Stanovení tepelných ztrát, nebo co to je, termovizní průzkum domu

1. ROVNICE PŘÍMÉ A INVERZNÍ TEPELNÉ BILANCE

Nejúplnější obrázek o ekonomické výkonnosti lodního kotle podává tepelná bilance, která ukazuje, jaké množství tepla do kotle vstupuje, jaká část je užitečně využita (pro výrobu páry) a jaká část se ztrácí.

Tepelná bilance je aplikace zákona zachování energie na analýzu pracovního procesu kotle. Při analýze pracovního procesu kotle ve stacionárním (nebo ustáleném) režimu jeho provozu se tepelná bilance sestavuje na základě výsledků tepelných zkoušek. PROTI

Obecně má rovnice tepelné bilance tvar
i=n
QLOW = Q1 + ∑QPOT ,i	(4,1)
i=2

kde QPOD je množství tepla dodaného do parního kotle, kJ/kg; Q1 – užitečné teplo, kJ/kg;

QPOT – tepelné ztráty, kJ/kg

Ve standardní výpočtové metodě vyvinuté pro stacionární kotle se doporučuje zohlednit veškeré teplo dodané do topeniště z 1 kg paliva (obr. 4.1), tzn.

Q	POD	= Q	P	=QP+Q+Q	B	+ Q	ATD	(4,2)
		H T

kde QHP je výhřevnost pracovní hmotnosti paliva, kJ/kg;

QT, QB, QPR - množství tepla vneseného do paliva, vzduchu a páry, které se dodává k rozprašování paliva, kLJ/kg.

Poslední tři hodnoty jsou určeny následovně. Fyzikální teplo paliva

QT	= cT tT	(4,3)

kde cT je tepelná kapacita paliva při jeho teplotě ohřevu tT, kJ/(kg K)

Hodnota QB zohledňuje pouze teplo, které je přijímáno vzduchem mimo kotel, např. v parním ohřívači vzduchu. Při obvyklém uspořádání kotle s plynovým ohřevem vzduchu se rovná množství tepla přivedeného do topeniště se studeným vzduchem, tzn.

QB = QXB =αV ocXBtXB =αI ХВ	(4,4)
kde α je koeficient přebytku vzduchu;
сХВ – tepelná kapacita studeného vzduchu při teplotě tXB;
I XB- entalpie teoretického množství vzduchu V, kJ / kg
množství tepla dodávaného do pece s párou pro rozstřikování topného oleje,
QPR =	GPR	(iPR -i")	(4,5)
	BK

kde GPR je spotřeba páry pro atomizaci paliva VC, kg/h;

iPR, i“ – entalpie páry pro atomizaci paliva a suché syté páry ve spalinách, kJ/kg.

Hodnotu i“ v rovnici (4.5) lze brát rovnou 2500 kJ/kg, což odpovídá parciálnímu tlaku vodní páry ve spalinách pH2O 0,01 MPa.

Pro lodní kotle je definující veličinou v rovnici (4.2) QHP, protože součet zbývajících členů nepřesahuje 1 % QP. V tomto ohledu se při sestavování tepelné bilance námořních kotlů obvykle bere, když je vzduch ohříván spalinami QPOD \u003d QHP, a když

vyhřívaný párou QPOD = QHP +QB . V tomto případě je první rovnice hlavní, protože pára

Druhy tepelného odpadu

Každá lokalita má svůj vlastní typ spotřeby tepla. Zvažme každý z nich podrobněji.

Kotelna

V něm je instalován kotel, který přeměňuje palivo a přenáší tepelnou energii do chladicí kapaliny. Jakákoli jednotka ztrácí část vyrobené energie nedostatečným spalováním paliva, prostupem tepla stěnami kotle, problémy s profukováním. V průměru dnes používané kotle mají účinnost 70-75%, novější kotle poskytnou účinnost 85% a jejich procento ztrát je mnohem nižší.

Další dopad na plýtvání energií má:

1. nedostatek včasného přizpůsobení režimů kotle (ztráty se zvyšují o 5-10%);
2. nesoulad mezi průměrem trysek hořáku a zatížením tepelné jednotky: přenos tepla je snížen, palivo zcela neshoří, ztráty se zvyšují v průměru o 5 %;
3. nedostatečně časté čištění stěn kotle - objevuje se vodní kámen a usazeniny, účinnost práce klesá o 5 %;
4. nedostatek monitorovacích a nastavovacích prostředků - paroměry, elektroměry, čidla tepelné zátěže - nebo jejich nesprávné nastavení snižuje koeficient užitné hodnoty o 3-5%;
5. praskliny a poškození stěn kotle snižují účinnost o 5-10%;
6. použití zastaralého čerpacího zařízení snižuje náklady kotelny na opravy a údržbu.

Ztráty v potrubí

Účinnost topného potrubí je určena následujícími ukazateli:

1. Účinnost čerpadel, s jejichž pomocí se chladicí kapalina pohybuje potrubím;
2. kvalita a způsob pokládky tepelného potrubí;
3. správné nastavení topné sítě, na které závisí distribuce tepla;
4. délka potrubí.

Při správném návrhu tepelné trasy nepřekročí normové ztráty tepelné energie v tepelných sítích 7 %, a to i v případě, že se odběratel energie nachází ve vzdálenosti 2 km od místa výroby paliva. Ve skutečnosti dnes v této části sítě mohou tepelné ztráty dosáhnout 30 procent i více.

Ztráty předmětů spotřeby

Je možné zjistit přebytečnou spotřebu energie ve vytápěné místnosti, pokud je k dispozici měřič nebo měřič.

Důvody tohoto druhu ztráty mohou být:

1. nerovnoměrné rozložení vytápění v celé místnosti;
2. úroveň vytápění neodpovídá povětrnostním podmínkám a ročnímu období;
3. nedostatek recirkulace dodávky teplé vody;
4. nedostatek čidel regulace teploty na teplovodních kotlích;
5. špinavé potrubí nebo vnitřní netěsnosti.

Výpočet tepelné bilance kotle. Stanovení spotřeby paliva

Tepelná bilance kotle

Sestavení tepelné bilance kotle spočívá ve stanovení rovnosti mezi množstvím tepla vstupujícího do kotle, nazývané dostupné teplo Q_Pa množství užitečného tepla Q₁ a tepelné ztráty Q₂, Q₃, Q₄. Na základě tepelné bilance se vypočítá účinnost a požadovaná spotřeba paliva.

Tepelná bilance se sestavuje ve vztahu k ustálenému tepelnému stavu kotle na 1 kg (1 m3) paliva při teplotě 0°C a tlaku 101,3 kPa.

Obecná rovnice tepelné bilance má tvar:

QP + Qin.in = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6, kJ/m3, (2.4.1-1)

kde Q_P — dostupné teplo paliva; Q_v.vn - teplo přiváděné do topeniště vzduchem, když je ohříváno mimo kotel; Q_F - teplo přiváděné do pece proudem páry ("tryska" pára); Q₁ - užitečné teplo; Q₂ — ztráty tepla spalinami; Q₃ - tepelné ztráty z chemické nedokonalosti spalování paliva - tepelné ztráty z mechanické nedokonalosti spalování paliva; Q₅ — tepelné ztráty z venkovního chlazení; Q₆ — tepelné ztráty strusky.

Při spalování plynného paliva bez externího ohřevu vzduchu a parního rázu jsou hodnoty Q_v.vn, Q_F, Q₄, Q₆ se rovnají 0, takže rovnice tepelné bilance bude vypadat takto:

Q_P = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₅kJ/m3. (2.4.1-2)

Dostupné teplo 1 m3 plynného paliva:

Q_P = Qd_i +i_tl, kJ/m3, (2.4.1-3)

kde Qd_i — výhřevnost plynného paliva, kJ/m3 (viz tabulka 1); i_tl — fyzikální teplo paliva, kJ/m3. Zohledňuje se při ohřevu paliva externím zdrojem tepla. V našem případě se to nestane, takže Q_P = Qd_i, kJ/m3, (2.4.1-4)

Q_P = 36 800 kJ/m3. (2.4.1-5)

Tepelné ztráty a účinnost kotle

Tepelné ztráty se obvykle vyjadřují jako % dostupného tepla paliva:

atd. (2.4.2-1)

Tepelná ztráta spalinami do atmosféry je definována jako rozdíl mezi entalpiemi spalin na výstupu z poslední topné plochy (ekonomizéru) a studeného vzduchu:

, (2.4.2-2)

kde já_Páni = IN _EC je entalpie vystupujících plynů. Stanoveno interpolací podle tabulky 7 pro danou teplotu spalin t_Páni°С:

kJ/m3. (2.4.2-3)

b_Páni = bN_EC — koeficient přebytku vzduchu za ekonomizérem (viz tabulka 3);

já_0.h.v. je entalpie studeného vzduchu,

já_0.x.v = (ct)_proti*VH = 39,8*VH, kJ/m3, (2,4,2-4)

kde (ct)_proti \u003d 39,8 kJ / m3 - entalpie 1 m3 studeného vzduchu při t_h.v. = 30 °С; VH je teoretický objem vzduchu, m3/m3 (viz tabulka 4) = 9,74 m3/m3.

já_0.x.v = (ct)_proti*VH = 39,8*9,74 = 387,652 kJ/m3, (2.4.2-5)

Podle tabulky parametrů parních kotlů tl_Páni = 162 °С,

,(2.4.2-6)

(2.4.2-7)

Tepelné ztráty z chemického nedokonalého spalování q₃ , %, je způsobeno celkovým spalným teplem produktů nedokonalého spalování zbývajících ve spalinách (CO, H₂, CH₄ atd.). Pro navržený kotel akceptujeme

q₃ = 0,5%.

Tepelné ztráty venkovním chlazením q₅ , %, převzato podle tabulky 8 v závislosti na parním výkonu kotle D, kg/s,

kg/s, (2.4.2-8)

kde D, t/h - z výchozích údajů = 6,73 t/h.

Tabulka 8 - Tepelné ztráty z vnějšího chlazení parního kotle na ocasní ploše

Jmenovitý parní výkon kotle D, kg/s (t/h)	Tepelná ztráta q5 , %
1,67 (6)	2,4
2,78 (10)	1,7
4,16 (15)	1,5
5,55 (20)	1,3
6,94 (25)	1,25

Zjištění přibližné hodnoty q₅ , %, pro jmenovitý výkon páry 6,73 t/h.

(2.4.2-9)

Celkové tepelné ztráty v kotli:

Yq = q₂ + q₃ + q₅ = 4,62 + 0,5 + 1,93 = 7,05 % (2.4.2-10)

Účinnost kotle (brutto):

h_NA \u003d 100 - Yq \u003d 100 - 7,05 \u003d 92,95 %. (2.4.2-11)

Opatření ke snížení tepelných ztrát z povrchu potrubí

Úspora energie při přepravě tepelné energie závisí především na kvalitě tepelné izolace. Hlavní opatření na úsporu energie, která snižují tepelné ztráty z povrchu potrubí, jsou:

izolace nezateplených ploch a obnova celistvosti stávající tepelné izolace;

obnovení celistvosti stávající hydroizolace;

nanášení povlaků z nových tepelně izolačních materiálů nebo použití potrubí s novými typy tepelně izolačních povlaků;

izolace přírub a ventilů.

Izolace neizolovaných úseků je primárním opatřením pro úsporu energie, protože tepelné ztráty z povrchu neizolovaného potrubí jsou ve srovnání se ztrátami z povrchu izolovaného potrubí velmi velké a náklady na aplikaci tepelné izolace jsou relativně nízké.

Nové typy tepelně izolačních povlaků by měly mít nejen nízkou tepelnou vodivost, ale také nízkou propustnost vzduchu a vody a také nízkou elektrickou vodivost, což snižuje elektrochemickou korozi materiálu potrubí.

V případě porušení celistvosti vrstvy hydroizolačních nátěrů dochází ke zvýšení vlhkosti tepelné izolace. Od tepelné vodivosti vody v teplotním rozsahu topné sítě X= 0,6 - 0,7 W / (m • K) a tepelná vodivost tepelně izolačních materiálů je obvykle A,_z \u003d 0,035 -4-0,05 W / (m • K), pak zvlhčení materiálu může několikrát zvýšit jeho tepelnou vodivost (v praxi více než 3krát).

Vlhčení tepelné izolace přispívá k destrukci trubek v důsledku koroze jejich vnějšího povrchu, v důsledku čehož se životnost potrubí několikrát snižuje. Na kovový povrch potrubí se proto nanáší antikorozní nátěr např. ve formě silikátových emailů, izolantů apod.

V současné době se široce zavádějí teplovody typu „pipe in pipe“ s izolací z polyuretanové pěny ve vodotěsném plášti s dálkovým ovládáním celistvosti izolace. Toto provedení počítá s předizolací polyuretanovou pěnou a uzavřením do polyetylenu nejen potrubí, ale i všech součástí systému (kulové fitinky, teplotní kompenzátory atd.). Teplovody tohoto provedení jsou uloženy pod zemí bez kanálů a poskytují značné úspory energie díky prefabrikaci jednotlivých izolovaných prvků ve výrobě a vysoké tepelné a vlhkostní nepropustnosti. Úspěšný provoz předizolovaného potrubí vyžaduje vysoce kvalitní instalaci. Bez výměny přitom mohou fungovat až 30 let.

Preventivní opatření ke snížení tepelných ztrát z povrchu potrubí jsou: prevence zaplavení potrubí v důsledku instalace kanalizací (pokud nejsou k dispozici) a jejich udržování v řádném pořádku; odvětrávání průchodových a neprůchozích kanálů, aby se zabránilo vnikání kondenzátu na povrch tepelné izolace.

Dalším opatřením snižujícím tepelné ztráty z povrchu potrubí je přechod systému zásobování teplem na graf nižších teplot (ze 150/70 na 115/70 nebo 95/70 °C / °C), což vede ke snížení rozdíl teplot nosiče tepla v přívodním potrubí a prostředí. To však bude vyžadovat větší průtok chladicí kapaliny systémem, aby se požadované množství tepla předalo spotřebiteli. K tomu je potřeba zvýšit náklady na elektřinu pro pohon čerpadel.Pro stanovení proveditelnosti provedení uvažované akce je proto nezbytná studie proveditelnosti.

Tepelný výpočet spalovací komory

Na základě konstrukčních údajů kotle vypracujeme výpočtové schéma topeniště.

Rýže. 2.1 - Schéma spalovací komory

Výpočet pece uvádíme v tabulce 2.3.

Tabulka 2.3

Vypočítaná hodnota	Označení	Dimenze	Vzorec nebo odůvodnění	Způsob platby
Průměr a tloušťka stínících trubek	dx	mm	Podle výkresu	32x6
Rozteč potrubí	S1	mm	Taky	46
Povrchy:
přední stěna	Ff	m2	Podle Obr. 2.1	33,3.16,32=543,5
zadní stěna	Fz	Taky
boční stěna	Fb
krb	Funder	8,47.16,32=138,2
strop	Fp	3,2.16,32=52,2
výstupní okno	Fout	(9+2,8+1,34).16,32=214,4
Celková plocha stěn spalovací komory	Fst	Ff+Fc+2Fb+Fsub+Fp+ + Fout	543,5+442,9+2.233,5+138,2+52,2+214,4=1860
Objem spalovací komory	Vt	m3	Podle Obr. 2.1	233,5.16,32=3811
Efektivní tloušťka sálavé vrstvy	s	m
Tepelné namáhání objemu pece	kW/m3
Součinitel přebytku vzduchu v peci	T	—	Přijato dříve	1,05
teplota horkého vzduchu	tg.c.	S	Dáno	333
Entalpie horkého vzduchu	kJ/m3	Podle tabulky 2.2	4271,6
Teplo přiváděné vzduchem do pece	Qv	kJ/m3
Užitečný odvod tepla v peci	QT	kJ/m3
Teoretická teplota spalování	A	S	Podle tabulky 2.2	2145 С
Absolutní teoretická teplota spalování	Ta	NA	a+273	2418
Výška hořáku	hg	m	Podle Obr. 2.1
Výška topeniště (do středu výstupního okénka plynu)	Nt	m	Taky
Maximální posun teploty nad zónu hořáku	X	—	Při použití vířivých hořáků v několika vrstvách a D> 110kg/s	0,05
Relativní poloha teplotního maxima podél výšky pece	xt	—
Součinitel	M	—
Teplota plynů na výstupu z pece	S	Akceptujeme předem	1350
Absolutní teplota plynu na výstupu z pece	NA	1623
Entalpie plynu	kJ/m3	Podle tabulky 2.2	23993
Průměrná celková tepelná kapacita zplodin hoření	Vcav	kJ/(m3,K)
Tlak v peci	R	MPa	přijmout	0,1
Koeficient útlumu paprsků triatomovými plyny
Tepelná emisivita nesvětelných plynů	G	—
Poměr mezi obsahem uhlíku a vodíku v palivu	—
Koeficient útlumu paprsku částicemi sazí
Koeficient útlumu paprsků svítícím hořákem	k
Koeficient tepelného záření svítící části svítilny	S	—
Koeficient charakterizující podíl objemu pece naplněného svítící částí hořáku	m	—	Při spalování plynu a	0,1
Koeficient tepelného záření hořáku	F	—
Úhel obrazovky	X	—	Pro ploutvové obrazovky	1
Podmíněný koeficient povrchové kontaminace	—	Při spalování plynu a stěnových membránových sít	0,65
Poměr tepelné účinnosti štítu	ekv	—	.X	0,65
Teplotní koeficient	A	—	Na zemní plyn	700
Korekční faktor pro vzájemnou výměnu tepla objemů plynů horní části pece a sít	—
Podmíněný koeficient znečištění povrchu vstupu na clonu	výstup	—		0,65.0,52=0,338
Koeficient tepelné účinnosti výstupní plochy	výstup	—	out.x	0,338
Průměrný koeficient tepelné účinnosti	St	—
Koeficient tepelného sálání pece	T	—
Hodnota pro vzorec pro vypočtenou teplotu plynů na výstupu z pece	R	—
Odhadovaná teplota plynu na výstupu z pece	S	Liší se od dříve přijatého o méně než 100 С, proto není nutné druhé přiblížení
Entalpie plynu	kJ/m3	Podle tabulky 2.2	24590
Množství tepla přijatého v peci	kJ/m3
Povrch stěn pece, obsazený hořáky	Fgor	m2	Z kreslení	14
Radiační výhřevná plocha sít pecí	Nl	m2
Průměrné tepelné zatížení topné plochy sít pece	ql	kW/m2

Klasifikace soustav zásobování teplem

Existuje klasifikace systémů zásobování teplem podle různých kritérií:

1. Výkonově - liší se vzdáleností transportu tepla a počtem spotřebitelů. Lokální topné systémy jsou umístěny ve stejných nebo sousedních prostorách. Ohřev a přenos tepla do vzduchu jsou spojeny do jednoho zařízení a umístěného v peci. V centralizovaných systémech zajišťuje jeden zdroj vytápění více místností.
2. Podle zdroje tepla. Přidělte dálkové zásobování teplem a zásobování teplem.V prvním případě je zdrojem vytápění kotelna a v případě vytápění zajišťuje teplo KVET.
3. Podle typu chladicí kapaliny se rozlišují vodní a parní systémy.

Chladivo, ohřívané v kotelně nebo CHP, předává teplo topným a vodovodním zařízením v budovách a obytných budovách. Vodní termální systémy jsou jedno- a dvoutrubkové, méně často - vícetrubkové. V bytových domech se nejčastěji používá dvoutrubkový systém, kdy horká voda vstupuje do areálu jedním potrubím a druhým potrubím se vrací do CHP nebo kotelny, když se vzdala teploty. Rozlišují se otevřené a uzavřené vodní systémy. Při otevřeném typu dodávky tepla dostávají spotřebitelé horkou vodu z napájecí sítě. Pokud se voda používá v plném rozsahu, používá se jednotrubkový systém. Po uzavření přívodu vody se chladicí kapalina vrací zpět do zdroje tepla.

Systémy dálkového vytápění musí splňovat následující požadavky:

• sanitární a hygienické - chladicí kapalina neovlivňuje nepříznivě podmínky v prostorách a zajišťuje průměrnou teplotu topných zařízení v oblasti 70-80 stupňů;
• technicko-ekonomické - poměrný poměr ceny potrubí ke spotřebě paliva na vytápění;
• provozní - přítomnost stálého přístupu k zajištění nastavení úrovně tepla v závislosti na okolní teplotě a ročním období.

Tepelné sítě kladou nad i pod terénem s ohledem na terén, technické podmínky, teplotní podmínky provozu a rozpočet projektu.

Při výběru území pro pokládku tepelného potrubí je nutné vzít v úvahu bezpečnost a také zajistit možnost rychlého přístupu k síti v případě nehody nebo opravy. Z důvodu spolehlivosti nejsou rozvody tepla vedeny ve společných kanálech s plynovody, potrubími vedoucími kyslík nebo stlačený vzduch, ve kterých je tlak vyšší než 1,6 MPa.

1 Počáteční údaje

2.1.1 Zdroj
dodávka tepla je kogenerační jednotka v rámci AO-Energo, která je součástí RAO UES Ruska.

V rovnováze
AO-Energo jsou hlavní a součástí rozvodu vody TS,
je provozována hlavní část distribučních a čtvrtletních sítí
komunální podnik; TC pro průmyslové podniky, představující nevýznamnou
podíl všech vozidel je v rozvaze průmyslových podniků.

Připojený
tepelná zátěž podle smluv je 1258 Gcal/h; počítaje v to
domácnost 1093 a průmyslová 165 Tkal/h; vytápění a větrání
tepelné zatížení je 955 Gcal/h, maximální zatížení za tepla
zásobování vodou (podle uzavřeného schématu) - 303 Gcal / h; vytápění a větrání
zatížení energetického sektoru — 790 Gcal/h, včetně vytápění —
650 a ventilace - 140 Gcal / h.

schválený
Teplotní harmonogram AO-energie pro dodávku tepla (obrázek těchto Doporučení) - zvýšené, vypočtené
teploty vody 150/70 °С při předpokládané teplotě venkovního vzduchu t_n.r. = -30 °С, s omezením 135 °С, rovnání pro horké
přívod vody (TUV) 75 °С.

2.1.2 Tepelné
dvoutrubková slepá síť; TS jsou vyráběny převážně podzemním kanálem a
nad hlavou na nízkých podpěrách s těsněním, jiné typy těsnění (bezkanálový, in
průchodové kanály atd.) zabírají zanedbatelný objem (z hlediska materiálu
charakteristický). Tepelná izolace je vyrobena z minerální vlny.

Doba trvání
topné období 5808 hodin, léto - 2448, oprava - 504 hodin.

2.1.3
Materiálové charakteristiky TS na rozvaze AO-energos po sekcích jsou uvedeny v
tabulka těchto
Doporučení.

2.1.4
Měsíční a průměrné roční hodnoty venkovní teploty vzduchu a země
(při průměrné hloubce potrubí) podle místních
meteorologická stanice nebo klimatičtí průvodci, průměr přes
posledních 5 let je uvedeno v tabulce
těchto Doporučení.

2.1.5
Měsíční průměrné hodnoty teploty síťové vody na přívodu a zpátečce
potrubí podle schváleného teplotního plánu pro uvolňování tepla při
průměrné měsíční hodnoty venkovní teploty vzduchu a průměrné roční hodnoty
teploty vody v síti jsou uvedeny v tabulce těchto Doporučení.

2.1.6 Výsledky
testy ke stanovení tepelných ztrát ve formě korekčních faktorů k
měrné tepelné ztráty dle projektových norem jsou: v průměru pro
nadzemní pokládka - 0,91; pod zemí - 0,87. Testy byly provedeny v roce 1997
g. v souladu s RD
34.09.255-97 [].

Testy
úseky hl.
o průměru 920 a 720 mm s délkou 1092 a 671 m, resp.
dálnice č. 2 TK-1 ÷ TK-4 a TK-4 ÷ TK-6 podzemí
obložení kanálů o vnějších průměrech délky 920 a 720 mm
88 a 4108 m. Materiálové charakteristiky testovaných sítí
tvoří 38 % všech materiálových charakteristik TS v rozvaze AO-energos.

2.1.7 Očekává se
(plánovaná) dodávka tepelné energie, stanovená plánovanou hospodár
služby energetické organizace podle měsíců a za rok, je uvedena v tabulce těchto Doporučení (kromě
množství tepla v průmyslových podnicích).