem hajtják végre az előző bekezdésben említett okok miatt.
Példaként említsük meg az utolsó két problémát, mivel ez a legnehezebb és érdekesebb a gyakorlati alkalmazás szempontjából.
Például a szigetelés szabványos vastagságának függése a hűtőközeg hőmérsékletén az 57 mm-es cső külsõ átmérõjû csõvezetékek lefektetésére szolgáló felületi módszerrel.
1. ábra - Normatív csőszigetelés vastagsága
Sajnálatos módon általában a szükséges hőszigetelés vastagságát egyáltalán nem számolják, ez mind az ipari vállalkozások, mind a települési közművek esetében jellemző.
Az SNiP hőszigetelési követelményei gyakran nem frissülnek. 1959 óta csak 4 normatív dokumentumot dolgoztak ki, amelyek szabályozzák a hőszigetelt csővezetékek hőveszteségének normáit. Nyilvánvaló, hogy az SNiP csak olyan általános tendenciákat vesz figyelembe, amelyek a hűtőközeg szállítása során a hőveszteségekre vonatkozó követelmények szigorítását szolgálják. Ugyanakkor nehéz figyelembe venni valamennyi tényező, különösen a gazdasági tényezők hatását a csővezeték átmérőinek teljes skálájára, ezért a normál hőveszteséget biztosító hőszigetelés szükséges vastagságának meghatározása nem mindig gazdaságos. Véleményünk szerint a legmegfelelőbb a szigetelő bevonat optimális vastagságának kiszámítása a mai sajátos körülmények között, figyelembe véve a fő befolyásoló tényezők változásának kilátásait [4], [5].
Optimalizálás kritériuma az a minimális összege költségek vásárlására hőszigetelő anyagból és egy bevonó anyag, amely növeli a növekvő vastagsága a szigetelés, és a költségek hőveszteségek, amely ennek megfelelően csökken a növekvő vastagsága a szigetelés (lásd. 2. ábra).
2. ábra - A szigetelés vastagságának optimalizálásának elve
Gyakorlati számításoknál számítógépes programot alkalmaznak, amely lehetővé teszi a hőszigetelés optimális vastagságának meghatározását a csővezeték különleges működési feltételeihez. A számítás a csővezetékek különböző típusainak kivitelezésére megoldható: felszíni, földalatti csatorna és földalatti csatorna. Mindegyik esetben a hőcserélési folyamat kiszámításához használt képlet tömítőanyagát használjuk [6]. A program figyelembe veszi a hődíjak lehetséges változását a működés időszakában, valamint a hőszigetelés hőszigetelési tulajdonságainak romlását.
Mivel a becsült környezeti hőmérséklet vesszük az átlagos külső hőmérséklet fektetése során az antenna lenyisszant „Építőipari éghajlattan” [7], és az átlagos talaj hőmérséklete mélységben szóló fűtési csővezeték hossztengelye egy földalatti fektetés. A hűtőközeg számított h mérséklete a hőhálózat termikus ütemezésétől függően átlagos éves hőmérsékletet feltételez.
Az adatbeviteli ablak megjelenését a 3. ábrán mutatjuk be - a 4. ábrán a földi fekvésnél a földalatti csatorna és a csatorna mentes.
3. ábra - Az adatbeviteli ablak megjelenése a földi fekvéshez
4. ábra - Az adatbeviteli ablak megjelenése a föld alatti fekvéshez
A számítások azt mutatták, hogy az összeget a optimális szigetelési vastagság befolyásolják olyan tényezők, mint a hőmérséklet a hűtőközeg, az átmérője a cső, a hővezetési együttható hőszigetelő anyagot és az a változás működés közben, a szél sebessége (a föld feletti fektetés), környezeti hőmérséklet, valamint az élettartam a csővezeték. A hőszigetelés termofizikai tulajdonságainak változását (a hővezetőképességi tényező növelésének irányában) állandó anyaghatékonyság jellemzi [8].
Kivételesen nagy hatással van a hőszigetelés optimális vastagságának meghatározására, ami a hőforrás tulajdonjoga és ennek megfelelően a fogyasztó által szolgáltatott hő költségeinek tulajdonítható. Harmadik fél forrása esetén a megtakarítási összeget a hő egységköltségének figyelembevételével számítják ki. Ha a hőforrás ehhez a szervezethez tartozik, a különböző célokra szolgáló csővezetékek hőszigetelésének vagy az új fűtési hálózatok tervezésének vezető munkája, a számításokat a megtakarított üzemanyag költségének figyelembevételével végzik el. Figyelembe véve, hogy a tüzelőanyag-összetevő a Gcal hőmennyiségében 10-30% tartományban van, a hőforrás tulajdonjoga nagy hatással lehet a szigetelés optimális vastagságának megválasztására.
Példaként az 5. ábra a szigetelés optimális vastagságának függését mutatja a hűtőközeg hőmérsékletén a különböző földi csővezetékek különböző anyagaihoz viszonyítva.
5. ábra - A szigetelés optimális vastagságának függvénye
hűtőfolyadék hőmérséklete (felszíni tömítés)
Számítás bemenet:
- a csővezeték külső átmérője: 219 mm;
- szigetelőanyag: poliuretán hab; habszivacs K-flex; ásványgyapot;
- éghajlati adatok a moszkvai város számára;
- A számításokban használt szigetelés költsége: 18500 rubel / m 3; 60000 dör / m 3; 4000 dörzs / m 3;
- bevonóanyag költsége: 300 rubel / m 2;
- a csővezeték éves használatának óraszáma: 8 000 óra;
- életidő, azaz: 25 év; 25 év; 10 év;
- a hőenergia ára: 250 rubel / GJ;
- a hőár emelkedési együtthatója: 1,05;
- munkaképesség állandó: poliuretán hab 0,007; habszivacs K-flex 0.0065;
ásványgyapot 0,018;
- a saját forrásból származó hőellátást.
Amint az az ábrán látható, a hűtőközeg hőmérsékletének és a szigetelőanyag hővezető képességének növelésével az optimális hőszigetelő vastagság nő.
A megoldandó probléma kezdeti körülményei, nevezetesen a hőszigetelés költségei nagy hatással vannak a hőszigetelés optimális vastagságának értékére. Például a poliuretán habszigetelésben előszigetelt csövek költsége jelentősen különbözik a PPU héja költségétől. Így a hőszigetelés optimális vastagsága is más lesz. Érdekes az SNiP normái által kiszámított hőszigetelés vastagságainak összehasonlítása, és optimalizálási számításokkal határozható meg. A 6. ábra a PPU hőszigetelés vastagságának kiszámításának eredményeit mutatja be egy föld alatti csatornázási módszer alkalmazásához.
6. ábra - A hőszigetelés optimális és standard vastagságának összehasonlítása
1 - a hőszigetelés vastagsága, amelyet az SNiP határoz meg; 2 - a szigetelés optimális vastagsága, figyelembe véve az előszigetelt cső költségét; 3 - a hőszigetelés optimális vastagsága, figyelembe véve a PPU héja költségét.
- a csővezeték külső átmérője: 219 mm;
- szigetelőanyag: poliuretán hab;
- a talaj hővezető képessége # 955; gr = 1,36 W / m # 8729; K;
-a fűtési fő tengely tengelyének mélysége 1,5 m;
- hőmérsékleti diagram 65/50 ° C;
-a csövek közötti távolság 1 m;
-a hőszigetelés költsége, figyelembe véve a cső költségeit: 50000 dör / m 3;
-bevonatszigetelés költsége: 300 rubel / m 2;
-a héj költsége PPU: 18500 dör / m 3;
-a csővezeték éves használatának óraszáma: 8 000 óra;
-élettartam: 20 év;
-a hőenergia ára: 250 rubel / GJ;
-a hőár emelkedési együtthatója: 1,05;
- munkaképességi állandó: 0,000165;
-a harmadik fél forrásából származó hőellátást.
Amint az az ábrán látható, az optimális hőszigetelő vastagság nem egyezik meg az SNiP által meghatározott szigetelés vastagságával. Ezenkívül különbözik az előremenő és a visszirányú csővezetékhez, mert a hűtőközeg hőmérsékletétől függ.
A program lehetővé teszi, hogy ne csak a szigetelés optimális vastagságát, hanem normatívát is meghatározzuk, valamint meghatározzuk a hőveszteségeket mind az elszigetelt, mind a nem szigetelt csővezetékekről. A program lehetővé teszi a gazdasági paraméterek, például a szigetelőszerkezet megtérülési idejének és a nettó jelenértéknek a meghatározását is, amely a megvalósított projekt gazdasági hatékonyságát tükrözi.
A szigetelés optimális vastagságának meghatározására kidolgozott program alkalmazása egyszerű és gyorsan kifizető intézkedés a hőenergia megtakarítására és az energiatakarékossági program végrehajtására.
7. SNiP 23-01-99. Épületek klimatológiája.