Optimal insulation of district heating pipelines/Optimalus šiluminių trasų apšiltinimas

Abstract

Daugelis Lietuvoje esančių šilumos tiekimo tinklų sumontuoti pagal 1988 m. normas SNiP 2.04.14–88 [1]. Formaliai šios normos galioja ir dabar. Jose minimos šilumos izoliuojamosios medžiagos yra gerokai blogesnių savybių, negu naudojamos dabar. Be to, nuo 1998 m. pasikeite šiluminės energijos ir medžiagų kainos, kurios tiesiogiai veikia ekonomiškai tikslingą izoliacijos storį. 
Todėl tyrimų tikslas buvo šis: įvertinant šilumos tiekimo trasų įrengimo ir eksploatacijos energijos ir finansines sąnaudas, nustatyti įvairių tipų trasų optimalias vamzdynų apšiltinimo šilumines varžas, apskaičiuoti optimalius apšiltinimo storius ir parengti duomenis naujoms normoms sudaryti.
Apskaičiavimai buvo atliekami įvairaus skersmens antžeminėms, bekanalėms ir kanalinėms šilumos tiekimo trasoms. Visų šių trasų šilumos nuostoliai į aplinką buvo apskaičiuoti pagal literatūros [2] skyriuje 9 pateiktas metodikas. 
Esant fiksuotam trasos vamzdynų skersmeniui, tam tikro trasos paklojimo būdo optimalus energetiniu požiūriu sprendimas buvo nustatomas fiksuojant minimalias sumines energijos sąnaudas priklausomai nuo trasos vamzdynų šilumines izoliacijos šilumines varžos. 
Vamzdynų optimalaus šiltinimo apskaičiavimai buvo atliekami dviem būdais:
1. Įvertinant tik energijos sąnaudas.
2. Įvertinant ekonominius rodiklius, t.y. įvertinant energijos, darbo ir medžiagų kainas.
Pirmajame tyrimų etape skaičiuota pagal energijos sąnaudas. Buvo įvertinamos tik energijos sąnaudos ir neįvertinama energijos, darbo bei medžiagų kaina. Nustatant optimalias vamzdynų apšiltinimo šilumines varžas buvo įvertinamos energijos sąjiaudos:
– trasai įrengti;
– eksploatuoti;
– bendrosios sąjiaudos, t.y. energijos sąnaudų suma trasai įrengti ir eksploatuoti.
Optimalios šiluminės varžos buvo nustatomos grafiniu būdu pagal minimalias bendrąsias energijos sąnaudas.
Autoriaus nuomone, skaičiavimai pagal energijos sąnaudas yra daug sudėtingesni ir mažiau tikslūs negu skaičiavimai pagal ekonominius rodiklius. Todėl, esant pakankamai stabiliai ekonominei situacijai rinkoje, reiktų labiau pasitiketi skaičiavimais pagal ekonominius rodiklius. Antrajame tyrimų etape buvo atlikti vamzdynų optimalaus apšiltinimo apskaičiavimai įvertinant ekonominius rodiklius. Apskaičiavimų rezultatai apie įvairaus tipo šilumos tiekimo trasų apšiltinimo optimalius storius pateikiami 4, 5, 6 pav. Sulyginus 5 ir 6 paveiksluose pateiktus duomenis nustatyta, kad didelio skersmens vamzdynų, didėjant jų skersmeniui (daugiau kaip 400 mm), mažėja optimalus šiluminės izoliacijos storis. Analogiški normų duomenys Suomijoje [4] ir Danijoje [5] rodo, kad didėjant skersmeniui, izoliacijos storis neturėtų mažėti. Šį mūsų nustatytą dėsningumą lemia maža energijos arba didelė šilumos izoliuojamųjų medžiagų kaina. Todėl kanalinių trasų vamzdynams buvo atlikti papildomi apskaičiavimai, kuriuose energijos kaina padidinta iki 0,3 Lt/kWh ir iki 0,45 Lt/kWh, o šilumos izoliuojamosios medžiagos kaina buvo fiksuota ir lygi 480 Lt/m³. Šių apskaičiavimų duomenys pateikti 7 pav. Jie rodo, kad aukščiau nustatytas dėsningumas (6 pav.), kai didesnio kaip 400 mm skersmens vamzdynų izoliacijos storiai yra mažesni palyginti su mažesnio skersmens vamzdynų apšiltinimo izoliacijos storiais, didinant energijos kainą po truputį išnyksta. Analogiški rezultatai gaunami ir mažinant šilumos izoliuojamosios medčziagos kainą, kai energijos kaina yra fiksuota. Todėl, esant dabartinems energijos ir šilumos izoliuojamųjų medžiagų kainoms, apšiltinti didelio skersmens vamzdynus didesnio negu pateikta (6 pav.) storio izoliacija ekonomiškai tikslinga tik naudojant pigesnes šilumos izoliuojamąsias medžiagas. Šiame straipsnyje pateikti tyrimų rezultatai buvo gauti atlikus Lietuvos Respublikos ūkio ministerijos finansuojamus darbus. Šių darbų koordinatorius – Lietuvos Respublikos ūkio ministerijos Energetikos vystymo departamento Energetikos strategijos skyrius.

Išvados:
1. Antžeminių trasų vamzdynų apšiltinimo optimalūs storiai priklausomai nuo izoliuojamo vamzdžio skersmens turėtų atitikti 4 pav. pateiktus duomenis. Palyginti su dabar naudojamo normatyvo SNiP 2.04.14–88 [1] norminiais šilumos nuostoliais, šiuos silumos nuostolius reikėtų mažinti nuo 1,2 iki 1,7 karto atsižvelgiant į vamzdžio skersmens ir šildalo vidutinę temperatūrą.
2. Bekanalių trasų vamzdynų apšiltinimo optimalūs storiai atsižvelgiant į izoliuojamo vamzdžio skersmenį turėtų atitikti 5 pav. pateiktus duomenis. Palyginti su SNiP 2.04.14–88 [1] norminiais šilumos nuostoliais, šiuos šilumos nuostolius reikėtų mažinti nuo 1,2 iki 1,8 karto atsižvelgiant į vamzdžio skersmenį ir šildalo vidutinę temperatūrą.
3. Nepraeinamuose kanaluose esančių šilumos tinklų vamzdynų apšiltinimo optimalūs storiai, atsižvelgiant į izoliuojamo vamzdžio skersmenį, turėtų atitikti (6 pav.) pateiktus duomenis. Palyginti su SNiP 2.04.14–88 [2] norminiais šilumos nuostoliais, šiuos šilumos nuostolius reikėtų mažinti apie 1,7 karto.

First Published Online: 26 Jul 2012

Keyword : -