Головна будівельна премія країни - IBUILD

О влиянии показателя теплопроводности на экономическую целесообразность

А. Постоленко

Рынок диктует цену под влиянием спроса и предложения. Этот взаимный процесс учитывает также технические характеристики товара. Изделия и материалы, которые обладают конкурентными преимуществами: улучшенными параметрами и свойствами, удобством использования, надежностью, долговечностью и прочее – как правило, имеют более высокую цену. Потребитель зачастую выбирает продукт подешевле. Насколько оправданна такого рода экономия?

K_Ris Свойства теплоизоляционных материалов для труб охватывают ряд показателей, определяющих их потребительские свойства и характеризующих такие факторы, как теплопроводность, паропроницаемость, диапазон температур эксплуатации, долговечность, технологичность монтажа и степень применения сопутствующих прикладных материалов и изделий, пожарная и санитарная безопасность, экологичность, склонность способствовать коррозии труб, стойкость к внешним реагентам, показатель кислотности материала и т.д. Это отражается в цене. Что выгоднее приобрести: более дешевое изделие, снижающее общие первичные затраты, или более дорогое, выгода от которого проявится позже – при монтаже и особенно при эксплуатации? Чтобы системно оценить изделие, нужен многофакторный анализ.

Тем не менее при сравнении примерно одинаковых материалов можно провести оценку, задавшись лишь одним, самым значимым, фактором влияния. Покажем это, сравнивая два варианта применения теплоизоляции для труб, имеющих одинаковую толщину, технологию монтажа, сделанных из подобного сырья и отличающихся, по большому счету, лишь показателем теплопроводности.

Давайте задумаемся

Пусть для системы теплоснабжения объекта понадобится некоторое количество теплоизоляции для труб (см. таблицу 1). Рассматриваемые для применения материалы №1 и №2 различаются коэффициентом теплопроводности: паспортный показатель первого 0,037 Вт/(м·К) при +40°С (например, K-FLEX – теплоизоляционный материал из композиции на основе вспененного синтетического каучука), а у его аналога — 0,040 Вт/(м·К) при +40°С.

K_TablТаблица 1. Изоляция для системы теплоснабжения объекта

Если изделия выполнены из схожего материала, типоразмеры и технология монтажа одинаковы, то на сумму первичных затрат повлияет лишь разница в цене изоляции. Калькуляция показала, что комплект материала №1 с лучшими показателями теплопроводности на 8% в целом окажется дороже материала №2, расходуемого на один и тот же объект, на 86 € (примерно на 1,3%). Как это скажется в процессе эксплуатации,
как это уменьшит затраты на энергоресурсы, которые все время дорожают, какую выгоду это принесет в дальнейшем по сравнению с разовой
экономией при покупке?

Сравнительный расчет

Расчет теплового потока через теплоизоляционную конструкцию при применении обоих материалов проводится по методике, изложенной в СНиП 2.04.14 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов», частично приведенной ниже.

Несложный расчет теплового потока с поверхности теплоизоляционной конструкции позволит определить тепловые потери при известной (заданной) толщине теплоизоляционного слоя.

Тепловой поток с одного метра длины цилиндрической теплоизоляционной конструкции рассчитывается по формуле:

K_F_11

где для цилиндрической поверхности:
tm и to – температура теплоносителя и температура окружающего воздуха,°С соответственно;
R'вн – сопротивление теплопередаче от теплоносителя к внутренней стенке трубы;

K_F_1

где K_DT – внутренний диаметр трубы, мм;
αвн – коэффициент теплоотдачи теплоносителя к внутренней поверхности трубы, принимаемый по справочнику, Вт/(м2·°С);
R'ст – термическое сопротивление материала стенки трубы;

K_F_3
где λст – теплопроводность материала стенки трубы, Вт/(м·°С);
K_DT2 – соотношение наружного и внутреннего диаметров трубы;

R'из – термическое сопротивление изоляционного материала;

K_F_4 где λиз – теплопроводность материала стенки,Вт/(м·°С);
dиз и dтр – наружные диаметры теплоизоляции и утепляемой трубы, мм, соответственно;
R'н – сопротивление теплопередаче от изоляционного материала к наружной среде (в данном случае – воздух);

K_F_5
где αн – коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности изоляции, принимаемый по справочнику, Вт/(м2·°С).

Наружный диаметр теплоизоляционной конструкции определяют по формуле:

dиз = dтр + 2δиз,

где δиз – толщина стенки теплоизоляции, мм.

Если стенка изолируемого объекта металлическая, термическим сопротивлением стенки R'ст и сопротивлением теплопередаче от теплоносителя к внутренней стенке трубы R'вн в расчетах обычно пренебрегают.

Таким образом, тепловой поток с 1 м длины цилиндрической теплоизоляционной конструкции упрощенно рассчитывается по формуле:

K_F_6 Полный тепловой поток QL с поверхности изоляции трубопроводов и оборудования диаметром до 1020 мм включительно следует определять по формуле:

QL = ql · L · K ;

где L – длина трубопровода, м; K – коэффициент дополнительных теплопотерь через «тепловые мостики» (теплопроводные элементы) в теплоизоляционных конструкциях из-за крепежных деталей и опор. Принимаем K = 1,2.

Расчетный коэффициент теплопроводности изделий в зависимости от температуры учитываем по заявленным производителем данным.

Средняя температура теплоизоляционного слоя tcр', определяемая как среднеарифметическое значение между температурой изолируемой поверхности tm и температурой поверхности изоляции tп,°С, вычисляется по формуле:

K_F_7

Для поверхностей, расположенных в помещении, средняя температура теплоизоляционного слоя t, (°С) с достаточной степенью точности может быть определена по формуле:

K_F_8где tm – температура теплоносителя,°С, ее можно принять как среднюю за год температуру в изолируемом оборудовании. Принимаем tm=60°С.

Если температура теплоносителя будет выше, то и теплопотери окажутся больше.

Температуру окружающего воздуха принимаем to=20°С.

Расчетный коэффициент теплоотдачи αн от наружной поверхности теплоизоляционной конструкции без покрытия к окружающему воздуху принят с учетом, что температура изолируемой поверхности выше 20°С, а изолируемая поверхность расположена горизонтально в помещении.
Тогда:

K_F_9

Длительность отопительного периода для Киева, в соответствии с ДСТУ-Н Б В.1.1-27:2010 «Будівельна кліматологія», составляет 176 суток, или 4224 часа. Принимаем время работы системы τ = 4224 ч.

ΔQгод = ΔQL· τ · 0 , 0 0 1 , к В т · ч .

Производим расчет разницы в количестве избыточно теряемой тепловой энергии при использовании вместо материала №1 его аналога (материала №2) с худшими показателями теплоизоляции.

Производим вычисления для всех типоразмеров и сводим результаты расчета для сравниваемых материалов №1 и №2 в таблицу 2.

Тариф с НДС на тепловую энергию для юридических лиц, действующий в настоящее время, = 1550,60, грн./Гкал. Тариф с НДС на электрическую энергию (кроме населения) Sэп = 1,9073 грн./кВт·ч.

Таблица 2. Сравнение теплоизоляционных показателей

K_Tabl_2

Прямая выгода

При использовании более дорогого, но лучшего с точки зрения теплосбережения материала №1 годовая экономия Эгод в денежном выражении, с учетом действующих ныне тарифов, составит: при использовании тепловой энергии

ЭгодТ = 0,8598· ΔQгод · Sт /1000 = 0,8598·7210·1550,60/1000 = 9 612 грн.;

при использовании электроэнергии

ЭгодЭ = ΔQгод · Sэ = 7210 · 1,9073 = 13 751 грн.

Это означает, что разница в цене комплекта из более качественного теплоизоляционного материала №1 и из более дешевого материала №2 составляет около 86 € ≈ 2500 грн. (с учетом курса евро, актуального на дату проведения данных расчетов), но применение изделий с меньшей теплопроводностью на 8%, а значит и лучшей теплоизолирующей способностью, окупится на данном объекте уже за 2–3 месяца. А затем в течение всего срока службы теплоизоляции, т.е. десятки лет, постоянно увеличивающийся доход от экономии энергоресурсов.

Ведь никто же не надеется, что тарифы на энергоносители внезапно начнут снижаться?

Больше важных статей и новостей в Telegram-канале AW-Therm. Подписывайтесь!



Оставьте комментарий

Telegram