XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

В 21 веке все еще существует дисбаланс соотношения огромных затрат на отопление к эффективной передаче теплоты от котельной ресурсной организации до потребителя по всем нормам и требованиям, которые прописаны в СНиП 41-01 и в СП 60. 13330.2016. Очень часто система отопления не справляется со всеми требованиями и доставляет конечному потребителю теплоноситель ниже положенного минимума в соответствии с погодными условиями, теряя при этом огромное количество теплоты при транспортировке.

С данной проблемой часто сталкиваются многие ресурсоснабжающие организации, что говорит о ее актуальности.

Помимо проблемы эффективной подачи отопления по всем нормам, также актуальна проблема несовершенства трубопроводов. Многие элементы системы отопления часто требуют ремонта или же полной замены того или иного участка теплотрассы, что очень затратно для самой организации.

Однако современная наука уже сейчас позволяет решить данные вопросы, усовершенствовав системы прошлого поколения с экономической выгодой как для потребителя, так и для ресурсоснабжающей огранизации.

Именно поэтому опираясь на одни из самых новейших исследований науки в области теплоизоляционных материалов, я хочу предложить внедрение новых разработок.

Потери тепловой энергии при транспортировке теплоносителя в тепловых сетях порой достигают 40 %, что существенно превышает существующие нормативы. Повышение эффективности тепловых сетей является актуальной и важной.

Одним из решений данной проблемы является использование высокоэффективной тепловой изоляции оборудования и трубопроводов систем теплоснабжения. Основными видами прокладки тепловых сетей является надземная, а также подземная в каналах и бесканальная. Перспективным теплоизоляционным материалом для данных видов прокладки тепловых сетей является скорлупа из пенопласта (скорлупа ППС).

Скорлупа ППС-это теплоизоляция для труб, выпускаемая из экструдированного пенополистирола. Скорлупа Фомпайп отличается точными геометрическими размерами, низкой теплопроводностью и прочностью на сжатие. В земле продукция не подвержена гниению, не набирает влаги и не меняет своих теплоизоляционных характеристик. Так же имеются специальные тепловые замки на продольном разрезе каждого сегмента, что позволяет легко монтировать на трубы.

 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, Скорлупа ППС : 

Плотность: 35 кг/м³; 40кг/м³

Макcимальная температура эксплуатации: -50+75 °C

РАЗМЕРЫ:

Толщина мин. макс: 20-80 мм;

Внутренний диаметр: 15-1420 мм;

Длина:1000мм, 1200мм

Упаковка: Картонная коробка, размеры: 500х600х1000 м

СВОЙСТВА:

Группа горючести: Г4, В3, Д3, Т2

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ,  W/mK

Теплопроводность: 0,033 Вт/(м∙К) 

Скорлупа ППС(нормы и требования к ней прописаны в ГОСТ 15588-86) -это эффективный и экономически выгодный по стоимости теплоизоляционный материал (расчет экономического эффекта прилагаю ниже).Он предназначен для снижения тепловых потерь трубопроводами круглого сечения при транспортировке по ним нагретого и охлажденного теплоносителя.

В зависимости от диаметра трубопровода конструкция тепловой изоляции из пенопласта может собираться из двух и более сегментов, которые соединяются между собой при помощи продольных боковых замков типа «паз-шип». Эти же замки создают сплошной слой покрытия без образования «мостиков холода». Толщина теплоизолирующей стенки может быть в пределах от 20 до 100 мм, что обеспечивает надежную защиту от тепловых потерь при широком диапазоне рабочих температур.

Длина прямых сегментных участков скорлупы ППС составляет 1000 или 1200 мм. При необходимости изоляции отводов, тройников, врезок или переходов из длинных прямых участков при помощи обычного ножа нарезаются необходимые сегментные отрезки, и сложный участок легко перекрывается. Возможное сечение изолируемых трубопроводных участков от 25 до 1200 мм.

Диапазон рабочих температур от -180˚C до +75˚C. Заявленный изготовителем срок эксплуатации покрытия не менее 30 лет.

Монтаж тепловой изоляции трубопроводов с повышенной или охлажденной поверхностью производится для эффективного снижения тепловых потерь и обеспечения экономии энергоресурсов, что и являлось нашим основным критерием по подбору инновационного теплоизояционного материала.

Каковы же основные преимущества данного теплоизоляционного материала и почему я выбрала в качестве инновационного материала именно скорлупу ППС?

Сборные сегментные конструкции из пенопласта имеют ряд неоспоримых преимуществ перед использованным на данный момент таким теплоизоляционным материалом как минеральная вата. Сравним изоляционный материал «Минеральная вата» и инновационный изоляционный материал «Скорлупа ППС».

Преимущества Минеральной ваты:

Низкая теплопроводность

Устойчивость к перепадам температур

Химическая и биологическая устойчивость

Отличная паропроницаемость

НедостаткиМинеральной ваты:

Требует обработки водоотталкивающими средствами, чтобы снизить влагопоглощение. При впитывании влаги понижаются теплоизолирующие свойства, образуются мостики холода

Большая масса по сравнению с пенопластом, что повышает стоимость доставки материала

Преимущества Скорлупы ППС:

высокая эффективность тепловой изоляции;

достаточно прочная и надежная конструкция;

широкий диапазон рабочих температур;

экологическая безопасность;

диэлектрические свойства покрытия

доступная стоимость материала;

возможность многократного использования;

быстрый, простой монтаж, демонтаж и ремонт при необходимости;

низкая цена монтажа;

Недостатки Скорлупы ППС:

Хрупкость в транспортировке материала

Сравнивая два теплоизоляционных материала, мы можем сделать выводы об эффективности, экономичности и целесообразности использования данных сравниваемых материалов. Становится совершенно очевидно, что скорлупа ППС имеет больше преимуществ, а также меньше недостатков в своем использовании по сравнению с минеральной ватой. Главными достоинствами для нас являются:

Доступная стоимость материала

Простота монтажа и демонтажа

Доступность многократного использования

Малая масса материала, что позволяет сократить затраты на транспортировку

Низкая цена монтажа

Именно ими в большем объеме и обладает скорлупа ППС по сравнению с минеральной ватой.

Для того, чтобы удостовериться в целесообразности применения материала, описанного выше, нужно рассчитать экономический эффект от внедрения и использования инновационных технологий.

Расчет экономического эффекта.

На данный момент большинство ресурсоснабжающих организаций использует для теплоизоляции своих труб минеральную вату, что в данных реалиях уже уступает многим современным разработкам (в этом мы убедились, проводя сравнения выше). Несомненно, в ближайшее время требуется введение инноваций, т.к. применение современных материалов поможет существенно сократить затраты организации на ремонт и эксплуатацию трубопроводов.

Проведем расчеты, которые помогут нам понять, на сколько выгодно внедрение теплоизоляционного материала ППС в работу.

1 м погонный скорлупы ППС на трубу 219 мм

Производитель-«Теплотехника»

Маркировка теплоизоляции-219*50.

50 мм-540 руб.

В 1 погонном метре 0,688 м² (2ПRh=2*3.14*0.219/2*1=0.688)

Стоимость 1 м² будет равна 540:0,688=784,9 руб.

Затраты на замену теплоизоляционного материала:

За 1 м погонный 300 руб.

За 1 м² 300:0,688=436 руб.

Теплопотери Скорлупы ППС:

Длина трубы, м =1м

Наружный диаметр трубы, мм =219 мм

Температура жидкости внутри трубы °C = 90°C

Температура окружающей среды °C (исходя из самой холодной пятидневки) = -23°C

Толщина слоя теплоизоляции, мм =50 мм

Коэффициент теплопроводности скорлупы ППС Вт/м°С = 0,032

Коэффициент запаса мощности, k =1,3

Q = (2π × λ × L × (Tвн - Tнар) / ln(D / d) × k

Q=46,54 Вт

π – константа (~ 3,14);

λ – коэффициент теплопроводности изоляции, Вт/м°С ;

L – длина трубы, м;

Tвн – температура жидкости в трубопроводе, °С;

Tнар – температура окружающей среды(исходя из самой холодной пятидневки), °С;

D – наружный диаметр трубопровода с теплоизоляцией, м;

d – внутренний диаметр трубопровода, м;

k – коэффициент запаса мощности (1,3)

Срок службы скорлупы ППС: 35лет

1 м погонный минеральной ваты на трубу 219 мм

Производитель-CUTWOOL

Маркировка теплоизоляции-цилиндры CUTWOOL CL без покрытий

50 мм-662 руб.

+ покрытие стелопластика РСТ

1 м - погонный 42 руб.

В 1 погонном метре 0,688 м² (2ПRh=2*3.14*0.219/2*1=0.688)

Стеклопластик РСТ и Минеральная вата:

Стоимость 1 м² будет равна 662:0,688+42:0,688=963,2+62,9=1026,10 руб.

Затраты на замену теплоизоляционного материала:

За 1 м погонный 1700 руб.

За 1 м² 1700:0,688=2470,9 руб.

Теплопотери Минеральной ваты:

Длина трубы, м =1м

Наружный диаметр трубы, мм =219 мм

Температура жидкости внутри трубы °C = 90°C

Температура окружающей среды °C (исходя из самой холодной пятидневки)= -23°C

Толщина слоя теплоизоляции, мм =50 мм

Коэффициент теплопроводности минеральной ваты Вт/м°С = 0,052

Коэффициент запаса мощности, k =1,3

Q = (2π × λ × L × (Tвн - Tнар) / ln(D / d) × k

Q=75,62 Вт

π – константа (~ 3,14);

λ – коэффициент теплопроводности изоляции, Вт/м°С ;

L – длина трубы, м;

Tвн – температура жидкости в трубопроводе, °С;

Tнар – температура окружающей среды, °С;

D – наружный диаметр трубопровода с теплоизоляцией, м;

d – внутренний диаметр трубопровода, м;

k – коэффициент запаса мощности (1,3)

Срок службы скорлупы ППС: 20 лет

Результат на 1 м²:

Ставка за содержание тепловой мощности =266 270 руб. за Руб.Гкал/час в мес.

Q_ск.=46,54 Вт=0,00004 Гкал/час

Q_{мин.вата}=75,62 Вт=0,000065 Гкал/час

Q_{мин.вата}- Q_ск.=0,000065-0,00004=0,000025 Гкал/час

Экономия денег на содержание с 1м² трубы за счет уменьшения теплопотерь:

0,000025 (Гкал/час)*266 270 (Руб.Гкал/час)/0,688=9,68 руб.

Экономический эффект:

Э_эф=Устройство теплоизоляции из минеральной ваты+ Экономия денег на содержание с 1м² трубы за счет уменьшения теплопотерь /Устройство теплоизоляции из скорлупы ППС*100%

Э_эф=2470,9+1026,10+9,68/436+784,9*100%=3506,68/1220,9*100%=287%

Получение данного экономического эффекта в размере 287% возможно при постепенной замене теплоизоляционных материалов по мере их износа за счет низкой стоимости монтажа ППС и уменьшении тепловых потерь.

Именно поэтому мною было предложено уже сейчас исправить данную ситуацию и внедрить новый современный теплоизоляционный материал, который поможет сократить затраты на обслуживание, монтаж, демонтаж и позволит сократить теплопотери.

Код для цитирования: Скопировать