Расчет тепловых потерь

Тепловой сетью называют систему соединенных методом сварки трубопроводов, по которым вода или пар доставляет тепло жителям.

Важно отметить! Трубопровод защищен от ржавчины, коррозии и потери тепла изоляционной конструкцией, а несущая конструкция поддерживает его вес и обеспечивает надежность эксплуатации.

Трубы должны быть непроницаемыми и изготовленными из прочных материалов, выдерживать повышенное давление и температуры, обладать низкой степенью изменения формы. Внутри трубы должны быть гладкими, а стенки — обладать термической устойчивостью и сохранением тепла, вне зависимости от изменения характеристик окружающей среды.

Классификация систем теплоснабжения

Существует классификация систем теплоснабжения по различным признакам:

По мощности — различаются по дальности транспортировки тепла и количеству потребителей. Местные системы теплоснабжения находятся в одном или соседних помещениях. Нагрев и передача тепла воздуху объединены в одно устройство и располагаются в печи. В централизованных системах один источник обеспечивает обогрев нескольких помещений.
По источнику тепла. Выделяют районное теплоснабжение и теплофикацию. В первом случае источником отопления является котельная, а при теплофикации тепло обеспечивает ТЭЦ.
По виду теплоносителя выделяют водяные и паровые системы.

Теплоноситель, нагреваясь в котельной или ТЭЦ, переносит теплоту к приборам отопления и водоснабжения в зданиях и жилых домах.

Водяные тепловые системы бывают одно- и двухтрубными, реже — многотрубными. В многоквартирных домах наиболее часто применяют двухтрубную систему, когда по одной трубе горячая вода поступает в помещения, а по другой трубе, отдав температуру, возвращается к ТЭЦ или котельной. Подразделяют открытые и закрытые водяные системы. При открытом типе теплоснабжения горячую воду потребители получают из подающей сети. Если вода используется в полном объеме, применяют однотрубную систему. При закрытом водоснабжении теплоноситель возвращается к источнику тепла.

Системы централизованного теплоснабжения должны соответствовать следующим требованиям:

санитарно-гигиеническим — теплоноситель не оказывает неблагоприятного воздействия на условия помещений, обеспечивая среднюю температуру приборов нагрева в районе 70-80 градусов;
технико-экономическим — пропорциональное соотношение цены трубопровода к расходу топлива для обогрева;
эксплуатационным — наличие постоянного доступа для обеспечения регулировки уровня тепла в зависимости от температуры окружающей среды и времени года.

Прокладывают теплосети над и под землей, учитывая особенности местности, технические условия, температурные режимы эксплуатации, бюджет проекта.

Важно знать! Если на планируемой для застройки территории много грунтовых и поверхностных вод, оврагов, железных дорог или подземных сооружений, то прокладывают надземные трубопроводы. Их часто используют при строительстве тепловых сетей на промышленных предприятиях. Для жилых районов в основном применяют подземные схемы теплопроводов. Преимущество надземных трубопроводов состоит в ремонтопригодности и долговечности.

Выбирая территорию для прокладки теплопровода, нужно учитывать безопасность, а также предусмотреть возможность быстрого доступа к сети в случае аварии или ремонта. С целью обеспечения надежности, сети теплоснабжения не прокладывают в общих каналах с газопроводами, трубами, проводящими кислород или сжатый воздух, в которых давление превышает 1,6 МПа.

Тепловые потери в тепловых сетях

Чтобы оценить эффективность работы теплоснабжающей сети применяют методики, учитывающие коэффициент полезного действия, который является показателем соотношения полученной энергии к затраченной. Соответственно, КПД будет выше в случае снижения потерь системы.

Источниками потерь могут выступать участки теплопровода:

производитель тепла — котельная;
трубопровод;
потребитель энергии или объект обогрева.

Типы тепловых трат

Для каждого участка характерен свой тип тепловых трат. Рассмотрим каждый из них подробнее.

Котельная

В ней установлен котел, который преобразует топливо и передает тепловую энергию теплоносителю. Любой агрегат теряет часть вырабатываемой энергии по причине недостаточного сгорания топлива, выхода тепла через стенки котла, проблем с продувкой. В среднем, используемые на сегодняшний день котлы имеют КПД 70-75%, тогда как более новые котлы будут обеспечивать коэффициент 85% и процент потерь у них существенно ниже.

Дополнительное влияние на растраты энергии оказывают:

отсутствие своевременной наладки режимов котла (потери возрастают на 5-10%);
несоответствие диаметра сопел горелок нагрузке теплового агрегата: снижается теплоотдача, топливо сгорает не до конца, потери увеличиваются в среднем на 5%;
недостаточно частая чистка стенок котла — появляется накипь и отложения, эффективность работы уменьшается на 5%;
отсутствие контролирующих и регулировочных средств — измерителей пара, счетчиков электроэнергии, датчиков тепловой нагрузки, — или их неверная настройка уменьшают коэффициент полезности на 3-5%;
трещины и повреждения стенок котла снижают КПД на 5-10%;
использование устаревшего насосного оборудования уменьшает затраты котельной по ремонту и обслуживанию.

Потери в трубопроводах

Эффективность работы теплотрассы определяют следующие показатели:

КПД насосов, с помощью которых теплоноситель двигается по трубам;
качество и способ укладки теплопровода;
правильные настройки тепловой сети, от которых зависит распределение тепла;
протяженность трубопровода.

При грамотном проектировании тепловой трассы нормативные потери тепловой энергии в тепловых сетях составят не более 7%, даже если потребитель энергии будет располагаться от места производства топлива на расстоянии 2 км. Фактически на сегодняшний день на данном участке сети теплопотери могут достигать 30 и более процентов.

Потери объектов потребления

Определить лишние траты энергии в отапливаемом помещении можно при наличии прибора учета или счетчика.

Причинами такого рода потерь могут быть:

неравномерное распределение отопления по помещению;
уровень обогрева не соответствует погодным условиям и времени года;
отсутствие рециркуляции горячего водоснабжения;
отсутствие датчиков контроля температуры на бойлерах горячей воды;
загрязнение труб или наличие внутренних утечек.

Важно! Теплопотери производительности на этом участке могут достигать 30%.

Расчет тепловых потерь в тепловых сетях

Методики, по которым производится расчет потерь тепловой энергии в тепловых сетях, указаны в Приказе Министерства энергетики Российской Федерации от 30.12.2008 года «Об утверждении порядка определения нормативов технологических потерь при передаче тепловой энергии, теплоносителя» и методических указаниях СО 153-34.20.523-2003, Часть 3.

Скачать приказ, и рассчитать потери теплоносителя в тепловых сетях можно здесь.

Если теплоносителем является вода, к потерям относят утечки по причине негерметичности трубопроводов. Годовые нормативные значения рассчитывают следующим методом: