Heating system accumulative capability
Thermal capacity accumulation is essentially present in any heat supply system. First the heat source heats the heat carrier (actually this is the process of accumulation of heat in fluids) then the heat carrier return the accumulated heat to consumers. In addition, it is vital if it is necessary fo...
Збережено в:
| Дата: | 2015 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine
2015
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/68 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | System Research in Energy |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
System Research in Energy| _version_ | 1871103141148098560 |
|---|---|
| author | Bilodid V.D. Derii V.O. |
| author_facet | Bilodid V.D. Derii V.O. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Bilodid V.D.",
"institution": null
},
{
"author": "Derii V.O.",
"institution": null
}
] |
| author_sort | Bilodid V.D. |
| baseUrl_str | https://systemre.org/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T12:57:31Z |
| description | Thermal capacity accumulation is essentially present in any heat supply system. First the heat source heats the heat carrier (actually this is the process of accumulation of heat in fluids) then the heat carrier return the accumulated heat to consumers. In addition, it is vital if it is necessary for emergency dump of the heat energy from non-standard heat generators, such as electrothermal load-controlled consumers that can be used to adjust the frequency and active power of integrated energy system of Ukraine [1], which is currently relevant.The object of the work is to determine the influence of materials of heating networks on their accumulative capacity.The conducted analysis allowed to identify the main construction materials of the heating networks affecting its to total accumulative capability and assess the degree of influence of each of them for typical series of pipelines. It was established that pipeline materials and pipeline insulation are basically influence on it. It is shown that the degree of the effect does not exceed 9% and can therefore be taken into account by using the correction factor, which value is determined for all typical series of pipeline system. |
| doi_str_mv | 10.15407/pge2015.03.031 |
| first_indexed | 2026-03-24T02:00:50Z |
| format | Article |
| fulltext |
31ISSN 1562-8965. Проблеми загальної енергетики, 2015, вип. 3 (42)
Теплоємнісна акумуляція принципово при-
таманна будь-яким системам подачі теплової
енергії. Спочатку генеруюче джерело теплової
енергії передає теплоту робочому тілу (зазвичай
воді) і воно нагрівається (при цьому фактично
відбувається процес акумуляції теплової енергії
в робочому тілі (теплоносії)). Потім теплоносій
подається в теплову мережу, де частина тепло-
вої енергії передається конструкціям тепломе-
режі (відбувається прогрів теплотраси), що
фактично є процесом акумулювання теплоти в
цих конструкціях. А вже потім теплова енергія
передається споживачам. При динамічній
роботі системи генеруюче джерело теплоти з
певним запізненням реагує на зміни обсягів
віддачі теплоти від тепломережі до споживачів,
тобто споживачі певний час отримують частку
акумульованої теплоти тепломережі. Таким
чином, тепломережі являють собою акумулято-
ри теплоти і важливим питанням є – скільки ж
теплоти може бути запасено в тепломережі. Це
особливо актуально при реалізації ідеї регулю-
вання частоти в електромережі шляхом вико-
ристання теплових споживачів-регуляторів, як
це пропонується в [1, 2].
Дослідженню можливостей акумулювання
теплової енергії в теплових мережах систем
теплопостачання присвячено низку робіт [3–
6]. У цих роботах розглянуто режими роботи
теплоспоживаючого обладнання при акумуля-
ції теплової енергії в мережах, питання підви-
щення надійності теплових мереж [3], обме-
жуючі технічні та інституційні фактори [4].
Проведено аналіз можливого потенціалу аку-
муляції теплової енергії в мережах [5], наведені
результати технічних випробувань [6]. Разом з
тим у цих роботах не досліджувався такий
аспект, як вплив матеріалів конструкції тепло-
вих мереж на їх акумуляційну здатність.
Метою роботи є визначення внеску матеріа-
лів конструкції теплових мереж на їх акумуля-
ційну здатність та визначення сумарної акуму-
ляційної здатності тепломереж різного діаметра.
Під час будівництва теплових мереж вико-
ристовують надземну та підземну прокладку
© В.Д. БІЛОДІД, В.О. ДЕРІЙ, 2015
УДК 621.643.053 В.Д. БІЛОДІД, канд. техн. наук, ст. наук. співр.,
В.О. ДЕРІЙ, канд. техн. наук,
Інститут загальної енергетики НАН України, вул. Антоновича, 172,
м. Київ, 03680, Україна
АКУМУЛЯЦІЙНА ЗДАТНІСТЬ ТЕПЛОВИХ МЕРЕЖ
Проведено аналіз впливу матеріалів елементів конструкції теплових мереж на їх загальну
акумуляційну здатність. Показано, що основний внесок дають матеріали трубопроводів
та їх ізоляція. Величина впливу не перевищує 9% і може бути врахована за допомогою
поправкового коефіцієнта, величину якого визначено для типового ряду трубопроводів
магістральних мереж.
К л ю ч о в і с л о в а: теплові мережі, акумуляція, трубопровід, ізоляція, поправковий кое-
фіцієнт, споживачі-регулятори.
ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ОПТИМІЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ
ОБ’ЄКТІВ І СИСТЕМ ЕНЕРГЕТИКИ
трубопроводів. В умовах щільної забудови в
переважній більшості використовується під-
земна прокладка [7], яка, в свою чергу, буває
канальною та безканальною. Безканальна про-
кладка використовується для прокладки сучас-
них попередньо ізольованих трубопроводів.
Переважна більшість існуючих теплових мереж
виконані в непрохідних каналах [8]. А врахо-
вуючи те, що згідно з п. 8.1.7 [9] акумулювання
теплової енергії можливо тільки у магістраль-
них теплових мережах, то вони і будуть пред-
метом даного аналізу.
На рис.1 показано розташування трубопро-
водів у залізобетонному непрохідному каналі [8].
У процесі акумуляції теплова енергія буде
накопичуватися в теплоносію, металевих стін-
ках трубопроводів, ізоляційному шару, повітрі
каналу, залізобетоні та ґрунті. Тобто,
(1)
де EA – сумарна акумульована теплова енергія;
ρj, Vj, Cj – густина, об’єм та питома тепло-
ємність j-го середовища; ∆Tj – зміна темпера-
тури j-го середовища.
Визначимо погонну питому акумуляційну
здатність теплових мереж – кількість акумульо-
ваної теплової енергії в одному погонному
метрі теплопроводу мережі при підвищенні
температури теплоносія на один градус.
В табл. 1 наведено характеристики типових
діаметрів трубопроводів, які використовуються
при будівництві магістральних теплових мереж.
Характеристики теплоносія та матеріалів,
які входять до складу теплових мереж, наведено
в табл. 2.
Розрахунки питомої акумуляційної здатно-
сті матеріалів теплових мереж проводилися
згідно з формулою (1) для кожного діаметра
трубопроводів, наведених в табл. 1 для довжи-
ни 1 м та перепаду температур 1 °С. Результати
наведені в табл. 3.
ISSN 1562-8965. Проблеми загальної енергетики, 2015, вип. 3 (42)32
В.Д. БІЛОДІД, В.О. ДЕРІЙ
Рис. 1. Теплотраса в залізобетонному непрохідному каналі [8]: 1 – залізобетонна рамна секція;
2 – залізобетонна плита; 3 – опора; 4 – піщана подушка; 5 – бетонна подушка; 6 – шар гідроізоляції
Таблиця 1 – Характеристики трубопроводів магістральних мереж
Примітки. * – згідно з [9]; ** – згідно з [10].
33ISSN 1562-8965. Проблеми загальної енергетики, 2015, вип. 3 (42)
Акумуляційна здатність теплових мереж
Таблиця 2 – Характеристики матеріалів
Примітки. 1 – питома теплоємність та щільність повітря брались при температурі 40 °С,
а решта при 100 °С, 2 – ППУ – пінополіуретан.
Таблиця 3 – Питома акумуляційна здатність матеріалів теплових мереж
Рис. 2. Відносна вага акумуляційної здатності матеріалів теплотраси
На рис. 2 показано відносну вагу акумуля-
ційної здатності складових матеріалів тепломе-
режі по відношенню до акумуляційної здатно-
сті теплоносія (води). Із табл.3 та рис.2 видно,
що вплив повітря в каналі на сумарну акумуля-
ційну здатність мізерно малий (менше 0,05%).
34 ISSN 1562-8965. Проблеми загальної енергетики, 2015, вип. 3 (42)
В.Д. БІЛОДІД, В.О. ДЕРІЙ
Це пояснюється тим, що повітря має набагато
меншу щільність, ніж інші компоненти мережі.
Акумуляційною здатністю бетонних конструк-
цій та ґрунту було знехтувано, оскільки шар
ізоляції суттєво зменшує тепловий потік, який
до них надходить. Тому, в подальших розрахун-
ках акумуляційна здатність повітря каналу,
бетонних конструкцій та ґрунту не враховува-
лась.
У табл. 4 наведена сумарна погонна питома
акумуляційна здатність теплової мережі при
використанні різних ізоляційних матеріалів.
Як видно із рис.2 та табл.4, різні типи ізоля-
ції практично однаково впливають на сумарну
акумуляційну здатність мережі. А враховуючи
той факт, що акумуляційна здатність мережної
води набагато більша, ніж інших компонентів
мережі, то їх внесок у сумарний ефект акумуля-
ції можна врахувати через поправковий коефі-
цієнт К:
(2)
де К – поправковий коефіцієнт; EA – сумарна
погонна питома акумуляційна здатність тепло-
вої мережі; EВ – акумуляційна здатність мереж-
ної води.
Поправковий коефіцієнт був розрахований
для ряду діаметрів трубопроводів і показаний
на рис. 3.
З урахуванням сказаного вище, вираз (1)
можна представити у вигляді
Таблиця 4 – Питома акумуляційна здатність теплової мережі
Рис. 3. Поправковий коефіцієнт для різних діаметрів трубопроводів
35ISSN 1562-8965. Проблеми загальної енергетики, 2015, вип. 3 (42)
Акумуляційна здатність теплових мереж
EA = K ρв Vв Cв ΔТв, (3)
де ρв, Vв, Cв – густина, об’єм та питома тепло-
ємність води; ΔТв – приріст температури
мережної води.
З огляду на викладене вище можна зробити
такий висновок. Акумуляційна здатність теп-
лових мереж в основному зумовлюється тепло-
ємністю та масою теплоносія (води). Вплив
інших компонентів незначний (менше 9%) і
може бути врахований за допомогою поправко-
вого коефіцієнта, який наведений на рис. 3.
1. Кулик М.М. Техніко-економічні аспек-
ти використання споживачів-регуляторів у
системах автоматичного регулювання часто-
тою і потужністю / М.М. Кулик // Проблеми
загальної енергетики. – 2015. – Вип.1 (40). –
С. 20–28.
2. Системні проблеми розвитку і функціо-
нування енергетики / М.М. Кулик,
С.В. Шульженко, С.В. Дубовський,
І.Ч. Лещенко, О.Є. Маляренко //
Комплексне моделювання управління без-
печним використанням продовольчих, вод-
них і енергетичних ресурсів з метою сталого
соціального, економічного і екологічного
розвитку / За ред. А.Г. Загороднього,
Ю.М. Єрмольєва. – Київ: Академперіодика,
2013. – С. 90–116.
3. Подобед В.С. Аккумулирование тепло-
вой энергии в водяных тепловых сетях //
Энергетическая стратегия. – Минск, 2011. –
№5(23). – С. 22–26.
4. Дерій В.О. Технічні та інституційні фак-
тори впровадження споживачів-регуляторів
у системах централізованого теплопостачан-
ня // Проблеми загальної енергетики. –
2014. – Вип. 2 (37). – С. 52–58.
5. Дерій В.О. Potential of thermal energy
accumulation in district heating systems net-
works // Проблеми загальної енергетики. –
2014. – Вип. 4 (39). – С. 29–33.
6. Яковлев Б.В. Маневренность ТЭЦ при
использовании аккумулирующей способно-
сти.
7. Прокладки тепловых сетей. – Режим
доступу: profragmenty.narod.ru/tgsv/knigi/ts.doc.
8. Каналы непроходные или полупроход-
ные. – Режим доступу
http://www.rosteplo.ru/w/.
9. Інженерне обладнання будинків і спо-
руд. Зовнішні мережі та споруди. ДБН
В.2.5-39:2008. ТЕПЛОВІ МЕРЕЖІ //
Мінрегіонбуд України. – Київ, 2009.
10. Устройство и оборудование теплопро-
водов. – Режим доступу:
http://www.baurum.ru/_library/?cat=heat-con-
sumption&id=4014.
Надійшла до редколегії 08.09.2015
|
| id | systemreorg-article-68 |
| institution | System Research in Energy |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:03:29Z |
| publishDate | 2015 |
| publisher | General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | systemreorg/c1/08139c5bb98f63f3f800b56e642183c1.pdf |
| spelling | systemreorg-article-682026-07-18T12:57:31Z Heating system accumulative capability Акумуляційна здатність теплових мереж Bilodid V.D. Derii V.O. heating networks, accumulation, pipeline, insulation, correction factor. теплові мережі, акумуляція, трубопровід, ізоляція, поправковий коефіцієнт. Thermal capacity accumulation is essentially present in any heat supply system. First the heat source heats the heat carrier (actually this is the process of accumulation of heat in fluids) then the heat carrier return the accumulated heat to consumers. In addition, it is vital if it is necessary for emergency dump of the heat energy from non-standard heat generators, such as electrothermal load-controlled consumers that can be used to adjust the frequency and active power of integrated energy system of Ukraine [1], which is currently relevant.The object of the work is to determine the influence of materials of heating networks on their accumulative capacity.The conducted analysis allowed to identify the main construction materials of the heating networks affecting its to total accumulative capability and assess the degree of influence of each of them for typical series of pipelines. It was established that pipeline materials and pipeline insulation are basically influence on it. It is shown that the degree of the effect does not exceed 9% and can therefore be taken into account by using the correction factor, which value is determined for all typical series of pipeline system. Теплоємнісна акумуляція принципово присутня в будь-яких системах теплопостачання. Спочатку джерело теплової енергії нагріває теплоносій (фактично відбувається процес акумуляції теплової енергії в теплоносії), потім теплоносій віддає акумульовану теплову енергію споживачам. Крім того, вона конче потрібна за необхідності термінового скидання теплової енергії нештатних теплогенераторів, наприклад, електротеплових споживачів-регуляторів, які можуть бути використані для регулювання частоти та активної потужності об’єднаної енергосистеми України [1], що є актуальним у даний час.Метою роботи є визначення внеску матеріалів конструкції теплових мереж на їх акумуляційну здатність.Проведений аналіз дозволив визначити основні матеріали конструкції теплових мереж, які впливають на її сумарну акумуляційну здатність та оцінити величину внеску кожного із них для типового ряду магістральних трубопроводів. Встановлено, що основний внесок дають матеріали трубопроводів та їх ізоляція. Показано, що величина цього впливу не перевищує 9% і тому може бути врахована за допомогою поправкового коефіцієнта, значення якого визначено для всього типового ряду трубопроводів магістральних мереж. General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine 2015-11-05 Article Article application/pdf https://systemre.org/index.php/journal/article/view/68 10.15407/pge2015.03.031 System Research in Energy; No. 3 (42) (2015): The problems of general energy ; 31-35 Системні дослідження в енергетиці; № 3 (42) (2015): Проблеми загальної енергетики; 31-35 2786-7102 2786-7633 uk https://systemre.org/index.php/journal/article/view/68/55 Copyright (c) 2015 Bilodid V.D., Derii V.O. https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0 |
| spellingShingle | heating networks accumulation pipeline insulation correction factor. Bilodid V.D. Derii V.O. Heating system accumulative capability |
| title | Heating system accumulative capability |
| title_alt | Акумуляційна здатність теплових мереж |
| title_full | Heating system accumulative capability |
| title_fullStr | Heating system accumulative capability |
| title_full_unstemmed | Heating system accumulative capability |
| title_short | Heating system accumulative capability |
| title_sort | heating system accumulative capability |
| topic | heating networks accumulation pipeline insulation correction factor. |
| topic_facet | heating networks accumulation pipeline insulation correction factor. теплові мережі акумуляція трубопровід ізоляція поправковий коефіцієнт. |
| url | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/68 |
| work_keys_str_mv | AT bilodidvd heatingsystemaccumulativecapability AT deriivo heatingsystemaccumulativecapability AT bilodidvd akumulâcíjnazdatnístʹteplovihmerež AT deriivo akumulâcíjnazdatnístʹteplovihmerež |