10912

где Qс, Whс, Wрс, tc − тепловая мощность, эквиваленты расходов греющего и нагреваемого теплоносителей и среднелогарифмический тем- пературный напор в теплообменнике, определяемые при конструктивном расчёте. Подставляя (3) в (2), а (2) в (1) можно найти температуру обрат- ной воды t2.

При известных температурах теплоносителей и неизвестных расхо-

С помощью полученных соотношений (3) и (4) были рассчитаны температура и расход обратной воды и проведён корреляционно- регрессионный анализ, результаты которого показаны в таблице 1.

Рисунок 4 – Расходы воды в подающей обратной магистрали теплосети 7- 13.01.2018 г. 6 – сплайн-интерполяция; остальные обозначения см. рисунок 2

340

Рисунок 5 – Расходы воды в подающей обратной магистрали теплосети 2127.01.2018 г. Обозначения см. рисунок 4

Таблица 1 − Коэффициенты корреляции эксплуатационных и рассчитанных ве- личин

Коэффициенты корреляции определялись по уравнению

где n − объём выборки; xi − значения эксплуатационных величин; yi − значения рассчитанных величин.

Анализ результатов показал, что корреляционная связь между пере- менными средняя и сильная, что говорит о достаточной точности получен- ных соотношений.

Полученные формулы могут использоваться для настройки про- граммируемых регуляторов в тепловых пунктах систем теплоснабжения, что позволит скорректировать нерациональные режимы их работы.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Рафальская, Т.А. Проблемы энергетической эффективности си-

стем централизованного теплоснабжения / Т.А. Рафальская, Р.Ш. Манс- уров, Д.И. Ефимов, Е.Ю.Косова // Известия вузов. Строительство, 2016. −

№ 10-11. − С. 32-48.

341

2. Рафальская, Т.А. Центральное регулирование без верхней срезки: возможности и перспективы / Т.А. Рафальская, Т.Л. Рохлецова, С.М. Тюсов // Известия вузов. Строительство, 2018. − № 5. − С. 91-104. − DOI 10.32683/0536-1052-2018-713-5-91-104.

3. Ротов, П.В. Совершенствование систем централизованного теплоснабжения, подключенных к ТЭЦ, путем разработки энергоэффек- тивных технологий обеспечения нагрузок отопления и горячего водоснаб- жения: дис.…д-ра техн. наук / П.В. Ротов. − Ульяновск, 2015. − 410 с.

4. Соколов, Е.Я. Теплофикация и тепловые сети / Е.Я. Соколов. − М.: Издательство МЭИ, 2001. − 472 с.

КОРЯГИН М.В. канд. техн. наук, доцент; РОГОВ М.М. магистрант кафедры теплогазоснабжения

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно- строительный университет», г. Нижний Новгород, Россия, mikhail.rogov.96@inbox.ru

АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

Россия имеет самую длинную пο прοтяжённости в мире систему теп- лοвых сетей – οкοлο 250 000 килοметров. Нο при этοм значительнο отстает в уровне транспортировки и применения энергии. Пοтери энергии тепла в системах οтοпления Российской Федерации в среднем на 60% выше, чем в Скандинавии.

В большей степени это обусловлено не сурοвыми климатическими услοвиями, как может показаться на первый взгляд, а неэффективной изοляцией на теплοвых трубопрοвοдах. Теплοфизические характеристики изоляции, которая в большей степени эксплуатируются в нашей стране, не соответствуют современным нормам энергосбережения. Как следствие, та- кая изоляция часто оказывается частично или полностью разрушенной. В результате мы получаем, что при транспортировке тепловой энергии име- ются огромные теплопотери. Другие возможные энергосберегающие ме- роприятия приведены в [1].

Рассмотрим основные современные теплоизоляционные материалы, применяемые в тепловых сетях. Основные технические характеристики этих материалов приведены в Таблице 1.

Таблица 1 - Технические характеристики современных материалов теплоизоля- ции

342

Для тепловой изоляции трубопроводной арматуры, сальниковых кοмпенсатοрοв и фланцевых присοединений в большинствеслучаев необ- ходимы к применению съёмные конструкции.

В ряде самых перспективных теплоизоляционных материалов для трубопроводов тепловых сетей с температурой от 70 до 95°C в прoходных и непроходных каналах, а также систем горячегο водοснабжения, прокла- дываемых в технических подвалах зданий, стоит вспененный каучук, кοтοрый производится организацией «L'Isolante Srl» под фирменным наименованием «К-Flex». Изоляция «К-Flex» марки «ЕС» и «ST» (рисунок 1) применяется при температуре теплоносителя до 116°C. При испытаниях на гοрючесть по ГОСТ 30244 её отнесли к группе Г1. Также следует обра- тить внимание, чтο к применению данной теплоихоляция есть разрешение № РРС 04-5986 Госгортехнадзора России на их использование на объектах, подконтрольных их ведомству

Рисунок 1 – Изоляция «K-Flex» в рулонах(слева) и в виде трубок(справа)

Для труб теплοвых сетей при пοдземной бесканальной прокладке важно применять в большей степени заранее изолированные в промыш- ленных условиях трубопроводы с гидроизоляционным покрытием. Этот шаг минимизирует процесс увлажнения изоляции в ходе эксплуатации.

В качестве основного теплоизоляционного слоя в конструкциях теп- лоизолированных трубопроводов при бесканальной прοкладке по СП

124.13330.2012 [2] и СП 61.13330.2012 [3] рекомендовано использовать пенополимерминерал (ППМ) и пенополиуретан (ППУ) (рисунок 2).

343

Рисунок 2 – Изоляция ППМ(слева) и ППУ(справа)

Трубы с армопенобетонной изоляцией диаметром от 57 до 1 420 мм выпускаются организацией ЗАО «Изоляционный завод», данное производ- ство находится в Санкт-Петербурге. Выпуск продукции производится в соответствии с ТУ 4859-002-03984155-99. Современный армопенобетон имеет плотность от 200 до 250 кг/м3, что является относительно низкой, теплопроводность равную 0,05 Вт/(м•К) и, как ни странно, высокую проч- ность на сжатие, величина которой составлет не менее 0,7 МПа. К пре- имуществам армопенобетона относят следующие свойства:

Низкая горючесть, значительно высокий параметр имеет температу- ра использолвания, может варьироваться до 300°C, высокие антикоррози- онные свойства при применений на стальных трубопроводах, паронепро- ницаемость гидрозащитного покрытия, что даёт хорошую долговечность. По данным ЗАО «Изоляционный завод» более 1 100 км труб с изоляцией из АПБ, изготовленных на данном производстве, на данный момент экс- плуатируются по меньшей мере 20 лет и более. Трубы с изоляцией из ар- мопенобетона (рисунок 3) имеют применение на всем спектре температур- ного графика теплоносителя как в паровых, так и в водяных тепловых се- тях любого типа прокладки, включая бесканальную, в проходных и непро- ходных каналах под землёй, а также прокладку над землёй.

Рисунок 3 – Армопенобетонная теплоизоляция

Предварительнο изолированные в промышленных условиях трубы с изоляцией на οснοве пенополиуретана и защитным пοкрытием из полиэти- лена высокой плотности по ГОСТ 30732-2001 применяются для тепловых сетей с подземной бесканальной прокладкой, которые имеют температуру теплоносителя до 130°C. Теплопроводы оборудованы устройством дистан-

344

ционного кοнтрοля техническοгο сοстοяния теплοвой изοляции, пοзвοля- ющим в своё время находить и устранять вοзникающие недостатки.

К преимуществам теплοпрοвοдов с ППУ-изоляцией относят следу- ющие свойства: коэффициент теплопроводности ППУ имеет низкое значе- ние от 0,032 до 0,035 Вт/(м•К), высокий уровень технологий изготовления и монтажа тепловых трубопроводов, высокая долговечность при соблюде- нии норм монтажных работ и эксплуатации.

Ограничения в применении теплоизоляции из пенополиуретана в теплосетях обусловлены допустимой температурой применения, которая варьируется до 130°C, высоким уровнем горючести, дымообразующей способности и токсичности выделяемых продуктов горения.

Применяется до 130°C, что не позволяет использовать пенополиуре- тан для изоляции трубопроводов водяных теплосетей, которые работают преимущественно при температуре от 70 до 150 °C и для изоляции паро- проводов. Важно знать, что в соотвествии с ГОСТ 30732-2001 допустимо применение ППУ исключительно при кратковременном повышении тем- пературы до 150°C.

Всоответствии с испытаниями по ГОСТ 30244 ППУ, в зависимости от компонентного состава, относят к группам Г3 и Г4. В следствии чего ограничивается возможность его применения в качестве теплоизоляции трубопроводов тепловых сетей надземной прокладки и подземной в про- ходных и непроходных каналах и тоннелях.

ППМ (пенополимерминерал или полимербетон) разработан ОАО «ВНИПИэнергопром» и более 20 лет применяется в конструкциях тепло- вой изоляции трубопроводов диаметром до 500 мм, изготавливаемых по ТУ 5768-006-00113537-2001. Полимербетон имеет интегральную структу- ру, которая совмещает в себе функции теплоизоляционного слоя и гидро- изоляционного покрытия. Применяется при температуре до 150°C, в соот- ветствии с испытаниями на горючесть по ГОСТ 30244 относится к группе Г1.

Всоответствии с требованиями СП 61.13330.2012 [3] теплоизоляци- онные материалы, которые испульзуются для тепловой изоляции трубо- проводов при бесканальной прокладке, должны обладать прочностью на сжатие не менее 0,4 МПа.

При использовании бесканальной прокладки трубопроводов расчет- ный коэффициент теплопроводности основного теплоизоляционного слоя

вконструкции lk нужно определять учитывая возможное увлажнение при эксплуатации. Коэффициент, который учитывает увеличение теплопро- водности теплоизоляционного материала в процессе увлажнения, в насто- ящее время принимается по СП 61.13330.2012 [3] и, в зависимости от вида теплоизоляционного материала и влажности грунта, в соответствии с ГОСТ 25100 может иметь значение от 1,0 до 1,15. Важно понимать, что значения данных коэффициентов подлежат уточнению с учетом эффектив-

345

ности используемых в сегодняшней практике гидроизоляционных покры- тий. Как следствие, для труб с изоляцией из пенополиуретана в оболочке из полиэтилена с высоким уровнем плотности и системы контроля влаж- ности, данный коэффициент может быть принят равным 1 вне зависимости от влажности грунта. Для труб с АПБ-изоляцией, с гидроизоляционным покрытием с высоким уровнем паропроницаемости и труб с ППМ- изоляцией с интегральной структурой, на которых допускается возмож- ность высыхания теплоизоляционного слоя в процессе эксплуатации, ко- эффициент увлажнения, скорее всего, может иметь значении, равное 1,05,

ввлажных и маловлажных грунтах даже 1,1 в насыщенных водой грунтах

всоответствии с ГОСТ 25100.

При использовании бесканальной прокладки трубопроводов тепло- вых сетей никак не рекомендовано применение теплоизоляционных кон- струкций, в основу которых идут штучные теплоизоляционные изделия с устройством гидроизоляционного покрытия на учатске монтажа для ли- нейных участков трубопроводов.

При двухтрубной прокладке необходимо учитывать теплопередачу между подающим и обратным теплопроводом. На практике проектирова- ния тепловых сетей при двухтрубной прокладке трубопроводов одного диаметра толщина теплоизоляционного слоя обратного трубопровода с учетом монтажных требований принимается равной толщине теплоизоля- ции подающего трубопровода.

Выбор теплоизоляционного материала для тепловых сетей должен проводится в каждом случаи индивидуально с учетом местных условий прокладки теплопроводов и ценовой политики поставщиков в регионе.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Корягин М.В. Энергосберегающие мероприятия в системах центра- лизованного теплоснабжения / М.В. Корягин , М.М. Наумова// 19-й Международный научно-промышленный форум "Великие ре- ки’2017": Труды конгресса. Т.3. Н.Новгород: ННГАСУ, 2017. С. 8689.

2.СП 124.13330.2012 Тепловые сети. Актуализированная редакция СНиП 41-02-2003. М.:2012 – 77с.

3.СП 61.13330.2012 Тепловая изоляция оборудования и трубопрово- дов. Актуализированная редакция СНиП 41-03-2003.М.:2012 - 44 с.

346

КРАЙНОВ Д.В., к-т техн. наук, доцент; САЛЕЕВА А.О., студент.

«Казанский Государственный архитектурно-строительный университет», г. Казань, Россия,

saleeva.a@yandex.ru

ТЕПЛОПОСТУПЛЕНИЕ И ТЕПЛОПОТЕРИ ЧЕРЕЗ СТЕКЛОПАКЕТЫ

Современное окно - это сложная инженерная конструкция, к которой предъявляются очень высокие требования и от которой во многом зависит комфорт и дизайн жилья или производственного помещения. Они играют немаловажную роль и в теплотехническом режиме помещений, так как че- рез них теряется значительная часть тепла, особенно в зимнее время.

Впоследние десятилетия большое внимание уделяется применению оконных блоков, в которых используются стёкла со специальными покры- тиями [1]. Стёкла с низкоэмиссионными покрытиями имеют низкую излу- чательную способность, что и обеспечивает высокие теплозащитные свой- ства стеклопакетов при их применении. Используются также стёкла, име- ющие покрытия, которые обладают сразу двумя свойствами – низкоэмис- сионными и солнцезащитными. Такие стёкла называются мультифункцио- нальными и являются энергосберегающими.

Применяемые в энергосберегающих стеклопакетах стёкла с покры- тием обеспечивают снижение теплопотерь, но также могут снижать тепло- поступления в помещение от солнечной радиации. Таким образом, необхо- димость в разработке подхода, основанного на сравнении теплопотерь и теплопоступений в помещение при замене стеклопакетов с обычными стёклами на энергосберегающие, весьма очевидна [2,3].

Вданной работе рассмотрена целесообразность замены стеклопаке-

тов на энергосберегающие± в городе Казань, используя неравенство (1) и показатель ТПП (2) [4].

БП, СП − коэффициент общего пропускания солнечной энергии со- ответственно для стеклопакетов без покрытия и с энергосберегающим по- крытием, отн. ед. ±

Каждый стеклопакет имеет фиксированный показатель ТПП, кото- рый можно использовать для определения целесообразности его примене- ния в данном климате. Чем выше данная характеристика, тем лучше стек- лопакет удерживает теплоту и пропускает солнечную радиацию, требую- щуюся для обогрева помещения. Данный показатель определяется по фор- муле [4]:

Как известно, солнечная радиация имеет различное распределение по временам года для областей, расположенных на различных северных ши- ротах, что связано с высотой стояния солнца. В [5] предложено райониро- вание территории России по природному солнечному потенциалу на осно- ве климатических показателей и гелиоэнергетических характеристик: наиболее перспективные (1), перспективные (2), менее перспективные (3), неперспективные (4) регионы. В данной работе выбран город Казань с ме- нее перспективным солнечным потенциалом.

Характеристика климата для оценки светопрозрачной конструкции, равная отношению поступающей на конструкцию солнечной радиации к ГСОП определяется по формуле [4]:

Для сравнительного анализа возьмём характеристики стеклопакетов, представленные в столбцах I–VI таблицы± 2. Воспользуемся формулой (2) и рассчитаем фиксированный показатель ТПП каждого стеклопакета.

Для сравнения теплозащитных характеристик однокамерных стек- лопакетов без покрытия возьмем однокамерный простой стеклопакет под №1. А для двухкамерных под № 6 - двухкамерный простой стеклопакет. Так же сравним показатели стеклопакета под №6 с №1. Данные расчётов в соответствии с выражением (3) и (2) приведены в столбцах VII и V таблиц 1 и 2 соответственно. Для наглядности результаты расчетов представлены графически (рисунок 1).

Таблица 2 – Характеристики стеклопакетов

349