Значительные потери тепловой энергии в системах отопления имеют место в результате отсутствия тепловой изоляции на части трубопроводов и недостаточной тепловой изоляции другой части трубопроводов системы.
Конструкция и толщина изоляционного слоя тепловой изоляции должна определяться на основании технико-экономических расчетов исходя из стоимости материалов и затрат труда на теплоизоляционную конструкцию и стоимости тепловой энергии. Применяемая в настоящее время конструкция и толщина тепловой изоляции была обоснована очень давно и в течение последних, примерно двухдесятилетий не претерпела изменений, в то время как стоимость тепловой энергии постоянно возрастала.
В общем случае годовые расходы в эксплуатации будут складываться из стоимости тепловой изоляции, отнесенной к году эксплуатации, и потерь тепловой энергии. Для принятого типа изоляции по мере увеличения толщины теплоизоляционного слоя уменьшаются тепловые потери и, следовательно, расход топлива на выработку тепловой энергии, но одновременно возрастает стоимость тепловой изоляции. Наиболее экономичным будет вариант, когда суммарные годовые расходы на изоляцию и на потери тепловой энергии будут минимальными, т.е.
Q×zт + Eн×DКиз = min,
где Q - годовые теплопотери, Гкал/год; zт - стоимость тепла, руб/Гкал;
DКиз - начальная стоимость изоляции, руб.; Eн - нормативный коэффициент экономической эффективности, в расчетах рекомендуется принимать равным 0,15.
Минимальные суммарные годовые расходы позволяют определить экономическую толщину изоляции. Экономическая толщина изоляции может быть определена графическим методом. Для этого вычисляют стоимость годовых потерь при различной толщине изоляции для определенной стоимости тепловой энергии, а также определяют годовые отчисления от начальной стоимости тепловой изоляции при различной ее толщине. Построение соответствующих кривых и на их основе кривых суммарных расходов для различных толщин изоляции и стоимости тепловой энергии с учетом условий прокладки трубопроводов позволит определить экономическую толщину тепловой изоляции для каждого конкретного случая.
В настоящее время наибольшее распространение для трубопроводов имеет теплоизоляционная конструкция, состоящая из слоя минеральной ваты или вспененного полиэтилена.
В этом случае тепловые потери трубопроводами определяют по формуле:
где t - температура теплоносителя, °С; tн - температура окружающего воздуха, °С; l¢из - коэффициент теплопроводности изоляционного слоя, ккал/(ч×м×°С), для минеральной ваты l¢из = 0,05; l¢¢из - коэффициент теплопроводности асбестоцементной штукатурки рекомендуется принимать равным 0,09; dн - наружный диаметр трубы, м; d¢из - наружный диаметр слоя минеральной ваты, м; d¢¢из - наружныйдиаметр слоя асбестоцементной штукатурки, м; aн - коэффициент теплоотдачиот поверхности изоляции в окружающий воздух, ккал/(ч×м2×°С).
Так как термическое сопротивление от наружной поверхности тепловой изоляции к воздуху невелико по сравнению с термическим сопротивлением изоляции, поэтому для расчета тепловых потерь трубопроводами рекомендуется принимать an=9 ккал/(ч×м2×°С).
Годовые потери тепла в окружающую среду изолированными трубами определяются по зависимости
Гкал/год.м
где S - количество дней функционирования системы в году, в расчетах принимается равным192;
n - количество часов функционирования системы в сутки, принимается равным 24.
Стоимость потерь тепловой энергии 1м изолированной трубы определяется по формуле
Затраты на тепловую изоляцию складываются из затрат на материалы, необходимые для тепловой изоляции, и затрат на рабочую силу. Стоимость материалов принимаются в соответствии с действующими прейскурантами, а стоимость рабочей силы по единым нормам и расценкам.
При тепловой изоляции из минеральной ваты расход ее на 1м трубопровода с учетом коэффициента уплотнения, равного 1,5, может определяться по формуле
м3/м
Проведенными расчетами показано, что применяемая в настоящее время тепловая изоляция трубопроводов является недостаточной, что приводит к значительным потерям тепловой энергии.
Наличие большого диапазона изменения экономической толщины изоляции, определяемого условиями прокладки трубопровода, стоимостью тепловой энергии и стоимостью теплоизоляционного материала, требует проведения технико-экономических расчетов для определения этой толщины в каждом конкретном случае.
Тепловизионная съемка тепловых пунктов позволяет выявить места недостаточного утепления трубопроводов и запорной арматуры.
Места сверхнормативных потерь тепла на трубопроводах показаны красным цветом
1)
