Теплообменные аппараты ТТАИ
Сочетают в себе преимущества кожухотрубных и пластинчатых теплообменников без их недостатков.
РосТепло.ru - Информационная система по теплоснабжению
РосТепло.ру - всё о теплоснабжении в России

К вопросу о методах и проблемах определения фактических тепловых потерь в тепловых сетях


С.А. Байбаков, инженер-теплоэнергетик, г. Москва


Необходимость определения тепловых потерь

Транспортировка тепла от теплоисточника до потребителей в современных системах централизованного теплоснабжения связана с потерями тепловой энергии, и в том числе через тепловую изоляцию трубопроводов. В различных выступлениях и публикациях величина тепловых потерь при транспортировке в существующих тепловых сетях оценивается в 15-20% отпускаемой с источников тепловой энергии. Тепловые потери включаются в тарифы на тепловую энергию и являются одним из показателей энергетической эффективности эксплуатации тепловых сетей, поэтому определение фактической величины этих потерь является важной практической задачей.

Тепловые потери через изоляцию зависят от многих факторов, включая протяженность трубопроводов различных диаметров, применяемые теплоизоляционные конструкции, принятые температурные режимы, состояние тепловых сетей, сроки их эксплуатации и др., поэтому тепловые потери являются индивидуальной характеристикой каждой тепловой сети и должны определяться для каждой сети индивидуально.

В первом приближении тепловые потери могут быть определены в соответствии с нормативными документами по проектированию тепловой изоляции (нормами проектирования и различными СНиП). Но как показывает опыт, величина нормативных тепловых потерь в значительной степени отличается от фактической, соответствующей реальному состоянию тепловой изоляции.

Представляется, что при формировании тарифов фактические тепловые потери должны учитываться в той мере, которая позволяет проводить минимально необходимый комплекс ремонтных работ, направленных на снижение тепловых потерь, обеспечивающих, в свою очередь, снижение тарифов в дальнейшем. Остальная часть тепловых потерь должна покрываться за счет прибыли энергоснабжающей организации. Такой подход позволяет получать средства на проведение ремонтов и одновременно обеспечивать целенаправленное расходование этих средств.

В этих условиях важную роль играют методы, позволяющие определить фактическую величину потерь для корректировки их нормативной величины. Такая оценка позволит точнее определять эффективность от снижения потерь в тепловых сетях и более обоснованно подходить к определению тарифов на передаваемую тепловую энергию с учетом необходимых объемов перекладки. Отсутствие же осмысленно выделенных целевых средств на мероприятия по снижению тепловых потерь приводит объективно к снижению объемов ремонтов и росту их величины.


Описание и недостатки принятой методики

До последнего времени фактические тепловые потери в тепловых сетях определялись на основании результатов испытаний этих сетей на тепловые потери, проводимых в соответствии с РД 34.09.255-97 Методические указания по определению тепловых потерь в водяных тепловых сетях.

В соответствии с методикой для проведения испытаний выбирается магистраль, участки которой по типу прокладки и конструкции изоляции являются характерными для данной сети. Испытуемая магистраль отключается от распределительных сетей. Испытания проводятся на циркуляционном кольце, состоящем из подающей и обратной линий головных участков выбранной магистрали с перемычкой между ними на конечном участке кольца. Входящие в испытуемое кольцо участки трубопроводов должны составлять не менее 20% материальной характеристики тепловой сети. По кольцу осуществляется проток воды с малым расходом, обеспечивающим возможность достаточно точного измерения температур по участкам. При этом измеряются расход циркулирующей воды и ее охлаждение в результате тепловых потерь в подающей и обратной линиях. По испытанным участкам определяется коэффициент отношения фактических среднегодовых тепловых потерь к нормативным значениям при среднегодовых для тепловой сети условиях. Продолжительность испытаний составляет 3-6 дней в зависимости от протяженности сетей и температурных условий начала испытаний; при этом измерения параметров производятся не прерывно в течение всего периода испытаний с периодом регистрации 10-20 мин.

Результаты испытаний в виде полученных коэффициентов распространяются на участки тепловой сети с аналогичными испытанными типами прокладок и теплоизоляционных конструкций с учетом фактора времени эксплуатации этих участков. При этом не совсем понятно, какие участки являются характерными и что можно считать аналогичным участком.

Величина тепловых потерь по участкам циркуляционного кольца определяется с высокой степенью точности, однако распространение результатов испытаний на остальные участки сети (80%), находящиеся при других условиях по увлажнению грунта, состоянию изоляции и т.д., не позволяет говорить о достоверности (даже не

о  точности) определения фактических потерь для теплосети в целом, делая их неопределенной величиной. Использование результатов таких испытаний недостаточно для оценки мероприятий по энергосбережению и сомнительно для целей нормирования.

Требование к объему сетей, включаемых в циркуляционное кольцо, составляющих не менее 20% по материальной характеристике всех сетей, не всегда выполнимо, поскольку от ТЭЦ в городах может отходить несколько (до пяти и больше) выводов с примерно одинаковой нагрузкой. Выполнение этого требования для источников тепла с одним или двумя выводами требует при формировании циркуляционного кольца одновременного отключения на период испытаний значительного количества потребителей. Такое отключение на длительный срок в период эксплуатации недопустимо по условиям обеспечения бесперебойного теплоснабжения потребителей и поэтому будет проводиться скорее всего за счет сокращения времени ремонтов тепловых сетей, что может привести к снижению надежности.

Проведение испытаний по указанной методике требует изменения схемы сети путем закрытия задвижек на ответвлениях от испытуемой магистрали с последующим восстановлением эксплуатационной схемы. При этом из-за низкого качества запорной арматуры (как правило, это клиновые задвижки) не удается обеспечить качественное отключение и расход воды в обратной линии испытуемой магистрали на 10-50% меньше установленного для условий испытаний значения. Поскольку измерения расходов производятся на головном участке кольца, то отсутствие данных по расходам существенно снижает точность полученной величины тепловых потерь по отдельным участкам.

Для реализации указанной методики при всего одном выводе с ТЭЦ требуется специальное теплообменное и насосное оборудование для обеспечения режимов испытаний. Требуемые при испытаниях расходы воды 100300 т/ч существенно затрудняют возможность использования действующих сетевых насосов с единичной производительностью 10005000 м3/ч. Тепловые потери при испытаниях составляют величину порядка 3-9 Гкал/ч, в то время как тепловая производительность установленного на ТЭЦ теплообменного оборудования, как правило, существенно выше - на уровне 50-160 Гкал/ч.

Обеспечение прокачки воды и ее нагрева в период испытаний требует дополнительных затрат электрической и тепловой энергии. Так, при величине тепловых потерь в период испытаний 4 Гкал/ч отпуск тепла при четырехсуточном периоде требует отпустить от источника примерно 400 Гкал тепла.

Как следует из приведенного, использование этой методики является весьма дорогостоящим и трудоемким мероприятием, не гарантирующим достоверные результаты для всей сети, и поэтому на практике испытания тепловых сетей на тепловые потери до недавнего времени проводились крайне редко или не проводились вообще.

Если же такие испытания проводятся, то необходимость включения в объем испытаний 20% материальной характеристики сети и желание снизить затраты на их организацию, подготовку и проведение часто приводит к тому, что испытаниям подвергаются одни и те же участки независимо от их характерности, а фактическое состояние теплоизоляции остальных сетей не рассматривается вообще.

Следует также отметить, что в условиях переоценки важности энергосбережения и качества теплоснабжения применение рассматриваемой методики испытаний выглядит непоследовательно. Отсутствует также информация о применении столь затратных способов оценки состояния тепловой изоляции трубопроводов тепловых сетей и в материалах зарубежной печати.


Другие методики

Приведенная выше методика была предложена в условиях недостаточного количества современной измерительной аппаратуры в тепловых сетях, на тепловых пунктах потребителей (абонентских вводах), а самое главное на источниках тепла.

В настоящее время в связи с оснащением источников и потребителей тепловой энергии современной измерительной аппаратурой, например входящей в состав приборов учета отпуска и потребления тепла и имеющей возможность архивирования измеряемых параметров, ситуация в значительной степени изменилась. Имеется большое количество данных по отпуску тепла и параметрам теплоносителя (расходам и температурам) в различных точках сети. При этом приборами учета оборудованы и источники тепла и значительное количество потребителей.

Обработка измеряемых параметров (расходов и температур) по приборам учета даже в условиях частичной оснащенности может позволить оценить величину тепловых потерь, не проводя специальных процедур испытаний, не меняя режимы эксплуатации тепловых сетей и не отключая потребителей.

В связи с этим в последнее время разработаны различные методики определения фактических тепловых потерь в тепловых сетях при эксплуатационных условиях. Такие методики основаны на измерении тепловых потерь потоками воды от источника до потребителей (большая часть тепловой сети), оснащенных приборами учета, и определении на основании этих данных некоторых показателей, которые потом более обоснованно могут быть распространены на оставшуюся (меньшую) часть тепловых сетей. По результатам расчетов определяются нормативные значения искомых показателей и производится сопоставление их фактических и нормативных значений. При этом указанные соотношения относятся к большей части тепловой сети, что позволяет распространить результаты на сеть в целом, без выделения характерных участков.

Определение тепловых потерь для потоков воды с измеренным на узле учета потребителя расходом производится на основании разности температур на источнике тепла и у потребителей, которая в современных крупных системах теплоснабжения составляет от 2 до 10 ОС и может быть определена достаточно точно. В предлагаемых методиках, как правило, приведены способы определения недостоверных результатов измерений для последующей отбраковки.

Такие методики разработаны в ОАО «ВТИ» (с 2000 г.), ОАО «Теплосеть Сервис» и ОАО «Объединение ВНИПИэнергопром». Они утверждены различными государственными органами и прошли практическую апробацию в действующих тепловых сетях.

Преимуществом рассматриваемых методик является также возможность регулярного их использования для текущего мониторинга состояния тепловой изоляции трубопроводов и учета результатов перекладки трубопроводов на различных участках тепловой сети.

Следует отметить, что в зависимости от решаемых задач целесообразно разработать несколько методик, одни из которых позволяют определять фактические тепловые потери с разбивкой по отдельным участкам с целью определения состояния их тепловой изоляции. Другие методики должны позволять определять фактические тепловые потери по сети в целом для их оценки в рамках проведения энергетических обследований. Для последних желательно определение величины этих потерь без составления расчетной схемы трубопроводов тепловых сетей, что само по себе является трудоемкой, а зачастую и неразрешимой в конечный период времени задачей. При этом будет востребована и ныне общепринятая методика, которая позволяет определять тепловые потери в условиях невозможности применения других методов. Например, при отсутствии или плохом качестве необходимой измерительной аппаратуры или при сравнительно коротких сетях, в которых мало снижение температуры воды при ее транспортировке до потребителя в условиях эксплуатации.

Могут также появиться методики, основанные на других принципах, например на основании результатов тепловизионной съемки.


Организационные проблемы и предложения

Как уже отмечалось, в настоящее время повысилась значимость определения тепловых потерь через изоляцию тепловых сетей. Это обусловлено необходимостью проведения энергетических обследований и реализации мероприятий по энергосбережению. Результаты испытаний необходимы также при разработке энергетических характеристик тепловых сетей и, главное, при обосновании тарифов на транспорт тепловой энергии.

В этих условиях было бы целесообразно на законном основании упростить процедуру определения фактических тепловых потерь и изменить отношение к оценке методик испытаний и их результатов. Последнее является важным, поскольку при утверждении тарифов и тарифообразующих показателей в Минэнерго России существует негласное мнение о необходимости определения фактических тепловых потерь на основании результатов испытаний по принятой в настоящее время методике. Мнение является негласным в том смысле, что в распорядительных и нормативных документах отсутствует прямое указание на допустимость лишь методики по РД 34.09.255-97.

Такое неопределнное положение и естественное нежелание теплосетевых и энергоснабжающих организаций иметь сложности при утверждении тарифов приводит к необходимости реализации ими затратных и трудоемких испытаний, проводимых иногда формально, без соблюдения всех необходимых требований и условий.


Заключение

В сложившейся ситуации теплоснабжающим организациям и авторитетным представителям теплоэнергетического сообщества (заинтересованным сторонам) целесообразно было бы высказать свое отношение к рассматриваемой проблеме и представить его в качестве отзыва на настоящую статью.

Пока представляется, что решением проблемы могло бы явиться разрешение приказом Минэнерго России (дополнением к Приказу № 325) или иным распорядительным документом использовать при определении фактических тепловых потерь в тепловых сетях различных обоснованных методик. При этом целесообразно организовать в Минэнерго России работу по рассмотрению и утверждению таких методик и других методических материалов в области теплоснабжения и энергосбережения.

baybakovsa@mail.ru


С.А. Байбаков, К вопросу о методах и проблемах определения фактических тепловых потерь в тепловых сетях

Источник: Журнал "Новости теплоснабжения" №06 (118), 2010 г. , www.ntsn.ru

Оставить комментарий

Тематические закладки (теги)

Тематические закладки - служат для сортировки и поиска материалов сайта по темам, которые задают пользователи сайта.

Похожие статьи: