Sposoby ograniczania strat ciepła w sieciach ciepłowniczych

1. Sposoby ograniczania strat ciepła w sieciach ciepłowniczych

2. Zadania ciepłownictwa • Promocja ciepła sieciowego. • Podwyższenie sprawności wytwarzania, i dystrybucji energii. • Zwiększenie stopnia wykorzystania energii pierwotnej w sektorze energetycznym i obniżenie energochłonności sektora publicznego. • Obniżenie emisji zanieczyszczeń do atmosfery. • i wiele innych...

3. Straty ciepła w sieciach ciepłowniczych • Straty ciepła w sieciach kanałowych – obliczenia zgodnie z normą PN-85/B-02421, • Straty ciepła w sieciach preizolowanych izolacja Standard, • Straty ciepła w sieciach preizolowanych izolacja Plus, • Zmiana grubości izolacji – aspekty ekonomiczne • Straty ciepła sieci preizolowanych w zależności od stosowanego systemu surowcowego PUR i sposobu produkcji, • Zmiana parametrów pracy sieci ciepłowniczej • Systemy wielorurowe – system rur TwinPipe

4. Straty ciepła w sieciach kanałowych – PN-85/B-02421 • Porównanie strat ciepła rurociągu w kanale betonowym i rury preizolowanej. • Straty ciepła rurociągu kanałowego – przyjęte max. wg PN-85/B-02421 tabl Z1-1 • Straty ciepła rur preizolowanych wg PN-EN 13941:2006 lPUR=0.0280 W/mK • redukcja strat ciepła w stosunku do rury kanałowej • Izolacja Standard 28% • Izolacja Plus 43% • redukcja strat ciepła w stosunku do rury kanałowej • Izolacja Standard 38% • Izolacja Plus 51%

5. Zmiana grubości izolacji Wpływ zmiany grubości izolacji na straty ciepła sieci preizolowanej z uwzględnieniem czasu zwrotu dodatkowych kosztów związanych z zakupem materiałów i kosztami montażu. obliczeń przyjęto: sezon grzewczy 205 dni średnia temp zasilania 820C, powrotu 500C, sezon letni 160 dni średnia temp zasilania 70,40C, powrotu 540C, cena energii 34 zł/GJ średnice-długości DN700 łącznie długość 1150m średnice-długości DN50-DN200 łącznie dług. 600m

6. Zmiana czynnika pieniącego i zjawisko dyfuzji • Praktyczna wiedza potwierdzona wynikami badań laboratoryjnych pokazuje, że dla nowych rur preizolowanych wartość współczynnika przewodzenia ciepła wynosi w przybliżeniu: • dla systemów pienionych CO2l50=0,030 – 0,031 W/mK • dla systemów pienionych Cyklopentanem l50=0,0275 – 0,029 W/mK - dla metody tradyc. • dla systemów pienionych Cyklopentanem l50=0,024 – 0,026 W/mK - dla metody CONTI

7. Zmiana czynnika pieniącego i zjawisko dyfuzji • W wyniku starzenia się izolacji w skali 30 lat stosowanie: • Cyklopentanu zamiast CO2 daje oszczędności strat ciepła o ok. 18%, • Zastosowanie bariery antydyfuzyjnej w rurach preizolowanych pienionych cyklopentanem daje kolejne 9%.

8. Zmiana parametrów pracy sieci ciepłowniczej Analiza porównawcza sieci cieplnej: Moc cieplna kotłowni 13 MW

9. Straty ciepła rury TwinPipe • Porównanie strat ciepła rur preizolowanych dla różnych rodzajów izolacji: • Standard-Standard • Plus-Standard • Plus-Plus • TwinPipe

10. System rur TwinPipe - efektywny sposób budowy i eksploatacji sieci ciepłowniczych. Spis treści: 1. Specyfikacja techniczna systemu TwinPipe 2. Różnice w stosunku do rur pojedynczych 3. Aspekty ekonomiczne 4. Wpływ na środowisko naturalne 5. Podsumowanie i wnioski

11. Specyfikacja techniczna systemu TwinPipe 1. Rura przewodowa stalowa: • P235TR2 wg PN-EN 10216-1, • P235TR2 wg PN-EN 10217-1 • P235GH wg PN-EN 10217-2 • granica plastyczności Re=235 MPa 2. Izolacja poliuretanowa: • pieniona Cyklopentanem, • współczynnik przewodzenia ciepła l50=0.0275-0.0280 W/mK • spełnia wymagania PN-EN 253 3. Płaszcz PE-HD: • polietylen wysokiej gęstości, • Spełnia wymagania PN-EN 253 Rury TwinPipe spełniają wymagania: • normy PN-EN 253, • projektu normy prEN 15680-1

12. Specyfikacja techniczna systemu TwinPipe W systemie rur Twin Pipe rury przewodowe umieszcza się zawsze w pozycji pionowej zasilanie na dole, powrót na górze. Odległość pomiędzy rurami stalowymi dobrana jest tak, aby umożliwić poprawne wykonanie spoin spawanych na połączeniach rur.

13. Specyfikacja techniczna systemu TwinPipe W rezultacie powstałyby niebezpieczne punkty na łukach kompensacyjnych, Trójnikach i wejściach do komór oraz budynków. Ponieważ rury zasilająca i powrotna mają różne temperatury, wydłużenia termiczne tych rur byłyby różne. Aby temu zapobiec rury zasilająca i powrotna na łukach, Trójnikach i zakończeniach łączone są ze sobą za pomocą kotew. Kotwy powodują: • Zmniejszenie wydłużeń rurociągu w stosunku do rur pojedynczych, • Pozwalaja na wydłużenie długosci instalacyjnych • Eliminuja ryzyko utraty stateczności systemu.

14. Różnice w stosunku do rur pojedynczych 1. Większe długości instalacyjne pozwalają na prowadzenie dłuższych prostych odcinków rurociągu co w konsekwencji pozwala na redukcję ilosci załamań kompensacyjnych. 2. Możliwość wykonania odgałęzień prostopadle w jednej płaszczyźnie z rurociągiem głównym. 3. Znaczne zmniejszenie ilości złączy mufowych i połączeń spawanych. 4. Zmniejszenie wymiarów wykopów i w konsekwencji kosztów robót ziemnych. 5. Zmniejszenie jednostkowych strat ciepła i emisji CO2.

15. Różnice w stosunku do rur pojedynczych Średnia temperatura pracy zespołu rur TwinPipe jest niższa niż temperatura pracy zasilania w systemie rur pojdynczych. Niższy poziom naprężeń osiowych pozwala na stosowanie większych długości instalacyjnych czego skutkiem jest możliwość układania dłuższych prostych odcinków rurociągu w stosunku do rur pojedynczych. Tepm. zasilania: 1300C Temp powrotu: 700C Temp. Gruntu: 100C Maksymalna różnica temperatur: rury pojedyncze 130-10=1200C rury TwinPipe (130+70)/2-10 = 900C Max. Poziom naprężeń osiowych: rury pojedyncze: 300 MPa rury TwinPipe: 226 MPa

16. Różnice w stosunku do rur pojedynczych długości instalacyjne

17. Różnice w stosunku do rur pojedynczych W systemie rur TwinPipe odgałęzienia wykonuje się bez konieczności stosowania załamań kompensacyjnych na rurze odgałęźnej. Pozwala to na uzyskanie sporych oszczędności w stosunku do systemu rur pojedynczych.

18. Różnice w stosunku do rur pojedynczych W systemie rur TwinPipe odgałęzienia można wykonać również jako elementy prefabrykowane. W tym przypadku również występuje mniejsza ilość złączy.

19. Różnice w stosunku do rur pojedynczych wykopy rury pojedyncze wykopy rury TWIN 0.534 m2 =79.1% Roboty ziemne: 0.675 m2 0.87 m = 87% 1.1 m Odtworzenie nawierzchni:

20. Różnice w stosunku do rur pojedynczych Wykop w terenie zurbanizowanym

21. Różnice w stosunku do rur pojedynczych Wykop w trawnikach i na terenie posesji jednorodzinnych

22. Różnice w stosunku do rur pojedynczych Przepływ i straty ciepła w rurach TwinPipe Rozkład temperatur w rurze TwinPipe Straty ciepła na ruy TwinPipe są o 30% mniejsze niż dla 2 rur pojedynczych z izolacja standard dla tych samych parametrów pracy.

23. System Rur TwinPipe – elementy systemu

24. Łuki poziome System Rur TwinPipe – elementy systemu zmiany kierunków Łuki pionowe Rury gięte

25. System Rur TwinPipe – elementy systemu zmiany kierunków W systemie rur TwinPipe załamania trasy oraz łuki kompensacyjne dla średnic płaszcza osłonowego do f315mm wykonać można za pomocą złączy kolanowych termokurczliwych usieciowanych typu SXB. Pozwala to na uzyskanie oszczędności w ilości stosowanych połączeń mufowych w stosunku do systemu rur pojedynczych – jedno złącze TwinPipe zamiast 4 złączy mufowych prostych w przypadku stosowania łuków prefabrykowanych.

26. System Rur TwinPipe – elementy systemu Trójniki Prefabrykowany Twin-Twin Składany stalowy Twin-Twin Składany stalowy Twin-2 pojedyncze Prefabrykowany Twin – 2 pojedyncze

27. termokurczliwy Twin-Twin zgrzewany Twin-Twin termokurczliwy Twin-2 pojedyncze zgrzewany Twin – 2 pojedyncze System Rur TwinPipe – elementy systemu Trójniki

28. System Rur TwinPipe – elementy systemu zwężki W systemie rur TwinPipe zmiany średnic można wykonać na budowie z zastosowaniem zwężek prefabrykowanych i złączy mufowych prostych średnicy płaszcza do f315mm : • zwężki prefabrykowane • stosowane w całym zakresie średnic od f26.0 do f273 mm • złączy sieciowanych SX • złączy niesieciowanych z podwójnym uszczelnieniem • złączy składanych stalowych W przypadku stosowania złączy redukcyjnych należy pamietać o zastosowaniu kotew na rurociągu o wiekszej średnicy

29. System Rur TwinPipe – pozostałe elementy systemu Armatura preizolowana Elementy przejść TwinPipe rury pojedyncze

30. System Rur TwinPipe - 2007 realizowane inwestycje Nazwa zadania koszt materiałów wykonawstwo razem Gdańsk ul Kręta: rury pojedyncze 39.30 tyś 140.3 tyś 179.6 tyś rury TwinPipe 44.50 tyś 124.0 tyś 168.5 tyś Różnica: + 13% - 12% - 6% Suwałki: rury pojedyncze nie projektowano z założenia TwinPipe rury TwinPipe 406.90 tyś własne brak danych Reda: rury pojedyncze 45.40 tyś 84.0 tyś 129.4 tyś rury TwinPipe 47.40 tyś 72.3 tyś 119.7 tyś Różnica + 4.4% - 13.9% - 7.5%

31. System rur TwinPipe - Projekt Choroszczy 2007 Dane projektu: • Sieć rozdzielcza DN20-DN150, • Długość sieci 2200 m, • Lokalizacja – teren zurbanizowany – konieczność oddtworzenia nawierzchni, • Realizacja – w ramach przetargu publicznego – pod klucz Dane systemu ciepłowniczego: • sezon grzewczy 217 dni: średnia temp. zasilania t=82,30C, powrotu 47,30C • Sezon letniy 148 dni: średnia temp. zasilania t=72,00C, powrotu 47,00C, • Cena energii cieplnej 36 zł/GJ, • Paliwo – węgiel kamienny – sprawność kotla 85%

32. Projekt Choroszczy 2007 analiza kosztów Rok 0 – uruchomienie sieci cieplnej

33. Projekt Choroszczy 2007- analiza kosztów Po okresie 5 lat eksploatacji

34. Projekt Choroszczy 2007 - analiza kosztów Po okresie 10 lat eksploatacji

35. Projekt Choroszczy 2007 - analiza kosztów Po okresie 10 lat eksploatacji

36. Projekt Choroszczy 2007 - analiza kosztów

37. Wpływ na środowisko naturalne emisja CO2 2.1 km sieci Po okresie: 5 lat eksploatacji 10 lat eksploatacji

38. Projekt Choroszczy 2007 - analiza kosztów Porównanie: rury pojedynczerury TWIN • Rury 12 m 307 szt 163 szt • Elementy prefabrykowane 230 szt 47 szt • Złącza mufowe 690 szt 252 szt -63,5% • Połączenia spawane: 690 szt 401 szt -41,9% • Koszt materiałów w tyś zł: 557,0 612,0 +9,9% • Koszt montażu w tyś zł: 961,5 866,5 -11,0% • razem koszty w tyś zł: 1538,5 1498,5 -2,7% • roczne straty ciepła tyś zł: 72,7 47,1 -35,2% • emisja CO2/ 10lat T: 28,9 18,7 -35,3%

39. Możliwości zmniejszania kosztów oraz strat ciepła w sieciach ciepłowniczych • Wymiana sieci kanałowych na preizolowane: oszczędności 23% izolacja standard oraz 40% izolacja PLUS w stosunku do strat dopuszczlnych przez PN-85/B-02421. • Zwiększenie grubości izolacji: • dla sieci rozdzielczych zwrot nakładów inwestycyjnych:po około 6-8 latach dla izolacji zasilanie Plus, powrót standard,po około 10-12 latach dla izolacji zasilanie PLUS, powrót PLUS. • dla sieci magistralnych zwrot nakładów inwestycyjnych: po około 18 latach dla izolacji zasilanie Plus, powrót standard, po około 30 latach dla izolacji zasilanie PLUS, powrót PLUS. • Izolacje o niższych wartościach współczynnika przewodzenia ciepła i eliminacja zjawiska dyfuzjiw skutek starzenia się izolacji w skali 30 lat stosowanie: • Cyklopentanu zamiast CO2 jako substancji pieniącej daje oszczędności ok. 18%, • zastosowanie bariery antydyfuzyjnej w rurach preizolowanych pienionych cyklopentanem daje oszczędnosci około 9%. • Zastosowanie rur TwinPipe daje oszczędnościokoło 30-35% w stosunku do rur pojedynczych z izolacja standard

40. System rur TwinPipe Logstor