Энергоресурсосбережение в строительстве. Учебное пособие
.pdf
В случае, если в формуле Д.1
дение |
Кс |
d + δ |
меньше единицы, |
|
d + 2δ |
||||
|
|
|
равным единице.
СП 61.13330.2012 произве-
оно должно приниматься
К |
d + δ |
=1, 2 |
0, 219 + 0,1 |
= 0, 91 |
с |
0, 219 + 2 0,1 |
|||
|
d + 2δ |
|
|
– принимаем 1.
Толщина теплоизоляционного слоя с учетом уплотнения:
δ 1= δ 1 = 0,1 1 = 0,1 м.
Грунты – песок плотностью 1600 кг/м3 при массовой влажности 15 %. Температура грунта: tг = 3 °С. Температура в канале: tк = 40 °С. Теплопроводность грунта определяется по табл. В.6 СП 61.13330.2012: λгр = 1,92 Вт/(м∙°С).
Коэффициент теплопроводности основного слоя изоляции определяется по табл. Б.1 СП 61.13330.2012 [1, 2] при температуре теплоносителя 20 °С и выше:
λиз = 0,038 + 0,00021 ∙ tср, Вт/(м∙°С).
Для подающего трубопровода при средней температуре
|
|
t |
|
+ t |
к |
|
90 + 40 |
|
||
утепляющего слоя tср1 |
= |
1 |
|
= |
|
|
= 65 °С: |
|||
|
|
2 |
|
|
2 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
λиз1 = 0,038 + 0,00021 ∙ 65 = 0,0517 Вт/(м∙°С). |
||||||||||
Для обратного |
трубопровода |
при средней температуре |
||||||||
утепляющего слоя tср 2 |
= |
t |
2 |
+ t |
к |
= |
50 + |
40 |
= 45 °С: |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
2 |
|
|
2 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
λиз2 = 0,038 + 0,00021 ∙ 45 = 0,047 Вт/(м∙°С).
Термическое сопротивление основного слоя изоляции для каждой трубы:
|
|
1 |
|
dиз |
|
1 |
|
0, 419 |
|
2 |
R |
= |
|
ln |
|
= |
|
ln |
|
= 2 |
(м ∙°С)/Вт; |
|
|
|
|
|||||||
из1 |
|
2πλиз1 |
|
dн |
|
2 3,14 0,0517 |
|
0, 219 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11
Rиз 2 |
= |
1 |
ln |
d |
из = |
1 |
ln |
0, 419 |
= 2, 2 |
(м2∙°С)/Вт, |
||
2πλ |
|
|
2 3,14 0, 047 |
0, 219 |
||||||||
|
|
из 2 |
|
d |
н |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где dиз – диаметр трубопровода с теплоизоляционным слоем, м. Термическое сопротивление покровного слоя для каждой
трубы:
|
1 |
|
dпс |
|
1 |
|
0, 435 |
|
2 |
R = |
|
ln |
|
= |
|
ln |
|
= 0,034 |
(м ∙°С)/Вт, |
|
|
|
|
||||||
пс |
2πλпс1 |
|
dиз |
|
2 3,14 0,175 |
|
0, 419 |
|
|
|
|
|
|
|
|
где dпс – диаметр трубопровода с теплоизоляционным и покровным слоями, м.
Термическое сопротивление на поверхности покрытия для каждой трубы:
R |
= |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
||
п |
|
πd |
|
α |
|
|
|
пс |
тр |
||
|
|
|
|
||
= |
1 |
|
|
3,14 |
0, 435 7 |
=
0,1
(м2∙°С)/Вт,
где αтр – коэффициент теплоотдачи на поверхности покрытия горизонтальных трубопроводов, принятый по табл. В.2
СП 61.13330.2012.
Термическое сопротивление подающего и обратного трубопроводов:
R = R |
+ R |
+ R |
|
1 |
из1 |
пс |
п |
= 2 + 0,034 + 0,1 = 2,134
(м2∙°С)/Вт;
R |
= R |
+ R |
+ R |
2 |
из2 |
пс |
п |
= 2,2 + 0,034
+ 0,1 = 2,334
(м2∙°С)/Вт.
Эквивалентные внутренний и наружный диаметр канала равны:
d |
|
|
= |
4Fв |
= |
4 1, 2 0,6 |
= 0,8; |
|||||
вэ |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
Рв |
2(1, 2 + 0,6) |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
d |
|
|
= |
4Fн |
= |
4 1, 48 0,88 |
=1,1; |
|||||
нэ |
|
|
||||||||||
|
|
|
Рн |
2(1, 48 + 0,88) |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
12
где Fв и Рв – площадь и периметр канала по внутренним размерам; Fн и Рн – площадь и периметр канала по наружным размерам.
Термическое сопротивление на внутренней поверхности канала:
R |
= |
1 |
|
= |
1 |
= 0,05 |
|
|
|
||||
пк |
πd |
|
α |
|
3,14 0,8 8 |
|
|
вэ |
к |
|
|||
|
|
|
|
|
(м2∙°С)/Вт,
где αк – коэффициент теплоотдачи на внутренний поверхности канала, принятый по табл. В.2 СП 61.13330.2012 [1].
Термическое сопротивление стенок канала при коэффициенте теплопроводности железобетонной стенки канала λк = = 1,6 Вт/(м∙°С):
Rк |
= |
1 |
|
ln |
d |
нэ = |
|
1 |
|
ln |
1,1 |
= 0,03 |
(м2∙°С)/Вт. |
2πλ |
|
d |
2 |
3,14 |
1,6 |
0,8 |
|||||||
|
|
к |
|
вэ |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Термическое сопротивление грунта определяется по фор-
муле В.40 СП 61.13330.2012:
|
|
|
|
|
H h |
0,25 |
|
|
|
|
|
1, 2 |
0,88 |
0,25 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
ln |
|
3,5 |
|
|
|
|
ln |
|
3,5 |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
0,88 |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
h b |
|
|
|
|
|
|
|
|
1, 48 |
|
|
|
|
||||
R |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
гр |
|
|
|
|
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1, 48 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5, 7 + 0,5 |
λ |
|
|
|
5, 7 + 0,5 |
1,92 |
|
|
||||||||||||
|
|
|
h |
|
гр |
|
|
|
0,88 |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
= 0,11 (м2∙°С)/Вт,
где b, h – наружные размеры канала, м; Н – глубина заложения трубопроводов, м.
Суммарное термическое сопротивление потоку тепла от воздуха в грунт:
Rо = Rпк + Rк + Rгр = 0,05 + 0,03 + 0,11 = 0,19 (м2∙°С)/Вт.
13
Температура воздуха в канале:
|
|
|
t |
+ |
t |
|
+ |
t |
|
|
90 |
+ |
50 |
+ |
3 |
|
|
|
1 |
|
2 |
|
г |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
t |
|
= |
R |
|
R |
|
R |
= |
2,134 |
|
2,334 |
|
0,19 |
||
|
1 |
|
|
2 |
|
|
о |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
к |
|
1 |
|
1 |
|
1 |
|
1 |
|
1 |
|
1 |
||
|
|
|
+ |
+ |
|
+ |
+ |
||||||||
|
|
|
R |
R |
R |
|
2,134 |
2,334 |
0,19 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
=
9,4
°С.
Удельные потери теплоты подающим и обратным изолированными трубопроводами:
q = |
t1 −tк |
= |
90 −9,4 |
= 37,8 Вт/м; q |
|
= |
t2 − tк |
= |
50 − 9,4 |
=17,4 Вт/м. |
1 |
R1 |
2,134 |
|
2 |
|
R2 |
2,334 |
|
||
|
|
|
|
|
||||||
Суммарные удельные потери тепла обоими теплоизолированными трубопроводами:
q = q + q |
|
1 |
2 |
= 37,8 +17,4
= 55,2
Вт/м.
Количество тепловой энергии, теряемой теплоизолированными теплопроводами длиной l = 500 м:
Q = q l = 55, 2 500 = 27 600
Вт.
При неизолированных теплопроводах суммарное термическое сопротивление будет равно термическому сопротивлению на поверхности теплопровода:
Rпк |
= |
1 |
|
= |
1 |
= 0, 2 |
(м2∙°С)/Вт. |
|
неиз |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
πd |
α |
к |
|
3,14 0, |
219 7 |
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
Температура воздуха в канале при неизолированных теплопроводах:
|
|
|
t1 |
+ |
t2 |
+ |
tг |
90 |
+ |
50 |
+ |
3 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
tнеиз = |
R1 |
R2 |
Rг |
|
= |
0,2 |
|
|
0,2 |
|
0,19 |
|
= 46,9 °С. |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
к |
|
1 |
|
1 |
|
1 |
1 |
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|||||
|
|
|
+ |
+ |
|
+ |
+ |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
R1 |
R2 |
Rг |
0,2 |
|
|
0,2 |
|
0,19 |
|
|
||||||
14
Удельные потери теплоты подающим и обратным неизолированными трубопроводами:
|
|
|
t |
− t |
неиз |
|
90 − 46,9 |
|
|
|
неиз |
|
к |
|
|
||||
q |
= |
1 |
|
|
= |
|
= 215,5 |
||
|
|
|
неиз |
|
|||||
1 |
|
|
R |
|
0,2 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
пк |
|
|
|
||
Вт/м;
|
|
|
t |
|
− t |
неиз |
|
50 − 46,9 |
|
||
q |
неиз |
= |
2 |
к |
= |
=15,5 |
|||||
|
|
|
|
||||||||
2 |
|
|
R |
неиз |
0,2 |
||||||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
пк |
|
|
|
|
||
Вт/м.
Суммарные удельные потери тепла:
q |
неиз |
= q |
неиз |
+ q |
неиз |
|
|
|
|||
|
|
1 |
|
2 |
|
= 215,5 +15,5 =
231
Вт/м.
Количество тепловой энергии, теряемой теплоизолированными теплопроводами длиной l = 500 м:
Q |
неиз |
= q |
неиз |
l = 231 |
500 |
=115 500 |
Вт. |
|
|
Экономия тепловой энергии от утепления трубопроводов:
∆Q = Qнеиз – Q = 115 500 – 27 600 = 87 900 Вт.
Количество теплоты, сэкономленной за отопительный пе-
риод:
Qоп = Q n = 87 900 5304 = 466 221, 6 кВт∙ч/год,
или
Qоп = 466 221, 6 3600 =1678, 4 106 кДж/год =1678, 4 ГДж/год,
или
Q |
оп |
= |
1678,4 |
= |
1678,4 |
= 400,6 Гкал/год. |
|
|
|||||
|
с |
4,19 |
||||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
в |
|
|
|
Экономия оплаты за тепловую энергию, сэкономленную от утепления трубопроводов в год, руб., находится по формуле:
15
Т= Qоп Ст 1 2 3 =
=400,6 1394,94 1,02 1, 2 1,1 = 752 385,8
руб./год,
где Ст 1394,94
– стоимость руб./Гкал; 1
тепловой энергии в
=1,02, |
2 |
=1,2, |
3 |
=1,1 |
|
|
|
г. Новосибирске –
– добавочные коэф-
фициенты, учитывающие фактические и климатические условия для отопительного периода, остаточную неотрегулированность системы, потери теплоты в наружных стенах соответственно.
1.3. Исходные данные для расчета
Далее представлены исходные данные для расчета практической работы № 1 (пример расчета № 1) в виде табл. 1.2, 1.3, 1.4.
|
|
|
|
Таблица 1.2 |
|
|
|
Исходные данные |
|
||
|
|
|
|
|
|
№ |
Условный |
Температуры |
Глубина |
|
|
диаметр |
Город распо- |
||||
ва- |
теплоносите- |
заложения |
|||
трубопро- |
ложения произ- |
||||
ри- |
лей, |
трубопрово- |
|||
вода, |
водства |
||||
анта |
t1/t2, °С |
да, Н, м |
|||
dн, м |
|
||||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
1 |
0,219 |
95/70 |
1 |
Майкоп |
|
2 |
0,273 |
150/70 |
1,1 |
Барнаул |
|
3 |
0,325 |
95/70 |
1,2 |
Архангельск |
|
4 |
0,377 |
150/70 |
1,3 |
Астрахань |
|
5 |
0,426 |
95/70 |
1,4 |
Белгород |
|
6 |
0,476 |
150/70 |
1,5 |
Владимир |
|
7 |
0,530 |
95/70 |
1,6 |
Волгоград |
|
8 |
0,630 |
150/70 |
1,7 |
Воронеж |
|
9 |
0,720 |
95/70 |
1,8 |
Иркутск |
|
10 |
0,219 |
150/70 |
1,9 |
Калининград |
|
11 |
0,273 |
95/70 |
2,0 |
Кемерово |
|
16
|
|
|
|
|
|
|
Окончание табл. 1.2 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
|
Условный |
Температуры |
|
Глубина |
|
|||
|
диаметр |
|
Город распо- |
||||||
ва- |
|
теплоносите- |
|
заложения |
|||||
|
трубопро- |
|
ложения произ- |
||||||
ри- |
|
|
лей, |
|
трубопрово- |
||||
|
вода, |
|
|
водства |
|||||
анта |
|
|
t1/t2, °С |
|
да, Н, м |
||||
|
dн, м |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
3 |
|
4 |
|
5 |
||
12 |
0,325 |
|
150/70 |
|
1 |
|
Краснодар |
||
13 |
0,377 |
|
95/70 |
|
1,1 |
|
Москва |
||
14 |
0,426 |
|
150/70 |
|
1,2 |
|
Новосибирск |
||
15 |
0,476 |
|
95/70 |
|
1,3 |
|
Владивосток |
||
16 |
0,530 |
|
150/70 |
|
1,4 |
|
Самара |
||
17 |
0,630 |
|
95/70 |
|
1,5 |
|
Саратов |
||
18 |
0,720 |
|
150/70 |
|
1,6 |
|
Екатеринбург |
||
19 |
0,219 |
|
95/70 |
|
1,7 |
|
Владикавказ |
||
20 |
0,273 |
|
150/70 |
|
1,8 |
|
Ставрополь |
||
21 |
0,325 |
|
95/70 |
|
1,9 |
|
Казань |
||
22 |
0,377 |
|
150/70 |
|
2,0 |
|
Томск |
||
23 |
0,426 |
|
95/70 |
|
1 |
|
Тюмень |
||
24 |
0,476 |
|
150/70 |
|
1,1 |
|
Хабаровск |
||
25 |
0,530 |
|
95/70 |
|
1,2 |
|
Ярославль |
||
26 |
0,630 |
|
150/70 |
|
1,3 |
|
Белгород |
||
27 |
0,720 |
|
95/70 |
|
1,4 |
|
Владимир |
||
28 |
0,219 |
|
150/70 |
|
1,5 |
|
Казань |
||
29 |
0,273 |
|
95/70 |
|
1,6 |
|
Томск |
||
30 |
0,325 |
|
150/70 |
|
1,7 |
|
Тюмень |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1.3 |
|
|
|
|
Исходные данные |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ ва- |
|
Материал |
|
Толщина |
|
Длина |
|||
риан- |
|
|
|
||||||
|
утеплителя |
|
утеплителя, м |
|
трубопровода |
||||
та |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|
3 |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
0,05 |
|
300 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
17
|
|
|
Окончание табл. 1.3 |
|
|
|
|
|
|
№ ва- |
Материал |
Толщина |
|
Длина |
рианта |
утеплителя |
утеплителя, м |
|
трубопровода |
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
|
4 |
2 |
2 |
0,06 |
|
350 |
3 |
3 |
0,07 |
|
400 |
|
|
|
|
|
4 |
4 |
0,08 |
|
450 |
5 |
5 |
0,09 |
|
500 |
6 |
6 |
0,1 |
|
550 |
7 |
7 |
0,11 |
|
600 |
8 |
8 |
0,12 |
|
650 |
9 |
9 |
0,13 |
|
700 |
10 |
10 |
0,14 |
|
750 |
|
|
|
|
|
11 |
11 |
0,15 |
|
800 |
12 |
12 |
0,05 |
|
850 |
|
|
|
|
|
13 |
13 |
0,06 |
|
900 |
14 |
14 |
0,07 |
|
950 |
|
|
|
|
|
15 |
15 |
0,08 |
|
1000 |
16 |
1 |
0,09 |
|
1050 |
17 |
2 |
0,1 |
|
1100 |
18 |
3 |
0,11 |
|
1150 |
19 |
4 |
0,12 |
|
1200 |
20 |
5 |
0,13 |
|
1250 |
|
|
|
|
|
21 |
6 |
0,14 |
|
1300 |
22 |
7 |
0,15 |
|
1350 |
|
|
|
|
|
23 |
8 |
0,05 |
|
1400 |
24 |
9 |
0,06 |
|
1450 |
|
|
|
|
|
25 |
10 |
0,07 |
|
1500 |
26 |
11 |
0,08 |
|
1550 |
27 |
12 |
0,09 |
|
1600 |
28 |
13 |
0,1 |
|
1650 |
29 |
14 |
0,11 |
|
1700 |
30 |
15 |
0,12 |
|
1750 |
18
Материал утеплителя
1. Маты минераловатные прошивные сжимаемостью не более 55 %.
2.Маты минераловатные рулонированные сжимаемостью не более 55 %.
3.Маты и холсты из супертонкого базальтового волокна при укладке на трубопроводы и оборудование условным проходом до 800 мм при средней плотности 23 кг/м.
4.Маты и холсты из супертонкого базальтового волокна при укладке на трубопроводы и оборудование условным проходом до 800 мм при средней плотности 50–60 кг/м.
5.Изделия вертикально-слоистые (ламелла-маты), маты прошивные гофрированной структуры из стеклянного волокна
икаменной ваты сжимаемостью не более 30 %.
6.Маты рулонированные из стеклянного штапельного волокна сжимаемостью не более 55 %.
7.Маты рулонированные из стеклянного штапельного волокна сжимаемостью не более 55–70 %.
8.Маты рулонированные из стеклянного штапельного волокна сжимаемостью более 70 %.
9.Плиты минераловатные на синтетическом связующем марки 35.
10.Плиты минераловатные на синтетическом связующем марки 50.
11.Плиты минераловатные на синтетическом связующем марки 75.
12.Плиты минераловатные на синтетическом связующем марки 100.
13.Плиты минераловатные на синтетическом связующем марки 125.
14.Плиты из стеклянного штапельного волокна марки П-30.
15.Плиты из стеклянного штапельного волокна марки П-
15, П-17 и П-20.
19
|
|
|
|
Таблица 1.4 |
|
|
Характеристики грунта |
|
|||
|
|
|
|
|
|
№ ва- |
|
Средняя |
Весовое влаго- |
Темпера- |
|
Вид грунта |
плотность, |
содержание |
тура грун- |
||
рианта |
|||||
|
кг/м3 |
грунта, % |
та, tг, °С |
||
|
|
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
1 |
Песок |
1480 |
4 |
3 |
|
2 |
Песок |
1600 |
5 |
4 |
|
3 |
Песок |
1600 |
15 |
5 |
|
4 |
Песок |
1600 |
23,8 |
6 |
|
5 |
Суглинок |
1100 |
8 |
3 |
|
6 |
Суглинок |
1100 |
15 |
4 |
|
7 |
Суглинок |
1200 |
8 |
5 |
|
8 |
Суглинок |
1200 |
15 |
6 |
|
9 |
Суглинок |
1300 |
8 |
3 |
|
10 |
Суглинок |
1300 |
15 |
4 |
|
11 |
Суглинок |
1400 |
8 |
5 |
|
12 |
Суглинок |
1400 |
15 |
6 |
|
13 |
Суглинок |
1400 |
20 |
3 |
|
14 |
Суглинок |
1500 |
8 |
4 |
|
15 |
Суглинок |
1500 |
15 |
5 |
|
16 |
Суглинок |
1500 |
20 |
6 |
|
17 |
Суглинок |
1600 |
8 |
3 |
|
18 |
Суглинок |
1600 |
15 |
4 |
|
19 |
Суглинок |
2000 |
5 |
5 |
|
20 |
Суглинок |
2000 |
10 |
6 |
|
21 |
Суглинок |
2000 |
11,5 |
3 |
|
22 |
Глинистый |
1300 |
8 |
4 |
|
23 |
Глинистый |
1300 |
18 |
5 |
|
24 |
Глинистый |
1300 |
40 |
6 |
|
25 |
Глинистый |
1500 |
8 |
3 |
|
26 |
Глинистый |
1500 |
18 |
4 |
|
27 |
Глинистый |
1500 |
40 |
5 |
|
28 |
Глинистый |
1600 |
8 |
6 |
|
29 |
Глинистый |
1600 |
27 |
3 |
|
30 |
Глинистый |
1600 |
27 |
4 |
|
20