Analysis of technical requirements for heating mains in geothermal heating supply systems
The article suggests a review of existing methods to transfer coolants from generating source to heat consumers. There have been analyzed technical requirements for heating mains as well as requirements to reduce heat losses in heat transmission process over long distances....
Gespeichert in:
| Datum: | 2016 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2016
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/124 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Vidnovluvana energetika |
| Завантажити файл: |  |
Institution
Vidnovluvana energetika| _version_ | 1871102989983285248 |
|---|---|
| author | Oliinichenko, V. |
| author_facet | Oliinichenko, V. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "V. Oliinichenko",
"institution": "Institute of Renewable Energy, NAS of Ukraine"
}
] |
| author_sort | Oliinichenko, V. |
| baseUrl_str | https://ve.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T06:32:10Z |
| description | The article suggests a review of existing methods to transfer coolants from generating source to heat consumers. There have been analyzed technical requirements for heating mains as well as requirements to reduce heat losses in heat transmission process over long distances. The main objective of the article was determining a maximum expedient distance to transport thermal energy and transporting features for geothermal heat carrier over long distances. |
| first_indexed | 2025-07-17T11:36:45Z |
| format | Article |
| fulltext |
ГЕОТЕРМАЛЬНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2016. № 2 65
УДК: 621.577.2
В.Г.Олійніченко (Інститут відновлюваної енергетики НАН України, Київ)
Аналіз технічних вимог до теплотрас геотермального теплопостачання
Проаналізовано існуючі методи теплоізоляції трубопроводів, визначено втрати температури по довжині нагрівального
трубопроводу при оптимальній швидкості охолоджуючої рідини в трубопроводі. Бібл. 5, табл. 2.
Ключові слова: теплоізоляція, температура, тепловтрати, теплопередача.
ОRCID: 0000-0003-4651-9628
Для транспортування тепла до споживачів
використовують трубопроводи, які відносяться
до теплових мереж і можуть передавати тепло за
допомогою води і пари – їх відповідно називають
водяними і паровими. В даний час теплові мережі
передають тепло на великі відстані. Щоб уникну-
ти великих тепловтрат, трубопроводи повинні
бути теплоізольовані.
Розрізняють транзитні, магістральні, розпо-
дільні та кільцеві трубопроводи. Теплові мережі,
що підводять тепло до промислових підприємств,
називають промисловими, до житлових і громад-
ських будинків – комунальними, до підприємств і
цивільних будівель – змішаними.
Схеми теплових мереж у плані можуть бути
двох видів: радіальні та кільцеві. Радіальна схема
теплопостачання являє собою тупикові відгалу-
ження до всіх об’єктів. У випадку аварії ці
об’єкти виявляються відключеними. Кільцева
схема теплопостачання більш надійна та безпе-
ребійна в роботі. У ній всі гілки дрібних відгалу-
жень об’єднані в загальний контур. Теплові ме-
режі різних районів міста можуть бути з’єднані
між собою, щоб у разі виходу з ладу одного дже-
рела тепла його можна було дублювати іншим.
Це дозволяє безперебійно постачати тепло в усі
райони міста і одночасно усувати несправність.
Теплові мережі можуть бути однотрубними,
двотрубними і багатотрубними. Найбільш поши-
рена двотрубна система, при якій одна труба – та,
що подає воду, інша – зворотна. У цій системі
вода циркулює по замкнутому колу: віддавши
своє тепло споживачеві, вона повертається
до джерела теплової енергії. Однотрубна система
подає теплоносій для опалення та вентиляції, а
потім випускає його для потреб гарячого водопо-
стачання. Цей варіант є найбільш дешевим, але
важко розраховується. Тритрубна система забез-
печує подачу тепла по двох трубах із різними па-
раметрами теплоносія, а повернення здійснюєть-
ся по третій трубі. У чотиритрубній системі по-
дача тепла на опалення та гаряче водопостачання
розділена по двох парах труб. На даний час у на-
селених пунктах найбільш застосовною є розді-
льна двотрубна система теплопостачання завдяки
зручності та економічності її використання.
Для гарячого водопостачання використову-
ють відкритий і закритий варіанти приєднання до
теплових мереж. У відкритих мережах гаряча во-
да забирається із загальної системи опалення.
Якість гарячої води невисока. У закритих мере-
жах вода з тепломережі повністю повертається до
теплового джерела, нагріваючи водопровідну во-
ду для гарячого водопостачання у пластинчастих
теплообмінниках. У цьому випадку якість гарячої
води висока.
Теплові мережі прокладаються як над, так і
під землею. Надземна прокладка є дешевшою,
але часто неприпустима з естетичних міркувань.
Підземна прокладка є найбільш поширеною. Роз-
різняють канальну і безканальну прокладку тру-
бопроводів.
Канальна прокладка трубопроводів дорожча,
але надійніша, тому що стінки каналу захищають
труби від випадкових впливів, блукаючих стру-
мів і т.д. Канали роблять цегляними і залізобе-
тонними. За конструкцією вони бувають прохідні
© В.Г.Олійніченко, 2016
ГЕОТЕРМАЛЬНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2016. № 2 66
(висотою 2 м), напівпрохідні (висотою 1,4 м) і
непрохідні.
Безканальна прокладка теплопроводів –
простий і дешевий спосіб, тому він найбільш
поширений, особливо при реконструкції та в
малоповерховій забудові. Труби укладаються
прямо в грунт. Цей спосіб має, однак, великі
недоліки: корозія, трудомісткість ремонту, від-
сутність періодичного нагляду. Частково їх до-
лають, захищаючи труби від зовнішніх впливів
грунту ізоляційним матеріалом, цементною кі-
ркою та гідроізоляцією.
При будівництві теплотрас особливу увагу
приділяють тепловій та водонепроникній ізоляції
стикових з’єднань трубопроводів. При цьому ви-
користовують спеціальну зварену муфту, що за-
безпечує абсолютно герметичне з’єднання стиків.
Трасу теплових мереж у містах прокладають
у відведених для інженерних мереж технічних
смугах паралельно до червоних ліній вулиць, до-
ріг і проїздів поза проїзною частиною та смугах
зелених насаджень. Іноді допускається розташу-
вання теплотраси під проїзною частиною чи тро-
туаром. Тепломережі не можна прокладати уз-
довж бровок терас, ярів і т.п.
Магістральні мережі розташовуються по го-
ловних напрямках від джерела тепла і склада-
ються з труб великих діаметрів – від 400 до
1200 мм. Розвідні мережі мають діаметр трубоп-
роводів від 100 до 300 мм, а діаметр трубопрово-
дів, що ведуть до споживачів, становить
50-150 мм.
Теплові мережі монтують зі сталевих елект-
розварюваних труб, розташованих на спеціаль-
них опорах. На трубах влаштовують запірну і
регулюючу арматуру (засувки, вентилі). Опори
трубопроводів створюють горизонтальну непо-
рушну підставку. Інтервал між опорами визна-
чають при проектуванні.
Опори теплових мереж підрозділяють на не-
рухомі та рухомі. Нерухомі опори фіксують роз-
ташування конкретних місць мереж у певній по-
зиції, не допускаючи ніяких зсувів. Рухомі опори
допускають переміщення трубопроводу по гори-
зонталі внаслідок температурних деформацій.
Теплові втрати можуть бути присутні і на ді-
лянці транспортування тепла безпосередньо до
споживача. Якщо теплотраса грамотно спроекто-
вана і налагоджена, то величина втрат становить
близько 7%. Однак при використанні вітчизняних
мережевих насосів майже завжди відбувається
перевитрата електроенергії. Також, якщо трубоп-
ровід досить довгий, то втрати можуть бути при
поганій теплоізоляції трубопроводів. Необхідно,
щоб на об’єктах, які підключені до теплотраси,
було правильно проведено шайбування – це дає
рівномірний розподіл тепла. В іншому випадку
тепло може бути повернене в котельню за до-
помогою зворотного трубопроводу. Це знижує
ККД котлоагрегату і погіршує якість опалення
у віддалених кінцях теплотраси. У разі, коли
вода для системи ГВП підігрівається не на са-
мому об’єкті, трубопровід гарячого водопоста-
чання повинен мати циркулярну схему. За ту-
пиковою схемою до 45% тепла буде витрачено
даремно. Втрати енергії на теплотрасі фактич-
но не повинні перевищувати 7%, але потенцій-
но вони можуть становити до 25%.
До загальних закономірностей енергозбере-
ження відносяться наступні:
1. Енергозбереження та економічність при
створенні систем транспортування, ремонтопри-
датність конструкції, що дозволяє швидко вияви-
ти і усунути неполадки та відмови у надійній ро-
боті.
2. Ефективна теплоізоляція каналу, яка на-
дійно і довговічно працює при умовах експлуа-
тації.
3. Малий гідравлічний опір каналу, по якому
проходить транспортування теплоносія, що за-
безпечує малу потужність, затрачену на прокачу-
вання теплоносія.
4. Герметичність систем транспортування,
що забезпечує енергозбереження на відтворення
теплоносія.
Тому ефективна експлуатація теплопроводів
дозволяє здійснити енергозбереження при транс-
портуванні тепла, яке в даний час складає близь-
ко 8% від переданої енергії. Транспортування
теплової енергії має місце практично в кожній
галузі промисловості, але найбільш широко вона
представлена в системах теплофікації.
Теплопроводи можуть розташовуватися під
землею або прокладатися над землею. Під зем-
ГЕОТЕРМАЛЬНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2016. № 2 67
лею вони можуть розташовуватися у прохідних,
напівпрохідних та непрохідних каналах і безпо-
середньо в грунті. Найдорожчі і складніші – це
теплопроводи у прохідних каналах.
Простіше і дешевше здійснюється прокладка
в грунті. У прохідних каналах (висота яких ста-
новить 2,5 м) обслуговуючий персонал може
проводити ремонт і зварювальні роботи, у напів-
прохідних – частково, а в непрохідних знахо-
диться трубопровід. Проте в деяких випадках
прокладка у грунті практично неможлива. У міс-
тах, як правило, застосовується прокладка тепло-
вих мереж у прохідних каналах, де розташову-
ються також силові електричні кабелі, водопро-
від та кабелі зв’язку. Це забезпечує комплексне
вирішення питання енерго- і водопостачання і, в
кінцевому рахунку, веде до енергозбереження.
Одним з істотних недоліків підземної прокладки
теплових мереж є руйнування теплоізоляції під
дією вологи грунтових вод і вологого повітря в
каналах, що призводить до великих теплових
втрат. Тому часто, де це можливо, застосовують
повітряну прокладку теплопроводів із металевим
захистом від дощів (часто це оцинковане залізо),
яка простіша у виготовленні та ремонті, а отже,
забезпечує енергозбереження. Однак такий спо-
сіб застосовується тільки на околицях міст або на
територіях промислових підприємств. Питання
про вибір типу теплопроводу (повітряний чи пі-
дземний) вирішується з урахуванням місцевих
умов і техніко-економічного обґрунтування. Ене-
ргозбереження при транспортуванні теплової
енергії, в першу чергу, залежить від якості тепло-
вої ізоляції. Вона повинна мати не тільки низьку
теплопровідність, повітро- і водопроникність, а
також низьку електропровідність, що зменшує
електрохімічну корозію матеріалу труби, повіт-
ро- і водопроникність. Тобто збільшення волого-
сті ізоляції може не тільки погіршити її теплоп-
ровідність більше ніж у 3 рази, але і призводить
до руйнування труб. У результаті термін служби
може скоротитися до 4-5 років замість 30, тому
самі труби мають антикорозійне покриття, на-
приклад, у вигляді силікатних емалей, ізолу то-
що. Іноді зверху теплової ізоляції укладають аз-
боцементні футляри з металевими сітками, пок-
риті азбоцементною штукатуркою. Такі футляри
перешкоджають надходженню вологи з повітря і
грунту. Ця відносно складна конструкція хоча і
вимагає додаткових енерговитрат на виготовлен-
ня, але зате більш довговічна і за рахунок цього
більш вигідна. В останні роки почали широко
впроваджуватися теплопроводи типу "труба в
трубі" з пінополіуретановою ізоляцією в гідроза-
хисній оболонці. Така конструкція передбачає
застосування не тільки попередньо ізольованих
пінополіуретаном та ув’язнених в поліетилен
труб, але і всіх компонентів системи (кульової
арматури, термічних компенсаторів тощо). Теп-
лотраса із попередньо ізольованих пінополіуре-
таном труб може укладатися в землю безканаль-
но і забезпечує суттєве енергозбереження за ра-
хунок попереднього виготовлення окремих ізо-
льованих елементів у заводських умовах, а також
завдяки практично повній її термічно- і волого-
непроникності. При транспортуванні низькотем-
пературних теплоносіїв (область температур хо-
лодної та кріогенної техніки) питання якості теп-
лової ізоляції постають більш гостро, ніж при
високих температурах. Це пов’язано з тим, що
вироблення 1 кВт холоду при низькій температу-
рі (наприклад, t = –100°С) потребує набагато бі-
льше енергії, ніж вироблення 1 кВт при високій
температурі (наприклад, t = 100°С).
В області кріогенних температур широке за-
стосування знаходять порошкові матеріали (на-
приклад, на основі діоксиду кремнію) і різні види
вакуумної ізоляції. Слід зазначити, що тепло в
пористій ізоляції передається від однієї частинки
до іншої як кондуктивним шляхом, так і за раху-
нок променистого теплообміну.
При створенні в порошковій ізоляції вакууму
зменшується теплопровідність ізолюючого мате-
ріалу. При залишковому тиску 1,33 Па
(10-2 мм рт. ст.) теплопровідність повітря в
10 разів менша, ніж у нормальних умовах, тобто
0,0023 Вт/(м·К).
Другим типом вакуумної ізоляції є така, що
складається з двох герметичних труб (труба в
трубі), між якими створюється вакуум. Така ж
сама теплопровідність (0,0023 Вт/(м·К)) досяга-
ється при залишковому тиску 1,33-10,3 Па.
Третій тип вакуумної ізоляції називається
екранно-вакуумною теплоізоляцією; вона склада-
ГЕОТЕРМАЛЬНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2016. № 2 68
ється з шарів, що чергуються (наприклад, скло-
волокна і алюмінієвої фольги). На 1 см товщини
ізоляції припадає від 20 до 30 шарів. У такій ізо-
ляції фольга виконує роль екранів та істотно зме-
ншує променеву складову в теплопровідності, а
за рахунок вакууму істотно зменшується теплоп-
ровідність повітря в порах. Тому в області кріо-
генних температур така теплоізоляція вважається
найбільш ефективною і знаходить широке засто-
сування на практиці. У холодильній техніці до-
сить часто застосовується схема холодопоста-
чання з проміжним холодоносієм. Дану схему, як
правило, застосовують тоді, коли джерело спо-
живання холоду розташовується на віддаленій
відстані від холодильної станції (відстань може
бути до 1 км). Схему з проміжним теплоносієм
часто використовують у системах кондиціювання
повітря, коли у випарнику холодильної машини
охолоджується рідкий теплоносій, що циркулює
у проміжному контурі та охолоджує повітряні
калорифери, які знаходяться в кімнатах примі-
щення. В даному випадку для циркуляції в про-
міжному контурі рідкого теплоносія необхідне
додаткове обладнання (насос, теплообмінники
тощо). Однак транспортувати тепло рідким теп-
лоносієм вигідніше, ніж повітрям, тому що ріди-
на має більшу теплоємність і густину, ніж повіт-
ря, і потужності на прокачування рідкого тепло-
носія витрачається менше, ніж для газоподібного
при однаковій переданій кількості тепла.
Останнім часом найбільш популярною є ізо-
ляція трубопроводів пінополіуретаном (ППУ).
Пінополіуретан – легкий і міцний теплоізо-
ляційний матеріал, що має закриту пористу
структуру, завдяки якій має найнижчий коефі-
цієнт теплопровідності в порівнянні з іншими
теплоізоляційними матеріалами та мале водо-
поглинання.
Популярність пінополіуретанів пояснюється
простотою процесу їх отримання на місці засто-
сування. Це досягається тим, що вихідною сиро-
виною для отримання пінополіуретанів служать
рідкі продукти, при змішуванні яких у певному
співвідношенні відбувається хімічна реакція син-
тезу полімеру з одночасним його спінюванням.
Можливість рецептурної зміни властивостей пі-
нополіуретанів у широкому діапазоні дозволяє
використовувати їх для теплоізоляції промисло-
вих і житлових будинків, приміщень, що зво-
дяться із залізобетонних блоків, цегли та інших
матеріалів, для теплоізоляції та ущільнення ві-
конних і дверних прорізів (у будівництві), а та-
кож для теплоізоляції трубопроводів різного при-
значення.
Унікальні якості ППУ – найменший коефіці-
єнт теплопровідності, екологічна безпека, довго-
вічність, забезпечення акустичної ізоляції, анти-
корозійний захист, мале водопоглинання і висока
технологічність переробки – зумовили широке
застосування пінополіуретанів для теплоізоляції
трубопроводів, тепловодопостачання, кріогенних
трубопроводів, стін, дахів, підвалів, стель, ман-
сард, житлових і виробничих приміщень, саун,
бань; при виготовленні ізотермічних і морозиль-
них автофургонів та камер, "сендвіч-панелей",
теплоізоляційних блоків різного призначення;
для герметизації міжпанельних стиків у будин-
ках, дверних і віконних коробок. І це далеко не
повний перелік можливостей такого унікального
матеріалу.
Переваги пінополіуретану як ізолятора:
найнижчий коефіцієнт теплопровідності
(0,022-0,03 Вт/(м·К));
низька щільність (40-55 кг/м3);
висока адгезійна міцність (немає необ-
хідності в кріпильних елементах або клеї);
висока акустична ізоляція;
відсутність "містків холоду";
можливість ізоляції конструкцій будь-
якої конфігурації та розмірів;
довговічність покриттів (не схильні до
розкладання і гниття, не руйнуються під впливом
сезонних температурних коливань, атмосферних
опадів, агресивної промислової атмосфери);
екологічність одержуваного матеріалу
(за гігієнічними нормами дозволено застосування
в холодильних камерах для зберігання харчових
продуктів).
Ізоляція труб пінополіуретаном є одним із
шляхів економії теплової енергії при обслугову-
ванні об’єктів теплопостачання.
Застосування в будівництві та промисловості
трубопроводів із теплоізоляцією з ППУ є одним
із основних джерел економії тепла в наші дні.
Пінополіуретанова теплоізоляція трубопро-
водів – це швидке безшовне нанесення будь-якої
ГЕОТЕРМАЛЬНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2016. № 2 69
складності і форми, необмежена товщина шару,
швидке затвердіння, а також стійкість до механі-
чних навантажень і високе енергозбереження.
Конструкції з використанням пінополіурета-
ну мають вигідні переваги в порівнянні з раніше
застосовуваними теплоізоляційними матеріалами
(таблиця 1):
підвищення довговічності з 10-15 до
30 років і більше;
зниження теплових втрат з дійсних 25-
30% до 2-3%;
зниження експлуатаційних витрат у 2 рази;
зниження витрат на ремонт теплотрас у
3 рази.
Пінополіуретан – це новий і найбільш актуа-
льний на сьогоднішній день теплоізоляційний
матеріал, різновид пластмаси, широко застосову-
ваний у всьому світі. По теплопровідності пінопо-
ліуретан перевершує практично всі відомі поліме-
ри. Найближче до нього тільки екструдований
пінополістирол, але труба ППУ перевершить його і
по технологічності, і по температуровитривалості.
Завдяки незвичайним властивостям пінополіу-
ретану, його використовують у широкому діапазоні
галузей, зокрема, в геотермальній енергетиці.
Пінополіуретан має високу стійкість до дії
хімічних сполук (за винятком деяких розчин-
ників і концентрованих кислот).
Асортимент попередньо ізольованих труб
ППУ і сполучних вузлів дає можливість прокла-
дати трасу на будь-якій місцевості, а також в об-
межених міських умовах.
Пінополіуретановий теплоізолюючий
шар виготовляють на основі двох озононеруйні-
вних та екологічно безпечних хімічних компо-
нентів: поліолу та ізоціанату. В результаті реак-
ції компонентів утворюється однорідний матері-
ал із закритими порами. Цей матеріал має високі
теплоізоляційні властивості. Основні характери-
стики фізико-механічних властивостей ППУ на-
ведені в таблиці 2.
Таблиця 1. Порівняльний аналіз фізичних властивостей жорсткого пінополіуретану
та інших матеріалів теплоізоляції
Вид теплоізоляції
труб
Коефіцієнт
теплопровідності,
Вт/(м·К)
Щільність,
кг/м3
Діапазон робочих
температур, °С
Пористість
Термін
експлуатації,
років
ППУ жорсткий 0,019-0,040 60-160 –150...+145 закрита 30
Пінополістирол 0,043-0,064 15-35 –80...+80 відкрита 15
Мінеральна вата 0,052-0,058 55-150 –40...+120 відкрита 5
Керамзит 0,120-0,180 200-250 – відкрита 15
Пробкова плита 0,050-0,060 220-240 –30...+90 закрита 3
Таблиця 2. Основні характеристики фізико-механічних властивостей ППУ
Матеріал пінополіуретан
Щільність не менше 64 кг/м3
Міцність при стисненні не менше 0,37 МПа
Об’ємна частка закритих пор не менше 88,9%
Водопоглинання при 90-хвилинному кип’ятінні не більше 5%
Міцність на зсув в осьовому напрямку при температурах:
20°С
140°С
не менше 0,12 МПа
не менше 0,8 МПа
Міцність на зсув у тангенціальному напрямку при темпера-
турах:
20°С
140°С
не менше 0,2 МПа
не менше 0,13 МПа
Теплопровідність при 50°С не більше 0,031 Вт/(м·°С)
Адгезія не менше 0,0012 кг/см2
ГЕОТЕРМАЛЬНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2016. № 2 70
Завдяки адгезії даного теплоізоляційного ма-
теріалу трубопровід в ППУ ізоляції являє собою
єдину конструкцію і забезпечує високоміцне зче-
плення між наступними різнорідними поверхня-
ми: сталева труба – пінополіуретан і ППУ – зов-
нішня водозахисна оболонка.
Висока адгезія вищевказаних поверхонь є
необхідною умовою для тривалої експлуатації
трубопроводів і скорочення втрат тепла у процесі
транспортування. Високоміцна адгезія трубопро-
відної конструкції досягається при строгому до-
триманні наступних умов:
ретельного механічного очищення зов-
нішньої поверхні металевої труби;
необхідного температурного режиму,
який потрібен для спінювання ППУ;
правильного вибору компонентів піно-
поліуретану;
обов’язковою умовою для забезпечення
адгезії є спеціальна обробка внутрішньої поверх-
ні оболонки (у разі теплоізоляції поліетиленових
труб).
Завдяки високим показникам адгезії, якими
характеризується пінополіуретан, а також іншим
фізичним властивостям даного матеріалу, трубо-
проводи, покриті ППУ ізоляцією, мають такі пе-
реваги:
монолітний шар теплоізоляції без так
званих "містків холоду";
ППУ ізоляція повністю повторює конфі-
гурацію трубопроводу;
високі тепло- та гідроізоляційні власти-
вості;
тривалий період експлуатації теплоізо-
ляційного шару;
стійкість до ультрафіолету та атмосфер-
них опадів;
стійкість до корозії;
підвищення шумоізоляційних властивос-
тей пінополіуретану;
стійкість до механічних впливів.
Втрати тепла при транспортуванні теплової
енергії залежать від коефіцієнта теплопередачі
від теплоносія до навколишнього середовища
через стінку трубопроводу і шар теплоізоляції.
В геотермальній енергетиці ізолюють трубо-
провід від видобувної свердловини до теплопун-
кту і трубопроводи прямої та зворотної мереже-
вої води.
Оптимальна товщина ізолюючого шару пі-
нополіуретану складає приблизно 20% від діаме-
тра трубопроводу. Збільшення товщини ізолюю-
чого шару не дає значного ефекту в зменшенні
втрат теплової енергії, але значно збільшує вар-
тість капітальних витрат.
Визначимо максимальну відстань, на яку до-
цільно транспортувати теплову енергію згідно з
вимогами чинних нормативних документів.
Для варіантних розрахунків вибираємо попе-
редньо ізольований ППУ трубопровід 315/219.
Втрати тепла при режимі теплопостачання
90-70°С і температурі грунту tгр = 10°С:
Q t A
,
2 0,02(90 10 ) 1м 32 Вт
0,05
Q C C ,
де t – різниця між температурою прямої води і
температурою грунту; А – площа зовнішньої по-
верхні одного погонного метра трубопроводу;
– коефіцієнт теплопровідності трубопроводу з
теплоізолюючим шаром; – товщина теплоізо-
люючого шару.
Площа одного погонного метра трубо-
проводу:
2A 3,14 0,315 1 1 мD L ,
де D – діаметр трубопроводу; L – довжина трубо-
проводу.
Площа поперечного перетину проточної
частини:
2
20,043,14 0,0314 м
4 4
dS .
Витрати теплоносія при його швидкості
V = 1 м/c:
31 0,0314 0,0314м /с (31, 4 л/с)G V S .
Втрати температури на ділянці довжиною
1000 м складуть:
o32 0, 243 С
31, 4 4,19
t
.
ГЕОТЕРМАЛЬНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2016. № 2 71
Втрати тепла при режимі теплопостачання
tт = (60 – 40)°С і tгр = 10°С:
o o 2 0,02(60 C 10 C) 1м 20 Вт
0,05
Q .
Втрати температури на ділянці довжиною
1000 м:
o20 0,152 С
31, 4 4,19
t
.
Кількість теплоти, виробленої при теплових
режимах 90-70°С і 60-40°С однакова і складає:
31, 4 4,19 20 505 кВтQ .
Втрати тепла при транспортуванні теплоти
по КТМ 284 не повинні перевищувати 13%, що
складає:
505 0,13 65 кВт .
Втрати температури теплоносія на ділянці
1000 м складають 0,152°С. Таким чином, у відсо-
тковому відношенні від згенерованої температу-
ри 20°С втрати тепла складуть:
0,152 100 0,76%
20
на 1000 м.
Таким чином, враховуючи, що норми втрат
при транспортуванні теплоти не повинні переви-
щувати 13% [4], визначаємо максимальну дов-
жину трубопроводу вищевказаного діаметра, че-
рез який доцільна передача теплової енергії згід-
но з існуючими нормами:
13% 17105 м
0,76%
L .
В системах геотермального теплопостачання
можлива ситуація, коли теплоспоживач знахо-
диться на великій відстані від видобувної сверд-
ловини, і геотермальний теплоносій необхідно
транспортувати на велику відстань. У такому ви-
падку втрата температурного потенціалу на декі-
лька градусів може бути не дуже критичною.
Наприклад:
температура геотермального теплоносія
дорівнює 90°С;
температура, яка потрібна на вході в те-
плообмінник, становить 70°С.
Можливо допустити втрати 20°С при транс-
портуванні геотермального теплоносія від сверд-
ловини до теплообмінника.
Таким чином, враховуючи попередні розра-
хунки, є можливість транспортувати геотермаль-
ний теплоносій на відстань:
L = 20 : 0,152 = 131 км.
Висновки. При використанні найбільш су-
часних ізоляційних матеріалів для зменшення
втрат теплової енергії, враховуючи вимоги існу-
ючих нормативних документів, визначена мак-
симальна відстань, на яку доцільно транспорту-
вати теплову енергію.
Визначення відстані, на яку доцільно транс-
портувати геотермальний теплоносій, розрахову-
ється в кожному окремому випадку з урахуван-
ням конкретних умов та вимог до температурно-
го режиму опалюваного об’єкта теплоспоживача.
1. СНиП 2.04.14-88. Теплова ізоляція обладнання і тру-
бопроводів / Держбуд Росії.- М .: ЦІТП Держбуду СРСР,
1998. - 28 с.
2. Сайт http://prom.ua/Predizolirovannye-truby.html
3. Сайт http://teplolivam.ru/yteplenie/novye-texnologii/
ppu-teploprovodnost.html
4. КТМ 204 Україна 244–94 "Посібник та доповнення
до норм та вказівок о нормуванню витрат палива та теплової
енергії на опалення житлових та громадських споруд, а та-
кож на господарсько-побутові потреби в Україні".
5. Сайт http://www.polyfoam.dp.ua/ppu.htm
REFERENCES
1. SNyP 2.04.14-88. Thermal insulation of equipment and
pipelines / Derzhbud Rosii. – М .: TsITP Derzhbudu SRSR,
1998. – 28 p. (Ukr)
2. http://prom.ua/Predizolirovannye-truby.html
3. http://teplolivam.ru/yteplenie/novye-texnologii/ ppu-
teploprovodnost.html
4. KTM 204 Ukraina 244- 94 "Manual and amendments to
standards and guidelines on rationing fuel and heat energy costs
for heating residential and public buildings, as well as economic
needs in Ukraine". (Ukr)
5. http://www.polyfoam.dp.ua/ppu.htm
В.Г.Олейниченко (Институт возобновляемой энергетики
НАН Украины, Киев)
Анализ технических требований к теплотрассам гео-
термального теплоснабжения
Проанализированы существующие методы теплоизоляции
трубопроводов, определены потери температуры по длине
нагревательного трубопровода при оптимальной скорости
охлаждающей жидкости в трубопроводе. Библ. 5, табл. 2.
Ключевые слова: теплоизоляция, температура, теплопо-
тери, теплопередача.
ГЕОТЕРМАЛЬНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2016. № 2 72
Oliinichenko V.H. (Institute of Renewable Energy, NAS of
Ukraine)
Analysis of technical requirements for heating mains in
geothermal heating supply systems
Analyzed existing methods insulation piping loss temperature
determined by the length of the heating pipeline at the optimum
speed of coolant in the pipeline. References 5, tables 2.
Keywords: Heat insulation, temperature, heat losses, heat transfer.
SYNOPSES
The article suggests a review of existing methods to
transfer coolants from generating source to heat consumers.
There have been analyzed technical requirements for heating
mains as well as requirements to reduce heat losses in heat
transmission process over long distances. The main objective of
the article was determining maximum expedient distance to
transport thermal energy and transporting features for
geothermal heat carrier over long distances.
Стаття надійшла до редакції 07.04.16
Остаточна версія 18.05.16
|
| id | veorgua-article-124 |
| institution | Vidnovluvana energetika |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:01:04Z |
| publishDate | 2016 |
| publisher | Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | veorgua/c7/0a24a2ff0681b622ac07bfce585ab4c7.pdf |
| spelling | veorgua-article-1242026-07-18T06:32:10Z Analysis of technical requirements for heating mains in geothermal heating supply systems Анализ технических требований к теплотрассам геотермального теплоснабжения Аналіз технічних вимог до теплотрас геотермального теплопостачання Oliinichenko, V. heat insulation temperature heat losses heat transfer теплоізоляція температура тепловтрати теплопередача теплоизоляция температура теплопотери теплопередача The article suggests a review of existing methods to transfer coolants from generating source to heat consumers. There have been analyzed technical requirements for heating mains as well as requirements to reduce heat losses in heat transmission process over long distances. The main objective of the article was determining a maximum expedient distance to transport thermal energy and transporting features for geothermal heat carrier over long distances. Проанализированы существующие методы теплоизоляции трубопроводов, определены потери температуры по длине нагревательного трубопровода при оптимальной скоростиохлаждающей жидкости в трубопроводе. Проаналізовано існуючі методи теплоізоляції трубопроводів, визначено втрати температури по довжині нагрівального трубопроводу при оптимальній швидкості охолоджуючої рідини в трубопроводі. Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2016-06-23 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/124 Vidnovluvana energetika ; No. 2 (45) (2016): Scientific and Applied Journal Vidnovluvana energetika; 65-72 Возобновляемая энергетика; ##issue.no## 2 (45) (2016): Научно-прикладной журнал Возобновляемая энергетика; 65-72 Відновлювана енергетика; № 2 (45) (2016): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 65-72 2664-8172 1819-8058 uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/124/80 Copyright (c) 2016 V. Oliinichenko https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | heat insulation temperature heat losses heat transfer Oliinichenko, V. Analysis of technical requirements for heating mains in geothermal heating supply systems |
| title | Analysis of technical requirements for heating mains in geothermal heating supply systems |
| title_alt | Анализ технических требований к теплотрассам геотермального теплоснабжения Аналіз технічних вимог до теплотрас геотермального теплопостачання |
| title_full | Analysis of technical requirements for heating mains in geothermal heating supply systems |
| title_fullStr | Analysis of technical requirements for heating mains in geothermal heating supply systems |
| title_full_unstemmed | Analysis of technical requirements for heating mains in geothermal heating supply systems |
| title_short | Analysis of technical requirements for heating mains in geothermal heating supply systems |
| title_sort | analysis of technical requirements for heating mains in geothermal heating supply systems |
| topic | heat insulation temperature heat losses heat transfer |
| topic_facet | heat insulation temperature heat losses heat transfer теплоізоляція температура тепловтрати теплопередача теплоизоляция температура теплопотери теплопередача |
| url | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/124 |
| work_keys_str_mv | AT oliinichenkov analysisoftechnicalrequirementsforheatingmainsingeothermalheatingsupplysystems AT oliinichenkov analiztehničeskihtrebovanijkteplotrassamgeotermalʹnogoteplosnabženiâ AT oliinichenkov analíztehníčnihvimogdoteplotrasgeotermalʹnogoteplopostačannâ |