Проблемы потерь тепла и наладка качественной теплоизоляции – одни из ключевых вопросов строительной и жилищно-коммунальной сферы.

Предотвращают и решают проблемы утечек тепла инженеры ещё на стадии строительства. Но вот дом сдан и Вы, как счастливый обладатель любимых квадратных метров, остаётесь с проблемами наедине. Конечно, если речь не идёт о серьёзных технологических нарушениях, за устранением которых – прямиком к подрядчиками и управляющей компании. А если дело в относительно небольших огрехах, то справляться с ними, как правило, приходится своими силами и посредством собственного кошелька.

Проблемы потерь тепла реальны?

Квартиры, частные дома, гаражи, офисы, склады – словом, любые сооружения, теряют тепло через ограждающие конструкции: стены, пол, потолок и перекрытия. Источников проблемы может быть два. Первый – явные конструкционные дефекты, или попросту – щели, зазоры, трещины. Второй источник проблемы потерь тепла – собственно материал. Тепло может уходить сквозь стены, окна и крыши в буквальном смысле слова.

Возьмём, к примеру, стены. Ключ к сохранению тепла – сопротивление теплопередаче. Стена – это барьер между воздухом комнатным и уличным. С одной стороны на неё воздействует температура выше, с другой – ниже. Законы физики не обойдёшь. И стена выступает в качестве передатчика тепла. Очевидно – чем хуже будет стена передавать тепло, тем стабильнее будет климат внутри помещения: зимой – тепло, летом – прохладно. Значит, материал стены должен по максимуму выполнять задачу «непередачи». И стены делают не однородными, а состоящими из нескольких слоёв, каждый из которых работает на то, чтобы минимизировать смешение двух температур. Если материалы с задачей не справляются, Вы теряете тепло. Всё тоже и с окнами. Около 20-25% фасада здания – это окна. И через них также может уходить тепло: сквозь щели и путём теплового излучения.

Почему возникают проблемы потерь тепла

И снова можно назвать два источника проблемы. Первый – строительство с нарушениями и огрехами. К сожалению, современные российские технологии далеко не всегда соответствуют образцам энергосберегающего строительства. Например, в США при возведении новых жилых и офисных помещений примерно 80% окон закрывают энергосберегающими стёклами. Ещё больше таких стеклопакетов ставят в Германии. А в отечественных новостях то и дело показывают растерянные лица жильцов, которые демонстрируют промёрзшие углы, протекающие крыши новостроек. Естественно, подобные жилищные оказии – скорее исключение. Но говорить о том, что 99% зданий в нашей стране тёплые, сухие и комфортные, к сожалению, не приходится.

И даже в строительстве частном, когда Вы максимально контролируете процесс, нет стопроцентной гарантии, что бригада или Вы сами не допустите огрехов, а материалы, к примеру, герметик, качественные.

Перейдём к источнику проблем потерь тепла номер два. Даже отлично выполненная стена, окно, пол, перекрытие со временем ветшают. Под воздействием двух факторов, человеческого и среды, неминуемо появляются дефекты. Яркий пример – трещины в швах панельных домов. Другой пример – разрушение кровли осадками, птицами и массой снега. По крошке, по крошке, дефект уже заметен глазу и стал путём выхода тепла.

И даже наша, казалось бы, созидательная деятельность, вроде замены окон, дверей или утепления крыши, не всегда приносит желаемый эффект. Не качественным может быть сам стеклопакет, нетщательно загерметизированы щели.

Как же решить проблему потери тепла? Как превратить наши жилища в уютные «термосы» зимой и уголки прохлады и комфорта летом? Задача очевидна – устранить места теплопотерь, сделать качественное утепление. И первый шаг – поиск утечек тепла – определение локализации зон, через которые уходит тёплый воздух.

Эффективное решение проблемы теплопотерь

Компания «ТеплоПоток» успешно помогает устранить проблемы потерь тепла в Новосибирске , а именно выполнить первый этап – определить места «утечек». Мы проводим тепловизионные исследования домов, коттеджей, квартир, гаражей, бань и других помещений и целых зданий. Профессиональный прибор для поиска потерь тепла – тепловизор. Он позволяет получить изображение, на котором видно распределение температур в цветовой схеме и с указанием конкретных градусов. Прибор для поиска потерь тепла безошибочно продемонстрирует все слабые, с точки зрения энергоэффективности, места в ограждающих конструкциях.

Поиск скрытых коммуникаций – второе назначение тепловизора. Проблемы с запрятанными в стенах, потолке и полу системами также могут спровоцировать нарушение комфортного домашнего климата. Неполадки с отоплением? Прибор для поиска потерь тепла поможет найти дефекты тёплых полов, не вскрывая настил, выявить места образования воздушных пробок в радиаторах и сделать другие полезные исследования скрытых коммуникаций.

На основании снимков, термограмм, которые даёт прибор для поиска потерь тепла, мы готовим для Вас отчёт. В нём Вы увидите все холодные зоны – места утечек тепла и неполадки скрытых коммуникаций.

Имея чёткое представление о состоянии помещения и зная его слабые места, Вы без лишних временных и финансовых затрат сможете поправить дефекты. Полезны при этом будут и прописанные к термограммам комментарии наших специалистов, с рекомендациями по устранению нарушений.

Немного статистики по проблемам потерь тепла

Согласно проведенным не так давно исследованиям, порядка 75% энергии, вырабатываемой в стране, уходи в никуда. Можно сказать, растворяется в воздухе. Не зря в городе всегда на 2-3 градуса теплее зимой, чем в той же области. Связанно это именно с выходом тепла наружу. Но, зачем отапливать улицу, когда и на дом-то не хватает?

Давайте приведем немного статистики. Проблемы потерь тепла в Сибири далеко не на последнем месте. Сами понимаете, что наш суровый сибирский климат располагает к тому, чтобы к зиме утеплить свой дом как можно лучше, сильнее. От этого зависит не просто комфортное в нем пребывание, но и здоровье всех тех, кто в нем собирается зимовать.

Существует мнение, что большое количество теплопотерь идет через окна. Безусловно, это так. Но лидером среди большой отдачи тепла являются стены. На их долю приходится порядка 35% всех теплопотерь дома. Но это и не удивительно. Ведь дом – это и есть стены. И, к сожалению, не всегда качественные, не всегда хорошо утепленные, не всегда сделанные «на совесть». Тем более, в связи с тем, что в наше время строится очень много жилья и строители стараются успеть в срок, а то и раньше сдать дом в эксплуатацию. Иногда это отражается на качестве. Но, предпринятые вовремя меры, значительно улучшат теплопроводность и сведут тепловые потери к минимуму. А это значит, что завышенные счета за отопление вскоре заменятся на нормальные, адекватные цены, на такие, какими они и должны быть.

При качественной и правильной теплоизоляции дома, здания, гаража, да и любой другой постройки, даже если уличная температура опустится до -30 градусов, а отопление по какой-то причине отключится, температура внутри помещения не должна упасть больше, чем на 1 градус. Впечатляет? Не верится? Но это правда!

Ситуации бывают всякие, легко может случится коммунальная авария, при которой вы вынуждены будете находиться какое-то время без тепла. А благодаря правильной теплоизоляции, уже накопленное тепло, не выйдет наружу. Это очень важно, как для частных домов, так и городских многоэтажек. Потому что, обычно, такие аварии быстро не устраняются. И вместо того, чтобы надевать десятки теплых носков и три свитера, лучше задуматься о том, есть ли у вас проблемы потерь тепла в доме.

Нет нерешаемых проблем тепловых потерь

Конечно, можно попробовать самостоятельно найти проблемные места в доме. Начать хотя бы с тех же самых окон. Проверьте, правильно ли функционируют все механизмы открывания и закрывания. Не требуется ли им регулировка? Между окном и стеной не должно быть никаких зазоров. Это однозначно приведет к большим теплопотерям. В таких случаях может помочь даже обычный герметик. Если в конструкции дома предусмотрены лоджии или балконы, то их тоже необходимо осмотреть на предмет герметичности. +1 к утеплению помещения дает остекление балконов. Это помогает пускать в помещение гораздо меньше холодного воздуха с улицы. А отражающее покрытие, нанесенное на окна, также благотворно влияют на сохранение тепла в помещении. Кстати, в домах, в которых предусмотрено 2 входных двери, вместо одной – тепло сохраняется чуть лучше, чем в домах с одной входной дверью. Не говоря уже об улучшенной звукоизоляции от улицы и подъезда.

Стоит ли говорить о дополнительном утеплении крыши и подвала? Бесспорно. Обычно такие места отдают не меньше тепла, чем стены. Подвал, конечно, должен быть сухим и прохладным, но это не значит, что вся его прохлада должна попадать в жилое помещение. Советуем вам обратить внимание на то, что утеплять стены и крышу лучше снаружи. Связанно это с тем, что при утеплении стен изнутри помещения, может образоваться конденсат, который в свою очередь не просто сделает хуже для теплоизоляции дома, но и станет отличным поводом для появления плесени. А плесень для здоровья часто даже хуже, чем обычный сквозняк. К тому же плесень негативно влияет на сохранность материалов и прочность вашего дома окажется под угрозой.

Проблему потери тепла гораздо легче обнаружить при помощи тепловизионного обследования. Обследование тепловизором, проведенное профессионалами, значительно сэкономит ваше время на обнаружение теплопотерь. Это означает, что приступить к устранению проблемы потерь тепла вы сможете гораздо быстрее и начнете экономить на теплоэнергии уже в ближайшее время.

В «тепловизионном парке» компании ТеплоПоток собраны только лучшие модели тепловизоров, зарекомендовавшие себя не однократно. Но, даже самый лучший тепловизор не справится в одиночку. Именно поэтому, мы подобрали самых сильных специалистов в сфере тепловизионного обследования, дали им в руки тепловизоры и отправили бороться с теплопотерями. От них не скроется ни один угол, ни одна щель, через которую может задувать даже самый незначительный сквозняк. А, как известно, даже маленький сквозняк, может напакостить по-крупному!

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Белорусский национальный технический университет»

РЕФЕРАТ

Дисциплина «Энергоэффективность»

на тему: «Тепловые сети. Потери тепловой энергии при передаче. Тепловая изоляция.»

Выполнил: Шрейдер Ю. А.

Группа 306325

Минск, 2006

1. Тепловые сети. 3

2. Потери тепловой энергии при передаче. 6

2.1. Источники потерь. 7

3. Тепловая изоляция. 12

3.1. Теплоизоляционные материалы. 13

4. Список используемой литературы. 17

1. Тепловые сети.

Тепловая сеть - это система прочно и плотно соединенных между собой участников теплопроводов, по которым теплота с помощью теплоносителей (пара или горячей воды) транспортируется от источников к тепловым потребителям.

Основными элементами тепловых сетей являются трубопровод, состоящий из стальных труб, соединенных между собой с помощью сварки, изоляционная конструкция, предназначенная для защиты трубопровода от наружной коррозии и тепловых потерь, и несущая конструкция, воспринимающая вес трубопровода и усилия, возникающие при его эксплуатации.

Наиболее ответственными элементами являются трубы, которые должны быть достаточно прочными и герметичными при максимальных давлениях и температурах теплоносителя, обладать низким коэффициентом температурных деформаций, малой шероховатостью внутренней поверхности, высоким термическим сопротивлением стенок, способствующим сохранению теплоты, неизменностью свойств материала при длительном воздействии высоких температур и давлений.

Снабжение теплотой потребителей (систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и технологических процессов) состоит из трех взаимосвязанных процессов: сообщения теплоты теплоносителю, транспорта теплоносителя и использования теплового потенциала теплоносителя. Системы теплоснабжения классифицируются по следующим основным признакам: мощности, виду источника теплоты и виду теплоносителя.

По мощности системы теплоснабжения характеризуются дальностью передачи теплоты и числом потребителей. Они могут быть местными и централизованными. Местные системы теплоснабжения - это системы, в которых три основных звена объединены и находятся в одном или смежных помещениях. При этом получение теплоты и передача ее воздуху помещений объединены в одном устройстве и расположены в отапливаемых помещениях (печи). Централизованные системы, в которых от одного источника теплоты подается теплота для многих помещений.

По виду источника теплоты системы централизованного теплоснабжения разделяют на районное теплоснабжение и теплофикацию. При системе районного теплоснабжения источником теплоты служит районная котельная, теплофикации-ТЭЦ.

По виду теплоносителя системы теплоснабжения делятся на две группы: водяные и паровые.

Теплоноситель – среда, которая передает теплоту от источника теплоты к нагревательным приборам систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Теплоноситель получает теплоту в районной котельной (или ТЭЦ) и по наружным трубопроводам, которые носят название тепловых сетей, поступает в системы отопления, вентиляции промышленных, общественных и жилых зданий. В нагревательных приборах, расположенных внутри зданий, теплоноситель отдает часть аккумулированной в нем теплоты и отводится по специальным трубопроводам обратно к источнику теплоты.

В водяных системах теплоснабжения теплоносителем служит вода, а в паровых - пар. В Беларуси для городов и жилых районов используются водяные системы теплоснабжения. Пар применяется на промышленных площадках для технологических целей.

Системы водяных теплопроводов могут быть однотрубными и двухтрубными(в отдельных случаях многотрубными). Наиболее распространенной является двухтрубная система теплоснабжения (по одной трубе подается горячая вода потребителю, по другой, обратной, охлажденная вода возвращается на ТЭЦ или в котельную). Различают открытую и закрытую системы теплоснабжения. В открытой системе осуществляется "непосредственный водоразбор", т.е. горячая вода из подающей сети разбирается потребителями для хозяйственных, санитарно - гигиенических нужд. При полном использовании горячей воды может быть применена однотрубная система. Для закрытой системы характерно почти полное возвращение сетевой воды на ТЭЦ (или районную котельную).

К теплоносителям систем централизованного теплоснабжения предъявляют следующие требования: санитарно- гигиенические (теплоноситель не должен ухудшать санитарные условия в закрытых помещениях - средняя температура поверхности нагревательных приборов не может превышать 70-80), технико-экономические (чтобы стоимость транспортных трубопроводов была наименьшей, масса нагревательных приборов - малой и обеспечивался минимальный расход топлива для нагрева помещений) и эксплуатационные (возможность центральной регулировки теплоотдачи систем потребления в связи с переменными температурами наружного воздуха).

Направление теплопроводов выбирается по тепловой карте района с учетом материалов геодезической съемки, плана существующих и намечаемых надземных и подземных сооружений, данных о характеристике грунтов и т. д. Вопрос о выборе типа теплопровода (надземный или подземный) решается с учетом местных условий и технико-экономических обоснований.

При высоком уровне грунтовых и внешних вод, густоте существующих подземных сооружений на трассе проектируемого теплопровода, сильно пересеченной оврагами и железнодорожными путями в большинстве случаев предпочтение отдается надземным теплопроводам. Они также чаще всего применяются на территории промышленных предприятий при совместной прокладке энергетических и технологических трубопроводов на общих эстакадах или высоких опорах.

В жилых районах из архитектурных соображений обычно применяется подземная кладка тепловых сетей. Стоит сказать, что надземные теплопроводные сети долговечны и ремонтопригодны, по сравнению с подземными. Поэтому желательно изыскание хотя бы частичного использования подземных теплопроводов.

При выборе трассы теплопровода следует руководствоваться в первую очередь условиями надежности теплоснабжения, безопасности работы обслуживающего персонала и населения, возможностью быстрой ликвидации неполадок и аварий.

В целях безопасности и надежности теплоснабжения, прокладка сетей не ведется в общих каналах с кислородопроводами, газопроводами, трубопроводами сжатого воздуха с давлением выше 1,6 МПа. При проектировании подземных теплопроводов по условиям снижения начальных затрат следует выбирать минимальное количество камер, сооружая их только в пунктах установки арматуры и приборов, нуждающихся в обслуживании. Количество требующих камер сокращается при применении сильфонных или линзовых компенсаторов, а также осевых компенсаторов с большим ходом (сдвоенных компенсаторов), естественной компенсации температурных деформаций.

На не проезжей части допускаются выступающие на поверхность земли перекрытия камер и вентиляционных шахт на высоту 0,4 м. Для облегчения опорожнения (дренажа) теплопроводов, их прокладывают с уклоном к горизонту. Для защиты паропровода от попадания конденсата из конденсатопровода в период остановки паропровода или падения давления пара после конденсатоотводчиков должны устанавливаться обратные клапаны или затворы.

По трассе тепловых сетей строится продольный профиль, на который наносят планировочные и существующие отметки земли, уровень стояния грунтовых вод, существующие и проектируемые подземные коммуникации, и другие сооружения пересекаемые теплопроводом, с указанием вертикальных отметок этих сооружений.

2. Потери тепловой энергии при передаче.

Для оценки эффективности работы любой системы, в том числе теплоэнергетической, обычно используется обобщенный физический показатель, - коэффициент полезного действия (КПД). Физический смысл КПД - отношение величины полученной полезной работы (энергии) к затраченной. Последняя, в свою очередь, представляет собой сумму полученной полезной работы (энергии) и потерь, возникающих в системных процессах. Таким образом, увеличения КПД системы (а значит и повышения ее экономичности) можно достигнуть только снижением величины непроизводительных потерь, возникающих в процессе работы. Это и является главной задачей энергосбережения.

Основной же проблемой, возникающей при решении этой задачи, является выявление наиболее крупных составляющих этих потерь и выбор оптимального технологического решения, позволяющего значительно снизить их влияние на величину КПД. Причем каждый конкретный объект (цель энергосбережения) имеет ряд характерных конструктивных особенностей и составляющие его тепловых потерь различны по величине. И всякий раз, когда речь заходит о повышении экономичности работы теплоэнергетического оборудования (например, системы отопления), перед принятием решения в пользу использования какого-нибудь технологического новшества, необходимо обязательно провести детальное обследование самой системы и выявить наиболее существенные каналы потерь энергии. Разумным решением будет использование только таких технологий, которые существенно снизят наиболее крупные непроизводительные составляющие потерь энергии в системе и при минимальных затратах значительно повысят эффективность ее работы.

2.1 Источники потерь.

Любую теплоэнергетическую систему с целью анализа можно условно разбить на три основные участка:

1. участок производства тепловой энергии (котельная);

2. участок транспортировки тепловой энергии потребителю (трубопроводы тепловых сетей);

3. участок потребления тепловой энергии (отапливаемый объект).

Каждый из приведенных участков обладает характерными непроизводительными потерями, снижение которых и является основной функцией энергосбережения. Рассмотрим каждый участок в отдельности.

1.Участок производства тепловой энергии. Существующая котельная.

Главным звеном на этом участке является котлоагрегат, функциями которого является преобразование химической энергии топлива в тепловую и передача этой энергии теплоносителю. В котлоагрегате происходит ряд физико-химических процессов, каждый из которых имеет свой КПД. И любой котлоагрегат, каким бы совершенным он не был, обязательно теряет часть энергии топлива в этих процессах. Упрощенно схема этих процессов изображена на рисунке.

На участке производства тепловой энергии при нормальной работе котлоагрегата всегда существуют три вида основных потерь: с недожогом топлива и уходящими газами (обычно не более18%), потери энергии через обмуровку котла (не более 4%) и потери с продувкой и на собственные нужды котельной (около 3%). Указанные цифры тепловых потерь приблизительно близки для нормального не нового отечественного котла (с КПД около 75%). Более совершенные современные котлоагрегаты имеют реальный КПД около 80-85% и стандартные эти потери у них ниже. Однако они могут дополнительно возрастать:

Если своевременно и качественно не проведена режимная наладка котлоагрегата с инвентаризацией вредных выбросов, потери с недожогом газа могут увеличиваться на 6-8 %;
Диаметр сопел горелок, установленных на котлоагрегате средней мощности обычно не пересчитывается под реальную нагрузку котла. Однако подключенная к котлу нагрузка отличается от той, на которую рассчитана горелка. Это несоответствие всегда приводит к снижению теплоотдачи от факелов к поверхностям нагрева и возрастанию на 2-5% потерь с химическим недожогом топлива и уходящими газами;
Если чистка поверхностей котлоагрегатов производится, как правило, один раз в 2-3 года, это снижает КПД котла с загрязненными поверхностями на 4-5% за счет увеличения на эту величину потерь с уходящими газами. Кроме того, недостаточная эффективность работы системы химводоочистки (ХВО) приводит к появлению химических отложений (накипи) на внутренних поверхностях котлоагрегата значительно снижающих эффективность его работы.
Если котел не оборудован полным комплектом средств контроля и регулирования (паромерами, теплосчетчиками, системами регулирования процесса горения и тепловой нагрузки) или если средства регулирования котлоагрегата настроены неоптимально, то это в среднем дополнительно снижает его КПД на 5%.
При нарушении целостности обмуровки котла возникают дополнительные присосы воздуха в топку, что увеличивает потери с недожогом и уходящими газами на 2-5%
Использование современного насосного оборудования в котельной позволяет в два-три раза снизить затраты электроэнергии на собственные нужды котельной и снизить затраты на их ремонт и обслуживание.
На каждый цикл "Пуск-останов" котлоагрегата тратится значительное количество топлива. Идеальный вариант эксплуатации котельной - ее непрерывная работа в диапазоне мощностей, определенном режимной картой. Использование надежной запорной арматуры, высококачественной автоматики и регулирующих устройств позволяет минимизировать потери, возникающие из-за колебаний мощности и возникновения нештатных ситуаций в котельной.

Перечисленные выше источники возникновения дополнительных потерь энергии в котельной не являются явными и прозрачными для их выявления. Например, одна из основных составляющих этих потерь - потери с недожогом, могут быть определены только с помощью химического анализа состава уходящих газов. В то же время увеличение этой составляющей может быть вызвано целым рядом причин: не соблюдается правильное соотношение смеси топливо-воздух, имеются неконтролируемые присосы воздуха в топку котла, горелочное устройство работает в неоптимальном режиме др.

Таким образом, постоянные неявные дополнительные потери только при производстве тепла в котельной могут достигать величины 20-25%!

2. Потери тепла на участке его транспортировки к потребителю. Существующие трубопроводы теплосетей.

Обычно тепловая энергия, переданная в котельной теплоносителю, поступает в теплотрассу и следует на объекты потребителей. Величина КПД данного участка обычно определяется следующим:

КПД сетевых насосов, обеспечивающих движение теплоносителя по теплотрассе;
потерями тепловой энергии по длине теплотрасс, связанными со способом укладки и изоляции трубопроводов;
потерями тепловой энергии, связанными с правильностью распределения тепла между объектами-потребителями, т.н. гидравлической настроенностью теплотрассы;
периодически возникающими во время аварийных и нештатных ситуаций утечками теплоносителя.

При разумно спроектированной и гидравлически налаженной системе теплотрасс, удаление конечного потребителя от участка производства энергии редко составляет больше 1,5-2 км и общая величина потерь обычно не превышает 5-7%. Однако:

использование отечественных мощных сетевых насосов с низким КПД практически всегда приводит к значительным непроизводительным перерасходам электроэнергии.
при большой протяженности трубопроводов теплотрасс значительное влияние на величину тепловых потерь приобретает качество тепловой изоляции теплотрасс.
гидравлическая налаженность теплотрассы является основополагающим фактором, определяющим экономичность ее работы. Подключенные к теплотрассе объекты теплопотребления должны быть правильно шайбированы таким образом, чтобы тепло распределялось по ним равномерно. В противном случае тепловая энергия перестает эффективно использоваться на объектах потребления и возникает ситуация с возвращением части тепловой энергии по обратному трубопроводу на котельную. Помимо снижения КПД котлоагрегатов это вызывает ухудшение качества отопления в наиболее отдаленных по ходу теплосети зданиях.
если вода для систем горячего водоснабжения (ГВС) подогревается на расстоянии от объекта потребления, то трубопроводы трасс ГВС обязательно должны быть выполнены по циркуляционной схеме. Присутствие тупиковой схемы ГВС фактически означает, что около 35-45% тепловой энергии, идущей на нужды ГВС, затрачивается впустую.

Обычно потери тепловой энергии в теплотрассах не должны превышать 5-7%. Но фактически они могут достигать величины в 25% и выше!

3. Потери на объектах потребителей тепла. Системы отопления и ГВС существующих зданий.

Наиболее существенными составляющими тепловых потерь в теплоэнергетических системах являются потери на объектах-потребителях. Наличие таковых не является прозрачным и может быть определено только после появления в теплопункте здания прибора учета тепловой энергии, т.н. теплосчетчика. Опыт работы с огромным количеством отечественных тепловых систем, позволяет указать основные источники возникновения непроизводительных потерь тепловой энергии. В самом распространенном случае таковыми являются потери:

в системах отопления связанные с неравномерным распределением тепла по объекту потребления и нерациональностью внутренней тепловой схемы объекта (5-15%);
в системах отопления связанные с несоответствием характера отопления текущим погодным условиям (15-20%);
в системах ГВС из-за отсутствия рециркуляции горячей воды теряется до 25% тепловой энергии;
в системах ГВС из-за отсутствия или неработоспособности регуляторов горячей воды на бойлерах ГВС (до 15% нагрузки ГВС);
в трубчатых (скоростных) бойлерах по причине наличия внутренних утечек, загрязнения поверхностей теплообмена и трудности регулирования (до10-15% нагрузки ГВС).

Общие неявные непроизводительные потери на объекте потребления могут составлять до 35% от тепловой нагрузки!

Главной косвенной причиной наличия и возрастания вышеперечисленных потерь является отсутствие на объектах теплопотребления приборов учета количества потребляемого тепла. Отсутствие прозрачной картины потребления тепла объектом обуславливает вытекающее отсюда недопонимание значимости принятия на нем энергосберегающих мероприятий.

3. Тепловая изоляция

Теплоизоляция, тепловая изоляция, термоизоляция, защита зданий, тепловых промышленных установок (или отдельных их узлов), холодильных камер, трубопроводов и прочего от нежелательного теплового обмена с окружающей средой. Так, например, в строительстве и теплоэнергетике теплоизоляция необходима для уменьшения тепловых потерь в окружающую среду, в холодильной и криогенной технике - для защиты аппаратуры от притока тепла извне. Теплоизоляция обеспечивается устройством специальных ограждений, выполняемых из теплоизоляционных материалов (в виде оболочек, покрытий и т. п.) и затрудняющих теплопередачу; сами эти теплозащитные средства также называются теплоизоляцией. При преимущественном конвективном теплообмене для теплоизоляции используют ограждения, содержащие слои материала, непроницаемого для воздуха; при лучистом теплообмене - конструкции из материалов, отражающих тепловое излучение (например, из фольги, металлизированной лавсановой плёнки); при теплопроводности (основной механизм переноса тепла) - материалы с развитой пористой структурой.

Эффективность теплоизоляции при переносе тепла теплопроводностью определяется термическим сопротивлением (R) изолирующей конструкции. Для однослойной конструкции R=d/l, где d - толщина слоя изолирующего материала, l - его коэффициент теплопроводности. Повышение эффективности теплоизоляции достигается применением высокопористых материалов и устройством многослойных конструкций с воздушными прослойками.

Задача теплоизоляции зданий - снизить потери тепла в холодный период года и обеспечить относительное постоянство температуры в помещениях в течение суток при колебаниях температуры наружного воздуха. Применяя для тепловой изоляции эффективные теплоизоляционные материалы, можно существенно уменьшить толщину и снизить массу ограждающих конструкций и таким образом сократить расход основных стройматериалов (кирпича, цемента, стали и др.) и увеличить допустимые размеры сборных элементов.

В тепловых промышленных установках (промышленных печах, котлах, автоклавах и т. п.) теплоизоляция обеспечивает значительную экономию топлива, способствует увеличению мощности тепловых агрегатов и повышению их КПД, интенсификации технологических процессов, снижению расхода основных материалов. Экономическую эффективность теплоизоляции в промышленности часто оценивают коэффициентом сбережения тепла h= (Q 1 - Q 2)/Q 1 (где Q 1 - потери тепла установкой без теплоизоляции, а Q 2 - c теплоизоляцией). Теплоизоляция промышленных установок, работающих при высоких температурах, способствует также созданию нормальных санитарно-гигиенических условий труда обслуживающего персонала в горячих цехах и предотвращению производственного травматизма.

3.1 Теплоизоляционные материалы

Основные области применения теплоизоляционных материалов - изоляция ограждающих строительных конструкций, технологического оборудования (промышленных печей, тепловых агрегатов, холодильных камер и т. д.) и трубопроводов.

От качества изоляционной конструкции теплопровода зависят не только тепловые потери, но и его долговечность. При соответствующем качестве материалов и технологии изготовления тепловая изоляция может одновременно выполнять роль антикоррозийной защиты наружной поверхности стального трубопровода. К таким материалам, относятся полиуретан и производные на его основе - полимербетон и бион.

Основные требования к теплоизоляционным конструкциям заключается в следующем:

· низкая теплопроводность как в сухом состоянии так и в состоянии естественной влажности;

· малое водопоглощение и небольшая высота капиллярного подъема жидкой влаги;

· малая коррозионная активность;

· высокое электрическое сопротивление;

· щелочная реакция среды (pH>8,5);

· достаточная механическая прочность.

Основными требованиями для теплоизоляционных материалов паропроводов электростанций и котельных являются низкая теплопроводность и высокая термостойкость. Такие материалы обычно характеризуются большим содержанием воздушных пор и малой объемной плотностью. Последнее качество этих материалов предопределяет их повышенные гигроскопичность и водопоглощение.

Одно из основных требований к теплоизоляционным материалам для подземных теплопроводов заключается в малом водопоглащении. Поэтому высокоэффективные теплоизоляционные материалы с большим содержанием воздушных пор, легко впитывающие влагу из окружающего грунта, как правило, непригодны для подземных теплопроводов.

Различают жёсткие (плиты, блоки, кирпич, скорлупы, сегменты и др.), гибкие (маты, матрацы, жгуты, шнуры и др.), сыпучие (зернистые, порошкообразные) или волокнистые теплоизоляционные материалы. По виду основного сырья их подразделяют на органические, неорганические и смешанные.

Органические в свою очередь делятся на органические естественные и органические искусственные. К органическим естественным материалам относятся материалы, получаемые переработкой неделовой древесины и отходов деревообработки (древесноволокнистые плиты и древесностружечные плиты), сельскохозяйственных отходов (соломит, камышит и др.), торфа (торфоплиты) и др. местного органического сырья. Эти теплоизоляционные материалы, как правило, отличаются низкой водо- и биостойкостью. Указанных недостатков лишены органические искусственные материалы. Очень перспективными материалами этой подгруппы являются пенопласты, получаемые путем вспенивания синтетических смол. Пенопласты имеют мелкие замкнутые поры и этим отличаются от поропластов – тоже вспененных пластмасс, но имеющих соединяющиеся поры и поэтому неиспользуемые в качестве теплоизоляционных материалов. В зависимости от рецептуры и характера технологического процесса изготовления пенопласты могут быть жесткими, полужесткими и эластичными с порами необходимого размера; изделиям могут быть приданы желаемые свойства (например, уменьшена горючесть). Характерная особенность большинства органических теплоизоляционных материалов - низкая огнестойкость, поэтому их применяют обычно при температурах не выше 150 °С.

Более огнестойки материалы смешанного состава (фибролит, арболит и др.), получаемые из смеси минерального вяжущего вещества и органического наполнителя (древесные стружки, опилки и т. п.).

Неорганические материалы. Представителем этой подгруппы является алюминиевая фольга (альфоль). Она применяется в виде гофрированных листов, уложенных с образованием воздушных прослоек. Достоинством этого материала является высокая отражательная способность, уменьшающая лучистый теплообмен, что особенно заметно при высоких температурах. Другими представителями подгруппы неорганических материалов являются искусственные волокна: минеральная, шлаковая и стеклянная вата. Средняя толщина минеральной ваты 6-7 мкм, средний коэффициент теплопроводности λ=0,045 Вт/(м*К). Эти материалы не горючи, не проходимы для грызунов. Они имеют малую гигроскопичность (не более 2%), но большое водопоглащение (до 600%).

Лёгкие и ячеистые бетоны (главным образом газобетон и пенобетон), пеностекло, стеклянное волокно, изделия из вспученного перлита и др.

Неорганические материалы, используемые в качестве монтажных, изготовляют на основе асбеста (асбестовые картон, бумага, войлок), смесей асбеста и минеральных вяжущих веществ (асбестодиатомовые, асбестоизвестковокремнезёмистые, асбестоцементные изделия) и на основе вспученных горных пород (вермикулита, перлита).

Для изоляции промышленного оборудования и установок, работающих при температурах выше 1000 °С (например, металлургических, нагревательных и др. печей, топок, котлов и т. д.), применяют так называемые легковесные огнеупоры, изготовляемые из огнеупорных глин или высокоогнеупорных окислов в виде штучных изделий (кирпичей, блоков различного профиля). Перспективно также использование волокнистых материалов теплоизоляции из огнеупорных волокон и минеральных вяжущих веществ (коэффициент их теплопроводности при высоких температурах в 1,5-2 раза ниже, чем у традиционных).

Таким образом, имеется большое количество теплоизоляционных материалов, из которых может осуществляться выбор в зависимости от параметров и условий эксплуатации различных установок, нуждающихся в теплозащите.

4. Список используемой литературы.

1. Андрюшенко А.И., Аминов Р.З., Хлебалин Ю.М. «Теплофикационные установки и их использование». М. : Высш. школа, 1983.

2. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. «Теплопередача». М.:энергоиздат,1981.

3. Р.П. Грушман «Что нужно знать теплоизолировщику». Ленинград; Стройиздат, 1987.

4. Соколов В. Я. «Теплофикация и тепловые сети» Издательство М.: Энергия, 1982.

5. Тепловое оборудование и тепловые сети. Г.А. Арсеньев и др. М.: Энергоатомиздат, 1988.

6. «Теплопередача» В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А.С. Сукомел. Москва; Энергоиздат, 1981.

Предисловие

Cодержание

Причин потери тепла в доме несколько, и каждая из них может быть если не полностью устранена, то хотя бы частично локализована. Согласно исследованиям Госстроя, две трети энергии, вырабатываемой в стране, «растворяется в воздухе». Перед тем как снизить теплопотери дома, нужно выяснить, почему вместо обогрева помещения отапливается улица и, несмотря на огненные батареи, в квартире холодно.

Понять, как дом теряет тепло, можно, если вспомнить некоторые физические законы.

Основными причинами теплопотери дома являются следующие факторы:

проводимость . Поскольку дом построен на холодной земле, то вследствие теплопроводности тепловые потоки уходят в почву;
конвекция . При включенном отоплении стены и крыша изнутри становятся теплыми. В результате действия теплопроводности тепло перемещается и на наружную сторону стен и крыши. При этом окружающая их атмосфера, будучи более холодной, нагревается за счет них и отбирает часть тепла, унося его вверх.

Таким образом, можно сказать, что теплопроводность стройматериалов и разница между температурами в доме и на улице - два главных фактора, влияющих на потери домом тепла.

При этом основные потери тепла происходят через ограждающие конструкции дома: на долю стен приходится 35% теплопотерь, на крышу - 25%, через подвальное перекрытие и всевозможные щели - по 15%, через окна - 10%. Определенная часть тепла может выносить из дома .

Установить, что именно из них повинно в том, что в доме холодно, несмотря на огненные батареи, поможет специальная экспертиза, которая называется тепловизионной диагностикой. Если пригласить службы, специализирующиеся на ней, то проведенное обследование выявит конкретные места утечек тепла; качество, дефекты и повреждения теплоизоляции чердачного и подвального перекрытий и труб; мостики холода; состояние и и т. д.

Как уменьшить теплопотери дома: теплоизоляция стен и окон

Понимание причин потери тепла вызывает естественный вопрос: как устранить теплопотери дома хотя бы значительно снизить? Ответ очевиден - кардинально улучшить теплоизоляцию стен, крыши, перекрытий, окон, что позволит повысить температуру в доме без увеличения затрат на отопление.

При качественной теплоизоляции дома даже при понижении температуры воздуха до -25 °С и выключенном отоплении температура внутри дома за сутки упадет всего лишь на 1 °С. Понятно, что и расходы на отопление в таком доме не столь обременительны.

Если вы не знаете, как уменьшить теплопотери дома, начните с осмотра окон: проверьте механизмы открывания и закрывания, при необходимости отрегулируйте их. Если будут обнаружены зазоры между оконными блоками и стенами, их тоже нужно герметично заделать. На стекла можно нанести отражающее покрытие. Поможет снизить теплопотери и остекление балкона и лоджии.

Ещё один способ, как снизить теплопотери дома - утепление дверей, причем желательно установить вторую дверь, которая дополнительно будет играть роль звукоизолятора.

Как снизить теплопотери дома: утепление крыши и подвала

Кроме того, стены, крышу и подвал необходимо утеплить. При этом надо заметить, что утеплять дом надо не изнутри, а снаружи. Если сделать это со стороны помещения, то между стеной и внутренней теплоизоляцией будет скапливаться конденсат, что не только ухудшит теплоизоляцию дома, но и приведет к повреждению отделки и размножению грибов. Для внешней теплоизоляции подходит такой материал, как экструдированный пенополистирол; хорошо себя зарекомендовало устройство вентилируемого фасада и т.д.

Для теплоизоляции крыш, как правило, используют каменную или минеральную вату, которые реализуются в виде плит. При этом нельзя забыть о пароизоляции (желательно, чтобы ее сторона, обращенная внутрь, была покрыта алюминиевой фольгой, что предотвратит потери тепла от излучения).

Если дом еще только в проекте, то необходимо заранее подумать о том, как уменьшить периметр внешних холодных стен (чем больше квадратура наружных стен, тем значительнее потери тепла; дом, украшенный многочисленными выступающими элементами, теряет много тепла), не допустить образования мостиков холода.

Снижение теплопотерь дома: возведение монсарды

Возведение мансарды - еще один способ снижения теплопотерь дома и сокращения потери тепла через крышу, поскольку ее часть используется в качестве стен мансардного помещения. О том, что для кровли следует выбрать качественный материал, наверное, можно не говорить.

Уменьшение теплопотерь дома до нуля вряд ли удастся, но реально предпринять меры, благодаря которым можно перестать обогревать улицу. Первое, что приходит на ум,- это необходимость утепления дома. При этом заметим, что стоимость теплоизоляции по сравнению с тем, во сколько обойдется строительство дома, просто мизерна. Экономия на теплоизоляции непременно обернется еще большими потерями в будущем, тем более что цены на энергоносители постоянно растут. Подойдя к утеплению дома в комплексе, можно сократить расходы на отопление примерно на 40%. Это означает, что теплоизоляция выгодна вдвойне, поскольку снижает теплопотери и минимизирует затраты на энергоресурсы.

Уменьшение теплопотерь дома: теплоизоляционные материалы

Теплоизоляционные материалы должны отвечать целому ряду требований, среди которых:

долговечность (это важно для длительной его эксплуатации);
экологичность (отсутствие вредных для здоровья выделений);
горючесть (отсюда и пожаробезопасность);
повышенная паропроницаемость (благодаря чему из помещения будет выводиться влага и конструкции дома будут оставаться сухими);
небольшой вес (не придется , не возникнет проблем с монтажом, транспортировка материала и покупка крепежа обойдутся не слишком дорого
естественно, цена (для многих это главный показатель, определяющий ).

Введение
Настоящая статья кратко описывает проблематику энергосбережения, сложившуюся сегодня на подавляющем большинстве отечественных объектов производства, транспортировки и потребления тепловой энергии, предлагая варианты их эффективного решения.

Существующие тепловые системы, в основной своей массе, проектировались и создавались без учета возможностей, появившихся на теплоэнергетичском рынке в течение последних 10 лет. Массовое развитие вычислительной техники обусловило появление в это время огромного количества технологических новшеств, которые коренным образом изменили ситуацию в энергосбережении. Например, возможность точного моделирования тепловых процессов на ЭВМ привела к появлению новых эффективных конструкций котлоагрегатов и схем отопления, а достижения электронной индустрии обеспечили возможность широкого применения средств учета тепловой энергии и высокоэкономичных регулирующих устройств.

Таким образом, в конце ХХ века энергосбережение получило на свое вооружение большое количество эффективных технологий и новое оборудование, позволяющее значительно (до 50%) повысить надежность и экономичность работы уже существующих тепловых систем и проектировать новые системы, качественно отличающиеся от уже существующих.

Энергосбережение. Аксиомы.

Для оценки эффективности работы любой системы, в том числе теплоэнергетической, обычно используется обобщенный физический показатель, - коэффициент полезного действия (КПД). Физический смысл КПД - отношение величины полученной полезной работы (энергии) к затраченной. Последняя, в свою очередь, представляет собой сумму полученной полезной работы (энергии) и потерь, возникающих в системных процессах. Таким образом, увеличения КПД системы (а значит и повышения ее экономичнсти) можно достигнуть только снижением величины непроизводительных потерь, возникающих в процессе работы. Это и является главной задачей энергосбережения.

Основной же проблемой, возникающей при решении этой задачи, является выявление наиболее крупных составляющих этих потерь и выбор оптимального технологического решения, позволяющего значительно снизить их влияние на величину КПД. Причем каждый конкретный объект, - цель энергосбережения, - имеет ряд характерных конструктивных особенностей и составляющие его тепловых потерь различны по величине. И всякий раз, когда речь заходит о повышении экономичности работы теплоэнергетического оборудования (например, системы отопления), перед принятием решения в пользу использования какого-нибудь технологического новшества, необходимо обязательно провести детальное обследование самой системы и выявить наиболее существенные каналы потерь энергии. Разумным решением будет использование только таких технологий, которые существенно снизят наиболее крупные непроизводительные составляющие потерь энергии в системе и при минимальных затратах значительно повысят эффективность ее работы.

Однако, несмотря на уникальность в общем случае факторов, вызывающих потери в каждой конкретной тепловой системе, отечественные объекты имеют ряд характерных особенностей. Они очень похожи друг на друга, что связано с тем, что строились они по общим для "Союза" проектным нормам во времена, когда тепловая энергия стоила "копейки". Характерные проблемы и основные каналы тепловых потерь в энергосистемах "постсоветских" объектов хорошо изучены специалистами нашего предприятия. Решение подавляющего большинства проблем энергосбережения на них отработано нами на практике, что позволяет провести анализ, рассмотреть наиболее характерные ситуации с тепловыми потерями и предложить варианты их решения с прогнозированием результатов, основываясь на наш опыт работы с подобными ситуациями на других объектах.

Излагаемое ниже исследование рассматривает наиболее характерные проблемы существующих тепловых объектов, описывает наиболее существенные каналы непроизводительных потерь в них тепловой энергии и предлагает варианты снижения этих потерь с предварительным прогнозом результатов.

Тепловые системы. Источники потерь.

Любую теплоэнергетическую систему с целью анализа можно условно разбить на 3-х основных участка:

1. участок производства тепловой энергии (котельная);

2. участок транспортировки тепловой энергии потребителю (трубопроводы тепловых сетей);

3. участок потребления тепловой энергии (отапливаемый объект).

1.Участок производства тепловой энергии. Существующая котельная.

Если своевременно и качественно не проведена режимная наладка котлоагрегата с инвентаризацией вредных выбросов, потери с недожогом газа могут увеличиваться на 6-8 %; Диаметр сопел горелок, установленных на котлоагрегате средней мощности обычно не пересчитывается под реальную нагрузку котла. Однако подключенная к котлу нагрузка отличается от той, на которую рассчитана горелка. Это несоответствие всегда приводит к снижению теплоотдачи от факелов к поверхностям нагрева и возрастанию на 2-5% потерь с химическим недожогом топлива и уходящими газами; Если чистка поверхностей котлоагрегатов производится, как правило, один раз в 2-3 года, это снижает КПД котла с загрязненными поверхностями на 4-5% за счет увеличения на эту величину потерь с уходящими газами. Кроме того, недостаточная эффективность работы системы химводоочистки (ХВО) приводит к появлению химических отложений (накипи) на внутренних поверхностях котлоагрегата значительно снижающих эффективность его работы. Если котел не оборудован полным комплектом средств контроля и регулирования (паромерами, теплосчетчиками, системами регулирования процесса горения и тепловой нагрузки) или если средства регулирования котлоагрегата настроены неоптимально, то это в среднем дополнительно снижает его КПД на 5%. При нарушении целостности обмуровки котла возникают дополнительные присосы воздуха в топку, что увеличивает потери с недожогом и уходящими газами на 2-5% Использование современного насосного оборудования в котельной позволяет в два-три раза снизить затраты электроэнергии на собственные нужды котельной и снизить затраты на их ремонт и обслуживание. На каждый цикл "Пуск-останов" котлоагрегата тратится значительное количество топлива. Идеальный вариант эксплуатации котельной - ее непрерывная работа в диапазоне мощностей, определенном режимной картой. Использование надежной запорной арматуры, высококачественной автоматики и регулирующих устройств позволяет минимизировать потери, возникающие из-за колебаний мощности и возникновения нештатных ситуаций в котельной.

Алгоритм повышения экономичности работы уже существующего котлоагрегата в общем случае можно представить как последовательность определенных действий (в порядке эффективности):

1. Провести комплексное обследование котлоагрегатов, включая газовый анализ продуктов сгорания. Оценить качество работы периферийного оборудования котельной.

2. Провести режимную наладку котлов с инвентаризацией вредных выбросов. Разработать режимные карты работы котлоагрегатов на различных нагрузках и мероприятия, которые обеспечат работу котлоагрегатов только в экономичном режиме.

3. Произвести чистку наружных и внутренних поверхностей котлоагрегатов.

4. Оборудовать котельную рабочими приборами контроля и регулирования, оптимально настроить автоматику котлоагрегатов.

5. Восстановить теплоизоляцию котлоагрегата, обнаружив и устранив неконтролируемые источники присосов воздух в топку;

6. Проверить и возможно модернизировать систему ХВО котельной.

Теплопотери в зданиях

Искусственно возникают хорошие условия переходу теплоты от обогревающих приборов в строительные ограждающие конструкции при применении распространенного способа крепления отопительных батарей к стене. Речь идет о забивке подвесных крюков или с помощью закладных анкерных болтов. Наличие такого металла в стене создает более легкие пути движения теплоты наружу. Даже близкое расположение к стене стояков внутренней системы отопления квартир способствует тоже усиленной теплоотдаче наружу (рис. 4). Получается, что важно очень строго оценить зазор между стояком и стеной и рекомендовать его величину строителям. А может быть, возможно стояки крепить к внутренней сте стене квартиры, а не к наружной. Хотя схемы поквартирного учета теплоты исключают квартирные стояки, но появляются так называемые подъездные, с которыми следует избежать упомянутой ситуации.

Общеизвестны строителям и эксплуатационникам схемы нижней или верхней разводки греющей сетевой воды внутри жилого дома. Это когда сетевая вода остывает в многоэтажном доме снизу вверх (рис. 5, а) и сверху вниз (рис. 5, б). При фактической разлаженности внутридомовой сети и частым не выдерживанием температуры подающей сетевой воды (tn) по схеме «а» может быть жарко на нижних этажах и холодно на верхних. По схеме «б» все наоборот при одной и той же температуре обратной сетевой воды (to).

Известна и смешанная схема. Последнюю важно использовать не вообще, как это делается сегодня, а целенаправленно для поддержания комфортных температур адресно по высоте всего дома внутри угловых квартир, которые отличаются повышенной теплоотдачей наружу. В целом в таких комнатах и квартирах по смешанной схеме будет усредненная довольно высокая температура греющей сетевой воды по всем этажам дома, приближающаяся к расчетной (рис. 5, в), а не такая, как указано выше по схеме «а» и «б». Это может снизить дискомфорт в угловых и неблагополучных квартирах и сократить потери от перегрева других более теплых помещений.
Таким образом, перечисленные факты подсказывают решения более эффективного использования теплоты. С другой стороны прямые потери тепловой энергии непосредственно усиливают парниковый эффект планеты и ускоряют глобальное потепление климата. Происходит переплетение экологических и экономических вопросов, обязывающее вести энергосбережение уже с гражданских позиций для сохранения окружающей нас природы и уменьшения заболеваний людей.

1. Эскиз неподвижной опоры трубопровода.

2. Термограмма промежуточной скользящей опоры трубопровода теплосети.

3. Эскиз подвижной опоры с минимальным оттоком теплоты.

4. Схемы остывания греющей сетевой воды в 6-тиэтажом доме: а - с верхней разводкой, б - с нижней разводкой, в - со смешанной разводкой.

С анализом российского рынка теплоизоляции Вы можете познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок теплоизоляционных материалов в России ».

к.т.н. В.И.Рябцев, член-кор. МАН, доцент, Курский технический университет; к.т.н. М.А.Литвиненко, инженер; А.Н.Плетнев, инженер; Г.А.Рябцев, инженер, Курские муниципальные тепловые сети