Как се изчисляват топлинните загуби

В процеса на избор на топлоизолационни материали, структури и продукти неизбежно повдига редица важни въпроси, правилното отговори, които могат само да се извърши съответните изчисления, защото други методи (метод колеги, и т.н.) не е във всички случаи осигуряват приемлив резултат. Един прост пример: в случай на подземно полагане на тръбопроводи 200 мм номинален отвор само една промяна в характеристиките на почвата и може да се промени дебелината на възможно минималната дебелина на топлоизолацията 40 с всички при равни други условия. Стойност на топлинните загуби при фиксирана дебелина изолационен слой може да се увеличи от 24. От това следва, че дори с постоянни параметри и топлопреносни тръби трябва да изпълнява индивидуално изчисляване на топлинните загуби на специфичните условия на уплътнението.

Диаграма за загуба на топлина у дома.

Обща информация за метода за изчисляване на топлинните загуби

Целта, с която се изчисляват топлинните загуби, е да се определят действителните топлинни загуби чрез топлоизолация на тръбопроводите на системите за централно отопление на топла вода.

Изчисляването на топлинните загуби се извършва за цялата топлинна мрежа, свързана към общ енергиен източник. Изчисляването на действителните загуби на топлинна енергия в някои отделни участъци от мрежата не се извършва.

Изчисляването на топлинните загуби предполага наличието на сертифицирани модули за топлинно измерване както за потребителите на топлинна енергия, така и за източник на топлинна енергия. Броят на потребителите, които имат измервателни устройства, трябва да бъде не по-малко от 20 от общия брой потребители на въпросната топлинна мрежа.

Таблица за изчисляване на загубата на топлина.

Устройствата, които ще се използват за изчисляване на топлинните загуби на отоплителните тръбопроводи, трябва да бъдат оборудвани с архив с почасово и ежедневно отчитане на стойностите. Дълбочината на часовия архив не трябва да бъде по-малка от 720 часа, а дневният архив не трябва да бъде по-малък от 30 дни.

Основната при изчисляването на топлинните загуби на отоплителните тръбопроводи е почасовият архив. Дневният архив се използва при отсъствие на часови данни по каквито и да било причини.

Изчисляването на действителните топлинни загуби се извършва въз основа на измерванията на температурата и дебита на мрежовата вода в захранващата линия на мрежовите консуматори, имащи измервателни устройства, както и на температурата на водата в мрежата при енергийния източник. Изчисляването на топлинните загуби за потребителите без измервателни уреди се извършва чрез леко различен метод.

Потребителите и източниците на топлинна енергия са:

• при отсъствие на директни измервателни уреди в сградите: потребители на топлинна енергия - индивидуални или централни топлинни точки - източници на топлинна енергия - котелни, топлоелектрически централи и др .;
• в случай на наличие на измервателни уреди директно в сградите, потребителите на топлинна енергия са пряко считани за сгради и източници - централно отопление.

Стандартите за потребление на топлинна енергия за нуждите на котела.

За удобство при изчисляване на топлинните загуби чрез топлоизолация тръбопроводите за захранване са очертани в: главни тръбопроводи и клонове от главните тръбопроводи.

Под главния тръбопровод трябва да се разбере част от тръбопровода за доставка между източника на топлинна енергия и термичната камера, от която дойде клонът на потребителите на топлинна енергия.

Отклоненията от главните тръбопроводи са части от тръбопроводите за захранване от съответните топлинни камери към потребителите на топлинна енергия.

Изчисляване на действителната загуба на топлина се осъществява с помощта на стандартни стойности на загубите, които се определят в съответствие с загубите на нормите на топлина за мрежи, топлоизолация, която е била извършена в съответствие със стандартите за проектиране (стандарти трябва да бъдат актуализирани по проекта и екзекутивна документация).

Подготовка за изчисление

Преди да започнете да изчислявате топлинните загуби, от които се нуждаете:

• да събира първоначални данни за въпросната топлинна мрежа;
• изготвя проектна схема на топлопреносната мрежа, която показва условния диаметър (условен пропуск), вида и дължината на тръбопровода, полагащи се за всички участъци от мрежата;
• събира данни за свързаното натоварване на потребителите на топлинна мрежа;
• да установи типа на броячите и наличието на техните часови и дневни архиви.

Типична схема на проектиране на отоплителната мрежа.

При липса на централизирано събиране на счетоводни данни, подготовката на необходимите устройства за събиране на: преносим компютър или адаптер се извършва. На преносим компютър трябва да инсталирате специална програма, която се доставя с измервателния уред. Тази програма е предназначена за четене на часови и ежедневни записи от конкретни топломери.

С цел да се подобри точността на изчисляване на загубата на топлина е за предпочитане да се извърши събиране на данни в счетоводните устройства за определен интервал от време в не-отоплителния сезон, когато потреблението на вода от водопровода леко предварително изслушване в организацията на топлоснабдяването за планираните прекъсвания доставят топлинна енергия до момента изключени от периода на събиране на електромерите.

С помощта на проектна и изпълнителна документация за въпросната топлоенергетична мрежа се създава таблица на всички участъци от дадена топлинна мрежа. Част от топлоенергийната мрежа трябва да се разбира като тръбопроводна секция, която се различава от останалите в една от следните характеристики:

• условен диаметър на тръбопровода (условно преминаване на тръбопровод);
• вид уплътнение (подземни канали, надземни, подземни канали);
• топлоизолация (материал от основния слой на топлоизолационната конструкция);
• година на полагане.

Таблица на средните месечни температури на почвата и външния въздух.

Съответната таблица допълнително посочва дължината на секцията и името на началния и крайния възел на въпросния раздел.

Въз основа на данните от метеорологичната служба е необходимо да се състави таблица със средни месечни температури на почвата и външния въздух при различни дълбочини на полагане на тръбопровода, осреднени за 5 години. Средните годишни температури на земния и външния въздух се определят като средноаритметична от средните месечни стойности за цялата експлоатация на топлинната мрежа. Въз основа на одобрената термична схема за освобождаване на топлинна енергия е необходимо да се определят средните месечни температури на мрежовата вода в тръбопроводите за връщане и захранване.

За да определите средната месечна температура на мрежовата вода, трябва да знаете средната месечна външна температура на въздуха. Средните годишни температури на мрежата на водата в тръбопроводите за връщане и доставка се определят като аритметична средна стойност на средните месечни показатели, като се отчита продължителността на експлоатацията на топлинната мрежа от месеците и за календарната година. Въз основа на данните от счетоводната услуга за потребление на топлинна енергия, която може да бъде получена от организацията, предоставяща топлоенергия, следва да се състави таблица, в която да се дават следните данни за всеки потребител:

Оценени стойности на потока от мрежова вода за захранване с гореща вода.

• вид на топлоснабдителната система (затворена или отворена);
• име на потребителите на топлинна енергия;
• свързано натоварване на вентилационната система;
• свързано натоварване на отоплителната система;
• стойност на свързаното средно натоварване на системата за захранване с гореща вода;
• дълбочината на часовия и дневния архив;
• марка (наименование) на измервателните устройства;
• липса или наличие на централизирано събиране на данни.

Ако има централизирано събиране на данни в съответствие с резултатите от измерването, трябва да се избере периодът за изчисляване на топлинните загуби. При това е необходимо да се вземат предвид редица фактори, а именно:

• за да се подобри точността на изчисляването на топлинните загуби, най-добре е да се избере периодът с най-ниска консумация на мрежова вода (обикновено период на ненагряване);
• За избрания период от време не трябва да се извършват програми за изключване на потребителите от отоплителната мрежа;
• индикаторите на измервателните уреди се събират за най-малко 30 календарни дни.

Формулата за изчисляване на топлинните загуби.

При липсата на централизирано събиране на данни, необходими за 3-5 дни, за да събере дневни и почасови архиви счетоводни устройства за потребителите на топлинна енергия и топлина при източника, с помощта на адаптер или преносим компютър с инсталиран софтуер за четене на данни от топломера се използва.

За да изчислите топлинните загуби, трябва да имате следните данни:

• температурата на мрежата на водата в тръбопроводите за доставка на потребителите;
• потреблението на мрежова вода в тръбопроводите за доставка от потребителите;
• температура на мрежовата вода в тръбопроводите за връщане и захранване на източника на топлина;
• потокът от мрежова вода в тръбите за захранване при източника на топлинна енергия;
• консумация на допълваща вода в енергийния източник.

Процедурата за обработка на първоначалните данни на измервателните устройства

Основната задача на обработката на данните от счетоводните устройства е да се превърне изходни файлове, които се прочитат директно от топломерите в един формат, който позволява да се извършват допълнителни проверки за точността на (проверка) на измерваните параметри на топлина и необходимите изчисления.

Изграждане на топломер.

За топлинни измервателни уреди от различни типове данните се четат в различни формати и изискват подходящи процедури за обработка. Така че за един тип топломери за различни потребители параметрите, съхранени в архива, могат да изискват използването на различни коефициенти за преобразуване на първоначалните данни в унифицирани физически величини. Разликата в тези коефициенти се определя от характеристиката на импулсните входове на калкулатора и от диаметъра на преобразувателя на потока. С оглед на това, първоначалната обработка на получените данни изисква индивидуален подход за файловете с изходните данни. Часовите и дневните параметри на охлаждащата течност се използват за потвърждаване на надеждността на измерените стойности. При изпълнението на тази процедура основното внимание трябва да се обърне на следните показатели:

• стойността на разходите и температурите на охлаждащата течност не трябва да превишава физически обоснованите граници;
• Дневният файл не трябва да съдържа резки промени в дебита на охлаждащата течност;
• промяната в стойността на средната дневна температура на превозвача в захранващата линия при източника на топлинна енергия следва да съответства на промяната в средната дневна температура в тръбопровода за доставка и потребителите;
• средната дневна температура на охлаждащата течност в захранващата линия на потребителите не трябва да бъде по-висока от средната дневна температура в тръбопровода за захранване при източника.

Дизайнът на топломера.

В съответствие с резултатите от изходните данни проверка записва partings следва да изготвят таблица, в която всички консуматори на топлинна енергия с измервателни уреди и източник на енергия е, че период от време, когато надеждността на първоначалните данни не е под съмнение. Въз основа на тази таблица трябва да изберете общия период, през който валидните данни за промените са достъпни за всички мрежови потребители и източника на топлина (т.нар. Период на наличност на данни).

Въз основа на данните за часовите данни, получени при източника на топлинна енергия, се определя броят на часовете в периода на измерване, данните за които ще бъдат използвани за по-нататъшна обработка. Преди да определите периода на измерване, изчислете времето, необходимо за запълване на всички тръбопроводи за захранване с топлинната среда.

Условия за изчисление

Необходимо е периодът на измерване да удовлетворява редица условия, а именно:

• стойност на средната температура на нагряване на вода в системата на подаване на източника на топлинна енергия за времето до периода на оценяване, а средната стойност на температурата на водата в подаващия тръбопровод до източника на топлина по време на края на измерванията не трябва да се различават с повече от 5 градуса;
• измерванията трябва да се провеждат непрекъснато за най-малко 240 часа;
• Периодът на измерване трябва да бъде изцяло включен в периода на наличност на данни.

Изчисляване на топлинните загуби у дома.

Ако този период не може да бъде избран поради липса на данни от един или няколко потребители, данните за измервателните устройства на такива потребители не се използват при по-нататъшни изчисления.

Броят на потребителите, които имат данни от измервателните уреди, трябва да бъде най-малко 20 от общия брой потребители на въпросната топлинна мрежа. В случай на намаляване на броя на потребителите със счетоводни устройства на по-малко от 20, следва да бъде избран друг период за събиране на данни и следва да се извърши отново процедура за проверка.

За параметрите, получени при източника на топлина, е необходимо да се определи средната температура на мрежовата вода в захранващия тръбопровод и средната температура на мрежовата вода в обратния тръбопровод по време на измервания период.

За периода на измерване е необходимо да се определи средната температура на въздуха и средната температура на почвата при средната дълбочина на оста на тръбопровода.

Метод за изчисляване на характеристиките на топлоизолацията

Изчисляване на минималната допустима топлинна дебелина изолация на тръбопроводи и оборудването се извършва въз основа на нормите за плътност на топлинния поток, които са фиксирани в SNiP 41-30-2003. Алгоритъмът и формулите за изчисление са дадени в JV 41-103-2000. Използвайки същия документ, можете да изчислите действителните загуби на топлина.

Проблемът обаче се крие във факта, че в зависимост от варианта на електрическа възглавничка на броя на формули, използвани за изчисленията ще бъде от 8 до 23. Броят на своите член-променливи и коефициенти - от 20 до 29. Така че, дори ако имате специални познания и опитът при изчисляването на минималната допустима дебелина на топлоизолацията (както и изчисляването на действителните топлинни загуби) е много трудоемка работа.

Метод за изчисляване на минималната допустима дебелина на топлоизолацията

Формулата за изчисляване на минималната допустима дебелина на топлоизолацията.

Минималната допустима дебелина на топлоизолацията на тръбопроводите се определя от максимално допустимите стойности на топлинните загуби на единица дължина на тръбопровода. Тези норми се регулират от SNIP 41-03-2003.

Мнозина се интересуват от това какво ще се случи, ако се пренебрегнат нормите на SNiP и се допускат големи топлинни загуби. Ако оставим настрана административния и правен аспект на този въпрос и разгледаме изключително икономическите последици, ситуацията ще бъде както следва.

През последните години системното затягане на подхода на надзорните органи към разглеждането и одобряването на индикатори за технологически причинени топлинни загуби по време на транспортирането на енергия. Това означава, че всяка година организациите за доставка на топлинна енергия могат да включат в тарифата (и по този начин да се прехвърлят на раменете на потребителите), всички по-ниски топлинни загуби.

В съответствие с настоящите регулаторни документи, загубите, които са включени в тарифата, не могат да бъдат повече от установените стойности на SNiP повече от определена сума, която е строго регламентирана. Като правило тази стойност е ограничена от допълнителни топлинни загуби през тръбопроводните подпори и е около 15-20 от стандартните загуби.

Таблица за изчисляване на минималната допустима дебелина на топлоизолацията.

Нормите на топлинните загуби на SNiPa от 2003 г. са приблизително 26 по-малки от нормите на SNiPa от 1988 г. и почти 2,5 пъти по-малки от стойностите, установени от нормите от 1959 г. Става ясно, че албумите на проектните решения и други проектни документи, съставени преди 2003 г., не са в състояние да осигурят съответствие на топлинните загуби със съвременните изисквания.

По този начин, използването на остарели (по-специално в този случай - разработена преди 2003 г.) дизайнерски решения, или използването на готови продукти за изолация, без да изпълняват изчисления за привеждане в съответствие с изискванията на парченце е в състояние да се превърне в годишните загуби на топлина надвеси.

Метод за изчисляване на действителните загуби на топлинна енергия чрез изолационен материал

Съотношение на изчислената плътност на топлинния поток.

Не е възможно да се сравняват различните изолационни материали и продукти по отношение на съотношението на тяхната цена и качество, без да се уточняват предварително какви ще бъдат топлинните загуби при тяхното приложение.

Диаграмата, показана на фигура 1, показва съотношението на изчислената плътност на топлинния поток при използване на различни топлоизолационни материали. С еднаква дебелина на изолацията топлинният поток през нея за различни материали се различава многократно. Процедурата [1] съответства на изчислението, предложено от Н. Н. Арефиев и Л. И. Munyabin.

Тази диаграма показва топлинния поток за продукти с еднаква дебелина на топлоизолационния материал. Теоретично, колкото по-висока е топлинната проводимост на материала, толкова по-дебел продуктът от него трябва да бъде. Въпреки това, при реални условия продукти с висока топлопроводимост често имат по-малка дебелина в сравнение с тези, произведени от по-ефективни материали. С оглед на това на практика действителните загуби на топлина чрез изолацията на различни марки се различават дори повече, отколкото в дадената диаграма.

Оттук и заключението, според което икономическият избор на топлоизолационни продукти и материали е икономически обоснован само въз основа на резултатите изчисляване на топлинните загуби, които ще се случат при използването на тези продукти и материали.

Методологията, според която изчисляването на топлинните загуби чрез изолация може да се извърши, има доста. Основната разлика между тях са методите за отчитане на промените в работните условия на отоплителните системи, предимно връзката между топлинната проводимост и абсорбцията на влага на топлоизолационния материал.