Тепловизионный контроль качества тепловой защиты тепловой сети нового пассажирского терминала международного аэропорта «курумоч» г

А.А.Чулков (Chulkov Alexander)

город Самара, Самарский государственный архитектурно-строительный университет, аспирант кафедры ОПФХ.

Представлены результаты экспериментального исследования теплового состояния трубопроводов системы теплоснабжения. В качестве тепловой изоляции трубопроводов тепловой сети, прокладываемой под землей, принята пенополиуретановая (ППУ) изоляция в полиэтиленовой оболочке заводской готовности. В качестве тепловой изоляции трубопроводов тепловой сети, прокладываемых надземно, принята ППУ изоляция в оболочке из тонколистовой оцинкованной стали заводской готовности. По полученным экспериментальным данным определены фактические тепловые потери тепловой трассы.

Ключевые слова: тепловые сети, удельный тепловой поток, тепловые потери, максимальная температура грунта над тепловой трассой, тепловая изоляция.

В связи с реализацией Федерального закона об энергосбережении и энергоэффективности № 261-Ф3 от 23.11.2009 в настоящее время уделяется большое внимание повышению энергоэффективности зданий и сооружений.

Снижение расхода тепла на отопление зданий можно достигнуть за счет увеличения теплозащитных характеристик ограждающих конструкций, внедрения систем автоматического регулирования систем теплоснабжения и снижения тепловых потерь трубопроводами инженерных систем. Вопросам расчета и проектирования ограждающих конструкций энергоэффективных зданий посвящены работы [1-10]. В статьях [11-12] приведены методики расчета тепловой изоляции воздуховодов систем приточной вентиляции и кондиционирования воздуха. Повышение эффективности и долговечности тепловой изоляции трубопроводов систем теплоснабжения рассмотрено в работах [13-15].

Российская Федерация активно готовиться к Чемпионату Мира по футболу 2018 года. В связи с этим идет активное строительство стадионов и объектов инфраструктуры к предстоящему турниру. К данным объектам предъявляются особые требования по качеству выполнения строительных работ. Для их проверки применяются современные технические методы и способы контроля.

Автором данной статьи было произведено тепловизионное обследование тепловой сети вводимого в эксплуатацию нового здания пассажирского терминала международного аэропорта «Курумоч» г. Самара.

Целью данного исследования являлась оценка качества тепловой защиты тепловой сети нового терминала аэропорта.

Для достижения поставленной цели в процессе работы решались следующие задачи:

- изучение проектной документации на систему теплоснабжения;

- определение расчетных значений теплопотерь в тепловой сети;

- проведение тепловизионного обследования тепловой сети нового
терминала;

- обработка и анализ результатов тепловизионного обследования;

- составление акта тепловизионного контроля качества тепловой защиты тепловой сети нового терминала;

- написание и оформление технического заключения.

Тепловизионное обследование тепловых сетей производится при их паспортизации после монтажа или реконструкции, а также в ходе энергоаудита. При выполнении работ по тепловизионному обследованию руководствуются нормативными документами ГОСТ Р 54852-2011и РД 153-34.0-20.364-00.

При проведении тепловизионного измерения температуры поверхности грунта над теплотрассой регистрируются значения температуры воды в тепловой сети, температуры наружного воздуха и скорости ветра. Результаты измерений заносятся в журнал наблюдений.

С помощью специальной программы, прилагаемой к тепловизору, определяется значение максимальной и средней температуры поверхности грунта, а также определяется влияние теплотрассы на температурное поле на поверхности грунта.

Теплопотери в тепловой сети по данным тепловизионного обследования находятся по следующей формуле

,Вт (1.1)

где - значение коэффициента теплоотдачи на поверхности грунта на участке теплотрассы, ;

- площадь i-го участка на поверхности грунта, м²;

- средняя температура на поверхности i-го участка, ºС;

- температура окружающего воздуха, ºС.

Значение коэффициента теплоотдачи определяется согласно РД 153-34.0-20.364-00 по формуле

, (1.2)

где - поправочный коэффициента, зависящий от вида покрытия. Для грунта принимается равным 1,2, для асфальта – 1,4;

- скорость ветра, .

Величина удельного потока находится по формуле

, (1.3)

Полученное значение удельного теплового потока, определенного по
результатам тепловизионного обследования необходимо сравнить с нормативным значением, приведенным в СП. 61.13330.2012.

Расчетное значение максимальной температуры поверхности грунта над теплотрассой определяется согласно РД 153-34.0-20.364-00 по формуле

,ºС (1.4)

где - средняя температура воздуха в непроходном канале, ºС;

- критерий Био;

- расстояние от поверхности грунта до внутренней поверхности перекрытия канала, м;

- коэффициент теплопроводности грунта,

Температура воздуха в непроходном канале находится по формуле

,ºС (1.5)

где - температура воды в подающем и обратном трубопроводе соответственно, ºС;

- средняя температура грунта, ºС;

, - термические сопротивления изоляции подающего и обратного трубопровода, ;

, - термические сопротивления теплоотдаче от поверхности изоляции подающего и обратного трубопроводов, ;

- термическое сопротивление теплоотдаче от воздуха к поверхности канала, ;

- термическое сопротивление грунта, .

Расчет тепловой изоляции в непроходном канале подробно рассмотрен в [16].

Полученное расчетным путем значение максимальной температуры
поверхности грунта над теплотрассой сравнивается с данными тепловизионного обследования. В том случае, если экспериментальные значения превышают расчетные, делается вывод о некачественном выполнении теплоизоляционных работ.

Тепловизионному обследованию тепловой сети нового
терминала предшествовало изучение проектной документации, представленной заказчиком, включающей раздел проекта «Теплоснабжение» .

Схема тепловой сети представлена на рисунке 1.

Согласно проекту тепловая сеть двухтрубная тупиковая, нерезервированная, подающая одновременно теплоту на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и технологические нужды.

Источником теплоснабжения является котельная с теплоносителем на выходе - вода с параметрами = 100 ºС / 70 ºС, Р= 6,0 кгс/см².

В качестве трубопроводов тепловой сети пассажирского терминала подземной прокладки предусмотрены трубы стальные наружным диаметром 377 мм.

В качестве тепловой изоляции трубопроводов тепловой сети, прокладываемой под землю, принята ППУ изоляция в полиэтиленовой оболочке заводской готовности. В качестве тепловой изоляции трубопроводов тепловой сети, прокладываемых надземно, принята ППУ изоляция в оболочке из тонколистовой оцинкованной стали заводской готовности.

Обследование проводилось в утренние часы 12.12.14 г. при температуре наружного воздуха =- 6 ºС. Измерение температуры и относительной влажности внутреннего и наружного воздуха производились с помощью термогигрометра CENTER 313.

Температура воды в подающем и обратном трубопроводах регистрировалась с помощью термометров, установленных в котельной и тепловом узле пассажирского терминала. Температура воды в подающем трубопроводе на выходе из котельной составила 72 ºС, в тепловом узле пассажирского терминала – 71 ºС. Температура воды в обратном трубопроводе в котельной составила 50 ºС, в тепловом узле – 52 ºС.

Температура поверхности грунта и асфальта регистрировалась с помощью тепловой камеры THERMA CAM B2.

Скорость ветра измерялась с помощью крыльчатого анемометра.

Результаты тепловизионного обследования теплотрассы представлены на рисунке 2 и 3 в виде фотоснимков и термограмм. Максимальные и средние значения температур на поверхности грунта и асфальта представлены в таблице 1.

В той же таблице приведены значения скорости ветра на различных участках тепловой сети.

В таблице 2 представлены сведения о тепловой сети, необходимые для выполнения расчета теплопотерь.

По методике, изложенной выше, был выполнен расчет теплопотерь теплотрассой, а также максимальные значения температуры поверхности грунта. Результаты расчета и тепловизионного обследования представлены в таблице 3.

Рисунок 1. – План-схема тепловой сети нового пассажирского терминала международного аэропорта «Курумоч».

Рисунок 2. – Вид на участок А-Б

Рисунок 3. – Вид на участок И-К

Таблица 1. Журнал записи измерений тепловой сети нового пассажирского терминала аэропорта «Курумоч».

Номер участка
Место расположения	А-Б	Б-В	В-Г	Г-Д	Д-Е	Е-Ж	Ж-З	З-И	И-К
Дата, время	12.12.14г., 815-905
Температура воды в подающей линии, ºС		-	-	-	-	-	-	-
Температура воды в обратной линии, ºС		-	-	-	-	-	-	-
Температура наружно го воздуха, ºС	-6,0	-6,0	-6,0	-6,0	-6,0	-6,0	-6,0	-6,0	-6,0
Скорость ветра, м/с	8,0	8,0	8,3	8,5	8,3	8,3	8,3	8,8	8,8
Максимальная температура поверхности грунта над теплотрассой, ºС	-0,5	-0,7	-1,2	-0,5	-2,7	-2,6	-2,9	-1,4	-
Средняя температура поверхности грунта, ºС	-3,0	-3,6	-2,5	-3,5	-3,8	-3,6	-3,5	-3,6	-

Таблица 2. Характеристика участка тепловой сети нового пассажирского терминала аэропорта «Курумоч»

	№ п/п
	Место распо-ложения участка	котельная-пассажирский терминал
	Дата, время	12.12.14г, 815-905
	Наружный диаметр труб, м	0,377
	Характеристика прокладки	Ширина,м	1,53
	Высота,м	0,9
	Расстояние между осями,м	0,8
Характеристика теплоизоляционной конструкции	Основной слой	материал	пенополиуретан
толщина,м	0,06
, Вт/м·ºС	0,025
Покровный слой	материал	полиэтилен
толщина,м	0,001
, Вт/м·ºС	0,33
Глубина заложения осей труб,м	1,7
Характеристика грунта		состав	суглинок
, Вт/м·ºС	1,7

Таблица3.Результаты контроля теплозащитных характеристик тепловой сети пассажирского терминала аэропорта «Курумоч»

Место расположения участка	Котельная - пассажирский терминал Прокладка теплотрассы (dн= 377 мм)
Измеренные величины	Максимальная температура поверхности грунта над теплотрассой, ºС	- 0,5 -2,7
Теплопотери тепловой сети, Вт
Удельный тепловой поток, Вт/м	48,2
Расчетные величины	Максимальная температура поверхности грунта над теплотрассой, ºС	2,6
Теплопотери тепловой сети, Вт
Удельный тепловой поток, Вт/м	51,4
Нормативное значение удельного теплового потока, Вт/м	78,6

На основании проведенного тепловизионного обследования качества
тепловой сети нового пассажирского терминала международного аэропорта «Курумоч» г. Самара сделаны следующие

Выводы:

1. Теплопотери тепловой сети пассажирского терминала соответствуют нормативным требованиям СП 61.13330.2012. по тепловой изоляции оборудования и трубопроводов.

2. Максимальные значения температуры грунта над теплотрассой по
данным тепловизионного обследования не превышают расчетное значение.

Литература

1. Горин В.М., Токарева С.А., Вытчиков Ю.С. Современные ограждающие конструкции из керамзитобетона для энергоэффективных зданий. // Строительные материалы.2011.№3.С.34-36.

2. Вытчиков Ю.С. Определение плоскости конденсации для многослойных ограждающих конструкций. // Строительные материалы.2006.№4.С.92-94.

3. Горин В.М. Токарева С.А., Кабанова М.К., Кривопалов А.М., Вытчиков Ю.С. Перспективы применения керамзитобетона на современном этапе жилищного строительства. // Строительные материалы. 2004. №12. С 22-23.

4. Вытчиков Ю.С., Беляков И.Г., Белякова М.К., Славов С.Д. Повышение энергоэффективности реконструируемых жилых зданий. // Строительные материалы, оборудование, технологии ХХΙ века. 2008. №1. С62-63.

5. Вытчиков Ю.С., Беляков И.Г. Исследование влажностного режима строительных ограждающих конструкций с помощью метода безразмерных характеристик. // Известия высших учебных заведений. Строительство. 1998.№3.С.76.

6. Вытчиков Ю.С., Сапарев М.Е. Повышение теплозащитных характеристик строительных ограждающих конструкций с помощью экранной тепловой изоляции. // Промышленное и гражданское строительство. 2014.№3.С.52-55.

7. Вытчиков Ю.С., Дементьева А.А., Горин В.М. Теплофизический расчет трехслойной керамзитобетонной стеновой панели. // Строительные материалы.2012.№11.С.82-83.

8. Вытчиков Ю.С., Сапарев М.Е. Исследование теплозащитных характеристик замкнутых воздушных прослоек в строительных ограждающих конструкциях с применением экранной теплоизоляции. // Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура: научно-технический журнал / СГАСУ. – Самара,2014.-Вып. №1. – С.98-102.

9. Вытчиков Ю.С., Беляков И.Г., Нохрина Е.Н. Утепление фасадов зданий при капитальном ремонте существующего жилого фонда Самарской области. // Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура: научно-технический журнал / СГАСУ. – Самара,2014.-Вып. №3. – С.103-110.

10. Вытчиков Ю.С., Беляков И.Г. Математическое моделирование теплозащитных характеристик стеновых камней из песчаного керамзитобетона. // Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура: научно-технический журнал / СГАСУ. – Самара,2013.-Вып. №4. – С.82-86.

11. Вытчиков Ю.С., Сапарев М.Е. Эффективность применения экранной теплоизоляции при утеплении воздуховодов. // Научное обозрение.-2014.-№2.- С.104-109.

12. Вытчиков Ю.С., Сапарев М.Е. Особенности теплотехнического расчета изолированных коротких воздуховодов систем вентиляции и кондиционирования воздуха. // Научное обозрение.-2014.-№7-2. С.549-556.

13. Вытчиков Ю.С., Евсеев Л.Д., Чулков А.А. Повышение эффективности и долговечности тепловой изоляции трубопроводов систем теплоснабжения с применением скорлуп из пенополиуретана. // Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура: научно-технический журнал / СГАСУ. – Самара,2013.-Вып. №2. – С.90-93.

14. Вытчиков Ю.С., Беляков И.Г., Вытчиков А.Ю., Евсеев Л.Д. Применение изделий из пенополиуретана в качестве эффективной тепловой изоляции трубопроводов систем теплоснабжения. // Труды международной научно-практической конференции «Безопасность и логистика транспортных систем», Самара,2004.

15. Вытчиков Ю.С., Чулков А.А. Исследование эффективности применения жидкого керамического покрытия «Корунд» в качестве тепловой изоляции трубопроводов систем теплоснабжения. // Научное обозрение.-2014.-№4.- С.142-145.

16. Гурьев В.В., Жолудов В.С., Петров-Денисов В.Г. Тепловая изоляция в промышленности. Теория и расчет. – М.: Стройиздат, 2003. - 416 с.