Теплозащитные характеристики волокнистых изоляционных материалов тепловых сетей в меняющихся тепло-влажностных режимах

Тепловые сети надземной и подземной, канальной и бесканальной прокладки – одни из основных элементов систем централизованного теплоснабжения. Ввиду распространенности тепловых сетей в Российской Федерации даже незначительное уменьшение тепловых потерь может привести к существенному энергосберегающему эффекту. Общеизвестно, что в зависимости от применяемых теплоизоляционных материалов тепловые потери могут увеличиться уже впервые годы эксплуатации. Условия эксплуатации теплоизоляционных материалов оказывают влияние на эффективность работы тепловых сетей. Известно, что проникновение влаги в теплоизоляционные материалы может приводить к увеличению тепловых потерь. При изменениях тепло-влажностных режимов окружающей среды происходит изменение теплоизоляционных характеристик. Периодическое подтопление изоляции при подземной прокладке трубопроводов приводит к ухудшению характеристик материала. На сегодняшний день выбор теплоизоляционных материалов тепловых сетей не достаточно обоснован, поскольку не учитывает в полной мере условия их эксплуатации. Прогнозирование теплозащитных характеристик изоляций затруднено ввиду практически полного отсутствия экспериментальных данных по тепловым характеристикам изоляций в периодически меняющихся условиях эксплуатации. Ситуация усугубляется большим количеством теплоизоляционных материалов имеющихся на рынке. Редкие имеющиеся данные в научной литературе зачастую нельзя применить к современным теплоизоляционным материалам, ввиду различия производства. Отсутствие информации по данной теме, в том числе сдерживается отсутствием обоснованных методик и техник позволяющих предсказывать теплозащитные характеристики материалов в меняющихся тепло-влажностных режимах. Теплозащитные характеристики изоляционных материалов в основном определяются на плоских образцах в соответствии с ГОСТ 7076-99. Данный метод применяется как для изоляций зданий и сооружений, так и частично для изоляций трубопроводов. Результаты, полученные на плоских образцах не всегда применимы для изоляций трубопроводных конструкций. Значения коэффициентов теплопроводности могут отличаться ввиду различий тепловых потоков в плоском (одномерный поток) и цилиндрическом образце (двухмерный поток). Другим, более сложным методом, является метод нагреваемой трубы ГОСТ 32025-2012. Данный метод предназначен для определения теплопроводности изоляций трубопроводов. Имеющаяся информация о теплопроводности теплоизоляционных материалов, в условиях увлажнения теплоизоляции, в основном получена на плоских образцах, при этом крайне мало с цилиндрическими образцами. В проекте будет решаться научно-техническая проблема получения и систематизации информации по теплозащитным характеристикам волокнистых изоляций трубопроводных конструкций в меняющихся тепло-влажностных режимах. Научная новизна будет заключаться в выявлении взаимосвязи между теплозащитными характеристиками волокнистой изоляции в меняющихся тепло-влажностных режимах и их теплофизическими свойствами. В том числе разработке методик по определению теплозащитных характеристик волокнистых теплоизоляций, в меняющихся тепло-влажностных режимах. Данная проблема требует комплексного подхода и может быть решена путем сопряженного физико-математического моделирования. Ввиду отсутствия адекватных методик для прогнозирования теплозащитных характеристик волокнистых теплоизоляций в меняющихся тепло-влажностных режимах, экспериментальные исследования изначально будут основываться на методах ГОСТ 7076-99, ГОСТ 32025-2012. Усовершенствование методик измерений будет проводиться за счет сопряженного физико-математического моделирования. В рамках численных экспериментов будут определяться необходимые условия проведения измерений, в зависимости от внешних факторов, таких как влияние одномерного и двумерного теплового потока, габаритные размеры испытательных образцов, временное и пространственное распределение температурных полей и т.д.