автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Оптимизация теплозащиты трубопроводов и оборудования тепловых сетей

На правах рукописи

ООЗОВЗ139

ХОМЯКОВА Ольга Павловна

ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕПЛОЗАЩИТЫ ТРУБОПРОВОДОВ И ОБОРУДОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

Специальность 05 14 04 - Промышленная теплоэнергетика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

? 4 МАЙ 2007

Саратов 2007

003063139

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет»

Научный руководитель — доктор технических наук, профессор

Семенов Борис Александрович

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Николаев Юрий Евгеньевич

- кандидат технических наук, доцент Малов Валерий Тимофеевич

Ведущая организация - ГУ «Агентство энергосбережения»,

г Саратов

Защита состоится «30» мая 2007 г в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212 242 07 при ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет» по адресу 410054, г Саратов, ул Политехническая, 77, корп 1, ауд 414

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет»

Автореферат разослан «27» апреля 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Г- Ларин Б А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время Россия располагает крупнейшим в мире топливно-энергетическим комплексом, который длительное время развивался по пути концентрации тепловых нагрузок и централизации теплоснабжения на основе комбинированной выработки тепловой и электрической энергии Системы централизованного теплоснабжения обеспечивают тепловой энергией до 75 % потребителей Общая протяженность тепловых сетей в Российской Федерации составляет более 257 тыс км Преобладающим видом прокладки, около 80 %, является подземная прокладка в непроходных каналах Бесканальные прокладки и надземные трубопроводы составляют не более 20 %

Основной объем тепловых сетей в Российской Федерации был проложен или реконструирован в 70-80-е годы XX века Прогрессирующий износ изоляционных конструкций и тепловых коммуникаций в настоящее время превышает допустимые нормы и приводит к чрезмерным тепловым потерям По опубликованным данным, реальные тепловые потери трубопроводов тепловых сетей составляют 324 млн Гкал/год, или 59,5 млн т ут/год, что составляет около 16% отпускаемой потребителям теплоты Таким образом, в существующих тепловых сетях имеются большие резервы экономии тепловой энергии

Согласно Энергетической стратегии России на период до 2020 года, приоритетными направлениями развития энергетики и теплоснабжения являются снижение удельных затрат топлива при производстве и потреблении энергоресурсов за счет применения энергосберегающих технологий и оборудования, увеличение надежности теплоснабжения, а также сокращение тепловых потерь при транспортировке теплоносителя Успешное решение этих задач связано с заменой основного теплофикационного оборудования, использованием новейших высокоэффективных теплоизоляционных материалов для теплозащиты трубопроводов, а также с совершенствованием методов расчета тепловых сетей на основе поиска оптимальных решений и системного подхода

В последние годы активные действия по усилению теплозащиты оборудования, трубопроводов и потребителей теплоты предпринимаются на законодательном уровне Ужесточение энергосберегающей политики требует применения теплоизоляционных материалов нового поколения с улучшенными теплотехническими свойствами Российский рынок теплоизоляционных материалов в настоящее время достаточно обширен за счег появления на нем продукции отечественных и зарубежных фирм, предлагающих широкую номенклатуру теплоизоляционных материалов с различными свойствами, техническими и эксплуатационными характеристиками Такое разнообразие требует от проектировщиков обоснованного выбора теплоизоляционных материалов в каждом конкретном случае Поэтому для успешного решения проблемы сбережения энергетических и материальных ресурсов необходимо внедрять в практику проектирования, реконструкции и строительства систем теплоснабжения новые методы расчета, позволяющие выбирать наиболее рациональные теплоизоляционные материалы и принимать оптимальные проектные решения От этого зависит успешная реализация государственной энергетической стратегии, создающей предпосылки для ускоренного развития и технического перевооружения экономики нашей страны

В разные годы разработкой методов расчета рациональной теплозащиты тепловых сетей и оборудования занимались Е Я Соколов, Е П Шубин, С В Хижняков, В П Витальев, Б М Шойхет, Л В Ставрицкая, Ю Е Николаев, Ю М Хлебалин, Гурьев В В и другие

Настоящая работа посвящена решению проблемы сокращения потерь тепловой энергии в тепловых сетях за счет комплексной оптимизации параметров теплоизоляционных конструкций трубопроводов и выбора наиболее рациональных теплоизоляционных материалов на основе современных методов технико-экономического анализа

Целью работы является совершенствование методов оптимизационного расчета теплозащиты трубопроводов, оборудования и обоснование методики выбора теплоизоляционных материалов для улучшения эксплуатационных характеристик и показателей экономичности тепловых сетей с разработкой необходимого программного обеспечения

Задачи исследования

• Обоснование принципиального подхода к оптимизации теплозащиты оборудования и трубопроводов, основанного на достижении глобального максимума интегрального эффекта

• Получение уточненного аналитического решения задачи оптимизации теплозащиты цилиндрических поверхностей наружных трубопроводов, дополнительно учитывающего теплофизические и стоимостные показатели внешнего покровного слоя теплоизоляционной конструкции, а также потери теплоты через теплопроводные включения, обусловленные наличием крепежных деталей и опор теплотрассы

• Разработка математического описания, программного обеспечения и алгоритма реализации численного метода оптимизации параметров теплозащиты тепловых сетей для условий подземной канальной прокладки с учетом взаимного влияния трубопроводов и дискретного характера дополнительных капвложений в железобетонные лотки и земляные работы

• Обоснование критериев для комплексной оценки потребительской эффективности теплоизоляционных материалов на основе анализа условий достижения глобального максимума интегрального эффекта при теплозащите поверхностей плоской и цилиндрической формы

• Разработка программного обеспечения и создание программно-вычислительного комплекса для обоснования оптимальных параметров теплозащиты, выбора наиболее рациональных материалов и подбора стандартных элементов конструкции трубопроводов тепловых сетей

Научная новизна работы:

• Обоснованы принципы и получена целевая функция для решения задач, связанных с оптимизацией параметров теплозащиты трубопроводов и теплоиспользующего оборудования

• Получено строгое аналитическое решение задачи оптимизации теплозащиты цилиндрических поверхностей в виде трансцендентного критериального уравнения, на основе которого разработана уточненная методика оптимизации теплозащиты наружных трубопроводов тепловых сетей

• Разработан и программно реализован численный метод комплексной оптимизации теплозащиты трубопроводов применительно к условиям подземной канальной прокладки, учитывающий взаимное влияние трубопроводов и дискретный характер изменения капвложений в стандартные элементы конструкции тепловых сетей

• Для совокупной оценки качества теплоизоляционных материалов введены понятия полного и частного потребительских потенциалов теплоизоляционного материала Эти критерии объединяют в себе комплекс единичных свойств (теплопроводность, стоимость, долговечность), отражая их совокупное влияние на результирующие технико-экономические характеристики теплозащиты любых реальных объектов Получены выражения для расчета этих критериев

• Предложен универсальный относительный показа1ель, названный коэффициентом интегральной эффективности теплозащиты, который удобен для оценки результирующей технико-экономической эффективности конкурирующих вариантов теплоизоляционных конструкций

• Получены аналитические зависимости, связывающие результирующий коэффициент интегральной эффективности и индексы доходности теплозащиты с потребительскими потенциалами теплоизоляционных материалов при теплозащите поверхностей плоской и цилиндрической формы

Методы исследований. Математическое моделирование, системный подход к разработке экономико-математических моделей, многофакторная оптимизация, метод покоординатного спуска, метод наименьших квадратов при аппроксимировании результатов, полученных в процессе вычислительного эксперимента, метод биссекций для решения трансцендентных уравнений, методы аналитического исследования функций, многовариантные расчеты

Достоверность результатов диссертационной работы и выводов, полученных диссертантом, обоснована корректностью математической постановки задачи, применением фундаментальных законов теплопередачи, современной методологии технико-экономического анализа и современных численных методов, обеспечивающих заданную точность решения

На защиту выносятся:

1 Уточненная математическая модель и полученное на ее основе трансцендентное критериальное уравнение для расчета параметров оптимальной теплозащиты цилиндрических поверхностей

2 Численный метод оптимизации теплозащиты трубопроводов в условиях подземной канальной прокладки, дополнительно учитывающий взаимное влияние трубопроводов и дискретный характер изменения капвложений в стандартные элементы конструкции тепловых сетей

3 Методика совокупной оценки свойств теплоизоляционных материалов, основанная на определении полного и частного потребительских потенциалов

4 Методика выбора теплоизоляционных материалов для нормативной теплозащиты трубопроводов по условию достижения максимальных индексов доходности

5 Методика выбора теплоизоляционных материалов для оптимальной теплозащиты трубопроводов по условию достижения глобального максимума интегральной эффективности теплозащиты

Практическая ценность диссертации определяется решением актуальной задачи, представляющей интерес для предприятий и организаций, занимающихся проектированием, реконструкцией и эксплуатацией тепловых сетей Главным практическим результатом является создание программно-вычислительного комплекса (ПВК) для обоснования оптимальных параметров теплозащиты трубопроводов, выбора наиболее рациональных материалов и подбора стандартных элементов конструкции тепловых сетей

Имеется экспертное заключение научно-исследовательского и проектного института ФГУП «НИПИгипропромсельстрой» о возможности использования ПВК для расчета оптимальной теплозащиты трубопроводов Согласно этому документу, программно-вычислительный комплекс позволяет на стадии проектирования магистральных и распределительных тепловых сетей сократить расчегные теплопотери в среднем на 10-15 % относительно нормативного уровня, установленного СНиП 41-03-2003, и заложить в проект вариант, способный обеспечивать достижение максимального интегрального эффекта от теплозащиты при эксплуатации системы теплоснабжения Кроме того, использование ПВК значительно снижает трудоемкость работы проектировщиков при определении требуемой толщины тепловой изоляции и подборе стандартных элементов конструкции канала за счет полной автоматизации расчета

Созданный программно-вычислительный комплекс внедрен на предприятии ОАО ВоТГК филиал «Саратовские тепловые сети» (Акт внедрения, приказ № 345 от 8 декабря 2006 г )

Результаты расчета с использованием программно-вычислительного комплекса внедрены на предприятии ФГУП «Саратовский агрегатный завод» (Акт внедрения, приказ № 127 от 19 октября 2005 г) Ожидаемый интегральный эффект за нормативный срок службы реконструированной внутриплощадочной теплосети предприятия составляет 4 млн 637 тыс руб

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на ежегодных научных семинарах и научно-технических конференциях Саратовского государственного технического университета (2000-2007 гг), на научно-технической конференции Саратовского государственного аграрного университета им НИ Вавилова (февраль 2003 г ), на пятой Российской научно-технической конференции «Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности» (Ульяновск, апрель 2006 г), а также на Всероссийской научно-технической конференции «Энергетика Энергоэффективность 2007» (Саратов, апрель 2007 г )

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том Зисле 1 статья в центральном журнале, рекомендованном ВАК, и 8 статей в сборниках научных трудов и материалах конференций

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 192 страницах и состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы и приложений на 11 страницах Работа содержит 40 рисунков, 24 таблицы Список использованной литературы включает 111 наименований

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности темы, сформулированы цель и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость работы

В первой главе «Состояние вопроса и выбор направления исследования. Актуальность задачи» на основании опубликованных данных проведен общий анализ состояния систем теплоснабжения России и показано, что в существующих системах теплоснабжения имеются большие резервы экономии тепловой энергии Результаты проведенного анализа свидетельствуют о неудовлетворительном состоянии и необходимости широкомасштабной реконструкции от 50 до 80% существующих тепловых

сетей Показано, что создание новых систем теплоснабжения и реконструкция существующих теплотрасс должны осуществляться с использованием методик, позволяющих достигать максимума интегрального эффекта Однако выполненный анализ существующих методов расчета тепловой изоляции трубопроводов показал, что, несмотря на содержащиеся в действующих строительных нормах прямые указания о необходимости оптимизации соотношения между стоимостью теплоизоляционных конструкций и стоимостью тепловых потерь, никаких нормативных методик для выполнения оптимизационных расчетов и выбора наиболее экономичных теплоизоляционных материалов в действующей нормативно-технической литературе не приводится

В связи с этим основным направлением исследований в настоящей работе является обоснование методики оптимизации теплозащиты и выбора рациональных теплоизоляционных материалов для трубопроводов и оборудования тепловых сетей

Во второй главе «Обоснование принципиального подхода и методики оптимизации теплозащиты трубопроводов» определены условия и получены расчетные формулы для оценки экономической целесообразности и оптимальности теплозащиты плоских и цилиндрических поверхностей Показано, что процедуры выбора оптимального варианта и проверки его экономической целесообразности определяются выполнением различных условий и поэтому являются независимыми друг от друга Установлено, что наибольшая эффективность теплозащиты может быть достигнута только при одновременном выполнении условий экономической целесообразности и оптимальности Разработана уточненная математическая модель для оценки эффективности многослойной теплозащиты объектов цилиндрической формы, имеющая вид безразмерной функции, пропорциональной величине дисконтированных затрат На основе разработанной математической модели получено уточненное аналитическое решение задачи оптимизации многослойной теплозащиты цилиндрических поверхностей, имеющее вид следующего критериального уравнения

где хор1 — безразмерный параметр оптимизации, определяемый выражением (2), Лп - теплопроводность теплоизоляционного материала, Вт/м °С, е - основание натурального логарифма, г„ - радиус наружной поверхности неизолированного трубопровода, м, Яп и Я„ - термические сопротивления покровного слоя и теплоотдаче от наружной поверхности, м2 °С/Вт, К°0р1т - оптимальное сопротивление теплопередаче плоской стенки из заданного теплоизоляционного материала, определяемое в сходных условиях по выражению (3), м2 °С/Вт, в, п и к0 - поправочные коэффициенты, рассчитываемые по формулам (4) и (5)

-(ян+К) -к0

(1)

. (, 5

х = 1п 1 + —

(2)

ят

с„

в = 1—S- (RH+R„) е ор' , п = 1 + —2-е ор' , (4)

^вн тр ^"вн

(5)

где S - толщина теплоизоляционного слоя, м, хср , tcJ'c - средние за период эксплуатации температуры теплоносителя в трубопроводе и окружающей среды,°С, К - коэффициент, учитывающий дополнительные теплопотери через теплопроводные включения в теплоизоляционных конструкциях, обусловленные наличием крепежных деталей и опор, - годовая

продолжительность периода эксплуатации, ч/год, с3 - тарифная стоимость теплоты, руб/Вт ч, с„ — стоимость теплоизоляционного материала, руб/м3, с„ - стоимость материала покровного слоя, руб/м2, Re - сопротивление теплоотдаче от теплоносителя к внутренней поверхности трубопровода, м2 °С/Вт, гвн - радиус кривизны внутренней поверхности трубы, м, Лтр - коэффициент теплопроводности конструкционного материала

трубопровода, Вт/м °С, апр — приведенный коэффициент дисконтирования

' (6)

где «-коэффициент дисконтирования прибыли от энергосбережения, лет, и - доля выплачиваемых с прибыли налогов, /?- коэффициент дисконтирования дополнительных капвложений, учитывающий необходимость полной замены теплоизоляционного слоя после выработки эксплуатационного ресурса теплоизоляционного материала, р - доля ежегодных амортизационных отчислений от капвложений

Критериальное уравнение (1) имеет трансцендентный характер Поэтому его решение относительно хор, может быть получено лишь итерационным методом последовательных приближений После нахождения численного значения хор1, легко получить оптимальную толщину теплоизоляционного слоя 5ор,, м, и оптимальную величину удельных линейных теплопотерь, приходящихся на 1 погонный метр длины трубопровода q°p!, Вт/м

„opt _[Тср ~10Рс) К_

41 - ¿ял«? 7 -т (8)

k0+xopl+-^(RH+Rn)

На основе полученного решения разработана адаптированная к современным экономическим условиям аналитическая методика оптимизации теплозащиты наружных трубопроводов, дополнительно учитывающая специфику многослойных конструкций и долговечность используемых теплоизоляционных материалов

Обоснованы и сформулированы общие принципы рациональной теплозащиты трубопроводов и оборудования, основанные на выборе теплоизоляционных материалов, способных обеспечивать достижение глобального максимума интегрального эффекта Доказано, что требование по

достижению глобального максимума удельного интегрального эффекта будет всегда автоматически выполняться в том случае, если для теплозащиты использовать теплоизоляционные материалы с таким набором свойств (теплопроводность, стоимость, долговечность), комплексное сочетание которых в данных конкретных условиях способно обеспечивать наименьшее оптимальное значение плотности теплового потока по сравнению с другими материалами, то есть

\с)Т = Ш1П

Э„„,„ = шах -> ^ (9)

[д, =ш

Данный вывод получен аналитически для наиболее простого случая -теплозащиты плоских поверхностей и с учетом определенных поправок распространен на случай теплозащиты трубопроводов Удельный интегральный

эффект ЭУринт, руб/м2, от теплозащиты плоских поверхностей составляет

F ,иит >

гцуд _ iiHtrt _ Л „Vy „геЧ Гпэ F,инт ~ г- ~~ " 11 ™ "F 'год FJ

q'P

(10)

где Ц™4~ нормативное и оптимальное значения поверхностной плотности теплового потока, Вт/м2

При теплозащите трубопроводов зависимость удельного интегрального эффекта Э^нт, руб/м, от оптимального значения линейной плотности

теплового потока имеет более сложный, трансцендентный характер, не позволяющий получить строгого аналитического решения Однако, как показывают расчеты, искомое решение в этом, более сложном случае, с достаточной точностью может описываться выражением (11), аналогичным (10), но дополнительно включающим в себя поправочный коэффициент кл на кривизну цилиндрической поверхности трубопровода

= kä О-»)« яГ

Я?4

(И)

L год

'J

Для определения численных значений коэффициента k¿ был выполнен многофакторный вычислительный эксперимент Все расчеты в процессе этого эксперимента производились по специально разработанной компьютерной программе при одинаковых внешних условиях, характерных для большинства трубопроводов тепловых сетей Было исследовано 405 комбинаций, соответствующих использованию ряда теплоизоляционных и покровных материалов, отличающихся стоимостью, теплотехническими свойствами и долговечностью При этом варьировались диаметры трубопроводов (dy = 15, 50, 200, 800, 1400 мм), коэффициенты теплопроводности (Лт= 0,035, 0,045, 0,055 Вт/м °С), стоимость и долговечность теплоизоляционных материалов {ст = 500, 1500, 3000 руб/м3, Т™ = 10, 15, 20 лет), а также стоимость материала покровного слоя (с„ = 0, 100, 200 руб/м2)

Анализ полученных результатов показывает, что с точностью, достаточной для практических целей, значения коэффициента kd могут быть аппроксимированы следующей эмпирической зависимостью

kd =1 + b

Я,

opt

h

req

EXP

fqf

req

(12)

где Ь, п- коэффициенты, численные значения которых, полученные в результате математической обработки, представлены в тексте диссертации

Установлено, что среднеквадратичное отклонение действительного интегрального эффекта от значений, рассчитанных по приближенной формуле (11) с учетом эмпирической зависимости (12) и полученных в работе значений коэффициентов Ъ и и, не превышает 3,2 % в пределах всего исследованного диапазона изменения параметров Наглядным подтверждением точности и адекватности предложенной математической модели и основанного на ней метода приближенной оценки интегрального эффекта, достигающегося при оптимизации теплозащиты трубопроводов, является следующий график, представленный на рис 1

0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Отношение qop, / q req

1,1 1,2

Рис 1 Обобщенные результаты вычислительного эксперимента

Далее во второй главе описаны разработанная инженерная методика и универсальная программа для подбора оптимальной теплозащиты оборудования и наружных трубопроводов На примере сравнения пяти конкурирующих теплоизоляционных материалов (URSA, ISOTEC, ROCKWOOL, НОБАСИЛ, ARMSTRONG tuboht) показано, что использование данной методики обоснования оптимальной теплозащиты наружного трубопровода диаметром 426 мм со средней температурой теплоносителя 90°С позволяет добиться примерно 40%-го сокращения тепловых потерь, получив при этом приращение интегрального эффекта 627 руб/м при индексе доходности дополнительных капвложений в оптимальный вариант по сравнению с нормативным 2,5 руб/руб, сроке окупаемости 6,4 года и внутренней норме доходности 16 % в год

Таким образом, практическая реализация данной методики позволит существенно сократить теплопотери наружных трубопроводов с одновременной экономией дисконтированных затрат и получением максимального интегрального эффекта за счет обоснованного выбора магериалов в теплоизоляционных конструкциях

В третьей главе «Разработка алгоритма и программного обеспечения численного метода оптимизации теплозащиты трубопроводов для условий подземной канальной прокладки» разработана уточненная математическая модель для оптимизации параметров теплозащиты при совместной прокладке любого заданного числа N трубопроводов в едином канале, включающая в себя помимо капвложений в теплоизоляционные -Кт(8), руб/м, и покровные слои -Кп(8,), руб/м, дополнительные капвложения в лотки - Кя(8\, 82, 8п), руб/м, и земляные работы - К3(8\, 32, 8Г), руб/м Показано, что набор оптимальных значений толщин теплоизоляционных слоев всех совместно проложенных трубопроводов 8и 82, 8п, может быть определен в результате анализа на экстремум следующей функции нескольких переменных

3'(8,,82, 8п)— И(8{,8г, 8п)апр +

" (13)

+ ^{Кт{8,)/] + К„{8,)Р)+К,{8<,8г, 8„)+К3(8,,82, 8п)(3

Получена эмпирическая зависимость стоимости железобетонных лотков от толщины теплоизоляционного слоя, которая может быть использована для предварительной оценки капитальных вложений в стандартные железобетонные каналы серии КЛ Проведен анализ методов численной минимизации функции нескольких переменных, в результате которого выбран метод покоординатного спуска, наиболее подходящий для решения рассматриваемой задачи Выполнена адаптация метода покоординатного спуска к решению задачи оптимизации теплозащиты трубопроводов при совместной Ы-трубной прокладке в едином подземном канале

Описан разработанный программно-вычислительный комплекс (ПВК) и показаны его возможности в части осуществления расчета оптимальной теплозащиты трубопроводов с вариацией типов лотков (содержащихся во встроенной базе данных) и видов теплоизоляционного материала для случая N -трубной канальной прокладки

На тестовых примерах выполнено сравнение результатов оптимизации теплозащиты численным методом с графоаналитической функцией дисконтированных затрат Отмечено, что полученный результат сравнения показал высокую точность решения и быструю сходимость

В четвертой главе «Обоснование методики выбора оптимальных теплоизоляционных материалов для теплозащиты трубопроводов и оборудования» для учета долговечности в комплексе с другими свойствами теплоизоляционных материалов предложен комплексный критерий Р,„, названный полным потребительским потенциалом теплоизоляционного материала Этот критерий представляет собой отношение дисконтированной в течение нормативного срока службы теплоизоляционного материала прибыли от устройства элементарного теплозащитного слоя к капитальным

вложениям в этот элементарный слой йК, руб, при стандартных условиях сопоставления

Т мат

ж* + (14)

Р =--£=!-= -а

йк ак

где <ЛИгод — элементарный годовой теплозащитный эффект, руб/год, Т%Г - нормативный срок службы теплоизоляционного материала, лет, I - порядковый номер текущего года в пределах срока службы материала, Е* - реальная норма дисконта с учетом опережающего темпа роста цен на энергоносители, год-1, а - коэффициент дисконтирования прибыли, лет, равный сумме дисконтирующих множителей за весь срок службы материала Элементарный годовой теплозащитный эффект определяется выражением

ТЦ АС ^ (Кг2 (15)

где Мсгрод - среднегодовая разность температур,°С, сШ - термическое сопротивление элементарного слоя бесконечно малой толщины, м2 °С/Вт, Л*-исходное сопротивление теплопередаче неизолированной плоской стенки, м2 °С/Вт, Р- площадь теплоизолируемой поверхности, м2 Капвложения в элементарный теплоизоляционный слой составляют

сИ< = стЛтРст (16)

При этом полный потребительский потенциал теплоизоляционного материала определяется выражением

уПЭ А*СР

Р =а —^— год год (17)

т г Я С7?*->2

т т (Я-о >

Входящий в это выражение комплекс постоянных величин, не зависящих от свойств теплоизоляционного материала, обозначим символом

Тп 3

„ .. год шгод /10\

(18)

В качестве стандартных значений, определяющих внешние условия для сопоставления различных материалов, предложено использовать среднюю по России продолжительность отопительного периода Т"0эд = 5000 ч/год, средний перепад температуры = 25 °С, а также единичное значение Л* =1,0 м2 °С/Вт При этом стандартное значение комплекса постоянных величин будет р0 = 125 103 Вт2 ч/(год м4 °С), и выражение для расчета полного потребительского потенциала теплоизоляционных материалов примет вид

Рт-сс Р0 = 125 103 а (19)

Ст "V Ст Лт

При выполнении технико-экономических расчетов, связанных с теплозащитой, в зарубежной практике используется реальная норма дисконта £*=0,05 год"1 В работе предложено использовать эту величину в качестве

стандартной, при сопоставлении эффективности различных теплоизоляционных материалов Формула для расчета коэффициента дисконтирования а в этом случае примет следующий частный вид

а = 20

1 - (1,05)"

(20)

С учетом всего вышеизложенного можно констатировать, что критерий Рт увязывает три основных элементарных свойства теплопроводность, стоимость и долговечность с элементарным теплозащитным эффектом, достигающимся от использования теплоизоляционного материала в заданных стандартных условиях в течение всего нормативного срока службы материала

Однако следует понимать, что полное использование потребительского потенциала теплоизоляционного материала на реальных объектах возможно лишь в идеальном случае, который может иметь место только тогда, когда нормативные сроки службы теплоизоляционного материала Т"°т, лет, и теплоизолируемого объекта , лет, одинаковы (Т"лат = )

В реальных условиях эти сроки, как правило, не равны между собой При этом либо Т"°т < , либо Т"°т > Практическая реализация первого случая возможна лишь тогда, когда замена вышедшего из строя теплоизоляционного слоя не имеет технических ограничений и не связана с большой трудоемкостью Например при наружной теплозащите зданий, внешней теплоизоляции оборудования или открытых трубопроводов При этом в технико—экономических расчетах, наряду с первичными капвложениями в теплоизоляционный слой, должны учитываться и дополнительные дисконтированные капвложения, связанные с полной заменой тепловой изоляции после выработки ее эксплуатационного ресурса

Это обстоятельство может быть учтено введением соответствующего коэффициента дисконтирования капвложений Д значения которого, при реальной норме дисконта Е*= 0,05, должны определяться выражением

р = (1 + Е Т"Г = 1 + 1 - (1,05)'" Т"Г (1,05)г" " - Л ', (21)

I

где у, п - номер и количество капремонтов, предусматривающих полную замену тепловой изоляции, в течение всего срока службы объекта

Реализация второго варианта не имеет каких-либо принципиальных ограничений Однако несовпадение эксплуатационных ресурсов, как в том, так и в другом случае, существенно изменяет результирующую потребительскую эффективность теплозащиты объекта

Отношение дисконтированной величины элементарного теплозащитного эффекта, рассчитанного на срок службы теплоизолируемого объекта, к элементарным дисконтированным капвложениям, учитывающим необходимость плановой замены теплоизоляционного слоя в процессе эксплуатации, предложено считать частным потребительским потенциалом теплоизоляционного материала на данном объекте и обозначать символом рт

Тел

аигод + е*У

* >-1_^ « * <Мгод ^

¡3 <Ж р ¿К '

где а - коэффициент дисконтирования элементарного теплозащитного эффекта, лет, рассчитанный на весь срок службы теплоизолируемого объекта

1

*

1-(1 + г)~

= 20

1 - (1,05)

,—Т

(23)

В результате преобразований выражения (22) с учетом (14) получена следующая формула, связывающая между собой значения частного и общего потребительских потенциалов любого теплоизоляционного материала » а * с1И-,пЛ с1Иа* „ а*

¡5 аК аК а р а Р

где т]т - коэффициент использования потребительского потенциала теплоизоляционного материала на объекте, определяемый по выражению

/ ч у об тоб

а* 1-(1 + £*Г" 1 -1,05 "

■п —- —-ь-1- —--1--(25)

ар 1 _(! + £*)-7"сГ'"(»+0 1-1)05-7"«'"("+1)

Таким образом, при равенстве сроков службы теплоизоляционного материала и объекта и, следовательно, при отсутствии

необходимости в плановой замене теплоизоляционного слоя (и=0), имеет место максимальное значение т]т=\ Во всех остальных случаях как при <Т°сб»(п=1, 2, 3 ), так и при Т""т > Т°^(п=0) коэффициент использования потребительского потенциала т]т будет принимать значения, меньшие единицы

Располагая известными значениями полных потребительских потенциалов ряда теплоизоляционных материалов Рт, и вычислив по формуле (25) коэффициенты использования потребительского потенциала г}„, для каждого из этих материалов при нормативном сроке службы теплоизолируемого объекта, можно, используя выражение (24), оценивать значения частных потребительских потенциалов р*т 1 применительно к каждому объекту

Выражения для расчета частных потребительских потенциалов теплоизоляционных материалов получены как для случая теплозащиты плоских поверхностей, так и для случая теплозащиты трубопроводов Установлено, что значения частных потребительских потенциалов р'т1 функционально связаны с индексами доходности инвестиций в теплозащиту 1д, и поэтому вполне могут использоваться в качестве объективных количественных показателей при сравнении экономической эффективности выбора того или иного теплоизоляционного материала для теплозащиты каждого конкретного объекта

'д=Рт Л Уусп £!г . (26)

Яо

где q|д*0 - относительное снижение тепловых потерь изолированным трубопроводом, определяемое по выражению (27), у/уы - коэффициент учета условий реального эксплуатационного режима трубопровода, определяемый по формуле (29), е,г - коэффициент снижения доходности инвестиций в теплозащиту трубопроводов, рассчитываемый по формуле (30) с учетом фактической кривизны теплоизоляционного слоя (для плоской поверхности

£,г= 1)

Выражение для расчета относительного снижения тепловых потерь изолированным трубопроводом имеет вид

Я _ 1

Чо

где Bi - модифицированный критерий Био, определяемый по выражению

Ат

где а„ - коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности, Вт/м2 °С

Коэффициент учета условий реального эксплуатационного режима определяется выражением

Wycji=T2ol&Z Rocmf = 8 ю-6 Гп, дt0Pd ^ RocJt (29) Ро

где Rocm - стандартное сопротивление теплопередаче плоской стенки, равное 1,0 м2 °С/Вт, ^„-стандартное значение комплекса постоянных величин, равное 125 1 03 Вт2 ч/(год м4 °С)

Выражение для расчета коэффициента снижения доходности инвестиций в криволинейный теплоизоляционный слой, относительно аналогичного показателя, достигаемого при теплозащите плоской стенки, имеет вид

В работе обоснован также изменяющийся в интервале от 0 до 1 универсальный относительный показатель, названный коэффициентом интегральной эффективности теплозащиты г)и„т, который удобен для оценки результирующей технико-экономической эффективности конкурирующих вариантов любых проектируемых теплоизоляционных конструкций

Получена аналитическая зависимость, связывающая коэффициент интегральной эффективности Т]инт с индексом доходности теплозащиты id, одинаково справедливая как для плоских, так и для цилиндрических поверхностей

Э„

Чиит ■

« Игод \ Чо

'инт _ М__

'i-—!. (31)

V

где Эинт - интегральный эффект от теплозащиты объекта, руб, Игод- общая стоимость годовых теплопотерь неизолированным объектом, руб/год

На основе вышеизложенного разработана универсальная методика сопоставления и выбора теплоизоляционных материалов, позволяющая достигать наибольшего экономического эффекта от устройства теплозащиты открыто проложенных трубопроводов в каждом конкретном случае

В пятой главе «Анализ условий достижения максимальной экономической эффективности теплозащиты при канальной прокладке тепловых сетей» введено понятие рационального распределения теплоизоляционных слоев в условиях ограниченного объема теплоизоляционного материала, при котором обеспечивается минимум теплового потока Установлено наличие зависимости теплового потока Вт/м, от объема теплоизоляционного материала Ур, м3/м при условии рационального распределения материала в заданном объеме

Как показал вычислительный эксперимент, соотношения между толщинами теплоизоляционных слоев ¿>ь ¿¡¡,, обеспечивающие минимальное значение теплового потока при любом заданном объеме теплоизоляционного материала, имеют ярко выраженный линейный характер Это позволило выбрать рационально распределенный объем теплоизоляционного материала -Ур, в качестве параметра оптимизации теплозащиты при канальной прокладке При этом целевая функция стала однофакторной и приняла следующий вид

С с, Че + К ст /МЛЮ с„ Р+Уж6 сж6 +Узр сзр р, (32) где с„ ст, с„, сж6, с1р - удельные стоимости теплоэнергии, теплоизоляционного материала, покровного слоя, железобетонных лотков и земляных работ на метр длины канала Для нахождения зависимости от Ур функция табулируется с заданным шагом Д Ур Диапазон изменения табулированной функции определяется на основе объема теплоизоляционного материала, вычисленного по сумме рекомендуемых в нормативных документах толщин теплоизоляционных слоев Этот объем обозначен символом Унорм, м3 Перебор возможных значений объема теплоизоляционного материала осуществляется в диапазоне от 0 до 1,5 Унор„ с шагом, равным 0,1 Унорм и теплопроводностью А, Вт/(м °С) в интервале от 0,03 до 0,06 с шагом 0,005

Как показал вычислительный эксперимент, полученные данные хорошо аппроксимируются следующими уравнениями

тип а) степенной зависимостью (для труб с диаметром до 279 мм)

Яы=сУра, (33)

тип Ь) полиномиальной зависимостью второго порядка (для труб с диаметром свыше 279 мм)

Чь=аУр2+ЪУр+с (34)

Чтобы выяснить, насколько точно полученные зависимости отражают выходные данные, помимо коэффициентов, вычисленных по методу наименьших квадратов, ПВК вычисляет еще одну характеристику -коэффициент детерминированности

Проведенный анализ точности полученных зависимостей для двухтрубной канальной прокладки показал, что погрешность от их использования не превышает 2% во всем диапазоне вычисления

На основе полученных аппроксимирующих зависимостей, достаточно точно описывающих связь теплового потока и рационально распределенного объема, легко определяется оптимальный объем теплоизоляции При этом в случае диаметров до 279 мм функция для вычисления оптимального объема имеет вид

ц.

(35)

Цо,о * * '

где Цт - суммарные капвложения в изоляцию с учетом дисконтирования, руб/м3, Ц(ч() - Т"01 сэ а„р, с а , - программно вычисляемые коэффициенты, табличные значения которых приведены в тексте диссертации

Соответственно для труб диаметром свыше 279 мм функция для вычисления оптимального объема имеет вид

[к+к)

В пятой главе произведен также комплексный анализ влияния выбора типа лотка на минимум функции дисконтированных затрат и на выбор теплоизоляционного материала Как показано на графике рис 2, учет влияния дополнительных капвложений в лотки и земляные работы позволяет при существующем уровне цен получать дополнительный экономический эффект до 15% за счет выбора материала с меньшей теплопроводностью и перехода на лоток с меньшими геометрическими характеристиками Установлено, что этот эффект увеличивается с увеличением диаметра трубопровода

0 1 05 09 13

Диаметры труб, м

Рис 2 Дополнительный экономический эффект от комплексной оптимизации по сравнению с нормативной теплозащитой

Далее с использованием разработанного ПВК выполнен динамический анализ влияния затратообразующих факторов на величину дисконтированных затрат В результате проведенного анализа установлено, что в условиях неравномерного роста цен на тепловую энергию, железобетон и теплоизоляционные материалы границы перехода на тот или иной тип лотка при комплексной оптимизации смещаются, что может кардинально повлиять на изменение выбора типа лотка и толщину теплоизоляции При этом главным определяющим фактором является опережающий рост цен на теплоэнергию Поэтому при выполнении оптимизационных расчетов теплозащиты трубопроводов необходимо закладывать в расчет стоимость

теплоты с некоторым коэффициентом запаса Это связано с тем, что срок службы железобетонных лотков во много раз больше срока службы теплоизоляционных материалов, поэтому необходимо иметь некоторый запас внутреннего пространства лотка для использования в последующем изоляции большей толщины, которая может стать оптимальной при более высокой стоимости энергии

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1 Проведенный анализ состояния систем теплоснабжения в России свидетельствует о необходимости реконструкции до 80% теплотрасс Реконструкция существующих и строительство новых систем для транспортировки теплоты должно осуществляться с использованием методик, позволяющих обеспечивать максимум интегрального эффекта

2 Определены условия и получены расчетные формулы для оценки экономической целесообразности и оптимальности теплозащиты плоских и цилиндрических поверхностей Показано, что процедуры выбора оптимального варианта и проверки его экономической целесообразности определяются выполнением различных условий и поэтому являются независимыми друг от друга Установлено, что наибольшая эффективность теплозащиты может быть достигнута только при одновременном выполнении условий экономической целесообразности и оптимальности

3 Получено уточненное аналитическое решение задачи оптимизации многослойной теплозащиты цилиндрических поверхностей На основе полученного решения разработана адаптированная к современным экономическим условиям аналитическая методика оптимизации теплозащиты наружных трубопроводов, дополнительно учитывающая специфику многослойных конструкций и долговечность используемых теплоизоляционных материалов Обоснованы и сформулированы общие принципы рациональной теплозащиты трубопроводов и оборудования, основанные на выборе теплоизоляционных материалов, способных обеспечивать достижение глобального максимума интегрального эффекта

4 В качестве критериев для совокупной оценки эффективности теплоизоляционных материалов предложено использовать полный и частный потребительские потенциалы, объединяющие в себе комплекс единичных свойств (теплопроводность, стоимость, долговечность), влияющих на технико-экономические характеристики теплозащиты Разработана универсальная методика сопоставления и выбора теплоизоляционных материалов, позволяющая достигать наибольшего экономического эффекта от устройства теплозащиты наружных трубопроводов

5 Показано, что использование данной методики при обосновании оптимальной теплозащиты наружного трубопровода диаметром 426 мм со средней температурой теплоносителя 90°С позволяет добиться примерно 40%-го сокращения тепловых потерь, получив при этом приращение интегрального эффекта 626,9 руб/м при индексе доходности дополнительных капвложений в оптимальный вариант по сравнению с нормативным 2,5 руб/руб, сроке окупаемости 6,4 года и внутренней норме доходности 16 % в год

6 Разработана уточненная математическая модель для решения задачи оптимизации теплозащиты при канальной прокладке трубопроводов, позволяющая определить минимум функции дисконтированных затрат и

соответствующие ему значения толщин теплоизоляционных слоев с учетом дополнительных капвложений в лотки и земляные работы Разработан численный метод оптимизации теплозащиты трубопроводов тепловых сетей, позволяющий минимизировать дисконтированные затраты, с учетом дискретного характера функции капвложений в элементы конструкции теплосети

7 Создан универсальный программно-вычислительный комплекс для расчета оптимальной теплозащиты трубопроводов, внедренный на ОАО ВоТГК филиал «Саратовские тепловые сети» и предприятии ФГУП «Саратовский агрегатный завод» Экономический эффект, подтвержденный актом внедрения, составляет 4 млн 637 тыс руб

8 С использованием разработанного программно-вычислительного комплекса выполнен анализ экономической эффективности получаемых оптимальных решений при существующем уровне цен В результате установлено, что за счет использования разработанной методики комплексной оптимизации теплозащиты трубопроводов, учитывающей дискретный характер капвложений в лотки и земляные работы в условиях подземной канальной прокладки, может быть получен дополнительный экономический эффект от 5 до 15%

Основные результаты отражены в следующих публикациях:

1 Хомякова О П Технико-экономическая оптимизация теплозащиты наружных трубопроводов тепловых сетей / Б А Семенов, О П Хомякова // Известия вузов Проблемы энергетики -Казань КГЭУ, 2006 -С 61-70

2 Хомякова О П Критерии технико-экономической оценки потенциальной эффективности теплоизоляционных материалов с учетом их долговечности /ЮГ Иващенко, Б А Семенов, Г Г Старостин, А Ю Букарева, О П Хомякова // Известия вузов Строительство - Новосибирск НГАСУ, 2004 - С 32-38

3 Хомякова О П Программа расчета оптимальной толщины тепловой изоляции трубопроводов теплоснабжения и выбора экономически эффективных теплоизоляционных материалов / Б А Семенов, О П Хомякова // Актуальные вопросы энергосбережения и повышения эффективности систем теплогазоснабжения, энергетических сетей и комплексов межвуз науч сб - Саратов СГТУ,2001 -С49-53

4 Хомякова О П Оптимизация теплозащиты трубопроводов двухтрубных тепловых сетей при подземной канальной прокладке / Б А Семенов, О П Хомякова // Вопросы совершенствования систем теплогазоснабжения и вентиляции межвуз науч сб — Саратов СГТУ, 2002 - С 40-^8

5 Хомякова О П Сравнение оптимальных и нормативных значений удельных линейных тепловых потерь в условиях двухтрубной канальной прокладки трубопроводов / Б А Семенов, О П Хомякова, В В Щербаков // Вопросы совершенствования систем теплогазоснабжения и вентиляции межвуз науч сб -Саратов СГТУ, 2002 -С 50-52

6 Хомякова ОП Зависимость для укрупненной оценки капитальных вложений в железобетонные каналы, используемые при подземной прокладке трубопроводов / Б А Семенов, ОП Хомякова // Научно-технические

проблемы совершенствования и развития систем газоэнергоснабжения межвуз науч сб -Саратов СГТУ,2004 - С 152-157

7 Хомякова О П Численный метод оптимизации теплозащиты при канальной прокладке тепловых сетей с учетом дискретности стандартного номенклатурного ряда железобетонных лотков / О П Хомякова //Энергосбережение в промышленности и теплоэнергетике сб науч трудов -Саратов СГГУ,2005 -С 168-176

8 Хомякова ОП Программно-вычислительный комплекс для расчета оптимальной теплозащиты трубопроводов тепловых сетей и подбора стандартных элементов конструкции в условиях подземной канальной прокладки / О П Хомякова // Материалы Пятой Рос науч -техн конф сб докл - Ульяновск УлГТУ, 2006 Т 2 - С 76-79

9 Хомякова О П Принципы эффективной теплозащиты трубопроводов и оборудования / Б А Семенов, О П Хомякова // Проблемы рационального использования топливно-энергетических ресурсов и энергосбережения межвуз науч сб -Саратов СГТУ,2006 - С 55-69

ХОМЯКОВА Ольга Павловна

ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕПЛОЗАЩИТЫ ТРУБОПРОВОДОВ И ОБОРУДОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

Корректор О А Панина

Подписано в печать 25 04 07 Формат 60x84 1/16

Бум офсет Уел печл 1,0 Уч-издл 1,0

Тираж 100 экз Заказ 154 Бесплатно

Саратовский государственный технический университет 410054, Саратов, Политехническая ул , 77

Отпечатано в РИЦ СГТУ 410054, г Саратов, Политехническая ул, 77

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ. АКТУАЛЬНОСТЬ ЗАДАЧИ.

1.1 Анализ уровня тепловых потерь в существующих тепловых сетях.

1.2 Нормативные документы и нормирование теплозащиты.

1.3 Существующие методики определения требуемой толщины теплоизоляционного слоя трубопроводов.

1.4. Постановка задачи исследования.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1:

ГЛАВА 2. ОБОСНОВАНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНОГО ПОДХОДА И МЕТОДИКИ ОПТИМИЗАЦИИ ТЕПЛОЗАЩИТЫ ТРУБОПРОВОДОВ.;

2.1. Современные принципы и критерии для оценки экономической целесообразности и оптимальности инвестиционных проектов

2.1.1. Чистый дисконтированный доход.

2.1.2. Индекс доходности.

2.1.3. Срок окупаемости.

2.1.4. Внутренняя норма доходности.

2.1.5. Условие оптимальности.

2.2. Выбор параметра оптимизации и обоснование уточненной математической модели функции отклика

2.3. Получение уточненного аналитического решения задачи оптимизации теплозащиты наружных трубопроводов

2.4. Принципы эффективной теплозащиты трубопроводов и оборудования. 51 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2:

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЧИСЛЕННОГО МЕТОДА ОПТИМИЗАЦИИ ТЕПЛОЗАЩИТЫ ТРУБОПРОВОДОВ ДЛЯ УСЛОВИЙ ПОДЗЕМНОЙ КАНАЛЬНОЙ ПРОКЛАДКИ.

3.1. Разработка уточненной математической модели с учетом дополнительных капвложений в железобетонные лотки и земляные работы.

3.2. Выбор метода численной минимизации функции нескольких переменных.

3.3. Адаптация метода покоординатного спуска к решению задачи оптимизации теплозащиты трубопроводов.

3.4. Описание программно-вычислительного комплекса, разработанного для расчета оптимальной теплозащиты в условиях канальной прокладки трубопроводов.

3.4.1. Основные возможности комплекса и его интерфейс

3.4.2. Программно-вычислительный комплекс расчета оптимальной теплозащиты

3.4.3. Тестирование алгоритма поиска оптимальной толщины теплоизоляционного слоя

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3:

ГЛАВА 4. ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДИКИ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНЫХ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ТЕПЛОЗАЩИТЫ ТРУБОПРОВОДОВ И ОБОРУДОВАНИЯ

4.1. Методы и критерии для комплексной количественной оценки качества теплоизоляционных материалов

4.1.1. Комплексный показатель эффективности теплоизоляционных материалов первого рода

4.1.2. Дифференциальный критерий потребительской эффективности

4.1.3. Полный потребительский потенциал теплоизоляционного материала.

4.1.4. Частные потребительские потенциалы теплоизоляционных материалов в конструкциях

4.1.5. Зависимость между индексами доходности и частными потребительскими потенциалами теплоизоляционных материалов при теплозащите плоских поверхностей оборудования

4.1.6. Результирующие показатели интегральной эффективности теплозащиты

4.2. Оценка потребительской эффективности материалов, используемых для теплозащиты трубопроводов

4.2.1. Обоснование методики определения частных потребительских потенциалов теплоизоляционных материалов при теплозащите трубопроводов

4.2.2. Зависимость индекса доходности инвестиций в теплозащиту трубопроводов от величины частного потребительского потенциала теплоизоляционного материала

4.2.3. Анализ влияния теплопроводности материалов, характеризующихся одинаковыми значениями частных потребительских потенциалов в плоских конструкциях, на индекс доходности инвестиций в теплозащиту трубопроводов

4.2.4. Универсальная методика оценки сравнительной эффективности теплоизоляционных материалов при теплозащите трубопроводов и оборудования

ГЛАВА 5. АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ДОСТИЖЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОЙ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕПЛОЗАЩИТЫ ПРИ КАНАЛЬНОЙ ПРОКЛАДКЕ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

5.1. Зависимость дисконтированных затрат от физико-экономических свойств теплоизоляционного материала в условиях канальной прокладки

5.2. Вычисление оптимального объема тепловой изоляции при её рациональном распределении по трубам для различных видов зависимостей теплового потока от рационально распределенного объема

5.3. Влияние выбора типа лотка на минимум функции дисконтированных затрат и на выбор теплоизоляционного материала

5.4. Влияние соотношения затратообразующих составляющих функции дисконтированных затрат на выбор лотка оптимального типа

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 5:

Актуальность работы: В настоящее время Россия располагает крупнейшим в мире топливно-энергетическим комплексом, который длительное время развивался по пути концентрации тепловых нагрузок и централизации теплоснабжения на основе комбинированной выработки тепловой и электрической энергии. Системы централизованного теплоснабжения обеспечивают тепловой энергией до 75 % потребителей. Общая протяженность тепловых сетей в Российской Федерации составляет более 257 тыс. км. Преобладающим видом прокладки, около 80 %, является подземная прокладка в непроходных каналах. Бесканальные прокладки и надземные трубопроводы составляют не более 20 %.

Основной объем тепловых сетей в Российской Федерации был проложен или реконструирован в 70-80-е годы XX века. Прогрессирующий износ изоляционных конструкций и тепловых коммуникаций в настоящее время превышает допустимые нормы и приводит к чрезмерным тепловым потерям. По опубликованным данным, реальные тепловые потери трубопроводов тепловых сетей составляют 324 млн. Гкал/год, или 59,5 млн. т у.т./год, что составляет около 16% отпускаемой потребителям теплоты. Таким образом, в существующих тепловых сетях имеются большие резервы экономии тепловой энергии.

Согласно Энергетической стратегии России на период до 2020 года, приоритетными направлениями развития энергетики и теплоснабжения являются снижение удельных затрат топлива при производстве и потреблении энергоресурсов за счет применения энергосберегающих технологий и оборудования, увеличение надежности теплоснабжения, а также сокращение тепловых потерь при транспортировке теплоносителя. Успешное решение этих задач связано с заменой основного теплофикационного оборудования, использованием новейших высокоэффективных теплоизоляционных материалов для теплозащиты трубопроводов, а также с совершенствованием методов расчета тепловых сетей на основе поиска оптимальных решений и системного подхода.

В последние годы активные действия по усилению теплозащиты оборудования, трубопроводов и потребителей теплоты предпринимаются на законодательном уровне. Ужесточение энергосберегающей политики требует применения теплоизоляционных материалов нового поколения с улучшенными теплотехническими свойствами. Российский рынок теплоизоляционных материалов в настоящее время достаточно обширен за счет появления на нем продукции отечественных и зарубежных фирм, предлагающих широкую номенклатуру теплоизоляционных материалов с различными свойствами, техническими и эксплуатационными характеристиками. Такое разнообразие требует от проектировщиков обоснованного выбора теплоизоляционных материалов в каждом конкретном случае. Поэтому для успешного решения проблемы сбережения энергетических и материальных ресурсов необходимо внедрять в практику проектирования, реконструкции и строительства систем теплоснабжения новые методы расчета, позволяющие выбирать наиболее рациональные теплоизоляционные материалы и принимать оптимальные проектные решения. От этого зависит успешная реализация государственной энергетической стратегии, создающей предпосылки для ускоренного развития и технического перевооружения экономики нашей страны.

В разные годы разработкой методов расчета рациональной теплозащиты тепловых сетей и оборудования занимались: Е.Я. Соколов, Е.П. Шубин, С.В. Хижняков, В.П. Витальев, Б.М. Шойхет, JI.B. Ставрицкая, Ю.Е. Николаев, Ю.М. Хлебалин, Гурьев В.В. и другие.

Настоящая работа посвящена решению проблемы сокращения потерь тепловой энергии в тепловых сетях за счет комплексной оптимизации параметров теплоизоляционных конструкций трубопроводов и выбора наиболее рациональных теплоизоляционных материалов на основе современных методов технико-экономического анализа.

Цель диссертационной работы: Совершенствование методов оптимизационного расчета теплозащиты трубопроводов, оборудования и обоснование методики выбора теплоизоляционных материалов для улучшения эксплуатационных характеристик и показателей экономичности тепловых сетей с разработкой необходимого программного обеспечения.

Объект исследования: Теплотеряющие элементы и трубопроводы тепловых сетей, теплоизоляционные конструкции и материалы.

Задачи исследования:

1. Обоснование принципиального подхода к оптимизации теплозащиты оборудования и трубопроводов, основанного на достижении глобального максимума интегрального эффекта.

2. Получение уточненного аналитического решения задачи оптимизации теплозащиты цилиндрических поверхностей наружных трубопроводов, дополнительно учитывающего теплофизические и стоимостные показатели внешнего покровного слоя теплоизоляционной конструкции, а также потери теплоты через теплопроводные включения, обусловленные наличием крепежных деталей и опор теплотрассы.

3. Разработка математического описания, программного обеспечения и алгоритма реализации численного метода оптимизации параметров теплозащиты тепловых сетей для условий подземной канальной прокладки с учетом взаимного влияния трубопроводов и дискретного характера дополнительных капвложений в железобетонные лотки и земляные работы.

4. Обоснование критериев для комплексной оценки потребительской эффективности теплоизоляционных материалов на основе анализа условий достижения глобального максимума интегрального эффекта при теплозащите поверхностей плоской и цилиндрической формы.

5. Разработка программного обеспечения и создание программно-вычислительного комплекса для обоснования оптимальных параметров теплозащиты, выбора наиболее рациональных материалов и подбора стандартных элементов конструкции трубопроводов тепловых сетей.

Научная новизна работы:

1. Обоснованы принципы и получена целевая функция для решения задач, связанных с оптимизацией параметров теплозащиты трубопроводов и теплоиспользующего оборудования.

2. Получено строгое аналитическое решение задачи оптимизации теплозащиты цилиндрических поверхностей в виде трансцендентного критериального уравнения, на основе которого разработана уточненная методика оптимизации теплозащиты наружных трубопроводов тепловых сетей.

3. Разработан и программно реализован численный метод комплексной оптимизации теплозащиты трубопроводов применительно к условиям подземной канальной прокладки, учитывающий взаимное влияние трубопроводов и дискретный характер изменения капвложений в стандартные элементы конструкции тепловых сетей.

4. Для совокупной оценки качества теплоизоляционных материалов введены понятия полного и частного потребительских потенциалов теплоизоляционного материала. Эти критерии объединяют в себе комплекс единичных свойств (теплопроводность, стоимость, долговечность), отражая их совокупное влияние на результирующие технико-экономические характеристики теплозащиты любых реальных объектов. Получены выражения для расчета этих критериев.

5. Предложен универсальный относительный показатель, названный коэффициентом интегральной эффективности теплозащиты, который удобен для оценки результирующей технико-экономической эффективности конкурирующих вариантов теплоизоляционных конструкций.

6. Получены аналитические зависимости, связывающие результирующий коэффициент интегральной эффективности и индексы доходности теплозащиты с потребительскими потенциалами теплоизоляционных материалов при теплозащите поверхностей плоской и цилиндрической формы.

Практическая ценность диссертации определяется решением актуальной задачи, представляющей интерес для предприятий и организаций, занимающихся проектированием, реконструкцией и эксплуатацией тепловых сетей. Главным практическим результатом является создание программно-вычислительного комплекса (ПВК) для обоснования оптимальных параметров теплозащиты трубопроводов, выбора наиболее рациональных материалов и подбора стандартных элементов конструкции тепловых сетей.

Имеется экспертное заключение научно-исследовательского и проектного института ФГУП «НИПИгипропромсельстрой» о возможности использования ПВК для расчета оптимальной теплозащиты трубопроводов. Согласно этому документу, программно-вычислительный комплекс позволяет на стадии проектирования магистральных и распределительных тепловых сетей сократить расчетные теплопотери в среднем на 10-15 % относительно нормативного уровня, установленного СНиП 41-03-2003, и заложить в проект вариант, способный обеспечивать достижение максимального интегрального эффекта от теплозащиты при эксплуатации системы теплоснабжения. Кроме того, использование ПВК значительно снижает трудоемкость работы проектировщиков при определении требуемой толщины тепловой изоляции и подборе стандартных элементов конструкции канала за счет полной автоматизации расчета.

Созданный программно-вычислительный комплекс внедрен на предприятии ОАО ВоТГК филиал «Саратовские тепловые сети» (Акт внедрения, приказ № 345 от 8 декабря 2006 г.).

Результаты расчета с использованием программно-вычислительного комплекса внедрены на предприятии ФГУП «Саратовский агрегатный завод» (Акт внедрения, приказ № 127 от 19 октября 2005 г.). Ожидаемый интегральный эффект за нормативный срок службы реконструированной внутриплощадочной теплосети предприятия составляет 4 млн. 637 тыс. руб.

Автор защищает:

• результаты аналитических исследований, в результате которых получено трансцендентное критериальное уравнение для расчета параметров оптимальной теплозащиты цилиндрических поверхностей, положенное в основу уточненной методики оптимизации теплозащиты наружных трубопроводов;

• разработанный для условий подземной канальной прокладки численный метод оптимизации теплозащиты трубопроводов, дополнительно учитывающий взаимное влияние трубопроводов и дискретный характер изменения капвложений в стандартные элементы конструкции тепловых сетей;

• программно-вычислительный комплекс для расчета оптимальной теплозащиты трубопроводов.

Личный вклад автора заключается в следующем:

1. Обоснованы принципы и получена целевая функция для решения задач, связанных с оптимизацией параметров теплозащиты теплоиспользующего оборудования и трубопроводов.

2. Аналитическим путем решена задача оптимизации теплозащиты цилиндрических поверхностей, получено трансцендентное критериальное уравнение, на основе которого разработана уточненная методика оптимизации теплозащиты наружных трубопроводов тепловых сетей. f 3. Разработана и программно реализована методика численного метода оптимизации теплозащиты трубопроводов для условий подземной канальной прокладки, учитывающая взаимное влияние трубопроводов и дискретный характер изменения капвложений в стандартные элементы конструкции тепловых сетей.

4. Сформулированы принципы и обоснована методика сравнения технико-экономической эффективности теплоизоляционных материалов в конструкциях по конечному результату. Предложен универсальный относительный показатель: коэффициент интегральной эффективности теплозащиты. Для количественной оценки качества различных теплоизоляционных материалов предложено использовать их полный и частный потребительские потенциалы. Получены аналитические зависимости, связывающие коэффициент интегральной эффективности теплозащиты с потребительскими потенциалами теплоизоляционных материалов при теплозащите плоских и цилиндрических поверхностей.

5. Разработан, апробирован и внедрен в практику программно-вычислительный комплекс для расчета оптимальной теплозащиты трубопроводов тепловых сетей.

Работа выполнена на кафедре «Промышленная теплотехника» в ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет» под руководством доктора технических наук, профессора Семенова Бориса Александровича.

Публикации: По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том числе: 1 статья в центральном журнале, рекомендованном ВАК, и 8 статей в сборниках научных трудов и материалах конференций [81-89].

На защиту выносятся:

1. Уточненная математическая модель и полученное на ее основе трансцендентное критериальное уравнение для расчета параметров оптимальной теплозащиты цилиндрических поверхностей. 2. Численный метод оптимизации теплозащиты трубопроводов в условиях подземной канальной прокладки, дополнительно учитывающий взаимное влияние трубопроводов и дискретный характер изменения капвложений в стандартные элементы конструкции тепловых сетей.

3. Методика совокупной оценки свойств теплоизоляционных материалов, основанная на определении полного и частного потребительских потенциалов.

4. Методика выбора теплоизоляционных материалов для нормативной теплозащиты трубопроводов по условию достижения максимальных индексов доходности.

5. Методика выбора теплоизоляционных материалов для оптимальной теплозащиты трубопроводов по условию достижения глобального максимума интегральной эффективности теплозащиты.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на ежегодных научных семинарах и научно-технических конференциях Саратовского государственного технического университета (2000-2007 гт.); на научно-технической конференции Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова (февраль 2003 г.); на пятой Российской научно-технической конференции «Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности» (Ульяновск, апрель 2006 г.); а также на Всероссийской научно-технической конференции «Энергетика. Энергоэффективность. 2007» (Саратов, апрель 2007 г.).

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 192 страницах и состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы и приложений на 11 страницах. Работа содержит 40 рисунков, 24 таблицы. Список использованной литературы включает 111 наименований.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

1. Проведенный анализ состояния систем теплоснабжения в России свидетельствует о необходимости реконструкции до 80% теплотрасс. Реконструкция существующих и строительство новых систем для транспортировки теплоты должно осуществляться с использованием методик, позволяющих обеспечивать максимум интегрального эффекта.

2. Определены условия и получены расчетные формулы для оценки экономической целесообразности и оптимальности теплозащиты плоских и цилиндрических поверхностей. Показано, что процедуры выбора оптимального варианта и проверки его экономической целесообразности определяются выполнением различных условий и поэтому являются независимыми друг от друга. Установлено, что наибольшая эффективность теплозащиты может быть достигнута только при одновременном выполнении условий экономической целесообразности и оптимальности.

3. Получено уточненное аналитическое решение задачи оптимизации многослойной теплозащиты цилиндрических поверхностей. На основе полученного решения разработана адаптированная к современным экономическим условиям аналитическая методика оптимизации теплозащиты наружных трубопроводов, дополнительно учитывающая специфику многослойных конструкций и долговечность используемых теплоизоляционных материалов. Обоснованы и сформулированы общие принципы рациональной теплозащиты трубопроводов и оборудования, основанные на выборе теплоизоляционных материалов, способных обеспечивать достижение глобального максимума интегрального эффекта.

4. В качестве критериев для совокупной оценки эффективности теплоизоляционных материалов предложено использовать полный и частный потребительские потенциалы, объединяющие в себе комплекс единичных свойств (теплопроводность, стоимость, долговечность), влияющих на технико-экономические характеристики теплозащиты. Разработана универсальная методика сопоставления и выбора теплоизоляционных материалов, позволяющая достигать наибольшего экономического эффекта от устройства теплозащиты наружных трубопроводов.

5. Показано, что использование данной методики при обосновании оптимальной теплозащиты наружного трубопровода диаметром 426 мм со средней температурой теплоносителя 90°С позволяет добиться примерно 40%-го сокращения тепловых потерь, получив при этом приращение интегрального эффекта 626,9 руб/м при индексе доходности дополнительных капвложений в оптимальный вариант по сравнению с нормативным 2,5 руб/руб, сроке окупаемости 6,4 года и внутренней норме доходности 16 % в год.

6. Разработана уточненная математическая модель для решения задачи оптимизации теплозащиты при канальной прокладке трубопроводов, позволяющая определить минимум функции дисконтированных затрат и соответствующие ему значения толщин теплоизоляционных слоёв с учетом дополнительных капвложений в лотки и земляные работы. Разработан численный метод оптимизации теплозащиты трубопроводов тепловых сетей, позволяющий минимизировать дисконтированные затраты, с учетом дискретного характера функции капвложений в элементы конструкции теплосети.

7. Создан универсальный программно-вычислительный комплекс для расчета оптимальной теплозащиты трубопроводов, внедренный на ОАО ВоТГК филиал «Саратовские тепловые сети» и предприятии ФГУП «Саратовский агрегатный завод». Экономический эффект, подтвержденный актом внедрения, составляет 4 млн. 637 тыс. руб.

8. С использованием разработанного программно-вычислительного комплекса выполнен анализ экономической эффективности получаемых оптимальных решений при существующем уровне цен. В результате установлено, что за счет использования разработанной методики комплексной оптимизации теплозащиты трубопроводов, учитывающей дискретный характер капвложений в лотки и земляные работы в условиях подземной канальной прокладки, может быть получен дополнительный экономический эффект от 5 до 15%.

1. Авдолимов Е.М. Водяные тепловые сети /Авдолимов Е.М., Шальнов А.П. -Москва: Стройиздат, 1984.-288 с.

2. Авдолимов Е.М. Реконструкция водяных тепловых сетей / Авдолимов Е.М. -Москва: Стройиздат, 1990. 305 с. - ISBN 5274006639

3. Андрющенко А.И. Проблемы развития систем теплофикации городов / А.И. Андрющенко, Ю.Е. Николаев, Б.А. Семенов // Изв. вузов. Проблемы энергетики, 2003. №5-6. С. 95-104.

4. Банда Б. Методы оптимизации: вводный курс. / Банди Б. // Пер. с. англ.- М.: Радио и связь, 1988. 128 с.

5. Бухин В. Е. Предварительно изолированные трубопроводы для систем централизованного теплоснабжения / Бухин В. Е. М.: Новости теплоснабжения, 2002. -№ 3, (19). - С. 25-31.

6. Васильев А. Ф. Рекомендации по применению теплоизоляционных материалов и конструкций для трубопроводов, оборудования и емкостей / Васильев А. Ф., Наумов Д. А. М.: Новости теплоснабжения, 2001. - № 9(13). -С. 41-48.

7. Васильев Ф.П. Численные методы решения экстремальных задач. / Васильев Ф.П. // изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Наука, 1988. - 549 с.

8. Витальев В. П. Бесканальные прокладки тепловых сетей / Витальев В. П. -М.: Энергоатомиздат, 1983. 280 с.

9. Водяные тепловые сети: справочное пособие по проектированию / И. В. Беляйкина, В. П. Витальев, Н. К. Громов, Л. П. Иголка; под ред. Н. К. Громова, Е. П. Шубина. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 376с. - ISBN 5-283-00114-8.

10. Гитман Л.Д. Основы инвестирования / Гитман Л.Д., Джонк М.Д., пер. с англ. М.: Дело, 1997. -1008 с.

11. Гранум X. Оптимизация теплоизоляции зданий: экономия энергии при застройке городов. / Гранум X. // Трондхеймский университет. Норвегия М.: Стройиздат, 1983. С. 304-331.

12. Громов Н.К. Городские теплофикационные системы / Громов Н.К. М.: Энергия, 1974. - 150 с.

13. Громов Н.К. Совершенствование конструкций подземных тепловых сетей. / Громов Н.К., Лямин А.А., Сурис М.А., Шубин Е.П. М.: Стройиздат, 1979. -174 с.

14. Грушман Р. П. Справочник теплоизолировщика / Грушман Р. П. Л.: Стройиздат, 1980. - 184 с.

15. Гурьев В.В. Тепловая изоляция в промышленности. Теория и расчет. / Гурьев В.В. и др. М.: Стройиздат, 2003. - 416 е., ISBN 5-274-01483-6.

16. Гусев Ю.Л. Котельные установки и тепловые сети. / Гусев Ю.Л., Копьев С.Ф.-М.: Госиздат, 1962.-311 с.

17. Закс Л. Статистическое оценивание / Закс Л. М: Статистика, - 1976. - С. 345-347.

18. Зангвилл У. Нелинейное программирование. Единый подход. / Зангвилл У. -М.: Сов. радио, 1973.-312 с.

19. Зеленский Ю.Б. Теория эффективности инвестиций. / Зеленский Ю.Б., Баландин B.C. Саратов: Издат. центр Сарат. гос. социально-экон. ун-та, 1999. -216 с.

20. Зеленский Ю.Б. Экономическое обоснование инвестиционных проектов на предприятиях Саратовской области: типовая методика. / Зеленский Ю.Б., Баландин B.C. Саратов: Издат. центр Сарат. гос. социально-экон. ун-та, 1999.-100 с.

21. О.Зенкевич. Конечные элементы и аппроксимация. / О.Зенкевич, К.Морган -М.: Мир, 1986,-318с.

22. Иванов В.В. К оценке тепловых потерь подземных теплотрасс / В.В. Иванов, В.В. Василенко, С.В. Черныш // Известия вузов. Строительство. -Новосибирск: НГАСУ, 2000. - № 1. С.65-69.

23. Ильинский В.М. Строительная теплофизика. / Ильинский В.М. М.: Высшая школа, 1974. - 320 с.

24. Ионин А.А. Надежность систем тепловых сетей. / Ионин А.А. М: Стройиздат, 1989. - 263 с. - ISBN

25. Ионин А.А. Теплоснабжение. / Ионин А.А., Хлыбов Б.М., Братенков В.Н., Терлецкая Е.Н. М.: Стройиздат, 1982. - 336 с.

26. Исаченко В.П. Теплопередача. / Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. -М.: Энергоиздат, 1981.-417 с.

27. Кендалл М. Статистические выводы и связи / Кендалл М., Стьарт А. М.: Наука, 1973.-С. 736-742.

28. Козин В.Е. Теплоснабжение / Козин В. Е., Левина Т. А., Марков А. П. и др.. М.: Высшая школа, 1980. - 408 с.

29. Концепция развития теплоснабжения в России, включая коммунальную энергетику, на среднесрочную перспективу: Официальная информация. М: Минэнерго РФ, 2002.

30. Копьев С.Ф. Теплоснабжение. / Копьев С.Ф. М.: Госстройиздат, 1953. -496 с.

31. Ливчак В.И. Совершенствование систем централизованного теплоснабжения крупных городов России / Ливчак В.И. М.: АВОК, 2004. -№5.-С. 42-50.

32. Липовских В.М. Основные направления энергоэффективности при эксплуатации тепловых сетей / Липовских В.М. М.: Энергосбережение, 1999. -№1.-С. 10-12.

33. Лопатин Б. В. Тепловые сети: строительные конструкции и их расчет. / Лопатин Б. В. М.: Госстройиздат, 1954. - 250 с.

34. Лоусон Ч.Численное решение задач метода наименьших квадратов / Лоусон Ч., Хенсон Р. // перев. с англ. М.: Наука, 1986. - 230 с.

35. Львов Д.С. Современные проблемы энергосбережения в России / Львов Д.С., Некрасов В. С. // Энергоэффективная экономика основа устойчивого развития России в XXI веке : сб. докл. межд. симп. - М.: 2001.

36. Лямин А.А. Проектирование и расчет конструкций тепловых сетей / Лямин А.А., Скворцов А.А. М.: Стройиздат, 1965. - 296 с.

37. Малая Э.М. Современные теплоизоляционные конструкции / Э.М. Малая, М.Э. Яковлев, С.А. Сергеева // Энергосбережение и эффективность систем теплогазоснабжения и вентиляции: межвуз. научн. сб. Саратов: СГТУ, 2000. -С. 91-93.

38. Малая Э.М. Проблемы энергосбережения в жилищно-коммунальном хозяйстве / Э.М. Малая, С.А. Сергеева // Научно-технические проблемы совершенствования и развития систем газоэнергоснабжения: межвуз. науч. сб. -Саратов: СГТУ, 2004. С. 136-141.

39. Мастепанов A.M. О федеральной политике в области энергоэффективности / Мастепанов А.М. // Энергоэффективная экономика основа устойчивого развития России в XXI веке : сб. докл. межд. симп. - М.: 2001.

40. Матвеев В. А. Энергоэффективность ключевая задача российской экономики / Матвеев В. А. // Энергоэффективная экономика - основа устойчивого развития России в XXI веке : сб. докл. межд. симп. - М.: 2001.

41. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования, официальное издание / Утверждено: Госстрой России № 7-12/47. М.: Информэлектро, 1994. - 78 с.

42. Михеев М.А. Основы теплопередачи. / Михеев М.А., Михеева И.М. М.: Энергия, 1977.-343 с.

43. Николаев Ю.Е. Взаимозависимость тепловых потерь в системах теплоснабжения и влияние их на топливную экономичность / Ю.Е. Николаев, А.И. Андрющенко. Саратов: Вестник СГТУ, 2004. - №3. - С.80-85.

44. Николаев Ю.Е. Влияние типа источника теплоснабжения на выбор тепловой защиты трубопроводов / Ю.Е. Николаев, Д.В. Новиков, А.А. Васильев // Новости теплоснабжения. 2005. - №5 (май). - С.34-36

45. Овчаренко Е.Г. Тепловая изоляция и энергосбережение / Овчаренко Е.Г., Артемьев В.М., Шойхет Б.М., Жолудов B.C. М.: Энергосбережение, 1999. -№2.-С. 37-43.

46. Полак Э. Численные методы оптимизации / Полак Э. // перев. с англ. М.: Мир, 1974.-374 с.

47. Поллард Дж. Справочник по вычислительным методам статистики / Поллард Дж. // перевод с англ. Занадворова B.C. М.: Финансы и статистика, 1982.-344 с.

48. Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. / Рыжик И.М. -М. -Л.: ОГИЗ, 1948. 400 с.

49. Сводный отчет о работе отопительных котельных и тепловых сетей по Российской Федерации за 2000 год / Госкомстат России. М., 2001.

50. Сеа Ж. Оптимизация. Теория и алгоритмы. / Сеа Ж. // пер. с франц.- М.: Мир, 1973.-244 с.

51. Семенов Б.А. Критерий экономической целесообразности выбора теплоизоляционных материалов / Семенов Б.А. // Современное строительство: Сб. тр.межд. научн-практ. конф. Пенза: ПДЗ, 1998. - С. 176-177.

52. Семенов Б.А. Методика выбора теплоизоляционных материалов по условиям экономической целесообразности / Семенов Б.А. // Композиционные строительные материалы. Теория и практика: Научн. сб. ч.П Пенза: 2000. - С. 90-92.

53. Семенов Б.А. Нестационарная теплопередача и эффективность теплозащиты ограждающих конструкций зданий / Семенов Б А. Саратов: СГТУ, 1996. -176 с.

54. Семенов Б.А. Обобщенное решение задачи оптимизации теплозащиты цилиндрических стенок / Семенов Б.А. // Актуальные проблемы развития систем теплогазоснабжения и вентиляции: Межвуз. научн. сб. Саратов: СГТУ, 1998.-С. 49-57.

55. Семенов Б.А.Оптимизация параметров теплоиспользования в систеиах централизованного теплоснабжения городов / Семенов Б.А. // автореф. диссерт. на соиск. уч.степ. докт.наук. (05.14.01) Саратов: СГТУ, 2002. - 40 с.

56. Семенов Б.А. Оценка целесообразности усиления теплозащиты зданий на основе кредитного финансирования / Семенов Б.А. // Повышение эффективности систем теплогазоснабжения и вентиляции: межвуз. научн. сб. -Саратов: СГТУ, 1999. С. 43-^8.

57. Семенов Б.А. Сравнение оптимальных и нормативных значений линейной плотности теплового потока при расчете теплозащиты наружных трубопроводов. / Семенов Б.А., Дьяков А.Б. Саратов: СГТУ, 1998. - 58 с.

58. Семенов Б.А. Технико-экономическое обоснование принципов рациональной теплозащиты / Б.А. Семенов // Вопросы совершенствования региональных энергетических систем и комплексов: Сб. научн. Трудов -Саратов: СГТУ, 1999, С. 55-60.

59. Семенов Б.А. Экономическая целесообразность усиления теплозащиты существующих зданий / Семенов Б.А. // Проблемы научно-технического прогресса в строительстве в преддверии нового тысячелетия: Научн. сб-Пенза: 1999. С. 135-137.

60. Семенов В. Г. Зарубежный опыт эксплуатации систем теплоснабжения / Семенов В. Г. М.: Энергосбережение. - 2005. - №7. - С. 62-66.

61. СНиП 41-03-2003 Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов / Строительные нормы и правила Российской федерации, издание официальное. М.: ФГУП ЦПП Госстроя России, 2004. 26с.

62. СНиП 41-02-2003 Тепловые сети / Строительные нормы и правила Российской федерации, издание официальное. М: ФГУП ЦПП Госстроя России, 2004. 26с.

63. Современное состояние системы теплоснабжения в Москве и в России М.: Энергосбережение, 2003. - № 4. - С. 10-14.

64. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети / Е.Я. Соколов. М.: Изд-во МЭИ, 2001.-472с.

65. СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов / Свод правил по проектированию и строительству, издание официальное. М.: ГУП ЦПП Госстроя России, 2001.42 с.

66. Справочник по специальным работам: тепловая изоляция. / под ред. Г.Ф. Кузнецова. М.: Стройиздат, 1973. - 440 с.

67. Справочник проектировщика: проектирование тепловых сетей / под ред. А.А.Николаева. М.: Стройиздат, 1965. - 359 с.

68. Справочник строителя тепловых сетей. / под ред. С.Е. Захаренко. М.: Энергоатомиздат, 1984. -185 с.

69. Справочник по прикладной статистике/ Под ред. Э.Ллойда, У.Ледермана // том 2. М: Финансы и статистика. -1990. -127 с.

70. Стырикович М.П. Энергетика: Проблемы и перспективы. / Стырикович М.П., Шпильрайн Э.Э. -М.: Энергия, 1981. 193 с.

71. Сухарев А.Г. Курс методов оптимизации. / Сухарев А.Г., Тимохов А.В., Федоров В.В. М.: Наука, 1986. - 328 с.

72. Теплотехнический справочник. / под общ. ред. В. Н. Юренева, П. Д. Лебедева. том 2. - изд. 2-е. - М.: «Энергия», 1976. - 672 с.

73. ТСН 23-305-99 СарО. Энергетическая эффективность в жилых и общественных зданиях. Нормативы по теплозащите. Издание официальное. -Саратов: 2000.-55 с.

74. ТСН 23-318-2000 РБ. Тепловая защита зданий. Нормы проектирования. Издание официальное. Уфа: 2001. -59с.

75. Фишер С. Экономика / Фишер С., Дорнбуш Р., Шмалензи Р., пер. с англ. -М.: Дело, 1993.-828 с.

76. Хижняков С.В. Практические расчеты тепловой изоляции / Хижняков С.В. // для пром. оборудования и трубопроводов; 3-е изд., перераб. - М.: Энергия, 1976.-200 с.

77. Хлебалин Ю.М. Влияние потерь в тепловых сетях на энергетическую эффективность теплофикации / Ю.М. Хлебалин, Ю.Е. Николаев // Пром. энергетика. 2003. - №10. - С. 2-4.

78. Хомякова О.П. Принципы эффективной теплозащиты трубопроводов и оборудования / Б.А. Семенов, О.П. Хомякова // Проблемы рационального использования топливно-энергетических ресурсов и энергосбережения: межвуз. науч. сб. Саратов: СГТУ, 2006. - С. 55-69.

79. Хомякова О.П. Технико-экономическая оптимизация теплозащиты наружных трубопроводов тепловых сетей / Б.А. Семенов, О.П. Хомякова // Известия вузов. Проблемы энергетики. Казань: КГЭУ, 2006. - С. 61-70.

80. Хрилев JI.C. Теплофикация и топливно-энергетический комплекс. / Хрилев JI.C. -Новосибирск: Наука, 1979.-280 с.

81. Шойхет Б.М. Расчет и проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов / Шойхет Б.М., Ставрицкая JI.B., Корелыптейн Л.Б. М.: Энергосбережение, 2004. - № 2. - С. 84-86.

82. Шойхет Б.М. Региональные нормы по тепловой изоляции промышленного оборудования и трубопроводов / Шойхет Б. М., Овчаренко Е. Г., Мелех А. С. -М.: Энергосбережение, 2001. № 6. - С. 65-66.

83. Шойхет Б.М. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. Современное состояние и перспективы развития / Шойхет Б.М. М.: Энергосбережение, 2005. - № 6. - С. 108-114.

84. Шойхет Б.М. Тепловая изоляция промышленного оборудования / Шойхет Б.М., Ставрицкая Л.В. М.: Энергосбережение, 2003. - № 3. - С. 70-75.

85. Шойхет Б.М. Тепловая изоляция промышленных трубопроводов / Шойхет Б.М., Ставрицкая Л.В., Липовских В. М., Кашинский В. И. М.: Энергосбережение, 2000. - № 5. - С. 59-65.

86. Шубин Е. П. Проектирование городских тепловых сетей. / Шубин Е. П. М. -Л.: Госэнергоиздат, 1957. - 130-142 с.

87. Шубин Е.П. Основные вопросы проектирования системы теплоснабжения городов. / Шубин Е.П. М.: Энергия, 1979. - 360 с.

88. Щекин Р.В. Справочник по теплоснабжению и вентиляции: отопление и теплоснабжение / Р.В.Щекин, С.М. Коренецкий, Г.Е. Бем и др.; под ред. Р.В.Щекина; 4-е изд., Книга 1-я. Киев: Бущвельник, 1976. - 416 с.

89. Энергетическая стратегия России на период до 2020 года. / Утверждена распоряжением Правительства РФ от 28 августа 2003 г. № 1234-р. М: Мин. топлива и энергетики РФ. - 2003. - 441с.

90. Энергосберегающие технологии в современном строительстве. / под ред. В.Б.Козлова; первое издание: пер.с англ. М.: Стройиздат, 1990. - 296с.

91. Энергосбережение в системах теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха: справочное пособие / под ред. JI.Д. Богуславского, В.И.Ливчака. М.: Стройиздат, 1990. - 624 с.

92. Яновский Ф. Б. Энергетическая стратегия и развитие теплоснабжения России / Яновский Ф. Б. , Михайлова С. А. М.: Энергосбережение, 2003. -№6.-С. 26-34.

93. Andersson R., Bohman М., Tayior L. Studies in the economics of electrity and heating.// Document D8. -Stokholm: 1992. -22p.

94. Bundes Baublat, 1983. №4. S.203-207 // Экпресс-информация ВНИИИС. Сер. 03. Зарубежный опыт, 1983. Вып. 11. С. 17-20.

95. European Standard EN -253. District Heating Pipes- Preinsulated Bonded Pipe Systems for Directly Buried Hot Water Networks Pipe Assembly of Steel Service Pipe, Polyurethane Thermal Insulation and Outer Casing of Polyethylene.

96. Faghri A. Heat pipe science and technology / Faghri A. Washington: Taylor & Francis, 1995.

97. Fosca V., Blinc I. La protection thermique a la base des batiments et la consommation d' energie. // The 9 th Congress of CIB, vol. 3 a, The National Swedish Institute for Building Research. Stockholm: 1983. P. 291-302.

98. Rabas T.A. // Heat Transfer Eng. / Rabas T.A., Minard P.G. -1987. V. 8. N 1. P. 40-49.

99. M. Spinnler, E.R.F. Winter, R. Viscanta. Studies on high-temperature multilayer thermal insulations. Int. J. Heat and Mass Transfer, 2004, v. 47, p. 1305-1312.

100. Matrosov Yu. Thermal analysis of non-homogeneous enclosing structures with thermal inclusions of complex shape. Soviet-Finnish seminar "Energy-efficient buildings". M.: 1983. P. 31-57.

101. Meier G. Die wirtshaftliche Gebaudedammkonzeption. Bauphysik, 1986. №1. P 21-22.