CN116452363A - 供热网络管道的热量损失和资金费用降低方法 - Google Patents

供热网络管道的热量损失和资金费用降低方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及到建筑业和能源领域，并用于减少热能运输过程中的热量损失，以及降低热网建设和运行过程中的资本费用。本发明目的为供热网络的优化，并将热能从热源往消费者传输过程中热量损失降低最低，以及降低供热网络的建设和运营成本。本发明的技术效果为热网管道中热量损失的降低。不单独考虑干线和配电网用途。

Description

供热网络管道的热量损失和资金费用降低方法
技术领域
本发明涉及到建筑业和能源领域，并用于减少热能运输过程中的热量损失，以及降低热网建设和运行过程中的资本费用。
背景技术
供热网络建设为任何集中供热(热电厂等)季度内供热系统的一个相当昂贵的组成部分，其耗资费用包括：许可申请、设计工作、划拨土地、各项批准手续、预绝缘管道成本、运输、开发地沟、管道设地工作、检查焊缝、焊接接头绝缘、安装支架、安装膨胀节、密度测试、专用设备、燃料和润滑剂、车库、设备维护、经培训的人力资源、工资等。
供热网络的运行，即维持其正常工作，总在整个城市供热规模中最大耗资项目之一。安装用材、运输、专用设备、燃料和润滑油、车库、维护设备、经培训人员、工资等都为现行费用。
其中一项重大成本为所使用的集中供热管道及其安装和运行费用。
热能输送业务的关键问题为将热网中的热量损失降到最低，而热网自身主要分为主网和分配网。在供热领域发展的现阶段，最先进的解决方案为使用泡沫聚氨酯制预保温管道，其热损失明显低于其他类型的保温材料(且具有性价比)。
目前，除了增加隔热层的厚度外，暂无减少热损失幅度的办法。可参考RU2189521技术标准文件，其内容介绍管道隔热和防水方法，涉及到将管道安装在防水聚乙烯外壳中，密封外壳，并管道表面涂一层液体隔热组合物，使其进一步发泡和硬化，聚乙烯外壳内表面在挤压时用28000瓦电压电火花放电处理，钢管外表面经喷丸处理，达到其所需粗糙度。
此外，RU2325590报告介绍一种方法，适用于在热量和配水站运行期间调节水流并同时降低噪音，主要配备自动计量站，水流可通过一组轴对称局部电阻，该电阻在输入端逐步减小，在输出端逐步僧大，并且可通过位于之间的计算长度上减小的管道直径。
保温层厚度的增加导致管道成本的增加，并增加按照沟槽宽度的成本以及在施工和维护期间的其他相关作业和材料成本。
发明内容
本发明目的为供热网络的优化，并将热能从热源往消费者传输过程中热量损失降低最低，以及降低供热网络的建设和运营成本。
本发明的技术效果为热网管道中热量损失的降低。不单独考虑干线和配电网用途。
该任务和技术成果是通过一种减少分配热网的传热管道热损失的方法来实现，将热网的供应管道和回水管道更换为直径较小的管道，载热介质运动速度增加，剩余超压由自动化或节流阀熄灭。同时，为选择管道的最佳管径，计算出配热网管道内压力损失的允许值，采用以下公式：
dН损失＝dН热网-dН量站，其中：
dН热网——供热网络连接点的主管道可用扬程，m；
dН量站——供热网络消费者需要足够的可用水头，m；
dН损失——通过以下公式计算计算出的压力损失：
dР＝(dh*кэ*В*L)/1000，以m为单位，其中：
dh——加热介质设计流量下的水力损失，kgf/m2*m；
ke——管道粗糙度实际系数，mm；
B——管道局部阻力的修正系数；
L——热网管道总长度，m；
1000——转换系数，mm，
根据公式dP量站＝dН热网-dН量站-dP,m计算自动化或管道节点节流灭火的限制节流压力，然后计算出供回管道压力损失dP，应为无大于dН损失,m来确认所选管道直径的最优性。
附图说明
图1-按比例显示的管道范围的绝缘厚度图像。
图2-供热网管道不同直径下的比热损失图。
图3-比热损失随冷却剂流量增加的变化图。
具体实施方式
根据哈萨克斯坦共和国能源部长2015年3月30日第247号令批准的《发电厂和网络技术运行规则》，第2节“运行组织”，第5段“控制能源特性的运行效率是根据以下指标编制的：
1.热损失。
2.运输热能的电力消耗。
3.特定的平均每小时网络用水量。
4.供回水管道的温差。
5.加热水泄漏。
热损失是供热网络的第一个能量特性。
控制热损失值及其减少的要求是当前标准和设计人员、专家、安装人员和操作人员不断进行的工作。
在热能传输过程中，系统开启：源-热网-消费者。该系统运行的最终结果是向每个消费者提供必要(合同)数量的热能，同时满足供应管道中加热冷却剂的所需温度。
对热量作为热量供应中最低形式的能量之一的理解可以用公式Q＝G*dT*c来描述，其中：
Q——热量，兆卡/小时
G——加热介质消耗量，吨/小时
dT——供应和移除的热载体之间的温差，С
c——冷却剂的热容量，千卡/千克。
供热的水力和温度状态的质量标准符合哈萨克斯坦共和国能源部于2015年3月30日颁布的“发电厂和网络技术运行规则”，第6节“电厂和热网热力机械设备”第19段“电站供热装置”第579段：“电厂顶阀后偏离规定模式的水平不超过：由温度进入热网的水量，±3％；按进入热网供水管道压力±5％，按回水管道压力±0.2kgf/cm2(±20kPa)”。热源的任务是产生热能，热网络-从热源到消费者的热损失最小的运输。
加热网络分为主(主，直径大)和分布(季度内内，直径较小)。在通过供热网络的管道输送冷却剂时，会出现液压损失(由于摩擦引起的压力损失)。根据设计者手册“供热网络设计”，莫斯科，1965年。(这是供热网络设计人员的手册)，第9章“管道的水力计算”，第9.1段。冷却剂运输平均条件下供热网络的“基本规定”吞吐量可从表9.1中确定。-“热水管网管道的吞吐量(等效粗糙度系数ke＝0.5mm，水的比重y＝958.4kg/m3)。各种直径管道的最大吞吐量是由压力损失确定的，单位为DN＝5,10,15,20kgf/m2*m。在这种情况下不考虑水的运动速度。只考虑液压损失。
根据第9.2段《基本设计公式》摩擦压力损失由公式dHtr＝dh*L,kgf/m2确定，其中：
dh——比摩擦损失，kgf/m2*m；
L——管段长度，m。
也就是，供热网络运行的主要因素是摩擦压力损失(线性和局部)。
各种用途的供热网管道运行的根本区别在于允许的压力损失，单位为kgf/m2*m每1m管道行程，计算粗糙度系数为0.5mm(对于钢管)。Ke指是钢管的粗糙度系数，它的值在过去50年中没有变化——在所有规范文件和技术文献中，它等于0.5mm，或0.0005m。
根据第9.4段“热水管网管道的水力计算”，第132页-对于热水管网的水力计算，建议取管道摩擦引起的特定压力损失：
1.对于从热源到最远消费者的计算管道段-高达8kgf/m2*m。
2.对于设计线的分支——根据可用压降，但不超过30kgf/m2*m。
如果在假定的摩擦造成的特定压力损失下，来自干线的分支上的过度压降没有得到充分利用，则剩余的压差将用于电梯中消费者的输入，或由垫圈节流。
根据建筑标准与规范II-36-73“供热网络”第7段“供热网络的液压计算和模式”第7.10段的规范。阅读“在热水网络的水力计算中应考虑特定的摩擦压力损失：a)对于从源头到最远消费者的热水网络部分-高达8kgf/m2*m。b)对于水暖管网的其他段——根据可用压降，但不超过30kgf/m2*m。在这种情况下，水流速度不应超过3.5m/s。
根据建筑标准与规范2-04.07-86“供热网络”第5段“供热网络的液压计算和模式”第5.8段的规范，“热水网络水力计算中的特定摩擦压力损失应在技术和经济计算的基础上确定。用于计算运行热网的特定压力损失值可根据试验结果取值。”
根据建筑标准与规范2-04.07-86“供热网络的规范”，第5段“供热网络的水力计算和模式”，第5.8段，“热水网络水力计算中的特定摩擦压力损失应在技术和经济计算的基础上确定。用于计算运行热网的特定压力损失值可根据试验结果取值。”
在国家间建筑规范4.02-02-2006“热网”第8段“液压模式”中，未考虑热网中的压力损失量级。
在哈萨克斯坦共和国建筑规范4.02-104-2013“供热网络”中，第4.7段“设计”，第4.7.3节“液压模式”不考虑供热网络中的压力损失值。
在哈萨克斯坦共和国建筑规范4.02-04-2013“加热网络”，第5段“性能要求”，第5.4节：供热网络和供热网络结构设计要求》没有考虑供热网络压力损失的大小。
随着时间的推移，供热网络设计规范中允许的水力损失值发生了变化——从明确指示到无定形，或者根本没有。
通过节流阀体(喷嘴、垫圈)在加热装置处熄灭加热网络中的过度压力。
问题是关于网络泵的联合运行效率的问题，这些泵产生压力，如果压力过大，则在加热装置上简单地熄灭，以及在这些条件下设计和运行的加热网络的运行。
有必要考虑更合理地利用供热节点处浪费的供热网络的超压。
供热网络管道中的噪音水平未在任何地方考虑：根据“供热网络运行说明”，莫斯科1972年，第9章“区域供热供水系统的调整”，第4段“水力系统”水热管网”中未考虑水在热网管道中的运动速度。只引入了一个修正因子，当等效粗糙度值不同时使用，ke＝0.5mm。在运行期间，该值可以向上变化-供热网络定期测试管道的实际粗糙度，并达到值ke＝2.0-5.0-7.0mm。
根据建筑标准与规范4.02-42-2006“加热、通风和空调”，第7.4.段，第7.4.4条：“冷却剂在水加热系统管道中的移动速度应根据房间内超过40dBA的允许等效声级进行计算：用于各种用途的房间-从1.5m/m到3.0m/s.”采用开放式房间供暖系统铺设管道的方法，允许冷却剂的移动速度几乎与热网管道中的最大速度相同，绝缘并通常铺设在地下。从噪声声学的角度来看，在供热网络的管道中使用冷却剂的更高运动速度不会造成危险。
在设计热网时，采用了过去50年来没有改变的现有管道范围——一定直径的钢管。管道设计直径的选择优先考虑吞吐量，以每小时水吨数为单位，由当地运行条件协调供热网络项目时确定，同时考虑到输送热能的组织允许的压力损失。因此，管道中的实际压力损失平均为4-6-9kgf/m2*mm-无论是在主供热网络中还是在分配供热网络中。这远低于分配热网中允许的水平高达30kgf/m2*m。冷却剂的移动速度比允许值平均降低2倍会导致管道中的热损失增加。
供热网络中允许压力损失的设计标准是基于供热装置中存在的自动控制系统——压差(流量)调节器和直动式温度调节器(苏联生产)，其调谐精度较低(误差高达30％)，且与同期的热能成本相比，成本足够高。苏联几乎没有自动加热点。与使用各种保温材料的现代建筑相比，建筑的外部围护结构具有显着的热惯性。热能的释放是从源头上进行的，每天2次对直接加热水的温度进行修正，这与建筑物的热惯性和供暖系统设计的设计条件相对应。
事实上，在供热机组自动化程度不高、源头温度计划未能保持的情况下，热网项目的设计和审批都是按照允许的最小压力损失——最高10kgf/m2*m进行的。能够补偿因加热介质流量增加而丢失的加热介质温度。此要求扩展到季度内网络和供热单位。结果是网络中的热损失总是由于冷却剂移动速度的人为降低而增加。
热损失量由能源传输机构根据能源特性编制指南指导文书153-34哈萨克斯坦共和国0-20.523-02第二部分《热水网络能源特性编制指南》计算确定“热损失”，这表明热损失取决于：
-隔热结构的类型和使用的隔热材料；
-铺设类型(地面、地下管道、无通道、地下室、室内)；
-加热系统的温度状态；
-环境参数：外部空气、土壤的温度。
现行规定原则上不考虑水的运动速度。根本上，可以想象，在加热介质从源头到消费者的瞬间运输过程中，水没有时间冷却——无论是任何类型的绝缘材料、垫片类型、温度状态和外部空气温度。因此，应注意水在热网中的运动速度。
将热能从源头输送到消费者时，主要任务是确保加热装置的必要压力，同时考虑加热冷却剂估计消耗量时主供热网络和分配供热网络中的压力损失。为此，在为供暖季节做准备时，每年都会对供热网络进行一次水力计算，以确定节流装置(喷嘴、垫圈)所需的尺寸，并不断进行修正-在供暖季节连接新建设施时.水力计算的一个必要要求是确保消费者在每次热输入时可用的压力。根据哈萨克斯坦共和国建筑规范4.02-04-2013“加热网络”，第5.4.4段“液压模式”，第5.4.4.15段加热系统的电梯连接)应等于输入和本地的计算压力损失系数为1.5，但不小于0.15MPa的系统。必须扑灭建筑物供热点的超压。”该值确保用于连接到供热网络的独立电梯系统和独立的自动连接方案的正常运行，在供热装置上安装是当前的建筑标准与规范标准。节气门体中的过大压力被熄灭。特别是在阿斯塔纳，用于选择自动加热装置的自动化的技术使得仅10m的可用水头就可以获得所需的热量。
在执行供热网络的水力计算时，在距离源头或泵站最小和最大距离的用户输入处计算的可用水头具有不同的值。近的可以是60到45m，远的可以是25到所需的15m。输入端存在的过大压力必须通过自动压力调节器来消除，如果有自动化，则在没有自动化的情况下，调节体(喷嘴、垫圈)中会发生节流(消除过压)。
在先前制定的建筑标准与规范2.04.07-86“加热网络”，建筑标准与规范2.2.04.07-86*“加热网络”，国家间建筑规范4.02-02-2004“加热网络”，当前生效的哈萨克斯坦共和国建筑规范4.02-104-2013“热网”,哈萨克斯坦共和国建筑规范4.02-04-2013热网”冷却液的运动速度没有标准化，也没有标准化(1973年标准除外)。水流的实际速度是项目采用的具有允许水力损失的一定直径管道的结果。
在先前制定的规范建筑标准与规范II-36-73“供暖网络”，第7段“供暖网络的液压计算和模式”，第7.10段内容为：“采暖、通风、热水联合供热的二管式热水管网的供回水管径应取相同。”
在建筑标准与规范2.04.07-86“加热网络”，第5段“加热网络的液压计算和模式”，第5.9段内容如下：“采暖、通风、热水联合供热的两管式热水管网的供回水管径，原则上应一致。”
在建筑标准与规范2.2.04.07-86*“加热网络”，第9段“加热网络的液压计算和模式”，第5.9段内容如下：“采暖、通风、热水联合供热的两管式热水管网的供回水管径，原则上应一致。”
国家间建筑规范4.02-02-2004“加热网络”，第8段“液压模式”，第8.5项：“采暖、通风、热水联合供热的双管水热网供回水管道的管径建议相同。”
在当前有效的哈萨克斯坦共和国建筑规范4.02-04-2013“供热网络”第5段“性能要求”中，第5.4节“供热网络和供热网络结构的设计要求”，第5.4.4小节“液压模式”，第5.4.4.5条内容为：“假设供暖、通风和热水联合供热的双管水供热网的供回管道直径相同。”
哈萨克斯坦共和国建筑规范4.02-104-2013“加热网络”未涉及到这个问题。
随着时间的推移，对供热网络直径的要求不断变化。人们认为-明确，然后-作为一项规则，然后-推荐，然后再次-明确。在这个问题上根本没有明确的决定。这里可以从节能的角度考虑现有的法规。通过可行性研究，可以减小配热网络中管道的直径。
根据建筑标准与规范2.04.14-88“设备和管道的隔热”，SP 41-103-2000“设备和管道的隔热设计”，国家间建筑规范4.02-03-2004“设备和管道的隔热”，哈萨克斯坦共和国建筑规范4.02-03-2011“设备和管道的绝热设计”改变热网管道中水的运动速度时，绝热损失的任何依赖都没有被考虑在内。
因此，网络泵产生的部分能量用于抑制加热单元调节体中的压力(管径估计过高，其中压力损失最小)，也就被浪费。
管道设计的重点始终是供热网络(主、分配)中水力损失的允许值，并在用户的末端加热单元提供所需的可用压力。
水力计算的准确性取决于长度、运行期间增加的热网管道状况(实际粗糙度)以及连接到热网的用户合同负荷的正确性。有了这些数据(供热网络定期对管道的实际粗糙度进行测试：根据技术操作规程)，通过绘制压力图(供热网络每个点的压力图)来执行水力计算并不困难(有专门的程序)。
请注意，热能供应的温度图是热网中热量和水力损失之间的关系。随着管道中液压损失的减少，热损失由此增加，即加热冷却剂的速度降低。也就是水可“步行”。因此，水在供热网络管道中移动的速度增加导致热损失的减少。
允许的热损失没有明确的标准化值。根据技术文献的建议(“供暖和供暖网络”，索科洛夫，莫斯科1975年)，第51页：城市供热网络的年均损失平均为该站释放的热量的4-8％，287页：在热网条件令人满意的情况下，热损失量约为年供热量的5％。这个数字以货币计算是相当大的。
在不增加成本的情况下减少实际热量损失量，或在所有必要阶段(从设计到运行)减少热量损失，是能源资源的合理利用，即能源效率。
供热网络管道中的热损失量不单独考虑干线和分配网络。
为了更完整地理解由此产生的热损失节省的含义，可以考虑热网管道中加热介质的流量与管道周长的比值以及该管道的保温层厚度。管道。热损失通过管壁和绝热层发生。让考虑在每1m管道冲程(最大吞吐量)的水力损失为10mm的加热冷却剂的最大设计流量下与现有分类(分布式加热)的加热网络管壁周长的比率网络)。数据总结在下表1中。
表格1
根据获得的数据，可以清楚地看到，最大的比热损失将出现在直径较小的管道中，而这些管道正是热分配网络中使用最多的管道。管道直径越大，比热损失越低(由于加热冷却剂的流速更高)。
此外，可注意到，根据“供热网络运行说明”(莫斯科1972年)第203页“冷却剂设计温度(即管道绝缘状态质量)的加热网络测试方法”，第1条内容为：“通常对管径100mm及以上的加热网络进行测试.”直径为2DN 40mm、2DN50mm、2DN 70mm、2DN80 mm的配热网络管道，实际上具有最显着的比热损失，原则上不进行测试。
考虑到制造商(例如阿拉木图AlmaZIT保温管厂)可用的聚氨酯泡沫保温层厚度，如表2所示，可以看出DN 50mm管道和DN 300mm的管子分别是38.5mm和79.5mm。聚氨酯泡沫保温层(用于类型2)仅加倍。根据所提供的信息，可得出结论，最大的热损失发生在配电网络中，而不是主网络中。
表2聚乙烯护套管道尺寸
另外，采用减少配热网管道热损失的方法，根据管道公称通径DN，在不超过下列最大允许移动速度的情况下，提高热网热载体的运动速度：
DN 32mm-1.15m/s
DN 40mm-1.43m/s
DN 50mm-1.70m/s
DN 70mm-2.09m/s
DN 80mm-2.09m/s
DN 100mm-2.66m/s
DN 125mm-3.07m/s
DN 150mm-2.87m/s
DN 200mm-2.72m/s。
对于DN 200mm及以上的管道尺寸，冷却剂的移动速度也有允许的限制(参见设计手册，尼可拉耶夫，莫斯科，1965年)。
这些值表示计算的粗糙度系数Ke＝0.5mm，这对应于新管道。在运行过程中，管道的粗糙度会增加，这在计算管道的长期使用寿命时必须考虑在内，包括损失的压力和允许的冷却剂移动速度。
所提出的发明的本质是更合理地使用来自主加热网络的压力以增加季度内内加热网络中冷却剂的移动速度，同时减小季度内内加热网络的直径，如结果-通过绝缘层的热损失减少，但同时不超过冷却剂的最大允许移动速度。
本发明示于图1-3，其中所示-热网管道的截面根据应用的预绝缘厚度的分类，在允许的压力损失为10mm/m时，在加热介质的最大流量下的比热损失，变化在加热介质的流量相同的情况下，比压力损失小，但在管道中以允许的冷却剂移动速度小一个标准尺寸。
要求保护的方法的计算示例
示例1(ke＝5.0mm情况下)
供热网络连接点上的可用水头DN热网＝45m。消费者DN量站处所需的足够可用扬程＝15m。配热网管道压力损失允许值为：
dН损失＝dН热网-dН量站＝45-15＝30m。
加热冷却剂的估计消耗量为7.0吨/小时(标准管道负荷的84％，热网管道中允许的水力损失高达10kgf/m2*m)。
在冷却剂的移动速度为0.55m/s和每1m的压力损失为7.2mm(ke＝0.5mm)时，管道的可接受设计直径为2DN70 mm。从主到加热单元(供应+返回)的距离为200m(100+100)。
为了计算，取管道的最大粗糙度ke＝5.0mm/1m(而不是计算出的ke＝0.5mm/1m)。
计算出的压力损失为：
dР＝(dh*ke*B*L)/1000，以m为单位，其中：
dh——加热冷却液设计流量下的水力损失，kgf/m2*m；
ke——实际粗糙度系数，mm；
B——局部阻力修正系数；
L——热网管道总长度，m；
1000——转换系数，以m为单位的mm；
dР＝(7.2*5*1.3*200)/1000＝9.36m
节点上的节流头将是：
dР量站＝dН热网-dНmin–dP,m。
dР量站＝45-15-9.36＝20.64m。这种压力必须通过自动设备熄灭，或者通过节流阀(喷嘴、垫圈)来熄灭，即过大。
管径减小2DN 50mm，流量为7.0吨/小时，水速由现有提高到1.1m/s，即2倍，每1m压力损失39mm。管道长度相同。
计算出的压力损失为：
dР＝(39*5*1.3*200)/1000＝50.70m。
超过30.0m的允许压力损失极限50.7m。
离开供应管道1DN 50mm，返回1DN 70mm。
供应管道中的压力损失为：
dP＝(39*5*1.3*100)/1000＝25.35m。
回压损失：
dP＝(7.2*5*1.3*100)/1000＝4.68m。
总压力损失为30.03m-在允许值内。结论：实际上，用1DN 50mm替换1DN 70mm的供应管道是可能的。
本发明示于图1-3，其中所示-热网管道的截面根据应用的预绝缘厚度的分类，在允许的压力损失为10mm/m时，在加热介质的最大流量下的比热损失，变化在加热介质的流量相同的情况下，比压力损失小，但在管道中以允许的冷却剂移动速度小一个标准尺寸。
图1-按比例显示的管道范围的绝缘厚度图像。
图2-供热网管道不同直径下的比热损失图。
图3-比热损失随冷却剂流量增加的变化图。
根据建筑标准与规范II-36-73“供热网络”第7段“供热网络的液压计算和模式”第7.10段的规范：“在热水网络的水力计算中应考虑特定的摩擦压力损失：a)对于从源头到最远消费者的热水网络部分-高达8kgf/m2*m。b)对于水暖管网的其他段——根据可用压降，但不超过30kgf/m2*m。在这种情况下，水流速度不应超过3.5m/s。
根据表9.11：“Ke＝0.5mm和Y＝958.4kgf/m3情况下的供热网络管道水力计算表”所有管道直径都具有冷却剂的最大允许移动速度(见表9.11“管道水力计算表，在ke＝0,5mm和Y＝958.4kgf/m3情况下，“设计师手册”，“供热网络设计”，尼可拉耶夫，莫斯科，1965年)。
为了进行比较，附上各种管道直径(外部和内部)的清单，目前在努尔苏丹的供热网络中使用，允许压力损失高达10mm/m，实际最大流量为冷却剂，以及管道中最大允许移动速度下的最大冷却剂流量。
表3目前在努尔苏丹市的供热网络中使用的管道直径范围(外部和内部)列表
随着冷却剂移动速度的增加，管道的吞吐量显着增加，即从2.73倍到3.29倍。这表明可以铺设直径更小的管道，理论上，甚至比现有管道小2个标准尺寸，同时保持所需的加热冷却剂流量。
在努尔苏丹，在分配供热网络的实际铺设管道中，允许压力损失高达10mm/m的冷却剂的指示移动速度可以增加，同时保持所需的吞吐量，同时将速度提高到最大可能主电源中的可用压力。同时，配热网管道的直径平均减少一个标准尺寸(由于水运动的二次定律——将流量加倍——阻力增加四倍)。实际上不可能将冷却剂的移动速度平均提高3倍。
应考虑到表中指示的冷却剂速度对应于管道的最大吞吐量，实际上管道以较低的速度选择-不超过允许的压力损失(小于10mm/m)，也就是说，它们可以少得多。
表3显示了从DN 32mm到DN 200mm的直径，但对于大直径保留了相同的速度依赖性。
为清楚起见，已按比例绘制了不同直径管道的图表，并指示通过现有预绝缘隔热层的热损失大小，同时考虑了努尔苏丹供热网络中现有的允许水力损失和相应的加热冷却剂流量，以及管道直径中热损失的大小为一个标准尺寸，但在加热介质的流量相同，即速度增加的情况下(见图1-3)。
表4允许压力损失高达10mm/m的冷却剂的表格移动速度(参见表9.11：“ke＝0.5mm和Y＝958.4kgf/m3情况下的管道水力计算表，“设计指南”，“供热网络设计”，尼可拉耶夫，莫斯科，1965年)。
表5从较大的管道(最大设计流速为10mm/m)过渡到较小的管道标准尺寸期间冷却剂的表格移动速度
表6随着冷却剂移动速度的增加，季度内内供热网络管道中的热损失比率
随着冷却剂在配热网络管道中移动速度的增加，通过现有绝热层的热损失减少了(见图1-3)。
表7比现有管道小一个标准尺寸的管道过渡期间的热损失
考虑到这一发展的应用，通过使用主供热网络中可用水头的值来增加分配供热网络中冷却剂的移动速度，有可能获得内部热损失的减少，季度内供热网络高达现有网络的20％。
随着季度内网络管道的减少，压力损失增加，超过10mm/m。同时，冷却剂的运动速度增加-通过绝缘体的热量损失减少。但是冷却剂的运动速度有不能超过的允许极限。因此，增加了冷却剂在季度内内部供热网络不同直径管道中的最大允许移动速度。因此，当在主供热网络中使用超压时，用于增加分配供热网络中冷却剂的移动速度，必须不超过尼可拉耶夫手册中规定的最大允许速度。随着冷却剂运动速度的增加，区内供热管网管道的压力损失可达10mm/m以上。与现有供热网相比，制冷剂在季度内供热网短段内的运动速度可提高2.5-3.0倍。在季度内内部供暖网络的较长部分，冷却剂的移动速度可能比现有速度提高2倍，但不会超过尼可拉耶夫手册中规定的允许速度。
因此，更合理地使用来自主加热网络的压力-以提高冷却剂在季度内内部加热网络中的移动速度，从而减小季度内内部加热网络的直径，因此-通过隔热层的热损失减少，但同时不超过冷却剂运动的最大允许速度。
总结所有提供的表格数据，可说，随着冷却剂移动速度的增加，供热网络分配管道中液压损失的增加可能超过10mm/m(高达20、30、40、50mm/m)，但在这种情况下的允许速度，不能超过季度内内热网管道每个直径的冷却剂移动。随着冷却剂移动速度的增加，季度内内供热网络中的压力损失变得更大，但不会超过供暖装置正常运行所需的允许值(15m水柱)。
示例2(ke＝0.5mm情况下)
供热网络连接点上的可用水头dН热网＝45m。消费者DN量站处所需的足够可用扬程＝15m。配热网管道压力损失允许值为：
dН损失＝dН热网-dН量站＝45-15＝30m。
加热冷却剂的估计消耗量为7.0吨/小时(标准管道负荷的84％，热网管道中允许的水力损失高达10kgf/m2*m)。
在冷却剂的移动速度为0.55m/s和每1m的压力损失为7.2mm(ke＝0.5mm)时，管道的可接受设计直径为2DN70 mm。从主到加热单元(供+回)的距离为200m。
计算时，取管道通常的粗糙度ke＝0.5mm/1m。
计算出的压力损失为：
dР＝(dh*ke*B*L)/1000，以m为单位，其中：
dh——加热冷却液设计流量下的水力损失，kgf/m2*m；
ke——实际粗糙度系数，mm；
B——局部阻力修正系数；
L——热网管道总长度，m；
1000——转换系数，以m为单位的mm
dР＝(7.2*0.5*1.3*200)/1000＝0.936m
节点上的节流头将是：
dP量站＝dН热网-dНmin-dР,m
dP量站＝45-15-0.936＝29.06m。该压力应通过自动设备或节流阀(喷嘴、垫圈)来熄灭。
管径减少2DN 50mm，流量7.0吨/小时，水速由现有的1.1m/s-2倍，压力损失为39mm/1m。管道长度相同。
计算出的压力损失为：
dР＝(39*0.5*1.3*200)/1000＝5.07m。
5.07m不超过30.0m的允许压力损失极限。
离开供应和返回管道2DN 50mm。
在节点处节流的超压为30.0-5.07＝24.93m结论：实际上，在冷却剂速度增加2倍的情况下，可以用2DN 50mm替换2DN 70mm的供回管道。
管径减小2DN 70mm×DN40 mm，流量为7.0吨/小时，水速由现有的1.6m/s-3倍，压力损失为132mm每1m。管道长度相同。
供应和返回管道中计算的压力损失为：
dР＝(132*0.5*1.3*200)/1000＝17.16m。
17.16m不超过30.0m的允许压力损失极限。
使供应和返回管道DN40 mm。
机组节流的超压为30.0-17.16＝12.84m结论：实际上，将冷却液速度提高3倍，可以用2DN40 mm代替2DN70 mm的供回管路。
结果是减少了分配供热网络的管道直径-资本和运营成本，并且由于冷却剂移动速度的增加而减少了热损失，同时保持了加热装置所需的最小可用水头.此外，注意到为阿斯塔纳市开发的电路自动加热装置的工作，可用扬程的最小允许值仅为10.0m。也就是说，在供热网络中总是有5.0m的压力储备(如果连接了一个小的附加负载)。
区域供热网的运行原理是——根据水力稳定性系数等于计算出的通过用户单元的网络水量与最大可能的比值，对用户单元的水力稳定性进行定量评估集中供热运行条件下的流量(“加热和加热网络”索科洛夫，莫斯科，1975年)。
水力稳定性越高，供热网络中的压力损失越低，用户输入端的压力损失越大(“供暖和供热网络”，索科洛夫，莫斯科，1975年)。同时，得出的结论是，只有在分配(季度内内)供热网络上才能提高冷却剂的移动速度，同时保持主要网络中现有的允许压力损失。冷却剂运动速度的增加将导致分配供热网络中的水力损失增加，但同时，热损失减少，最重要的是，分配管道的直径减小热网是可能的。季度内供热网络的最终计算结果仍然是供热单元在最小允许15m内的最小可用水头(规范哈萨克斯坦共和国建筑规范4.02-04-2013“供热网络”，以及以前适用的设计标准)。主要供热网络之间的剩余压差与消费者所需的可用压力可有效地用于区域供热管道-以增加冷却剂的移动速度，同时增加分配供热网络管道中的水力损失。随着冷却剂运动速度的增加，配热网管道中的水力损失会增加——多余的压力在加热装置处仍然无用地熄灭，但热损失会减少，管道的管径会变小。季内供热网将减少。
同时，对于距离热源较近的消费者，从可接受的标准(压力损失高达10mm/m)向下的直径变化将大于末端的。如有必要，可以只减少供应管道，而不减少回水的直径，或沿零件长度计算的任何直径。
在设计配热网时，需要考虑这些管道在运行过程中出现的最大粗糙度，并考虑主管道的预期压力损失，考虑粗糙度的变化，但要考虑允许的压力损失每1m不超过10mm。如果管道有振动，可以在加热装置上安装振动接头。
在应用这种计算方法时，需要考虑合资企业和“供热网”的现行规范、供热网运行说明、现行法规和技术文件。
在热网的水力计算中，考虑了一年中的3个运行期——冬季、过渡期和夏季。
冬季(在Тn＝从0到-35С)具有最高的热网负荷。有大量的供暖、通风和热水供应使用。在此运行期间，热网的负荷接近计算的最大值。在此期间，计算了配热网管道的管径。
过渡期(在Тn＝从0到+10С)，由于热水供应的切断，网络的负载降低。输送的冷却剂的温度不低于T1＝+70C。加热系统所需的温度要低得多-加热冷却剂的消耗量减少，因此冷却剂的速度降低.
夏季，其余时间，仅运输冷却剂以满足热水供应的需要。夏季热量损失最为显着。但随着配热网直径的减小。
如果根据热消耗类型存在正确的消费者负载、按来源保持温度计划和精心计算的水力状况，则该降低建设和运营成本以及减少热损失的建议是适用的。
该提案的另一个优点是增加了供热网络的水力稳定性-当实际负载被高估超过设计时，消费者不会以加热介质的额外消耗的形式接收到多余的热量-的管道在不降低消费者供暖装置上保证(或计算)的可用压力的情况下，供热网络将无法从加热介质的最大估计消耗量中夸大其词。这将减少加热单元中加热介质的消耗，从而降低供热质量。
更换供热干管的设计和实施既可以在设计新供热网络的过程中进行，也可以按计划进行-随着现有供热网络的恶化，考虑到压力和温度的允许偏差。在计算任何现有的分配热网时，应考虑给定对象的供热系统质量(在估计流量下工作时无投诉)，以及接受商业核算的热能表读数，即，物体的实际热量消耗。
规范和技术文献清单
1.发电厂和网络技术运行规则，经哈萨克斯坦共和国能源部长2015年3月30日的命令批准。
2.“供热网络设计”设计师参考书，莫斯科，1965年。
3.供热和供热网络，索科洛夫，莫斯科，1975年。
4.供热网络运行说明，莫斯科，1972年。
5.制定能源特性指南指导文书153-34，哈萨克斯坦共和国0-20.523-02，第二部分。
6.建筑标准与规范4.02-42-2006“采暖、通风和空调”。
7.哈萨克斯坦共和国建筑规范4.02-04-2013“加热网络”。
8.哈萨克斯坦共和国建筑规范4.02-104-2013“加热网络”。
9.建筑标准与规范II-36-73“加热网络”。
10.建筑标准与规范2.04.07-86“加热网络”。
11.建筑标准与规范2.2.04.07-86*“加热网络”。
12.国家间建筑规范4.02-02-2004“加热网络”。
13.建筑标准与规范2.04.14-88“设备和管道的隔热”。
14.条例41-103-2000“设备和管道的绝热设计”。
15.国家间建筑规范4.02-03-2004“设备和管道的隔热”。
16.哈萨克斯坦共和国建筑规范4.02-03-2011《设备和管道保温设计》。
17.建筑标准与规范II-36-73“加热网络”，第7段“加热网络的液压计算和模式”，
18.表9.1：“ke＝0.5mm和Y＝958.4kgf/m3情况下的热水网络管道吞吐量”，“设计师指南”，“供热网络设计”，尼可拉耶夫，莫斯科，1965年。
19.表9.11：“ke＝0.5mm和Y＝958.4kgf/m3情况下的管道水力计算表，”设计师手册“，“供热网络设计”，尼可拉耶夫，莫斯科，1965。

Claims (3)

1.一种减少配热网管道热损失的方法，将热网的供应管道和回水管道更换为直径较小的管道，提高冷却剂的速度，剩余的余量将管道内压力熄灭，同时计算允许损失量，根据公式选择配热网管道内最佳管径压力：
dН损失＝dН热网-dН量站，其中：
dН热网——供热网络连接点的主管道可用扬程，m；
dН量站——供热网络消费者需要足够的可用水头，m；
dН损失——通过以下公式计算计算出的压力损失：
dР＝(dh*кэ*В*L)/1000，以m为单位，其中：
dh——加热介质设计流量下的水力损失，kgf/m2*m；
ke——管道粗糙度实际系数，mm；
B——管道局部阻力的修正系数；
L——热网管道总长度，m；
1000——转换系数，mm，
同时，根据公式dP量站＝dН热网-dН量站-dP,m计算管道节点阻尼的剩余节流水头，然后计算出供回管道压力损失dP，应为不超过dН损失,m来确认所选管道直径的最优性，其特点是最大允许移动速度为1.15m/s到3.07m/s，具体取决于管道的公称直径DN。
2.根据权利要求1所述的一种减少配热网管道热损失的方法，其特征在于，通过增加加热冷却剂的运动速度，随着管道中水力损失的增加，对管道中的主要过压进行淬火。余压在加热装置通过自动化或节流器淬火。
3.根据权利要求1所述的一种减少配热网管道热损失的方法，其特征在于，提高热载体的运动速度，不超过以下根据公称直径规定的热载体运动的最大允许速度热网管道DN：
DN 32mm-1.15m/s
DN 40mm-1.43m/s
DN 50mm-1.70m/s
DN 70mm-2.09m/s
DN 80mm-2.09m/s
DN 100mm-2.66m/s
DN 125mm-3.07m/s
DN 150mm-2.87m/s
DN 200mm-2.72m/s。
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