Методика определения фактических потерь тепловой энергии через тепловую изоляцию трубопроводов водяных тепловых сетей систем централизованного теплоснабжения

утверждено

Департамент государственного

энергетического надзора

Министерства энергетики

Российской Федерации

24 февраля 2004 г.
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФАКТИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ

ЧЕРЕЗ ТЕПЛОВУЮ ИЗОЛЯЦИЮ ТРУБОПРОВОДОВ ВОДЯНЫХ ТЕПЛОВЫХ

СЕТЕЙ СИСТЕМ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
УДК 621.64 (083.7)

Разработано: ЗАО Научно-производственный комплекс «Вектор», Московский энергетический институт (Технический университет)
Исполнители: Тищенко А.А., Щербаков А.П.
Под общей редакцией Семенова В.Г.
Утверждено Руководителем Департамента государственного энергетического надзора Министерства энергетики РФ 20 февраля 2004 г.
Методика устанавливает порядок определения фактических потерь тепловой энергии через тепловую изоляцию трубопроводов водяных тепловых сетей систем централизованного теплоснабжения, часть потребителей которых оснащена приборами учета. Фактические потери тепловой энергии для потребителей, имеющих измерительные приборы, определяются на основании показаний теплосчетчиков, а для потребителей, не оснащенных приборами учета, - расчетным путем.

Потери тепловой энергии, определенные по настоящей Методике, должны рассматриваться, как исходная база для составления энергетических характеристик тепловой сети, а также для разработки технических мероприятий по снижению фактических потерь тепловой энергии.

Методика утверждена Руководителем Департамента государственного энергетического надзора Министерства энергетики РФ 20 февраля 2004 г.

Для организаций, осуществляющих энергетическое обследование теплоснабжающих предприятий, а также для предприятий и организаций, эксплуатирующих тепловые сети, независимо от их ведомственной принадлежности и форм собственности.

Настоящая «Методика...» устанавливает порядок определения фактических потерь тепловой энергии¹ через тепловую изоляцию трубопроводов водяных тепловых сетей систем централизованного теплоснабжения, часть потребителей которых оснащена приборами учета. Фактические потери тепловой энергии для потребителей, имеющих измерительные приборы, определяются на основании показаний теплосчетчиков, а для потребителей, неоснащенных приборами учета, - расчетным путем.

_______________

¹ Термины и определения приведены в приложении А.
В основу «Методики...» положен расчетно-экспериментальный метод оценки потерь тепловой энергии, изложенный в [1].

«Методика...» предназначена для организаций, осуществляющих энергетическое обследование теплоснабжающих предприятий, а также для предприятий и организаций, эксплуатирующих тепловые сети, независимо от их ведомственной принадлежности и форм собственности.

Потери тепловой энергии, определенные по настоящей «Методике...», должны рассматриваться, как исходная база для составления энергетических характеристик тепловой сети, а также для разработки технических мероприятий по снижению фактических потерь тепловой энергии.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Целью настоящей «Методики...» является определение фактических потерь тепловой энергии через тепловую изоляцию трубопроводов водяных тепловых сетей систем централизованного теплоснабжения без проведения специальных испытаний. Потери тепловой энергии определяются для всей тепловой сети, подключенной к единому источнику тепловой энергии. Определение фактических потерь тепловой энергии по отдельным участкам тепловой сети не проводится.

Определение потерь тепловой энергии по данной «Методике...» предполагает наличие аттестованных узлов учета тепловой энергии на источнике тепловой энергии и у потребителей тепловой энергии. Количество потребителей, оснащенных приборами учета, должно быть не менее 20 % от общего количества потребителей данной тепловой сети.

Приборы учета должны иметь архив с часовой и суточной регистрацией параметров. Глубина часового архива должна составлять не менее 720 часов, суточного - не менее 30 суток.

Основным при проведении расчетов потерь тепловой энергии является часовой архив теплосчетчиков. Суточный архив используется, если часовые данные по каким-либо причинам отсутствуют.

Определение фактических потерь тепловой энергии проводится на основании измерений расхода и температуры сетевой воды в подающем трубопроводе¹ у потребителей, имеющих приборы учета, и температуры сетевой воды на источнике тепловой энергии. Потери тепловой энергии для потребителей, не имеющих измерительных приборов, определяются расчетным путем по настоящей «Методике...».

__________________

¹ Условные обозначения величин приведены в приложении Б.
Источниками и потребителями тепловой энергии в настоящей «Методике...» считаются:

1. при отсутствии приборов учета непосредственно в зданиях: источники тепловой энергии - теплоэлектростанции, котельные и т.п.; потребители тепловой энергии - центральный (ДТП) или индивидуальный (ИТП) тепловые пункты;

2. при наличии приборов учета непосредственно в зданиях (помимо п. 1): источники тепловой энергии - центральные (ЦТП) тепловые пункты; потребители тепловой энергии - непосредственно здания.

Для удобства проведения расчетов потерь тепловой энергии через тепловую изоляцию подающий трубопровод в данной «Методике...» разграничивается на: основной трубопровод и ответвление от основного трубопровода.

Основной трубопровод - это часть подающего трубопровода от источника тепловой энергии до тепловой камеры, из которой существует ответвление к потребителю тепловой энергии.

Ответвление от основного трубопровода - это часть подающего трубопровода от соответствующей тепловой камеры до потребителя тепловой энергии.

При определении фактических потерь тепловой энергии используются нормативные значения потерь, определяемые по нормам потерь тепловой энергии для тепловых сетей, тепловая изоляция которых была выполнена по нормам проектирования [2] или [3] (нормы уточняются по проектной и исполнительной документации).

Перед проведением расчетов:

производится сбор исходных данных о тепловой сети;

составляется расчетная схема тепловой сети, на которой указываются условный проход (условный диаметр), длина и тип прокладки трубопроводов для всех участков тепловой сети;

собираются данные по подключенной нагрузке всех потребителей сети;

устанавливаются тип приборов учета, наличие у них часового и суточного архивов.

При отсутствии централизованного сбора данных приборов учета тепловой энергии производится подготовка соответствующих устройств для сбора: адаптера или переносного компьютера. Переносной компьютер должен быть оснащен специальной программой, поставляемой вместе с прибором учета, которая позволяет считывать часовой и суточный архивы с установленных теплосчетчиков.

Для повышения точности определения потерь тепловой энергии предпочтительно осуществлять сбор данных приборов учета за некоторый временной интервал в неотопительный период, когда расход сетевой воды минимальный, предварительно уточнив в теплоснабжающей организации о плановых отключениях подачи тепловой энергии потребителям, чтобы это время исключить из периода сбора данных измерительных приборов.
2. СБОР И ОБРАБОТКА ИСХОДНЫХ ДАННЫХ
2.1. СБОР ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ПО ТЕПЛОВОЙ СЕТИ
На основании проектной и исполнительной документации по тепловой сети составляется таблица характеристик всех участков тепловой сети (табл. В.1 приложения В).

Участком тепловой сети считается участок трубопровода, отличающийся от других одним из следующих признаков (которые указываются в табл. В.1 приложения В):

условным проходом трубопровода (условным диаметром трубопровода);

типом прокладки (надземная, подземная канальная, подземная бесканальная);

материалом основного слоя теплоизоляционной конструкции (тепловой изоляцией);

годом прокладки.

Также в табл. В.1 приложения В указываются:

наименование начального и конечного узлов участка;

длина участка.

На основании данных метеослужбы составляется таблица среднемесячных температур наружного воздуха , °С, и грунта , °С, на различных глубинах заложения трубопроводов, усредненных за последние пять лет (табл. Г.1 приложения Г). Среднегодовые температуры наружного воздуха , °С, и грунта , °С, определяются, как среднеарифметические из среднемесячных значений за весь период эксплуатации тепловой сети.

На основании утвержденного температурного графика отпуска тепловой энергии на источнике тепловой энергии определяются среднемесячные температуры сетевой воды в подающем , °С, и обратном , °С, трубопроводах (табл. Г.1 приложения Г). Среднемесячные температуры сетевой воды определяются по среднемесячной температуре наружного воздуха. Среднегодовые температуры сетевой воды в подающем , °С, и обратном , °C, трубопроводах определяются, как среднеарифметические из среднемесячных значений с учетом продолжительности работы сети по месяцам и за год.

На основании данных службы учета теплопотребления теплоснабжающей организации составляется таблица, в которой для каждого потребителя указывается (табл. Д.1 приложения Д):

наименование потребителя тепловой энергии;

тип системы теплоснабжения (открытая или закрытая);

присоединенная нагрузка системы отопления;

присоединенная нагрузка системы вентиляции;

присоединенная средняя нагрузка системы горячего водоснабжения;

наименование (марка) приборов учета;

глубина архивов (суточного и часового);

наличие или отсутствие централизованного сбора данных.

При наличии централизованного сбора данных по результатам измерений выбирается период, за который будут определяться потери тепловой энергии. При этом необходимо учитывать следующее:

для повышения точности определения потерь тепловой энергии желательно выбирать период с минимальным расходом сетевой воды (обычно это неотопительный период);

в выбранный период не должно осуществляться плановых отключений потребителей от тепловой сети;

данные измерений собираются не менее, чем за 30 календарных дней.

При отсутствии централизованного сбора данных необходимо в течение 3-5 дней собрать часовой и суточный архивы приборов учета у потребителей тепловой энергии и на источнике тепловой энергии, используя адаптер или переносной компьютер с установленной программой для считывания данных с соответствующего типа теплосчетчика.

Для определения потерь тепловой энергии необходимо иметь следующие данные:

расход сетевой воды в подающем трубопроводе у потребителей тепловой энергии;

температура сетевой воды в подающем трубопроводе у потребителей тепловой энергии;

расход сетевой воды в подающем трубопроводе на источнике тепловой энергии;

температура сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах на источнике тепловой энергии;

расход подпиточной воды на источнике тепловой энергии.
2.2. ОБРАБОТКА ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ПРИБОРОВ УЧЕТА
Основная задача обработки данных приборов учета состоит в преобразовании исходных файлов, считываемых непосредственно с теплосчетчиков, в единый формат, позволяющий проводить последующую верификацию (проверку на достоверность) измеренных значений параметров теплопотребления и расчеты.

Для разных типов теплосчетчиков данные считываются в различных форматах и требуют особых процедур обработки. Для одного типа теплосчетчиков у разных потребителей параметры, сохраненные в архиве, могут потребовать использования различных коэффициентов приведения исходных данных к единым физическим величинам. Различие этих коэффициентов определяется диаметром преобразователя расхода и характеристикой импульсных входов вычислителя. Поэтому первоначальная обработка результатов измерений требует индивидуального подхода для каждого файла исходных данных.

Суточные и часовые значения параметров теплоносителя используются для верификации измеренных значений. При проведении этой процедуры основное внимание следует обращать на следующее:

значения температур и расходов теплоносителя не должны выходить за физически обоснованные пределы;

в суточном файле не должно быть резких изменений расхода теплоносителя;

значения среднесуточной температуры теплоносителя в подающем трубопроводе у потребителей не должны превышать среднесуточные значения температуры в подающем трубопроводе на источнике тепловой энергии;

изменение среднесуточной температуры теплоносителя в подающем трубопроводе у потребителей должно соответствовать изменению среднесуточной температуры в подающем трубопроводе на источнике тепловой энергии.

По результатам верификации исходных данных приборов учета составляется таблица, в которой для каждого потребителя тепловой энергии, имеющего приборы учета, и для источника тепловой энергии указывается тот период, когда достоверность исходных данных не вызывает сомнения. На основании этой таблицы выбирается общий период, за который имеются достоверные результаты измерения для всех потребителей и на источнике тепловой энергии (период наличия данных).

Используя часовой файл данных, полученный на источнике тепловой энергии, определяется количество часов в периоде измерений n_и, данные за которые будут использоваться для последующей обработки.

Перед определением периода измерений вычисляется время заполнения всех подающих трубопроводов теплоносителем _п, с, по формуле:

(2.1)

где V_п - суммарный объем всех подающих трубопроводов тепловой сети, м³;

 - плотность воды при средней за первые сутки периода наличия данных температуре сетевой воды в подающем трубопроводе на источнике тепловой энергии, кг/м³;

- средний за весь период измерений расход теплоносителя по подающему трубопроводу на источнике тепловой энергии, кг/с.

Период измерений должен удовлетворять следующим условиям: средняя температура сетевой воды в подающем трубопроводе на источнике тепловой энергии за время _п, предшествующее началу периода измерений, и средняя температура сетевой воды в подающем трубопроводе на источнике тепловой энергии за время _п в конце периода измерений отличается не более, чем на 5 °С;

период измерений полностью содержится в периоде наличия данных;

период измерений должен быть непрерывным и составлять не менее 240 часов.

Если такой период невозможно выбрать из-за отсутствия данных у одного или нескольких потребителей, то данные приборов учета этих потребителей в дальнейшем расчете не используются.

Количество оставшихся потребителей, у которых имеются данные приборов учета, должно составлять не менее 20 % от общего числа потребителей данной тепловой сети.

Если количество потребителей с приборами учета стало меньше 20 %, необходимо выбрать другой период для сбора данных и проделать процедуру верификации заново.

Для данных, полученных на источнике тепловой энергии, определяется средняя за период измерений температура сетевой воды в подающем трубопроводе , °С, и средняя за период измерений температура сетевой воды в обратном трубопроводе , °С:

, (2.2)

, (2.3)

где - измеренные значения температуры сетевой воды в подающем трубопроводе на источнике тепловой энергии, взятые из часового файла, °С;

- измеренные значения температуры сетевой воды в обратном трубопроводе на источнике тепловой энергии, взятые из часового файла, °С;

n_и - количество часов в периоде измерений.

Для периода измерений определяются средняя температура грунта на средней глубине заложения оси трубопроводов , °С, и средняя температура наружного воздуха , °С.
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НОРМАТИВНЫХ ПОТЕРЬ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ
3.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕГОДОВЫХ НОРМАТИВНЫХ ПОТЕРЬ

ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ
Для каждого участка тепловой сети определяются согласно [4] среднегодовые нормативные удельные (на 1 метр длины трубопровода) значения потерь тепловой энергии по нормам проектирования [2] или [3], в соответствии с которыми выполнена тепловая изоляция трубопроводов тепловых сетей.

Среднегодовые удельные потери тепловой энергии определяются при среднегодовых значениях температур сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах и среднегодовых температурах наружного воздуха или грунта.

Значения среднегодовых удельных потерь тепловой энергии при разности среднегодовых температур сетевой воды и окружающей среды, отличающихся от значений, приведенных в нормах, определяются линейной интерполяцией или экстраполяцией.

Для участков тепловых сетей подземной прокладки с тепловой изоляцией, выполненной в соответствии с [2] (табл. Е.1 приложения Е), нормативные удельные потери тепловой энергии определяются суммарно по подающему и обратному трубопроводам q_н, Вт/м, по формуле:

(3.1)

где - удельные потери тепловой энергии суммарно по подающему и обратному трубопроводам при меньшем, чем для данной сети, табличном значении разности среднегодовых температур сетевой воды и грунта, Вт/м;

- удельные потери тепловой энергии суммарно по подающему и обратному трубопроводам при большем, чем для данной сети, табличном значении разности среднегодовых температур сетевой воды и грунта, Вт/м;

- значение разности среднегодовых температур сетевой воды и грунта для данной тепловой сети, °С;

- меньшее, чем для данной сети, табличное значение разности среднегодовых температур сетевой воды и грунта, °С;

- большее, чем для данной сети, табличное значение разности среднегодовых температур сетевой воды и грунта, °С.

Разность среднегодовых температур сетевой воды и грунта определяется по формуле:

(3.2)

где , - среднегодовая температура сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах, соответственно, °С;

- среднегодовая температура грунта на средней глубине заложения оси трубопроводов, °С.

Для распределения удельных потерь тепловой энергии на участках подземной прокладки между подающим и обратным трубопроводами определяются среднегодовые нормативные удельные потери тепловой энергии в обратном трубопроводе q_но, Вт/м, которые принимаются равными значениям нормативных удельных потерь в обратном трубопроводе, приведенным в табл. Е.1 приложения Е.

Среднегодовые нормативные удельные потери тепловой энергии в подающем трубопроводе q_нп, Вт/м, определяются по формуле:

q_нп = q_н - q_но. (3.3)

Для участков тепловых сетей подземной прокладки с тепловой изоляцией, выполненной в соответствии с [3] (табл. И.1 приложения И, табл. К.1 приложения К, табл. Н.1 приложения Н), перед определением нормативных удельных потерь тепловой энергии следует дополнительно определить разность среднегодовых температур , °С, для каждой пары значений среднегодовых температур сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах и грунта, приведенных в табл. И.1 приложения И, табл. К.1 приложения К и табл. Н.1 приложения Н:

(3.4)

где , - соответственно, табличные значения среднегодовых температур сетевой воды в подающем (65, 90, 110 °С) и обратном (50 °С) трубопроводах, °С;

- нормативное значение среднегодовой температуры грунта, °С (принимается равным 5°С).

Для каждой пары среднегодовых температур сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах определяются суммарные нормативные удельные потери тепловой энергии , Вт/м:

(3.5)

где , - соответственно, значения нормативных удельных потерь тепловой энергии для подземной прокладки в подающем и обратном трубопроводах, приведенные в табл. И.1 приложения И, табл. К.1 приложения К и табл. Н.1 приложения Н.

Значения среднегодовых удельных потерь тепловой энергии для рассматриваемой тепловой сети при разности среднегодовых температур сетевой воды и окружающей среды, отличающейся от значений, определенных по формуле 3.4, определяются линейной интерполяцией или экстраполяцией.

Значения суммарных удельных потерь тепловой энергии q_н, Вт/м, определяются по формулам 3.1 и 3.2.

Среднегодовые нормативные удельные потери тепловой энергии в подающем трубопроводе q_нп, Вт/м, определяются по формуле:

(3.6)

где , - удельные потери тепловой энергии по подающему трубопроводу при двух смежных, соответственно меньшем и большем, чем для данной сети, табличных значениях разности среднегодовых температур сетевой воды и грунта, Вт/м;

- значение разности среднегодовых температур сетевой воды и грунта для подающего трубопровода рассматриваемой тепловой сети, °С;

, - смежные, соответственно меньшее и большее, чем для данной сети, табличные значения разности среднегодовых температур сетевой воды в подающем трубопроводе и грунта, °С.

Среднегодовые значения разности температур сетевой воды и грунта для подающего трубопровода определяются по формуле:

(3.7)

где - среднегодовая температура грунта на средней глубине заложения оси трубопроводов, °С.

Табличные значения разности среднегодовых температур сетевой воды в подающем трубопроводе и грунта определяются по формуле:

(3.8)

Среднегодовые нормативные удельные потери тепловой энергии в обратном трубопроводе q_но, Вт/м, определяются по формуле:

q_но = q_н - q_нп. (3.9)

Для всех участков тепловых сетей надземной прокладки с тепловой изоляцией, выполненной в соответствии с [2], [3] (табл. Ж.1 приложения Ж, табл. Л.1 приложения Л, табл. П.1 приложения П), нормативные удельные потери тепловой энергии определяются раздельно по подающему и обратному трубопроводам, соответственно, q_нп и q_но, Вт/м, по формулам:

(3.10)

(3.11)

где , - удельные потери тепловой энергии по подающему трубопроводу при двух смежных, соответственно меньшем и большем, чем для данной сети, табличных значениях разности среднегодовых температур сетевой воды и наружного воздуха, Вт/м;

, - удельные потери тепловой энергии по обратному трубопроводу при двух смежных, соответственно меньшем и большем, чем для данной сети, табличных значениях разности среднегодовых температур сетевой воды и наружного воздуха, Вт/м;

, - значение разности среднегодовых температур сетевой воды и наружного воздуха соответственно для подающего и обратного трубопроводов для данной тепловой сети, °С;

, - смежные, соответственно меньшее и большее, чем для данной сети, табличные значения разности среднегодовых температур сетевой воды в подающем трубопроводе и наружного воздуха, °С;

, - смежные, соответственно меньшее и большее, чем для данной сети, табличные значения разности среднегодовых температур сетевой воды в обратном трубопроводе и наружного воздуха, °С.

Значения разности среднегодовых температур сетевой воды и наружного воздуха для подающего и обратного трубопроводов определяются по формулам:

(3.12)

(3.13)

где - среднегодовая температура наружного воздуха, °С.