21 апреля 2018г.
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.