По оценкам энергетического концерна Dalkia, средние потери в российских тепловых сетях (исследованы несколько городов) колеблются от 22 до 35%, на отдельных участках достигая 40-50%. В то же время теплопотери в сетях европейских городов составляют всего 8-12% [1, 2]. Большинство тепловых сетей (около 65%) в России покрыты традиционным минераловатным утеплителем, порядка 8% приходится на стекловатные, около 20% - на пенополистирол и другие пенопласты [3].

В последнее время на рынке теплоизоляционных материалов появилась жидкокристаллическая изоляция (ЖКИ) TLM Ceramic, производимая российским научно-производственным объединением (НПО) «Спецстройсистемы». Материал прошёл сертификацию на территории России и Украины, зарегистрированы ТУ (ФГУП «Стандартинформ»). Изоляция получила наибольшее распространение для трубопроводов горячей воды, теплообменников, арматуры и др. оборудования с температурой поверхности до +180°C. Может также использоваться в ЖКХ.

По заявлению НПО покрытие обладает легкостью; высокой прочностью; эластичностью; отличной адгезией к металлу, бетону, кирпичу, дереву, пластику; долговечностью и экологической чистотой; не поддерживает горение; надежный диэлектрик; не токсично. Наносится на любую поверхность подобно краске. Гарантия работоспособности ЖКИ около 10 лет снаружи и около 25 лет внутри помещения. Необходимая и достаточная толщина покрытия от 0,5 до 2,2 мм, в зависимости от ТУ. «Поход» ЖКИ по России начался в 2001-2002 гг. [4].

На ОАО «ТЭЦ-Северная» (1961 года постройки) в г. Астрахань по рекомендациям специалистов фирмы-производителя были проведены работы по нанесению ЖКИ TLM Ceramic на различные теплонапряженные поверхности (трубопроводы и коллектора горячей воды, трубопроводы в помещениях котельной, выпускные трубы и т.д.). Съемка указанных поверхностей производилась в марте 2012 года (среднемесячная температура окружающего воздуха в этот период составляла около +5 0С) портативным тепловизором Testo 882. Один из снимков показан на рис.1. Для сравнения были сделаны снимки трубопроводов со стандартной изоляцией – мин. ватой (рис. 2).

По рисункам 1-2 можно сказать, что не проявляются указанные НПО свойства снижения температуры поверхности при нанесении ЖКИ, а традиционная теплоизоляция дает более лучший результат.

С помощью тепловизора Testo 882 были произведены замеры температур на поверхностях прямых и обратных трубопроводов сетевой воды «ТЭЦ-Северная» при толщине слоя ЖКИ 2 мм и, для сравнения, на неизолированных участках. Условия проведения замеров: трубопроводы Ø 100, 159 и 377 мм расположены в котельном цехе, температура окружающей среды +14 °С; трубопроводы Ø 426 и 500 мм расположены на открытом воздухе, температура окружающей среды в день замеров (январь) минус 18 °С (замерялась термометром). Температура теплоносителя в подающем трубопроводе около 105 0С, в обратном - около 65 0С. Результаты замеров приведены в таблице 1.

По методике [3] были определены удельные тепловые потери в окружающую среду с 1 п.м трубопровода. Приняты следующие допущения: скорость ветра принята 2 м/с (для расчета вынужденной конвекции); в помещении происходит свободная конвекция; термическое сопротивление теплоотдачи от теплоносителя к трубопроводу весьма мало по сравнению с термическим сопротивлением теплоизоляции, поэтому им пренебрегают; учитываются потери не только конвективные, но и потери излучением; коэффициент теплопроводности ЖКИ принимался λ = 0,0022 Вт/(м . К). Результаты приведены в таблице 2.

Таблица 1. Температуры на поверхности трубопроводов при толщине слоя ЖКИ TLM Ceramic 2 мм

 

Диаметр труб, мм	Температура на поверхности прямого трубопровода, 0С		Температура на поверхности обратного трубопровода, 0С
	С изоляцией	Без изоляции	С изоляцией	Без изоляции
100	81,5	104,3	-	-
159	59,6	82,4	38,8	61,3
377	42,2	65,7	39,4	45,4
426	61,2	80,1	45,0	62,7
500	57,2	79,8	53,5	59,4

Таблица 2. Результаты расчетов удельных тепловых потерь трубопроводов сетевой воды

 

Диаметр трубопровода, мм	Удельные линейные тепловые потери, Вт/м
	Прямой трубопровод сетевой воды без изоляции	Прямой трубопровод с ЖКИ толщиной 2 мм	Обратный трубопровод сетевой воды без изоляции	Обратный трубопровод с ЖКИ толщиной 2 мм
100	370	13,7	-	-
159	385	14,4	241,5	7,8
377	582	20,7	316	18,6
426	3486	69,2	2818	55,1
500	4078	77,1	3162	73,3

 

При сравнении величин удельных тепловых потерь из расчетной таблицы 2 и из таблиц 3.24-3.25 из СНиПа 41-03-2003 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов» (при отопительном период менее 5000 часов в год) видно, что удельные тепловые потери трубопроводов тепловых сетей, покрытых краской слоем в 2 мм, имеют величины удельных тепловых потоков порой даже ниже чем в СНиПе. Например:

-   для труб Ø 100 мм при толщине ЖКИ в 2 мм расчетные потери = 13,7 Вт/м; в СНиПе – 35 Вт/м; 

вывод – удельные потери в 2,5 ниже;

-   для труб Ø 500 мм при толщине ЖКИ в 2 мм расчетные потери = 77,1 Вт/м; в СНиПе – 100 Вт/м;

вывод – потери в 1,3 раза меньше.

Такие низкие величины удельных потерь можно объяснить очень низким заявленным НПО коэффициентом λ = 0,0022 Вт/(м . К). Если его принять на порядок выше, т.е. λ = 0,022 Вт/(м . К), то тепловые потери сразу увеличиваются в 5-10 раз и более. Например:

-   для труб Ø 100 мм при толщине ЖКИ в 2 мм расчетные потери составят около 92 Вт/м; в СНиПе – 35 Вт/м; вывод – потери возрастают в 6,7 раза и стали в 2,6 раза выше чем в СНиПе;

-   для труб Ø 500 мм при толщине ЖКИ в 2 мм расчетные потери составят около 630 Вт/м; в СНиПе – 100 Вт/м; вывод – потери возрастают в 3,7 раза и стали в 6,3 раза выше чем в СНиПе.

Таким образом, на основе натурных испытаний и тепловых расчетов удельных тепловых потерь тепловых сетей «ТЭЦ-Северной» в г. Астрахань, показаны разногласия в заявленных характеристиках ЖКИ с тем, что на самом деле может обеспечить данный вид теплоизоляции. По результатам снимков тепловизором виден «проигрыш» ЖКИ по сравнению с традиционной теплоизоляцией (мин. ватой). Поэтому, к вопросу выбора того или иного вида теплоизоляции необходимо подходить более внимательно и всесторонне.

Список литературы

 

1.     Ильин Р.А. Оценка тепловых потерь в тепловых сетях при применении жидкокристаллической теплоизоляции // Теплоэнергетика. 2015. № 7. С. 76-80.

2.     Ильин Р.А., Фокин В.М. Энергосбережение в тепловых сетях при теплоснабжении потребителей // Энергосбережение и водоподготовка. 2015. № 2 (94). С. 43-45.

3.        Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. 7-е издание. М.: Издательство МЭИ, 2001. 472 с.

4.        Ширинян В.Т. Поход жидко-керамического «супертеплоизоляционного» покрытия по тепловым сетям России // Новости теплоснабжения, 2007. № 9. С. 46-51.