Потери энергии и ресурсов в инженерных сетях

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И  НАУКИ УКРАИНЫ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ  УКРАИНЫ

«КИЕВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ  ИНСТИТУТ» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

РЕФЕРАТ

на  тему: ПОТЕРИ ЭНЕРГИИ  И РЕСУРСОВ В ИНЖЕНЕРНЫХ СЕТЯХ

дисциплина: ОСНОВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ 

КИЕВ 2010

Содержание

Вступление                                                                     1

1. Тепловые сети.                                                        1
2. Потери тепловой энергии при передаче.              4

       2.1. Источники потерь.                                           5

3. Тепловая изоляция.                                               10

       3.1. Теплоизоляционные материалы.                  11

Выводы                                                                         14

 Список  используемой литературы.                       16

Вступление

           Большую часть поставщиков тепла  и горячего водоснабжения в  Украине составляют ТЭЦ и районные  котельни, оборудование которых  не всегда находится в исправном  состоянии и используется рационально. Состояние объектов теплоснабжения и теплотрасс требует принятия мер для повышения экономичности использования топливно-энергетических ресурсов. При планировании различных организационно-технических мероприятий необходимо рассчитывать их экономическую эффективность. В соответствии с существующими положениями к реализации на действующих объектах принимаются те из мероприятий, срок окупаемости капитальных затрат для которых не превышает нормативного срока эффективности (а его значения устанавливаются по отраслям). Первоочередной интерес представляют мероприятия по доведению показателей работы объекта до технических характеристик, предусмотренных проектом.

      Одним из слагаемых эффекта, достигаемого при модернизации или совершенствовании  эксплуатации котельных, является возможная  экономия топлива или тепловой энергии. В этой работе приведены методы и материалы для получения экономии топлива и теплоты на теплогенерирующих предприятиях. 

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.  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.