Кейс №15 «Мероприятие по теплоизоляции (восстановление теплоизоляции)
advertisement
Кейс №15 «Мероприятие по теплоизоляции (восстановление теплоизоляции) внутренних трубопроводов систем отопления и горячего водоснабжения (ГВС) в неотапливаемых подвалах и чердаках» Магистральные трубопроводы водоснабжения и отопления прокладываются на большой глубине, что избавляет их от угрозы замерзания в зимнее время года. Однако теплоизоляция труб здания, обычно располагаемых в неотапливаемых подвальных помещениях или в их стенах, в российском климате абсолютно необходима. Ведь ее проведение обойдется гораздо дешевле, чем создание устойчивых к зимним холодам подвалов. А стоимость ремонта в случае замерзания труб, не говоря уже о лишней трате времени и нервов, слишком высока, чтобы пренебрегать данной операцией. В некоторых зданиях состояние тепловой изоляции трубопроводов ГВС и центрального отопления находится в неудовлетворительном состоянии или вообще отсутствует. Тепловые потери участков с нарушенной или отсутствующей тепловой изоляцией значительно превышают нормативные, и поэтому меры по её восстановлению являются первоочередными. В зависимости от особенностей и типа трубопровода качественная теплоизоляция позволяет решить следующие задачи: 1. Обеспечение заданной температуры на поверхности изоляционного слоя. Теплоизоляция трубопроводов для получения необходимой температуры на поверхности изоляционного слоя осуществляется в соответствии с требованиями техники безопасности по эксплуатации трубопроводов и санитарными нормами и, как правило, производится в тех случаях, когда не регламентированы тепловые потери. Проще говоря, теплоизоляция трубопроводов необходима для снижения тепловыделения в помещении или, что чаще, защиты людей от тепловых ожогов. Согласно нормам СНиП 2.04.14-88, температура внешней изоляционной поверхности трубопроводов, расположенных в помещениях и имеющих температуру теплоносителя до 100 °С, не должна быть выше 35 °С, а если температура теплоносителя больше 100°С – не более 45 °С. 2. Предотвращение замерзания теплоносителя. Как правило, теплоизоляция трубопроводов с целью предотвращения замерзания теплоносителя проводится для участков трубопроводных систем, расположенных вне помещений, на открытом воздухе. Защита теплоносителя от замерзания особенно актуальна для трубопроводов, имеющих малый диаметр и небольшой запас аккумулированного тепла. Выбор материалов для 1 теплоизоляции трубопроводов определяется в зависимости от параметров теплоносителя, температуры окружающей среды, скорости ветра, внутреннего диаметра трубопровода, материала и толщины стенки трубопровода. Длительность простоя теплоносителя до начала замерзания рассчитывается с учетом таких характеристик, как температура замерзания, плотность, скрытая теплота замерзания, удельная теплоемкость. Например, вероятность замерзания теплоносителя заметно возрастает при увеличении скорости ветра, понижении температуры окружающей среды, применении трубопроводов малого диаметра. Снизить риск замерзания теплоносителя можно, если использовать неметаллические трубопроводы с качественной теплоизоляцией. 3. Предотвращение появления конденсата на поверхности изоляционного слоя. Теплоизоляция трубопроводов с целью предотвращения появления конденсата осуществляется на участках трубопроводных систем, расположенных в помещениях и применяемых для транспортировки жидкости или веществ, температура которых ниже температуры окружающей среды. Например, теплоизоляцию трубопроводов проводят для внутренних систем холодного водоснабжения. При расчете объема теплоизоляционных материалов учитываются такие параметры, как температура и относительная влажность воздуха, вид защитного слоя. Практика расчетов показывает, что толщина необходимого изоляционного слоя значительно меньше, если применяется защитное покрытие с большим коэффициентом неметаллического излучения. 4. Защита водяных тепловых сетей 2-трубной подземной прокладки. В данном случае теплоизоляция трубопроводов производится с целью снижения тепловых потерь. С учетом повышения тарифов на тепло- и энергоносители необходимость внедрения эффективных энергосберегающих технологий и использования при монтаже тепловых сетей современных теплоизоляционных материалов не вызывает сомнений у ведущих специалистов отрасли. Область применения Жилые и административные здания, спортивные здания и сооружения, здания культурно-бытового назначения, производственные помещения, в которых по результатам обследования обнаружена нарушенная или отсутствующая тепловая изоляция паропроводов или трубопроводов ГВС и отопления. Определить: 1. Лучистый коэффициент теплоотдачи 2. Конвективный коэффициент теплоотдачи 2 Полный коэффициент теплоотдачи Тепловой поток Величину теплового потока с 10 м трубы с изоляцией Годовую экономию тепла при наложении тепловой изоляции на участок данного трубопровода длиной 10 м: 7. Годовую экономию в денежном выражении при тарифе Tтэ = 1818,70 руб./Гкал 8. Срок окупаемости мероприятия 3. 4. 5. 6. Методика расчёта эффективности мероприятия Передача тепла от горячего теплоносителя в окружающую среду для неизолированного трубопровода осуществляется посредством трёх механизмов: теплопроводности через цилиндрическую стенку трубопровода, конвекции и излучения с наружной поверхности трубопровода (см. рис. 4.15.1). Рис. 1. Тепловой поток через металлическую стенку трубы Ш а г 1. Тепловой поток Q через металлическую стенку трубы определяется как: Q (tпов tнар ) L , d 2 ln 1 d 2 нар ( d 2) (1) где tпов [ºС] – температура окружающей среды; tвнутр [ºС] – температура теплоносителя; L [м] – длина трубы; d [м] – внутренний диаметр Вт трубопровода; δ [м] – толщина стенки трубопровода; λ – м K 3 коэффициент теплопроводности трубы; αнар Вт м2 K – коэффициент теплоотдачи. Коэффициент теплоотдачи с наружной поверхности трубы определяется следующим образом: нар конв лучистое , (2) Вт Вт где αконв 2 – коэффициент конвективной теплоотдачи; αлучистое 2 м K м K – коэффициент лучистой теплоотдачи. Коэффициент конвективной теплоотдачи определяется по (4.15.4): конв 10 6 W , (3) где W [м/с] – скорость ветра. Коэффициент лучистой теплоотдачи определяется по (4.15.5): лучистое t 273 4 tнар 273 4 п C0 пов 100 100 , tпов tнар (4) Вт где С0 = 5,67 2 4 – коэффициент излучения абсолютно чёрного тела; εп м K – степень черноты (для оголённого участка трубопровода εп = 0,9); tпов [ºС] – температура на поверхности трубы; tнар [ºС] – температура окружающей среды. Ш а г 2. Для изолированного трубопровода, формула (1) имеет вид: Qизолир (tвнутр tнар ) L , d 2 d 2 2из ln ln 1 d 2 d 2 2 из нар ( d 2 2из ) (5) Вт где δиз [м] – толщина изоляционного слоя; λиз – коэффициент м K теплопроводности изоляционного слоя. Шаг формуле: 3. Годовая экономия энергии определяется по следующей Q m C (Q Qизол ) , (6) 4 где m [час] – годовое число часов работы трубопровода; С – коэффициент перевода кВт∙час в Гкал и равен 0,86∙10–3. Ш а г 4. Годовая экономия в денежном выражении определяется следующим образом: Э Q Tтэ , (7) где Tтэ [руб./Гкал] – тариф на тепловую энергию. Пример расчёта Стальной трубопровод внутренним диаметром d = 200 мм с толщиной стенки δ = 5 мм размещен в подвале здания. Общая длина труб L = 10 м. Вт Теплопроводность стали из 50 . Температура протекающего м С теплоносителя составляет tвнутр = 70 ºС. Средняя температура окружающей среды за отопительный период составляет tнар = 15 ºС. Длительность отопительного периода составляет 222 суток или 5 328 часов. Толщина Вт изоляции δиз = 10 мм, теплопроводность изоляции из 0,05 . м С вышению энергетической эффективности для бюджетных учреждений. На основании постановления Правительства Российской Федерации от 23.08.2010г. № 646 «О принципах формирования органами исполнительной власти субъектов Российской Федерации перечня мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности в отношении общего имущества собственников помещений в многоквартирном доме» постановлением Правительства Пермского края от 15.04.2011 № 195-п утвержден перечень обязательных мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности в отношении общего имущества собственников помещений в многоквартирном доме на территории Пермского края. Данный перечень включает в себя следующие мероприятия: 1) Система отопления, горячего и холодного водоснабжения: - установка коллективного (общедомового) прибора учета тепловой энергии или установка коллективного (общедомового) прибора учета тепловой энергии с автоматическим регулированием в зависимости от температуры наружного воздуха; - установка коллективных (общедомовых) приборов учета горячей и холодной воды; - промывка трубопроводов и стояков системы; (радиационный теплообмен, лучистый перенос), перенос энергии от одного тела к другому (а также между частями одного и того же тела), 5 обусловленный процессами испускания, распространения, рассеяния и поглощения эл.-магн. излучения. Каждый из этих процессов подчиняется определ. закономерностям. Так, в условиях равновесного теплового излучения испускание и поглощениеподчиняются Планка закону излучения, Стефана — Больцмана закону излучения, Кирхгофа закону излучения; распространение эл.-магн. излучения — закону независимости лучистых потоков (принцип суперпозиции). Рассеяние и поглощение в общем случае определяются свойствами в-ва (составом, темп-рой, плотностью). Существ. отличие Л. т. от др. видов теплообмена (конвекции, теплопроводности) заключается в том, что он может протекать при отсутствии матер. среды, разделяющей поверхности теплообмена, т. к. эл.магн. излучение распространяется и в вакууме. Важной хар-кой Л. т. явл. пробег излучения — ср. путь, проходимый фотоном без вз-ствия с в-вом, он зависит от плотности среды, в к-рой происходит распространение излучения, и степени её непрозрачности. Л. т. между разл. телами происходит в природе постоянно; теория Л. т. имеет фундам. значение для описания теплофиз. процессов, а также для расчёта внутр. строения звёзд, физики звёздных атмосфер и газовых туманностей. (см. ПЕРЕНОС ИЗЛУЧЕНИЯ). Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983. ЛУЧИСТЫЙ ТЕПЛООБМЕН (радиационный теплообмен) - процесс переноса энергии, обусловленный превращением части внутр. энергии вещества в энергию излучения (испусканием эл.-магн. волн, или фотонов), переносом излучения в пространстве со скоростью света и его поглощением веществом (обратным превращением энергии эл.-магн. волн во внутр. энергию). При этом перенос излучения в материальной среде может сопровождаться поглощением и рассеянием, а также собств. излучением среды. Однако для Л. т. наличие материальной среды между телами не является необходимым, что принципиально отличает Л. т. от др. видов теплообмена (теплопроводности, конвективного теплообмена). Передача теплоты излучением может происходить в разл. областях спектра (в зависимости от темп-ры). Испускание лучистой энергии (тепловое излучение) абсолютно чёрного тела описывается Стефана - Больцмана законом излучения и Планка законом излучения. Применительно к условиям термодинамич. равновесия закон Стефана - Больцмана даёт выражение для плотности потока 6 интегрального излучения в полусферу, испускаемого поверхностью абсолютно чёрного тела в пределах полусферич. телесного угла во всём интервале длин волн от 0 до , [Вт/м 2], где Вт/м 2К 4 - Стефана - Больцмана постоянная, Т - темп-pa тела. Плотность потока моно-хроматич. излучения в полусферу в узком интервале длин волн описывается ф-лой Планка: Здесь C1 и С2 - константы, Вт*м 2, а м*К. Излучат. свойства реальных тел отличаются от свойств абсолютно чёрного тела, что учитывается с помощью спец. коэф.степени черноты, к-рый в зависимости от того, относится он к интегральному или монохроматич. излучению, наз. интегральной степенью черноты ( ) или спектральной степенью черноты ( ). В результате плотности потоков интегрального и монохроматич. излучения для реального тела описываются выражениями . Тела, у ; к-рых спектральная степень черноты не зависит от длины волныизлучения, наз. серыми телами. Перенос излучения в материальной среде в произвольном направлении s описывается в общем случае интегродифференц. ур-нием где - спектральная интенсивность излучения, = спектральная интенсивность излучения абсолютно чёрного тела, спектральный коэф. поглощения излучения в среде, - - спектральный коэф. рассеяния излучения, - индикатриса рассеяния (см. также Перенос излучения). Рассеяние излучения характеризуется вторым слагаемым в правой части ур-ния (1) и существенно для сред, содержащих конденсированные частицы (твёрдые или жидкие), напр. для топок и камер сгорания, работающих на твёрдом топливе. При Л. т. в газообразной среде рассеянием излучения, как правило, можно пренебречь и перенос излучения описывать ур-нием 7 При рассмотрении Л. т. в системе тел вводятся понятия эффективного и результирующего излучения. Плотность эфф. излучения Hэфф представляет собой сумму плотностей собств. и отражённого излучения, т. е. сумму всех видов излучения, уходящих от поверхности тела: В свою очередь плотность отражённого излучения H отр может быть выражена через плотность падающего на поверхностьизлучения: где - отражат. способность поверхности тела. Для непрозрачных тел отражат. и поглощат. способности связаны соотношением . Понятие эфф. излучения может применяться как к интегральному, так и к монохроматич. (спектральному) излучению. Плотность потока результирующего излучения равна разности суммарных потоков излучения, уходящих от поверхности тела и приходящих к ней: где - плотность поглощённого излучения. При расчёте Л. т. между отд. телами важную роль играет понятие углового коэф., или коэф. взаимной облучённости. Если тело 1испускает энергию, а тело 2 её поглощает, то угл. коэф. Ф 12 представляет собой отношение потока энергии, испускаемого телом 1и падающего на поверхность тела 2, к полному потоку энергии, испускаемому телом 1. Если излучение тела является диффузным, т. е. подчиняется Ламберта закону размеров ' имеет вид , коэф. взаимной облучённости тел конечных 8 где и - излучающая и принимающая элементарные площадки на поверхности тел, - расстояние между площадками, и - углы между нормалями к площадкам и соединяющей их прямой (рис.). Коэф. взаимной облучённости для двух тел обладают свойством взаимности , а для тел, образующих замкнутую систему, т. е. систему, излучение из к-рой не может выходить за её пределы, имеет место свойство замкнутости, представляющее собой следствие из закона сохранения энергии: . В это выражение входит в т. ч. т. н. коэф. самооблучённости , характеризующий долю излучения, испускаемого i - м телом и падающего на него самого. При этом лишь для вогнутых поверхностей. Через угловой коэф. может быть выражена плотность потока излучения, падающего на тело со стороны тела : Схема переноса излучения между 2 элементарными площадками: 1 излучающая площадка на поверхности А1; 2 - площадка на поверхности А 2, принимающая излучение. Для диатермичной среды, не испускающей, не поглощающей и не рассеивающей излучение, расчёт Л. т. в системе излучающих, поглощающих и отражающих поверхностей с заданной пост. темп-рой при наличии упрощающих предположений, что поверхность является непрозрачной и её степень черноты равна поглощат. способности, сводится к линейной системе алгебраич. ур-ний: 9 Система, составленная из N ур-ний вида (3), может быть решена методами линейной алгебры. В результате получают значения плотности потоков полусферического эффективного излучения поверхности. для каждой Если темп-pa ограничивающих поверхностей переменна, то вместо системы алгебраич. ур-ний (3) пользуются линейным интегральным ур-нием Фредгольма: где r1 - радиус-вектор рассматриваемой точки поверхности, а r2 - радиусвектор текущей точки при интегрировании по всем ограничивающим поверхностям. Если оптич. свойства поверхностей имеют селективный характер, т. е. зависят от длины волны излучения, ур-ния (3) разрешаются относительно монохроматич. (спектральных) потоков излучения для разл. спектральных интервалов, после чего соответствующие интегральные характеристики получают интегрированием по спектру. Наиб. трудности вызывает учёт отступлений от закона Ламберта для излучат. и отражат. свойств поверхностей. При наличии в системе плоских поверхностей с зеркальными свойствами вводят т. н. разрешающие (или зеркальные) угл. коэф., характеризующие перенос излучения в системе с учётом зеркальных отражений. В общем случае произвольных индикатрис для степени черноты и отражат. способности поверхностей учитывают перенос излучения в системе по всевозможным направлениям методом статистич. испытаний (метод Монте-Карло). Учёт переноса излучения в системе излучающих поверхностей необходим и в случае, когда среда не является диатермичной. При этом также можно использовать приближённый подход, основанный на введении разрешающих угловых коэф., учитывающих поглощение излучения в объёме между поверхностями. Расчёт Л. т. между излучающими, поглощающими и рассеивающими средами и поверхностями основан на решении интегродифференц. ур-ния переноса излучения (1), к-рое в отсутствие рассеяния сводится к 10 дифференц. ур-нию (2). При этом важную роль играет селективный (т. е. зависящий от длины волны) характер излучения газов при высоких темпpax. Строгий расчёт Л. т. в этой ситуации вызывает значит. трудности. Широкое распространение получили приближённые методы. При этом определяющим фактором является оптическая толщина среды, к-рая равна отношению характерного размера L излучающего объёма V к ср. длине свободного пробега излучения толщину Безразмерную оптич. наз. также числом Бугера: Если (оптически тонкий слой), то можно пренебречь ослаблением излучения в объёме. При этом для расчёта интегрального потока излучения вводят ср. коэф. излучения по Планку: В случае (оптически толстый слой) используют приближение лучистой теплопроводности, или диффузионное приближение, при этом плотность потока полусферич. излучения пропорц. градиенту темп-ры, причём коэф. лучистой теплопроводности равен , где - ср. коэф. поглощения по Росселанну (S. Rosseland). При совместном действии Л. т., теплопроводности н конвективного теплообмена (сложный теплообмен) относит. вклад разл. видов теплообмена характеризуют критериями подобия. Радиац. число Био пропорц. отношению коэффициентов лучистой " и молекулярной теплопроводностей. Число Больцмана ( - плотность, - скорость потока жидкости или газа, - уд. теплоёмкость при пост. давлении) характеризует отношение плотностей конвективного и лучистого тепловых потоков. 11 Л. т. определяет такие природные явления, как заморозки на почве и парниковый эффект атмосфер Земли и Венеры; с Л. т. связаны астрофиз. процессы, протекающие в атмосферах планет и звёзд. Важную роль играет Л. т. в ядерных реакторах, топках паровых котлов, камерах сгорания авиационных и ракетных двигателей, в электрич. дугах; Л. т. определяет тепловой режим космич. аппаратов в открытом космосе и тепловые нагрузки при входе спускаемых аппаратов в атмосферу планет со скоростями, превышающими вторую космическую. Законы Л. т. используют при определении яркостной и цветовой темп-р тел и пламён, измерении лучистых тепловых потоков (радиометры), поглощат. способности тел и др. Конвективный теплообмен процесс переноса тепла, происходящий в движущихся текучих средах (жидкостях либо газах) и обусловленный совместным действием двух механизмов переноса тепла — собственно конвективного переноса и теплопроводности (См. Теплопроводность).Таким образом, в случае К. т. распространение тепла в пространстве осуществляется за счёт переноса тепла при перемещении текучей среды из области с более высокой температурой в область с меньшей температурой, а также за счёт теплового движения микрочастиц и обмена кинетической энергией между ними. В связи с тем, что для неэлектропроводных сред интенсивность конвективного переноса очень велика по сравнению с теплопроводностью, последняя при ламинарном течении (См. Ламинарное течение) играет роль лишь для переноса тепла в направлении, поперечном течению среды. Роль теплопроводности при К. т. более значительна при движении электропроводных сред (например, жидких металлов). В этом случае теплопроводность существенно влияет и на перенос тепла в направлении движения жидкости. При турбулентном течении (См. Турбулентное течение) основную роль в процессе переноса тепла поперек потока играет пульсационное перемещение турбулентных вихрей поперек течения жидкости. Участие теплопроводности в процессах К. т. приводит к тому, что на эти процессы оказывают существенное влияние теплофизические свойства среды: коэффициент теплопроводности, Теплоёмкость, Плотность. В связи с тем, что в процессах К. т. важную роль играет конвективный перенос, эти процессы должны в значительной мере зависеть от характера движения жидкости, то есть от значения и направления скорости среды, от распределения скоростей в потоке, от режима движения жидкости (ламинарное течение либо турбулентное). При больших (сверхзвуковых) 12 скоростях движения газа на процессы К. т. начинает влиять распределение давления в потоке. Если движение жидкости обусловлено действием некоторого внешнего побудителя (насоса, вентилятора, компрессора и т.п.), то такое движение называют вынужденным, а происходящий при этом процесс К. т. — вынужденной конвекцией. Если движение жидкости вызвано наличием неоднородного поля температуры, а следовательно, и неоднородной плотности в среде, то такое движение называют свободным или естественным, а процесс К. т. — свободной или естественной конвекцией. На практике встречаются и такие случаи, когда приходится учитывать как вынужденную, так и свободную конвекцию (См. Конвекция). Наиболее интересным с точки зрения технических приложений случаем К. т. является конвективная теплоотдача, то есть процесс двух К. т., протекающий на границе раздела двух фаз (твердой и жидкой, твердой и газообразной, жидкой и газообразной). При этом задача расчета состоит в нахождении плотности теплового потока на границе раздела фаз, то есть величины, показывающей, какое количество тепла получает или отдает единица поверхности раздела фаз за единицу времени. Помимо указанных выше факторов, влияющих на процесс К. т., плотность теплового потока зависит также от формы и размеров тела, от степени шероховатости поверхности, а также от температур поверхности и теплоотдающей или тепловоспринимающей среды. Для описания конвективной теплоотдачи используется формула: qcт = α(Т0—Тст), где qcт — плотность теплового потока на поверхности, вт/м2; α — коэффициент теплоотдачи, вт/(м2∙°С); T0 и Тст — температуры среды (жидкости или газа) и поверхности соответственно. Величину T0 — Тст часто обозначают ΔТ и называется температурным напором (См. Температурный напор). Коэффициент теплоотдачи α характеризует интенсивность процесса теплоотдачи; он возрастает при увеличении скорости движения среды и при переходе от ламинарного режима движения к турбулентному в связи с интенсификацией конвективного переноса. Он также всегда больше для тех сред, у которых выше коэффициент теплопроводности. Коэффициент теплоотдачи существенно повышается, если на поверхности происходит фазовый переход (например, испарение или конденсация), всегда сопровождающийся выделением (поглощением) скрытой теплоты. На значение коэффициент теплоотдачи сильное влияние оказывает Массообмен на поверхности. Основной и наиболее трудной проблемой в расчётах процессов конвективной теплоотдачи является нахождение коэффициента теплоотдачи α. Современные методы описания процесса К. т., основанные 13 на теории пограничного слоя (См.Пограничный слой), позволяют получить теоретические (точные или приближённые) решения для некоторых достаточно простых ситуаций. В большинстве же встречающихся на практике случаев коэффициент теплоотдачи определяют экспериментальным путём. При этом как результаты теоретических решений, так и экспериментальные данные обрабатываются методами подобия теории (См. Подобия теория) и представляются обычно в следующем безразмерном виде: Nu = f (Re, Pr) — для вынужденной конвекции и Nu = f (Gr, Pr) — для свободной конвекции, где Nu = L — характерный размер потока, λ — коэффициент теплопроводности); Re = Рейнольдса число, характеризующее соотношение сил инерции и внутреннего трения в потоке (u — характерная скорость движения среды, υ — кинематический коэффициент вязкости); Pr = Прандтля число, определяющее соотношение интенсивностей термодинамических процессов (α — коэффициент температуропроводности); Gr = Грассхофа число, характеризующее соотношение архимедовых сил, сил инерции и внутреннего трения в потоке (g — ускорение свободного падения, β — термический коэффициент объёмного расширения). - поддержание в исправном состоянии теплоизоляции или при ее отсутствии устройство теплоизоляции трубопроводов внутридомовых систем отопления, холодного и горячего водоснабжения (подающего и циркулирующего), проложенных в неотапливаемых помещениях, в местах, где возможно замерзание теплоносителя, с использованием энергоэффективных материалов; - удаление отложений на внутренних поверхностях трубопроводах и отопительных приборов системы теплоснабжения без демонтажа оборудования с использованием современных реагентов и поверхностно-активных веществ; установка линейных балансировочных вентилей; - балансировка системы. 2) Системы электроснабжения: - установка коллективного (общедомового) прибора учета электрической энергии или установка многозонального коллективного (общедомового) прибора учета электрической энергии; - замена ламп накаливания в местах общего пользования на энергосберегающие лампы; - установка в местах общего пользования элементов автоматического управления системой освещения (датчиков движения, присутствия). 14 3) Дверные и оконные конструкции: - заделка, уплотнение и утепление входных и тамбурных дверных блоков и обеспечение автоматического закрытия дверей; - установка (восстановление) и (или) утепление дверей и (или) люков подвальных и чердачных помещений, неотапливаемого технического этажа, совмещенной крыши; - восстановление остекления существующих заполнений оконных проемов, замена вышедших из строя оконных конструкций отапливаемых (по проекту) мест общего пользования на двухкамерные стеклопакеты или однокамерные с использованием энергоэффективного (низкоэмиссионного) стекла; - заполнение зазоров в местах примыкания окон и дверей к конструкциям наружных стен с применением вспенивающихся синтетических материалов, использование уплотнительных прокладок из силиконовых материалов или морозостойкой резины в притворах окон и дверей. 4) Стеновые конструкции: утепление пола чердака, потолка подвала, кровли; заделка межпанельных и компенсационных швов; гиброфобизация стен; утеплением наружных стен с применением энергоэффективных теплоизоляционных материалов. Приказом Министерства экономического развития РФ от 17.02.2010г. № 61 установлен примерный перечень мероприятий по энергосбережению для организаций с участием государства или муниципального образования и повышению энергетической эффективности этих организаций: 1) Организационные мероприятия по энергосбережению в организациях с участием государства или муниципального образования и повышению энергетической эффективности этих организаций: - проведение энергетических обследований зданий, строений, сооружений, принадлежащим на праве собственности или ином законном основании организациям с участием государства или муниципального образования (далее здания, строения, сооружения), сбор и анализ информации об энергопотреблении зданий, строений, сооружений, в том числе их ранжирование по удельному энергопотреблению и очередности проведения мероприятий по энергосбережению; - разработка технико-экономических обоснований в целях внедрения энергосберегающих технологий для привлечения внебюджетного финансирования; - содействие заключению энергосервисных договоров и привлечению частных инвестиций в целях их реализации; 15 - создание системы контроля и мониторинга за реализацией энергосервисных контрактов. 2) Технические и технологические мероприятия по энергосбережению в организациях с участием государства или муниципального образования и повышению энергетической эффективности этих организаций: - оснащение зданий, строений, сооружений приборами учета используемых энергетических ресурсов; - строительство зданий, строений, сооружений в соответствии с установленными законодательством об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности требованиями энергетической эффективности; - повышение тепловой защиты зданий, строений, сооружений при капитальном ремонте, утепление зданий, строений, сооружений; - перекладка электрических сетей для снижения потерь электрической энергии в зданиях, строениях, сооружениях; - автоматизация сооружениями; потребления тепловой энергии зданиями, строениями, - тепловая изоляция трубопроводов и оборудования, разводящих трубопроводов отопления и горячего водоснабжения в зданиях, строениях, сооружениях; - восстановление/внедрение циркуляционных водоснабжения зданий, строений, сооружений; систем в системах горячего - проведение гидравлической регулировки, автоматической/ручной балансировки распределительных систем отопления и стояков в зданиях, строениях, сооружениях; - установка частотного регулирования приводов насосов в системах горячего водоснабжения зданий, строений, сооружений; - замена неэффективных отопительных котлов в индивидуальных системах отопления зданий, строений, сооружений; - повышение энергетической эффективности систем освещения зданий, строений, сооружений; - закупка энергопотребляющего оборудования высоких классов энергетической эффективности; - внедрение частотно-регулируемого привода электродвигателей и оптимизация систем электродвигателей; - внедрение эффективных систем сжатого воздуха зданий, строений, сооружений; 16 - внедрение систем эффективного пароснабжения зданий, строений, сооружений. Конвективный теплообмен процесс переноса тепла, происходящий в движущихся текучих средах (жидкостях либо газах) и обусловленный совместным действием двух механизмов переноса тепла — собственно конвективного переноса и теплопроводности (См. Теплопроводность).Таким образом, в случае К. т. распространение тепла в пространстве осуществляется за счёт переноса тепла при перемещении текучей среды из области с более высокой температурой в область с меньшей температурой, а также за счёт теплового движения микрочастиц и обмена кинетической энергией между ними. В связи с тем, что для неэлектропроводных сред интенсивность конвективного переноса очень велика по сравнению с теплопроводностью, последняя при ламинарном течении (См. Ламинарное течение) играет роль лишь для переноса тепла в направлении, поперечном течению среды. Роль теплопроводности при К. т. более значительна при движении электропроводных сред (например, жидких металлов). В этом случае теплопроводность существенно влияет и на перенос тепла в направлении движения жидкости. При турбулентном течении (См. Турбулентное течение) основную роль в процессе переноса тепла поперек потока играет пульсационное перемещение турбулентных вихрей поперек течения жидкости. Участие теплопроводности в процессах К. т. приводит к тому, что на эти процессы оказывают существенное влияние теплофизические свойства среды: коэффициент теплопроводности, Теплоёмкость, Плотность. В связи с тем, что в процессах К. т. важную роль играет конвективный перенос, эти процессы должны в значительной мере зависеть от характера движения жидкости, то есть от значения и направления скорости среды, от распределения скоростей в потоке, от режима движения жидкости (ламинарное течение либо турбулентное). При больших (сверхзвуковых) скоростях движения газа на процессы К. т. начинает влиять распределение давления в потоке. Если движение жидкости обусловлено действием некоторого внешнего побудителя (насоса, вентилятора, компрессора и т.п.), то такое движение называют вынужденным, а происходящий при этом процесс К. т. — вынужденной конвекцией. Если движение жидкости вызвано наличием неоднородного поля температуры, а следовательно, и неоднородной плотности в среде, то такое движение называют свободным или естественным, а процесс К. т. — свободной или естественной 17 конвекцией. На практике встречаются и такие случаи, когда приходится учитывать как вынужденную, так и свободную конвекцию (См. Конвекция). Наиболее интересным с точки зрения технических приложений случаем К. т. является конвективная теплоотдача, то есть процесс двух К. т., протекающий на границе раздела двух фаз (твердой и жидкой, твердой и газообразной, жидкой и газообразной). При этом задача расчета состоит в нахождении плотности теплового потока на границе раздела фаз, то есть величины, показывающей, какое количество тепла получает или отдает единица поверхности раздела фаз за единицу времени. Помимо указанных выше факторов, влияющих на процесс К. т., плотность теплового потока зависит также от формы и размеров тела, от степени шероховатости поверхности, а также от температур поверхности и теплоотдающей или тепловоспринимающей среды. Для описания конвективной теплоотдачи используется формула: qcт = α(Т0—Тст), где qcт — плотность теплового потока на поверхности, вт/м2; α — коэффициент теплоотдачи, вт/(м2∙°С); T0 и Тст — температуры среды (жидкости или газа) и поверхности соответственно. Величину T0 — Тст часто обозначают ΔТ и называется температурным напором (См. Температурный напор). Коэффициент теплоотдачи α характеризует интенсивность процесса теплоотдачи; он возрастает при увеличении скорости движения среды и при переходе от ламинарного режима движения к турбулентному в связи с интенсификацией конвективного переноса. Он также всегда больше для тех сред, у которых выше коэффициент теплопроводности. Коэффициент теплоотдачи существенно повышается, если на поверхности происходит фазовый переход (например, испарение или конденсация), всегда сопровождающийся выделением (поглощением) скрытой теплоты. На значение коэффициент теплоотдачи сильное влияние оказывает Массообмен на поверхности. Основной и наиболее трудной проблемой в расчётах процессов конвективной теплоотдачи является нахождение коэффициента теплоотдачи α. Современные методы описания процесса К. т., основанные на теории пограничного слоя (См.Пограничный слой), позволяют получить теоретические (точные или приближённые) решения для некоторых достаточно простых ситуаций. В большинстве же встречающихся на практике случаев коэффициент теплоотдачи определяют экспериментальным путём. При этом как результаты теоретических решений, так и экспериментальные данные обрабатываются методами подобия теории (См. Подобия теория) и представляются обычно в 18 следующем безразмерном виде: Nu = f (Re, Pr) — для вынужденной конвекции и Nu = f (Gr, Pr) — для свободной конвекции, где Nu = L — характерный размер потока, λ — коэффициент теплопроводности); Re = Рейнольдса число, характеризующее соотношение сил инерции и внутреннего трения в потоке (u — характерная скорость движения среды, υ — кинематический коэффициент вязкости); Pr = Прандтля число, определяющее соотношение интенсивностей термодинамических процессов (α — коэффициент температуропроводности); Gr = Грассхофа число, характеризующее соотношение архимедовых сил, сил инерции и внутреннего трения в потоке (g — ускорение свободного падения, β — термический коэффициент объёмного расширения). Полный коэффициент теплообмена для стен или теплообменников может быть вычислен как: 1 / U A = 1 / h1 A1 + dxw / k A + 1 / h2 A2 (1) где U = полный коэффициент теплообмена (Вт/м2К) A = площадь поверхности теплообмена для каждой из сторон(м2) k = теплопроводность материала (Вт/мК) h = коэффициент теплообмена для каждого рабочей среды(Вт/м2К) dxw = толщина стенки (м) Теплопроводность - k - для нескольких материалов: . ПП-Полипропилен - 0.12 Вт/мК Нержавеющая стальl - 21 Вт/мК Алюминий - 221 Вт/мК Коэффициент теплообмена - h - зависит от разновидности рабочей среды - газ или жикость свойств потока, таких как скорость, например другие температурные и поточные свойства Коэффициент теплообмена для нескольких распространенных рабочих сред: Воздух - 10 to 100 Вт/м2К Вода - 500 to 10 000 Вт/м2К 19 Тепловое сопротивление (термическое) Полный коэффициент теплообмена также может быть вычислен с помощью оценки теплового сопротивления (термического). Стена разбивается на зоны с разным тепловым (термическим) сопротивлением, где теплообмен между 1й рабочей средой и стенкой описывается одним коэффициентом теплового (термического) сопротивления теплообмен через стенку описывается вторым коэффициентом обмен между стенкой и второй рабочей средой описывается третьим коэффициентом Покрытие поверхности или слои сгоревших продуктов дают дополнительное тепловое (термическое) сопротивление стенке, снижая при этом полный коэффициент теплообмена. Общая формула: Rt=(T2-T1)/P где: Rt — тепловое (термическое) сопротивление на участке тепловой цепи, K / Вт T2 — температура начала участка, K T1 — температура конца участка, K P — тепловой поток, протекающий через участок цепи, Вт Пример - Теплообмен в теплообменнике Плоский теплообменник передает тепло от рабочей среды A к рабочей среде B. Толщина тонкой стенки 0.1 мм и материал либо ПП-Полипропилен,либо алюминий либо нержавеющая сталь. Рабочие тела А и В - воздух с коэффициентом теплообмена hair = 50 Вт/м2К. Полный коэффициент теплообмена U на единицу площади выражается как: U = 1 / (1 / hA + dxw / k + 1 / hB) (1b) Используя данные ниже можно посчитать полный коэффициент теплообмена для: ПП-Полипропилен : U = 24.5 Вт/м2К Сталь : U = 25.0 Вт/м2К Алюминий : U = 25.0 Вт/м2К ает с размерностью мощности. Т. п. измеряется в ваттах или ккал/ч (1 ккал/ч = 1,163 Вт). Т. п., отнесённый к ед. изотермич. поверхности, наз. плотностью Т. п., уд. Т. п. или тепловой нагрузкой; обозначается обычно q, измеряется в Вт/м2 или ккал/(м2•ч). Плотность Т. п.— вектор, любая компонента к-рого численно равна кол-ву теплоты, передаваемой в ед. времени через ед. площади, перпендикулярной к направлению взятой компоненты. 20 Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983. ТЕПЛОВОЙ ПОТОК - вектор, направленный в сторону, противоположную градиенту темп-ры и равный по абс. величине кол-ву теплоты, проходящему через изотермич. поверхность в единицу времени. Измеряется в ваттах или ккал/ч (1 ккал/ч=1,163 Вт). Т. п., отнесённый к единице изотермич. поверхности, наз. плотностью Т. п. или уд. Т. п., в технике - т е п л о в о й н а г р у з к о й. Единицами измерения уд. Т. п. служат Вт/м 2 и ккал/(м 2 · ч). Дата введения 1997-01-01 1 Область применения Настоящий стандарт устанавливает метод испытания на распространение пламени по материалам поверхностных слоев конструкций полов и кровель, а также классификацию их по группам распространения пламени. Настоящий стандарт применяется для всех однородных и слоистых горючих строительных материалов, используемых в поверхностных слоях конструкций полов и кровель. 2 Нормативные ссылки В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты: ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны ГОСТ 12.1.019-79 ССБТ. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты ГОСТ 3044-84 Преобразователи термоэлектрические. Номинальные статические характеристики преобразования ГОСТ 18124-95 Листы асбестоцементные плоские. Технические условия ГОСТ 30244-94 Материалы строительные. Методы испытания на горючесть СТ СЭВ 383-87 Пожарная безопасность в строительстве. Термины и определения 3 Определения, обозначения и сокращения В настоящем стандарте применяют термины и определения по СТ СЭВ 383, а также следующие термины с соответствующими определениями. Время воспламенения - время от начала воздействия пламени источника зажигания на образец до его воспламенения. Распространение пламени - распространение пламенного горения по поверхности образца в результате воздействия, предусмотренного настоящим стандартом. Длина распространения пламени (L) - максимальная величина повреждения поверхности образца в результате распространения пламенного горения. Экспонируемая поверхность - поверхность образца, подвергающаяся воздействию лучистого теплового потока и пламени от источника зажигания при испытании на распространение пламени. Поверхностная плотность теплового потока (ППТП) - лучистый тепловой поток, воздействующий на единицу поверхности образца. Критическая поверхностная плотность теплового потока (КППТП) - величина теплового потока, при которой прекращается распространение пламени. 21 4 Основные положения Сущность метода состоит в определении критической поверхностной плотности теплового потока, величину которого устанавливают по длине распространения пламени по образцу в результате воздействия теплового потока на его поверхность. 5 Классификация строительных материалов по группам распространения пламени 5.1 Горючие строительные материалы (по ГОСТ 30244) в зависимости от величины КППТП подразделяют на четыре группы распространения пламени: РП1, РП2, РП3, РП4 (таблица 1). Таблица 1 Группа распространения пламени Критическая поверхностная плотность теплового потока, кВт/м 2 РП1 11,0 и более РП2 от 8,0, но менее 11,0 РП3 от 5,0, но менее 8,0 РП4 менее 5,0 6 Образцы для испытания 6.1 Для испытаний изготавливают 5 образцов материала размером 1100 250 мм. Для анизотропных материалов изготавливают 2 комплекта образцов (например, по утку и по основе). 6.2 Образцы для стандартного испытания изготавливают в сочетании с негорючей основой. Способ крепления материала к основе должен соответствовать используемому в реальных условиях. В качестве негорючей основы следует применять асбестоцементные листы по ГОСТ 18124 толщиной 10 или 12 мм. Толщина образца с негорючей основой должна составлять не более 60 мм. В тех случаях, когда техническая документация не предусматривает использование материала по негорючему основанию, образцы изготавливают с основой и креплением, соответствующими реальным условиям применения. 6.3 Кровельные мастики, а также мастичные покрытия пола следует наносить на основу в соответствии с технической документацией, но не менее чем в четыре слоя, при этом расход материала при нанесении на основу каждого слоя должен соответствовать принятому в технической документации. Образцы полов, применяемых с лакокрасочными покрытиями, следует изготавливать с этими покрытиями, нанесенными в четыре слоя. 6.4 Образцы кондиционируют при температуре (20 ± 5) °С и относительной влажности (65 ± 5) % не менее 72 ч. 7 Оборудование для испытания 7.1 Схема установки для испытаний на распространение пламени приведена на рисунке 1. Размеры даны справочно в мм 22 1 - испытательная камера; 2 - платформа; 3 - держатель образца; 4 - образец; 5 - дымоход; 6 - вытяжной зонт; 7 - термопара; 8 - радиационная панель; 9 - газовая горелка; 10 - дверца со смотровым окном Рисунок 1 - Установка для испытаний на распространение пламени Установка состоит из следующих основных частей: 1) испытательная камера с дымоходом и вытяжным зонтом; 2) источник лучистого теплового потока (радиационная панель); 3) источник зажигания (газовая горелка); 4) держатель образца и устройство для введения держателя в испытательную камеру (платформа). Установку оборудуют приборами для регистрации и измерения температуры в испытательной камере и дымоходе, величины поверхностной плотности теплового потока, скорости потока воздуха в дымоходе. 7.2 Испытательную камеру и дымоход (рисунок 1) изготавливают из листовой стали толщиной от 1,5 до 2 мм и облицовывают изнутри негорючим теплоизоляционным материалом толщиной не менее 10 мм. Переднюю стенку камеры оборудуют дверцей со смотровым окном из термостойкого стекла. Размеры смотрового окна должны обеспечивать возможность наблюдения за всей поверхностью образца. 7.3 Дымоход соединяется с камерой через проем. Над дымоходом устанавливают зонт вытяжной вентиляции. Производительность вытяжного вентилятора должна составлять не менее 0,5 м3/с. 7.4 Радиационная панель имеет следующие размеры: длина ширина (450±10) мм; (300±10) мм. Электрическая мощность радиационной панели должна составлять не менее 8 кВт. Угол наклона радиационной панели (рисунок 2) к горизонтальной плоскости должен составлять (30 ± 5) °. 7.5 Источником зажигания является газовая горелка с диаметром выходного отверстия (1,0 ± 0,1) мм, обеспечивающая формирование факела пламени длиной от 40 до 50 мм. Конструкция горелки должна обеспечивать возможность ее вращения относительно горизонтальной оси. При испытании пламя газовой горелки должно касаться точки «ноль» («0») продольной оси образца (рисунок 2). Размеры даны справочно в мм 23 1 - держатель; 2 - образец; 3 - радиационная панель; 4 - газовая горелка Рисунок 2 - Схема взаимного расположения радиационной панели, образца и газовой горелки 7.6 Платформу для размещения держателя образца изготавливают из жаропрочной или нержавеющей стали. Платформу устанавливают на направляющих в нижней части камеры вдоль ее продольной оси. По всему периметру камеры между ее стенками и краями платформы следует обеспечить зазор общей площадью (0,24 ± 0,04) м2. Расстояние от экспонируемой поверхности образца до потолка камеры должно составлять (710 ± 10) мм. 7.7 Держатель образца изготавливают из жаропрочной стали толщиной (2,0 ± 0,5) мм и оснащают приспособлениями для крепления образца (рисунок 3). 1 - держатель; 2 - крепежные элементы Рисунок 3 - Держатель образца 7.8 Для измерения температуры в камере (рисунок 1) используют термоэлектрический преобразователь по ГОСТ 3044 с диапазоном измерения от 0 до 600 °С и толщиной не более 1 мм. Для регистрации показаний термоэлектрического преобразователя используют приборы с классом точности не более 0,5. 7.9 Для измерения ППТП используют водоохлаждаемые приемники теплового излучения с диапазоном измерения от 1 до 15 кВт/м2. Погрешность измерения должна составлять не более 8 %. 24 Для регистрации показаний приемника теплового излучения используют регистрирующий прибор с классом точности не более 0,5. 7.10 Для измерения и регистрации скорости потока воздуха в дымоходе используют анемометры с диапазоном измерения от 1 до 3 м/с и основной относительной погрешностью не более 10 %. 8 Калибровка установки 8.1 Общие положения 8.1.1 Цель калибровки состоит в установлении требуемых настоящим стандартом величин ППТП в контрольных точках калибровочного образца (рисунок 4 и таблица 2) и распределении ППТП по поверхности образца при скорости потока воздуха в дымоходе (1,22 ± 0,12) м/с. Таблица 2 Контрольная точка L1 L2 L3 ППТП, кВт/м2 9,1 ± 0,8 5,0 ± 0,4 2,4 ± 0,2 8.1.2 Калибровку проводят на образце, изготовленном из асбестоцементных листов по ГОСТ 18124, толщиной от 10 до 12 мм (рисунок 4). 1 - калибровочный образец; 2 - отверстия для измерителя теплового потока Рисунок 4 - Калибровочный образец 8.1.3 Калибровку проводят при метрологической аттестации установки или замене нагревательного элемента радиационной панели. 8.2 Порядок проведения калибровки 8.2.1 Устанавливают в дымоходе скорость потока воздуха от 1,1 до 1,34 м/с. Для этого выполняют следующее: - помещают в дымоход анемометр так, чтобы его входное отверстие располагалось по оси дымохода на расстоянии (70 ± 10) мм от верхнего края дымохода. Анемометр следует жестко фиксировать в установленном положении; - закрепляют калибровочный образец в держателе образца и устанавливают его на платформу, вводят платформу в камеру и закрывают дверцу; 25 - измеряют скорость потока воздуха и, при необходимости, путем регулирования расхода воздуха в вентиляционной системе устанавливают требуемую скорость потока воздуха в дымоходе в соответствии с 8.1.1, после чего анемометр удаляют из дымохода. При этом радиационную панель и газовую горелку не включают. 8.2.2 После проведения работ по 8.2.1 устанавливают величины ППТП в соответствии с таблицей 2. С этой целью выполняют следующее: - включают радиационную панель и прогревают камеру до достижения теплового баланса. Тепловой баланс считают достигнутым, если температура в камере (рисунок 1) изменяется не более чем на 7 С в течение 10 мин; - устанавливают в отверстие калибровочного образца в контрольной точке L2 (рисунок 4) приемник теплового излучения так, чтобы поверхность чувствительного элемента совпадала с верхней плоскостью калибровочного образца. Показания приемника теплового излучения регистрируют через (30 ± 10) с; - при несоответствии измеренной величины ППТП требованиям, указанным в таблице 2, регулируют мощность радиационной панели для достижения теплового баланса и повторяют измерения ППТП; - описанные выше операции повторяют до достижения величины ППТП, требуемой настоящим стандартом для контрольной точки L2. 8.2.3 Операции по 8.2.2 повторяют для контрольных точек L1, и L3 (рисунок 4). При соответствии результатов измерений требованиям таблицы 2 проводят измерения ППТП в точках, расположенных на расстоянии 100, 300, 500, 700, 800 и 900 мм от точки «0». По результатам калибровки строят график распределения величин ППТП по длине образца. 9 Проведение испытания 9.1 Подготовку установки к испытаниям проводят в соответствии с 8.2.1 и 8.2.2. После этого открывают дверцу камеры, зажигают газовую горелку и располагают ее так, чтобы расстояние между факелом пламени и экспонируемой поверхностью составляло не менее 50 мм. 9.2 Устанавливают образец в держатель, фиксируют его положение с помощью приспособлений для крепления, помещают держатель с образцом на платформу и вводят в камеру. 9.3 Закрывают дверцу камеры и включают секундомер. После выдержки в течение 2 мин приводят пламя горелки в контакт с образцом в точке «0», расположенной по центральной оси образца. Оставляют факел пламени в этом положении в течение (10 ± 0,2) мин. По истечении этого времени возвращают горелку в исходное положение. 9.4 При отсутствии воспламенения образца в течение 10 мин испытание считают законченным. В случае воспламенения образца испытание заканчивают при прекращении пламенного горения или по истечении 30 мин от начала воздействия на образец газовой горелки путем принудительного гашения. В процессе испытания фиксируют время воспламенения и продолжительность пламенного горения. 9.5 После окончания испытания открывают дверцу камеры, выдвигают платформу, извлекают образец. Испытание каждого последующего образца проводят после охлаждения держателя образца до комнатной температуры и проверки соответствия ППТП в точке L2 требованиям, указанным втаблице 2. 9.6 Измеряют длину поврежденной части образца по его продольной оси для каждого из пяти образцов. Измерения проводят с точностью до 1 мм. Повреждением считается выгорание и обугливание материала образца в результате распространения пламенного горения по его поверхности. Оплавление, коробление, 26 спекание, вспучивание, усадка, изменение цвета, формы, нарушение целостности образца (разрывы, сколы поверхности и т.п.) повреждением не являются. 10 Обработка результатов испытания 10.1 Длину распространения пламени определяют как среднее арифметическое значение по длине поврежденной части пяти образцов. 10.2 Величину КППТП устанавливают на основании результатов измерения длины распространения пламени (10.1) по графику распределения ППТП по поверхности образца, полученному при калибровке установки. 10.3 При отсутствии воспламенения образцов или длине распространения пламени менее 100 мм следует считать, что КППТП материала составляет более 11 кВт/м2. 10.4 В случае принудительного гашения образца по истечении 30 мин испытания величину ППТП определяют по результатам измерения длины распространения пламени на момент гашения и условно принимают эту величину равной критической. 10.5 Для материалов с анизотропными свойствами при классификации используют наименьшую из полученных величин КППТП. 11 Протокол испытания В протоколе испытания приводят следующие данные: - наименование испытательной лаборатории; - наименование заказчика; - наименование изготовителя (поставщика) материала; - описание материала или изделия, техническую документацию, а также торговую марку, состав, толщину, плотность, массу и способ изготовления образцов, характеристику экспонируемой поверхности, для слоистых материалов - толщину каждого слоя и характеристику материала каждого слоя; - параметры распространения пламени (длина распространения пламени, КППТП), а также время воспламенения образца; - вывод о группе распространения материала с указанием величины КППТП; - дополнительные наблюдения при испытании образца: выгорание, обугливание, плавление, вспучивание, усадка, расслоение, растрескивание, а также другие особые наблюдения при распространении пламени. 12 Требования безопасности Помещение, в котором проводят испытания, должно быть оборудовано приточновытяжной вентиляцией. Рабочее место оператора должно удовлетворять требованиям электробезопасности поГОСТ 12.1.019 и санитарно-гигиеническим требованиям по ГОСТ 12.1.005. Ключевые слова: материалы строительные, распространение пламени, поверхностная плотность теплового потока, критическая плотность теплового потока, длина распространения пламени,образцы для испытания, испытательная камера, радиационная панель ? Самая весомая статья расходов собственника квартиры – это оплата за тепловую энергию. Мы ставим пластиковые окна, утепляем двери, ремонтируем межпанельные швы – но при этом размер платы неуменьшается, а 27 все сэкономленное тепло уходит через открытые форточки на улицу. Это связано с тем, что при централизованном отоплении всегда будут перетопы. Наверное, каждый жительсталкивался с тем, что осенью и весной уличная температура имеет значительные колебания от минуса до плюса, при этом батареи в доме всегда одинаково теплые. Если экономить тепло в эти периоды можно снизить годовые платежи за тепло от 20 до 35 % в зависимости от характеристик дома. Рис.1 Динамика роста тарифа на тепловую энергию Наиболее эффективным средством снижения затрат на тепловую энергию является установка системы автоматического регулирования тепла (САРТ). САРТ представляет собой систему из регулирующего клапана, насосов и шкафа управления. Принцип работы заключается в регулировании потребления тепла в зависимости от наружной температуры воздуха. Погодные условия анализируются с помощью устанавливаемых датчиков температуры снаружи и внутри дома, которые передают свои данные в контроллер шкафа управления. Контроллер анализирует показания датчиков и выдает команду на регулирующий клапан в соответствии с заданным графиком. 28 Рис. 2 Тепломеханическая часть системы автоматического регулирования тепла 29 Рис. 3 Шкаф автоматики системы регулирования тепла Стоимость САРТ соизмерима со стоимостью прибора учета. По опыту нашей компании инвестиции жильцов окупаются от 1 – до 1,5 отопительных периодов, при этом срок службы оборудования при его правильной эксплуатации не менее 15 лет. Пример снижения оплаты за тепло после установки САРТ Дата установки САРТ январь 2011 года. Характеристики дома: 10 этажей, 4 подъезда, 160 квартир, площадь 8560 м2. Параметр 2010 год потребление, Гкал 1 560 оплата, руб 2011 год 2012 год 985 1 042 1 467 022р. 925 981р. 980 117р. экономия, % 37% экономия, руб 541 041р. 486 905р. 33% Стоимость САРТ для данного дома составила 460 тысяч рублей. Установка системы окупилась меньше чем за год. Собственники производили оплату в рассрочку в течение года. 30 Результаты применения САРТ: 1. Снижение теплопотребления в среднем на 30%; 2. Улучшение комфорта проживания, устранение перетопов и недотопов, 3. Балансировка системы отопления; 4. Выполнение требования законодательства по энергосбережению; 5. Повышение привлекательности дома. Немаловажным фактором является то, что все вновь построенные дома после 2009 года в обязательном порядке оснащены системой автоматического погодного регулирования тепла. Компания «ТЭРС» является одним из лидеров по установке САРТ на объектах социальной сферы. Техническое решение, разработанное нашими инженерами, дополнительно включает в себя возможность дистанционной диспетчеризации, что значительно повышает его надежность и минимизирует вероятность отказа. До конца текущего отопительного сезона действуют особые условия по стоимости установки. астотно-регулируемого привода»в натуральном и денежном выражении В общем балансе электропотребления страны на долю электропривода приходится по разным оценкам 30-40%. Соответственно, здесь сосредоточен наибольший потенциал экономии электроэнергии. Нерациональные потери в электроприводе вызваны, главным образом, несоответствием его параметров требуемым. Например, развиваемый насосом напор создаёт в гидравлической системе давление 60мв.ст., а достаточным является давление 40м. При этом эксплуатационный персонал либо не предпринимает никаких действий, что приводит к перерасходу не только электроэнергии, но и воды, а также к ухудшению условий работы для оборудования в системе, либо ограничивает давление выходной задвижкой насоса. В последнем случае кроме потерь энергии в задвижке имеет место нарушение правил эксплуатации запорной арматуры. Регулируемый привод имеет ещё 2 важных положительных свойства: - возможностьрегулированиявыходногопараметра; - плавныйпускэлектродвигателя. Современные преобразователи частоты (ПЧ) содержат регулятор технологического процесса, которого часто достаточно для стабилизации выходного показателя системы (давления, температуры и др.). Если же ЧРП включён в систему управления более высокого уровня, то обеспечивается и более сложное управление необходимым параметром. Область применения Промышленные предприятия, ЦТП, котельные, ТЭС. Методика расчёта эффективности мероприятия для одного насоса (вентилятора) Шаг 1. Величина потребляемой из сети мощности насоса[кВт] равна (1) Где G[кг/ч] – массовый расход жидкости, Н [м] – напор. Напор механизма представляет собой разность давлений на его выходе и входе: ρ[кг/м3 ] – плотность рабочей среды. Её вы. Её величина зависит от температуры и давления, но можно для воды приближённо считать 31 ρ=1000кг/м3 . ήмех, ήэл.прив – КПД механический и электрического привода соответственно.При работе от ПЧ уменьшаются магнитные потери в двигателе и изменяются электрические потери. Но поскольку оценить изменение электрических потерь сложно ( зависят от законов регулирования технологического параметра и преобразователя), целесообразно считать и при работе с ПЧ кпдэлектродвигателя постоянным и равным номинальному, а при отсутствии данных по конкретному типу ПЧ принимать ήпреоб=0,98. Для газодувных машин: (2) Где V[м 3 /ч] – объемный расход газа. Здесь расходы жидкости (газа) G (V) определяются технологическим процессом и от установки ЧРП не меняются. До установки ЧРП давление на выходе механизма либо снижается донеобходимого уровня в дросселирующем устройстве (задвижка, клапан, направляющий аппарат), либо при отсутствии регулирования определяется характеристикой механизма и изменяется в зависимости от расхода рабочей среды. В последнем случае следует определить необходимое (требуемое Нтреб) давление на выходе механизма, исходя из свойств технологического процесса. При установке ЧРП кпд электропривода изменяется в известное число раз (ήпреоб=0,98) и остаются 2 составляющие изменения потребляемой мощности – от изменения напора и кпд механизма. Снижение мощности от снижения напора очевидно, его даже можно оценить величиной потерь в дросселирующем устройстве по формуле (1), где Н – потери давления в этом устройстве. Сложнее учесть изменение кпд механизма. Шаг 2. Влияние ЧРП на кпд насоса качественно иллюстрирует рис.1. В первом режиме работы с подачей G1, напором H1и кпдή1, соотношения между которыми определяются заводскими (каталожными) характеристикамиH0(G0), ή(G0), давление после нерегулируемого насоса снижается в дросселирующем устройстве до Нтреб1. После установки преобразователя частоты рабочая точка G1, Нтреб1 по теории подобия перемещается на характеристикуHf(Gf) по параболе, проходящей через начало координат. Кпд при этом определяется величиной G01 и равен ήпч1, который больше ή1. Аналогично для режима 2 с подачей, превышающей номинальную, на рис.1 показано, что после установки ПЧ кпд уменьшается с ή2 до ήпч2. Поскольку, как правило, приводимые механизмы работают без превышения номинальных расходов, установка ЧРП приводит к повышению кпд. Рисунок 1. Графические построения для определения к.п.д. регулируемого насоса по его характеристикамОпределить количественные изменения кпд при переходе на работу срегулируемым приводом можно графически как показано на рис.1. Но такие достаточно громоздкие построения уместны в проекте установки конкретного ПЧ. Для энергоаудита целесообразно пользоваться приведённой ниже упрощенной методикой. 32 Обозначим исходные величины (до установки ПЧ) индексом 0 (Р0, Н0и т.д.), а после установки ПЧ – пч (Рпчи т.д.). С учётом принятого выше соотношения ήэл привпч=0,98·ήэл прив 0 по формулам (1) или (2) относительное изменение мощности: (3) Следовательно, величина относительного изменения мощности равна увеличенному в 1,02 раза частному от деления относительного изменения напора Нпч/Н0на относительное изменение кпдήпч/ή0минус единица. Если при расчёте учитывать не обобщённый кпд преобразователя частоты 0,98, а фактический для известного типа, то в формуле (3) следует заменить коэффициент 1,02 на действительную величину 1/ ήпреобр. Фактический напор Н0 измеряется при обследованиях, а после установки ПЧ принимается равным требуемому технологическим процессом с учётом давления на входе механизма, т.е. Нпч= Нтреб. Кпд механизма с нерегулируемым приводом можно вычислить по формулам (1), (2). При сложностях с измерением расхода можно воспользоваться заводскими характеристиками, определяя по ним и измеренной мощности Р0 расход G0 и кпдή0 (по характеристике насоса графически определять расход по напору не следует, так как получается очень большая погрешность). При отсутствии характеристик приближённый расчёт расхода и кпд можно выполнить при аппроксимации характеристик напора и кпдквадратичными зависимостями. Для насоса, имеющего, как правило, наибольший напор при нулевом расходе: (4) 33 (5) где НG=0 напор при нулевом расходе. Значение НG=0 можно вычислить по известным значениям напора и расхода в каком-либо режиме, например, во время обследования Нобсл, Gобсл (6) Из выражений (4), (5) следует: (7) (8) При регулировании частоты вращения механизма кпд определяется расчетным расходом Gрасч (на рис.1 G01, G02), находящемся на пересечении заводской характеристики H(G) и параболы, проходящей через начало координат и точку Gпч, Нпч (9) Приравниванием правые части выражений (4) и (9) получаем (10)или 34 (11) При известном Gпч =G0 вычисляются Gрасч/Gном по (11), ήпч/ήном – по (8) и конечный результат ΔР/Р0– по (3). Для газодувных машин (ГДМ) в отличие от насосов максимум напора приходится не на нулевой расход газа, а примерно на расход VHmax=(0,3 – 0,5)Vном. При этом аналитическая зависимость напора от расхода оказывается несколько более громоздкой: (12) где Нmax , VHmax , Нном , Vном берутся из характеристик ГДМ, причём, точкой номинального режима следует считать приходящуюся на максимум кпд. Соответственно вместо формул для насосов (10), (11) для ГДМ Vрасч вычисляется по (13): (13) гдеа=(Нном–Нmax)/ (VHmax – Vном) 2 , b=Нпч/ Vпч 2 . Шаг 3. Если механизм имеет несколько характерных режимов, например, для сетевого насоса зимний и летний, то, соответственно, вычисляются относительные, затем и абсолютные изменения мощностей для каждого режима. Снижение электропотребления за год от регулирования электропривода (14) где Тi – продолжительность периода в часах и ∑Тi=8760час. Стоимость сэкономленной электроэнергии рассчитывается по 35 установленным для потребителя тарифам. Шаг 4. Тогда годовая экономия в денежном выражении составит: (15) Где – экономия в денежном выражении, ΔЭ[кВт·ч] - снижение электропотребления за год от регулирования электропривода, – тариф на электрическую энергию. Расчёт: Необходимые данные: Необходимо произвести оценку годовой экономии от внедрения мероприятия в натуральном и денежном выражении для ЦТП, на котором в системе ГВС установлены насосытипа К 150-125-315 с электродвигателями мощностью 30кВт. Характеристики насоса: Мощность электродвигателя Pном=30 кВт. Подача насосаGнас= 200м 3 /ч. Напор Ннас= 32м. Кпд насосаήнас=0,75. Ток электродвигателя Iном = 57А, cosϕ=0,89, кпдήдв=0,92. Самый высокий дом в микрорайоне – 5-тиэтажный, схема ГВС циркуляционная. Одноставочный тариф на момент обследованияТ=2,1 руб/кВт·ч. Обследованиями получены следующие средние показатели: Расход воды G0=Gпч= 30м 3 /ч, Давление на входе насоса Нвх=15м, - на выходе -45м, - давление после подогревателя ГВС – 40м, Ток электродвигателя I= 31А, Напряжение на двигателе U=380В. В работе 1 насос.По току и напряжению электродвигателя с допущением постоянных и равных номинальным величинахкпд и cosϕ получаем его мощность Р=1,73·I·U·cosϕ=1,73·31·0.38·0,89=18,1кВт, или Р=(I/Iном)·(U/Uном)·Рном/ ήдв=(31/57)·1·30/0.92=18,1кВт. Требуемый напор насоса равен Нтреб=3·nэт + ΔНвнеш сети+ΔНстояка+ ΔНт/о ГВС +Нсвоб - Нвх= =3·5+5+6+(45-40)·1,62+3-15=22,1м. Таким образом, для дальнейших расчётов имеем Н0=45-15=30м; G0=Gпч=30 м 3 /ч; Нпч=Нтреб=22,1м; Р0=18,1кВт, По преобразованной формуле (1) ή0=2,72·30·30·10-3 /(18,1·0,92)=0,15. Расчет: 36 Определим напор при нулевом расходе по формуле (6): НG=0=(30 – 30·(32/200) 2 )/(1 – (32/200) 2 )=30м. Отношение расчетного расхода к номинальному по формуле (11): Отношение кпд по формуле (8): ήпч/ήном=1– (0,19–1)2 =0,34, т.е. ήпч=0,34·0,75=0,25 – на 45% выше исходного. Относительное изменение мощности по формуле (3): ΔР/Р0= (Рпч – Р0)/Р0 =1,02·(22,1/30)/(0,25/0,15) – 1=–0,548 Уменьшение средней потребляемой мощности: ΔР=0,548·18,1=9,92кВт. Насосы ГВС работают непрерывно и годовое снижение электропотребления по (14): ΔЭ=9,92·8760=86,89тыс.кВт·час.Тогда годовая экономия в денежном выражении составит: Э=ДЭ*Т=86,89*2,1=182,47 тыс.руб. Сроком окупаемости ("простым" сроком окупаемости, payback period - РР) называется продолжительность периода от начального момента до момента окупаемости. Начальным моментом обычно является начало первого шага или начало операционной деятельности. Моментом окупаемости называется тот наиболее ранний момент времени в расчётном периоде, после которого кумулятивные текущие чистые денежные поступления NV(k) становятся и в дальнейшем остаются неотрицательными. Существует два способа расчёта периода окупаемости: 1 способ. Если денежные поступления по годам одинаковы, то формула расчёта срока окупаемости имеет вид: 37 где РР срок окупаемости инвестиций (лет); Iо первоначальные инвестиции; CFcг - среднегодовая стоимость денежных поступлений от реализации инвестиционного проекта. 2 способ. Если денежные поступления по годам неодинаковы, то расчёт выполняется в несколько этапов: - находят целое число периодов, за которые накопленная сумма денежных поступлений становится наиболее близкой к сумме инвестиций, но не превосходит ее; - находят непокрытый остаток, как разницу между суммой инвестиций и суммой накопленных денежных поступлений; - непокрытый остаток делится на величину денежных поступлений следующего периода. Простой срок окупаемости является широко используемым показателем для оценки того, возместятся ли первоначальные инвестиции в течение срока экономического жизненного циклаинвестиционного проекта. Использование в России происходит еще и потому, что этот показатель довольно точно сигнализирует о степени рискованностипроекта. Резон здесь прост: управляющие полагают, что чем больший срок нужен хотя бы для возврата инвестированных сумм, тем больше шансов на неблагоприятное развитие ситуации, способное опрокинуть все предварительные аналитические расчеты. Кроме того, чем короче срок окупаемости, тем больше денежные поступления в первые годы реализации инвестиционного проекта, а значит, и лучше условия для поддерживания ликвидности фирмы. 38 Наряду с указанными достоинствами метод расчета простого срока окупаемости обладает очень серьезными недостатками, так как игнорирует два важных обстоятельства: - различие ценности денег во времени; - существование денежных поступлений и после окончания срока окупаемости. Именно поэтому расчёт срока окупаемости не рекомендуется использовать как основной метод оценки приемлемости инвестиций. К нему целесообразно обращаться информации, расширяющей оцениваемого только ради представление инвестиционного получения о различных проекта.Сроком учетом дисконтирования называется дополнительной аспектах окупаемости продолжительность периода с от начального момента до "момента окупаемости с учетом дисконтирования". Моментом окупаемости с учетом дисконтирования называется тот наиболее ранний момент времени в расчетном периоде, после которого текущий чистый дисконтированный доход ЧДД(k) становится и в дальнейшем остается неотрицательным. При расчёте дисконтированного периода окупаемостиденежные потоки по годам дисконтируются по норме дисконта и по полученным значениям считают период окупаемости с использованием второго способа. 39 40
