Załącznik do Regulaminu Konkursu nr 1/PO IiŚ/9.2/2009
Program Operacyjny Infrastruktura i Åšrodowisko 2007 - 2013
Priorytet IX . Infrastruktura energetyczna
przyjazna środowisku i efektywność energetyczna
Działanie 9.2.
Efektywna dystrybucja energii i efektywność energetyczna
SZACOWANIE STRAT CIEPA
A
W WYNIKU REALIZACJI PROJEKTU
NARODOWY FUNDUSZ
OCHRONY ÅšRODOWISKA I GOSPODARKI WODNEJ
Ciepłownictwo
I. W celu obliczenia oszczędności wynikających z realizacji projektu w ramach
działania 9.2. nale\
y skorzystać z następującego wzoru:
Wzór 1
" E = E1-E2 [GJ/rok]
gdzie:
E1  straty ciepła przed modernizacją [GJ/rok],
E2  straty ciepła po modernizacji [GJ/rok].
II. W celu obliczenia sumy rocznych strat ciepła w sieci przed modernizacją nale\
y
skorzystać z następującego wzoru:
Wzór 2
E1= Eq+En [GJ/rok]
gdzie:
Eq  straty ciepła przez przenikanie w całym roku stanowiące sumę strat
ciepła w okresie sezonu grzewczego i poza nim [GJ/rok],
En  roczne straty ciepła spowodowane nieszczelnością [GJ/rok].
W tym celu nale\
y obliczyć wartości Eq oraz En (na podstawie wzorów 3,4,5,6):
Wzór 3
Eq = Es + El , [GJ/rok]
we wzorze tym:
El  straty ciepła poza sezonem grzewczym [GJ/rok]
Es  straty ciepła w sezonie grzewczym, które oblicza się ze wzoru:
Wzór 4
Es=10-5 · 8,64 · qs ·Li · Ds, [GJ/rok]
gdzie:
Ds  liczba dni trwania sezonu grzewczego [dni],
Li  długość odcinka sieci (podwójnego rurociągu) [m].
qs - jednostkowe straty ciepła w sieci w sezonie grzewczym, które obliczyć mo\
na ze
wzoru:
Wzór 5
qs = u· (t1Å›r + t2Å›r  2·ts) [W/m]
Podane we wzorze 5 wielkości t1śr oraz t2śr określa się przy pomocy wykresu
regulacyjnego (t1=f(tz) oraz t2=f(tz)) (zgodnie z rysunkiem 1), po wstawieniu tz=tzśr1;
przy czym:
tz  temperatura zewnętrzna (temperatura otoczenia) [oC].
t1śr  średnia temperatura wody w okresie ogrzewania w rurociągu zasilającym [oC],
2/10
t2śr - średnia temperatura wody w okresie ogrzewania w rurociągu powrotnym [oC],
0
tzśr1  średnia temperatura zewnętrzna w okresie ogrzewania [ C] (z tabeli 1),
0
tzśr2  średnia temperatura zewnętrzna poza okresem ogrzewania [ C] (z tabeli 1),
ts  temperatura na zewnÄ…trz rurociÄ…gu;
- w przypadku, gdy rurociąg poło\
ony jest w gruncie ts = 8[oC],
- w przypadku rurociągów napowietrznych ts = tzśr1 (w okresie grzewczym)
i ts =tzśr2 (poza okresem grzewczym),
- w przypadku rurociągów umieszczonych w kanałach, ts zale\
y od
nominalnych temperatur sieci, a jej wartość mo\
na odczytać w tabl.2.
u  współczynnik strat ciepła, charakteryzujący rurociąg [W/mK] wyznaczony wg
wzoru 8.
Rys.1. Przykładowy wykres regulacyjny sieci wysokoparametrowej (150/70)
i niskoparametrowej (90/70)
160
140
C
0
120
150/70
100
t 1śr 150/70
80
90/70
t 1śr 90/70
60
40
Temperatura w ody sieci owej,
t 2śr
20
0
t zśr1 0
20 15 10 5 -5 -10 -15 -20
Temperatura zewnętrzna, 0
C
3/10
 Tabela 3. Wieloletnie dane meteorologiczne wybranych miast Polski
(na podstawie PN-B-02025:2001)
Åšrednia temperatura Åšrednia temperatura
Liczba dni trwania
zewnętrzna w zewnętrzna poza
sezonu grzewczego -
Stacja
okresie ogrzewania  okresem ogrzewania -
l.p.
Ds
meteorologiczna
tzśr1 tzśr2
dni ºC ºC
1. Aleksandrowice 222 3,0 14,9
2. Białystok 232 1,5 15,7
3. Bydgoszcz 227 2,6 15,8
4. Chojnice 227 2,0 14,7
5. Częstochowa 222 2,7 15,5
6. ElblÄ…g 227 2,6 15,3
7. Gdańsk 242 3,7 15,8
8. Gorzów Wlkp. 227 3,4 15,9
9. Jelenia Góra 222 2,3 14,0
10. Kalisz 227 2,9 15,8
11. Katowice 222 2,8 15,3
12. Kętrzyn 232 1,9 15,1
13. Kielce 222 2,0 15,3
14. KÅ‚odzko 222 2,6 14,4
15. Koło 227 2,9 16,1
16. Kołobrzeg 242 3,8 15,0
17. Koszalin 242 3,5 15,4
18. Kraków 222 2,9 15,9
19. Legnica 227 3,8 16,0
20. Lesko 232 2,9 15,0
21. Leszno 227 3,3 15,7
22. Lębork 242 3,5 15,3
23. Lublin 222 2,1 15,7
24. A
eba 242 3,5 14,7
25. A
ód\
222 2,4 15,7
26. Mikołajki 232 1,8 15,6
27. MÅ‚awa 222 1,6 15,2
28. Nowy SÄ…cz 222 2,9 15,4
29. Olsztyn 232 2,0 15,2
30. Opole 222 3,3 16,0
31. Ostrołęka 222 1,8 15,6
32. PÅ‚ock 222 2,6 16,1
33. Poznań 212 2,6 15,5
34. Przemyśl 222 2,7 15,8
35. Racibórz 222 3,4 15,7
4/10
36. Resko 242 3,6 15,4
37. Rzeszów 222 2,4 15,7
38. Sandomierz 222 2,3 15,9
39. Siedlce 232 2,2 15,7
40. SÅ‚ubice 227 3,8 15,9
41. Suwałki 252 1,7 15,6
42. Szczecin 242 4,2 16,3
43. Szczecinek 242 3,1 15,3
44. Åšwinoujscie 242 4,2 15,4
45. Tarnów 222 3,2 16,0
46. Tarnopol 232 2,1 16,1
47. Toruń 222 2,1 14,9
48. Wałcz 242 3,4 15,9
49. Warszawa 222 2,4 15,9
50. Wieluń 227 3,0 15,7
51. WÅ‚odawa 222 1,7 15,8
52. Wrocław 227 3,6 15,8
53. Zakopane 252 1,4 13,0
54. Zamość 222 1,9 15,5
55. Zgorzelec 222 3,3 15,3
56. Zielona Góra 227 3,5 16,0
Tabela 2. Temperatura powietrza (ts) w kanałach nieprzechodnich sieci cieplnych (wg
PN-85/B-02421)
Dnom rurociągu Maksymalne obliczeniowe temperatury czynnika (zasilanie/powrót)
mm
180/70 150/70 130/70 110/70 90÷95/70
do 50 16 14 13 12 11
65÷150 21 19 17 16 15
200÷350 28 25 23 21 19
400÷600 33 29 27 25 22
700÷900 36 33 30 27 24
1000÷1400 39 35 32 29 25
Straty ciepła w sieci poza sezonem grzewczym:
Wzór 6
El = 10-5 ·8,64 · ql · Li · (365  Ds), [GJ/rok]
gdzie:
ql  średnie jednostkowe straty w sieci poza sezonem grzewczym [W/m] wyznacza się
ze wzoru 7 podobnego do wzoru 5,
Li  długość odcinka sieci [m],
Ds  liczba dni trwania sezonu grzewczego [dni] (patrz tabela1)
5/10
Wzór 7
ql = u· (110  2·ts)
w tym wzorze:
110 to suma średniej temperatury wody w rurociągu zasilającym (70 0C) i powrotnym
(40 0C) poza sezonem grzewczym,
ts  jak we wzorze (5)
Współczynnik strat ciepła (u) wyznacza się w następujący sposób:
Wzór 8
u = a · u0
a  wskaz
nik pogorszenia izolacji rurociÄ…gu w wyniku jej starzenia, z tabeli 4.,
uo  współczynnik strat uwzględniający średnicę rurociągu, z tabeli 3
Tabela 3. Współczynnik strat ciepła w sieci (przed modernizacją)
2xDnom rurociągu Współczynnik strat ciepła (u0)
[mm] [W/mK]
20 0,2885
25 0,3060
32 0,3300
40 0,3570
50 0,3899
65 0,4378
80 0,4840
100 0,5432
125 0,6135
150 0,6802
200 0,8044
250 0,9186
300 1,0256
350 1,1275
400 1,2262
450 1,3232
500 1,4197
600 1,6140
700 1,8122
800 2,0131
900 2,2115
1000 2,3985
1200 2,6893
1400 2,7647
Tabela 4. Wskaz
nik (a) pogorszenia izolacji rurociÄ…gu (przed modernizacjÄ…)
Wskaz
nik Liczba lat eksploatacji rurociÄ…gu
pogorszenia
0÷5 6÷10 11÷15 16÷20 21÷25 powy\
ej 25
izolacji
1 1,2 1,4 1,6 1,75 1,85
a
6/10
III. W celu obliczenia strat ciepła spowodowanych nieszczelnością sieci nale\
y
skorzystać z następującego wzoru:
Wzór 9
En=3,26 · Li · D2 · vs · (t1Å›r+t2Å›r  24) · 10-9[GJ/rok]
wn
gdzie:
Dwn  wewnętrzna średnica rurociągu w [mm],
vs  stosunek rocznych ubytków wody w sieci do wielkości zładu.
Li, t1śr, t2śr jak we wzorach (4) i (5)
IV. W celu obliczenia strat ciepła po modernizacji nale\
y skorzystać z tych samych
reguł, które zostały zastosowane przy wyliczaniu strat przed modernizacją (wzory
3,4,5,6,7), z tą ró\
nicÄ…, \
e współczynnik strat ciepła (u) zamiast z tabeli 4, nale\
y
uzyskać od dostawcy rur preizolowanych.
Straty nieszczelności przyjmuje się zerowe.
V. W celu obliczenia zmniejszenia strat ciepła w procentach w wyniku wymiany rur
tradycyjnych na preizolowane nale\
y skorzystać ze wzoru:
O=("E/E1) · 100%
7/10
INSTRUKCJA
Przykład:
Obliczenie zmniejszenia strat ciepła uzyskane w wyniku modernizacji, polegającej na
wymianie 500 m odcinka sieci o średnicy nominalnej 300 mm, umieszczonego w
kanale, na podwójny rurociąg preizolowany o średnicy nominalnej 200 mm
umieszczony w gruncie. Inwestycja prowadzona jest w miejscowości poło\
onej w
pobli\
u Białegostoku.
A. Dane ogólne:
Na podstawie tabeli 1. określono następujące parametry meteorologiczne:
" liczba dni trwania okresu grzewczego Ds = 232 [dni],
" średnia temperatura zewnętrzna w okresie ogrzewania tzśr1 = 1,5 [ 0C],
Nale\
y skorzystać z wykresu regulacyjnego, w celu wyznaczenia temperatur t1śr i t2śr
na podstawie tzśr1.
Rys. 1. Przykładowy wykres regulacyjny sieci wysokoparametrowej
(150/70)
160
140
120
100
t1śr
80
t1
60
t2 t2śr
40
20
0
20 15 10 5 tzśr1 0 -5 -10 -15 -20
Temperatura zewnętrzna, 0C
0
Na podstawie powy\
szego wykresu - dla tzśr1 = 1,5 [ C]:
średnia temperatura wody w okresie ogrzewania w rurociągu zasilającym
t1śr = 78,5 [0C],
średnia temperatura wody w okresie ogrzewania w rurociągu powrotnym
t2śr = 42[0C].
8/10
0
Temperatura wody sieciowej C
B. Dane wymienianego odcinka sieci:
długość wymienianego odcinka sieci; Li = 500 [m],
średnica zewnętrzna rurociągu Dzw = 323,9 mm (co odpowiada Dnom = 300 [mm]),
Dwn = 312,7 [mm],
czas pracy sieci  23 [lata],
a = 1,75 (tabela 4.),
pojemność zładu (całej sieci) Vs = 12 000 [m3],
ilość uzupełnianej wody Vu = 38 400 [m3],
vs = 38400/12000 = 3,2,
0
temperatura w kanale ts = 25 [ C] (tabela 2),
u0 = 1,0256 [W/m K] (tabela 3).
C. Dane preizolowanego odcinka sieci:
średnica zewnętrzna rurociągu Dzw = 219,1 [mm], co odpowiada Dnom = 200 [mm],
średnica wewnętrzna rurociągu Dwn = 210,1 [mm],
u =u0= 0,425 [W/m K] (przyjęto rurociąg firmy Lłgstłr produkowany metodą
ciągłą, w izolacji standardowej).
D. Obliczenia:
Straty ciepła przed modernizacją
Jednostkowe straty ciepła w okresie ogrzewania przed modernizacją (wg wzoru
5,8)
qs = u·(t1Å›r + t2Å›r  2·ts) = 1,0256·1,75·(78,5 + 42  2·25) = 126,53 [W/m]
Jednostkowe straty ciepła poza okresem ogrzewania przed modernizacją (wg
wzoru 7,8)
ql = u (110  2·ts) = 1,0256·1,75·(110  2·25) = 107,69 [W/m]
Straty ciepła w całym roku (wg wzorów 3,4,6):
Eq = Es + El = 10-5·8,64 · Li · (Ds· qs + (365-Ds)· ql) = 10-5·8,64 ·500·(232·126,53 +
133·107,69) = 1886,67[GJ/rok]
1886,67[GJ/rok]
1886,67[GJ/rok]
1886,67[GJ/rok]
Roczne straty ciepła spowodowane nieszczelnością (wg wzoru 9) :
En=3,26 · Li · D2wn·vs · (t1Å›r+t2Å›r  24) ·10-9 = 3,26·500·210,12 ·3,2·(78,5+42-24)·10-9 =
22,22 [GJ/rok]
Suma rocznych strat ciepła w sieci przed modernizacją(wg wzoru 2):
E1 = Eq + En = 1886,67+22,22 = 1908,88[GJ/rok]
Straty ciepła po modernizacji
Jednostkowe straty ciepła w okresie ogrzewania po modernizacji (wg wzoru 5)
9/10
qs = u·(t1Å›r + t2Å›r  2·ts) = 0,425·(78,5 + 42  2·8) = 44,41 [W/m]
Jednostkowe straty ciepła w okresie poza okresem ogrzewania po
modernizacji (wg wzoru 7):
ql = u· (110  2·ts) = 0,425·(110  2·8) = 39,95 [W/m]
Straty ciepła w całym roku po modernizacji (wg wzorów 3,4,6):
E2 = Eq = Es + El = 10-5·8,64 · Li · (Ds· qs + (365-Ds)· ql) =
= 10-5·8,64 ·500·(232·44,41 + 133·39,95) = 674,63[GJ/rok]
674,63[GJ/rok]
674,63[GJ/rok]
674,63[GJ/rok]
Zmniejszenie rocznych strat ciepła w wyniku modernizacji, polegającej na
wymianie odcinka sieci ciepłowniczej uło\
onej w kanale, na sieć preizolowaną
o mniejszej średnicy:
"E = E1 - E2 = 1908,88- 674,63= 1234,25[GJ/rok]
= 1234,25[GJ/rok]
= 1234,25[GJ/rok]
= 1234,25[GJ/rok]
Udział oszczędności [w %]
O=("E/E1) · 100[%] = = 64,66 [%]
· 100[%] = (1234,25/1908,88) · 100[%] = 64,66 [%]
· 100[%] = = 64,66 [%]
· 100[%] = = 64,66 [%]
10/10