Определение тепловых потерь

В соответствии с «Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей РФ», теплопроводы, находящиеся на балансе ГУП «ТЭК СПб», подвергаются периодическим испытаниям с целью определения величины тепловых потерь.

Основой для определения величины тепловых потерь на охлаждение теплоносителя (при транспортировке и распределении) в водяных тепловых сетях является периодическое проведение специальных испытаний на тепловые потери в соответствие с «Методическими указаниями по определению тепловых потерь в водяных тепловых сетях: РД 34.09.255−97», а также применением в отдельных случаях расчетно-аналитических методов (для участков тепловых сетей, не являющихся характерными и аналогичными испытываемым по типу прокладки и конструкции тепловой изоляции, а также для участков тепловых сетей, вводимых в эксплуатацию после монтажа, реконструкции или капитального ремонта). Пересчет мгновенных (часовых) значений тепловых потерь в величину тепловых потерь в любое другое время (в том числе для среднегодовых, среднемесячных условий) производится пропорционально разности температуры теплоносителя и температуры грунта.

Таким образом, при измерении тепловых потерь в соответствии с «Методическими указаниями по определению тепловых потерь в водяных тепловых сетях: РД 34.09.255−97» допускаются следующие упрощения:

• — термическое сопротивление грунта в течение года (отопительного сезона) считается постоянным,
• — влияние теплоотдачи с поверхности грунта не учитывается,
• — в каждый рассматриваемый отрезок времени (месяц, сезон) температурное поле от подземного теплопровода рассматривается как стационарное для средней температуры сетевой воды и грунта.

Однако, в естественных природных условиях термическое сопротивление грунта из-за разной его влажности изменяется в течение года. Тепловые потери (в стационарном режиме — тоже), в конечном счете, обусловлены теплоотдачей атмосферному воздуху. Реальное температурное поле от подземного теплопровода является нестационарным из-за влияния метеорологических факторов. Длительные интервалы времени (месяц, сезон) в среднем можно описывать стационарным процессом теплопроводности и теплоотдачи. Но при изменении режима теплоснабжения необходимо учитывать переходные процессы. Так, если ступенчато увеличивается температура сетевой воды, а потом, через длительное время, опять уменьшается до исходного значения, то транспортируемое тепло, затраченное на разогрев грунта, лишь в очень незначительной мере возвращается обратно (нагрев грунтом теплопровода). Большая часть тепла отдается атмосферному воздуху (большая площадь теплоотдачи и большая «мощность теплоотдачи» — плотность теплового потока). Поэтому, реальные тепловые потери при увеличении температуры сетевой воды существенно больше рассчитанных по энергетической характеристике.

Тепловые потери являются величиной индивидуальной для конкретной тепловой сети и не могут напрямую применяться в качестве аналогов для других тепловых сетей, т.к. включенные в испытания участки тепловых сетей существенно отличаются по диаметру, глубине прокладки и условиям эксплуатации от основной массы теплосетей. Условия эксплуатации изменяются в зависимости от времени года, а также отличаются по влиянию потребителей (резкое отличие температуры воды в обратной трубе и ступенчатое изменение этой температуры по отрезкам теплосети в реальных условиях эксплуатации).

Измерить тепловые потери по существующей методике можно только в межотопительный сезон, только в определенных гидрологических условиях (лето, ранняя осень), только для весьма протяженного отрезка теплопроводов (более 3 км) и только на некоторых участках теплосети, представленных в основном магистральными теплопроводами. Из общего объема тепловых сетей, состоящих на балансе ГУП «ТЭК СПб», квартальные сети (с трубами диаметром менее 200 мм) составляют по протяженности большую часть. Фактическая величина тепловых потерь в квартальных тепловых сетях не поддается прямому измерению по существующей методике по техническим причинам.

Кроме того, проведение тепловых испытаний по определению количественных значений тепловых потерь через изоляцию трубопроводов по существующим методикам требуют больших подготовительных работ, материальных ресурсов и прекращение теплоснабжения потребителей на время проведения испытаний. Очевидно, теплоснабжающей организации, имеющей на своем балансе более 5000 км тепловой сети, провести подобные испытания на всех трубопроводах предприятия, с учетом инженерно-геологических условий функционирования и эксплуатации трубопроводов, не реально. Следовательно, невозможно установить величины поправочных коэффициентов, которые, в соответствии с нормативными документами, предлагается использовать при определении тепловых потерь.

Возможный способ определения тепловых потерь с охлаждением с помощью приборов учета тепловой энергии у потребителей в настоящее время не реален, из-за их отсутствия у большинства потребителей. В то же время, расчетные тепловые потери, выполненные по нормативным документам, не учитывают потери с охлаждением теплоносителя в трубопроводах, связанных с естественным «старением» теплогидроизоляции и, как следствие, с уменьшением ее термического сопротивления. Они также не учитывают реально более высоких значений теплопроводности теплоизоляции и грунта вследствие явлений массопереноса (газо-, парои водопроводности), влияние состава грунта, фактическую глубину заложения трубопроводов, природных условий местности. Вследствие этого, отсутствие достаточного технического и правового обоснования, которые необходимы для введения поправочных коэффициентов, приводят к тому, что теплоснабжающая организация на основании существующих нормативных документов не учитывает реальные условия эксплуатации и показывает заниженные тепловые потери при транспортировке тепла.

Для повсеместной характеристики тепловой сети (или отдельных теплопроводов) по величине тепловых потерь в разное время отопительного сезона целесообразно использовать методы и средства инструментального контроля, позволяющие выявлять основные факторы, приводящие к возрастанию тепловых потерь, и количественно учитывать воздействие реальных условий эксплуатации при определении величины тепловых потерь.