Языки: ru · en

Статья: Программный расчет тепловой изоляции трубопроводов двухтрубных тепловых сетей подземной бесканальной прокладки (2026)

Читать

Читать онлайн

Тепловая изоляция трубопроводов тепловых сетей является критически важным элементом централизованного теплоснабжения с точки зрения энергосбережения и экологической безопасности. При проектировании толщина тепловой изоляции, определяемая типом материала и способом прокладки трубопроводов, должна соответствовать действующим нормативным требованиям по тепловой защите. Расчеты целесообразно выполнять с использованием специализированного программного обеспечения. Цель исследования – определить толщину тепловой изоляции трубопроводов двухтрубных тепловых сетей, обеспечивающую соответствие суммарной нормативной линейной плотности теплового потока. Объектом исследования является двухтрубная тепловая сеть подземной бесканальной прокладки. Предмет исследования – требуемая толщина тепловой изоляции и тепловые потери трубопроводов двухтрубных тепловых сетей подземной бесканальной прокладки. В основе программного расчета лежит решение уравнения стационарной теплопередачи для многослойной цилиндрической стенки, включающей тепловую изоляцию и грунт. В отличие от нормативной методики, предполагающей ручные итерационные расчеты, разработанная программа позволяет автоматизированно определять искомые величины с высокой точностью за счет встроенной проверки результатов. На примере распределительного участка двухтрубной тепловой сети системы централизованного теплоснабжения с условным диаметром трубопроводов 125 мм (133×4,0 мм) рассмотрена реализация программного расчета тепловой изоляции для климатических условий города Вологды. При среднегодовых температурах сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах 65 ℃ и 50 ℃, с учетом нормативной величины суммарной линейной плотности теплового потока 56 Вт/м, требуемая толщина слоя тепловой изоляции из пенополиуретана составляет 40 мм, а линейные плотности теплового потока от подающего и обратного трубопроводов – 32 Вт/м и 24 Вт/м соответственно. Разработанное программное обеспечение предназначено для проектирования тепловой изоляции наружных поверхностей подающего и обратного трубопроводов тепловых сетей при их бесканальной прокладке в грунте. Программная реализация предложенного алгоритма расчета соответствует требованиям СП 61.13330.2012 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов».

Thermal insulation of district heating pipelines is a critically important component of centralized heat supply systems in terms of energy efficiency and environmental safety. In design practice, the thickness of thermal insulation, determined by the type of material and the pipeline installation method, must comply with the applicable regulatory requirements for thermal protection. Such calculations are preferably performed using specialized software. The aim of the study is to determine the thermal insulation thickness of pipelines in two-pipe district heating networks that ensures compliance with the total normative linear heat flux density. The object of the study is a two-pipe district heating network with underground ductless installation. The subject of the study is the required thermal insulation thickness and heat losses of pipelines in underground ductless two-pipe district heating networks. The software-based calculation is based on the solution of the steady-state heat transfer equation for a multilayer cylindrical wall, including thermal insulation and surrounding soil. In contrast to the standard regulatory method, which involves manual iterative calculations, the developed software enables automated determination of the required parameters with high accuracy due to built-in result verification. A case study of a distribution section of a two-pipe district heating network within a centralized heat supply system, with a nominal pipe diameter of 125 mm (133×4.0 mm), is presented for the climatic conditions of the city of Vologda. At average annual network water temperatures of 65 ℃ in the supply pipeline and 50 ℃ in the return pipeline, and considering the normative total linear heat flux density of 56 W/m, the required thickness of polyurethane foam insulation is 40 mm, while the linear heat flux densities from the supply and return pipelines are 32 W/m and 24 W/m, respectively. The developed software is intended for the design of thermal insulation of the external surfaces of supply and return pipelines in district heating networks with underground ductless installation in soil. The software implementation of the proposed calculation algorithm complies with the requirements of Code of Practice 61.13330.2012 “Designing of thermal insulation of equipment and pipe lines”.

Ключевые фразы: тепловая изоляция, трубопровод, теплоноситель, линейная плотность теплового потока (тепловые потери), ТЕРМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ

Автор (ы): Карпов Денис Федорович (Karpov D. F.), Павлов Михаил Васильевич, Вафаева Христина Максудовна, Агафонов Роман Владимирович, Жукова Валерия Павловна

Журнал: Южно-Сибирский научный вестник (South-Siberian Scientific Bulletin), ISSN 2304-1943.

Предпросмотр статьи

Идентификаторы и классификаторы

УДК: 536.2. Теплопроводность. Теплопередача
697.343. Подача и распределение тепла. Теплопроводные магистрали и распределительные трубопроводные сети. Диаметр, установка. Изоляция трубопроводов
Префикс DOI: 10.25699/SSSB.2026.66.2.022
eLIBRARY ID: 91842227

Библиографическая запись:

Программный расчет тепловой изоляции трубопроводов двухтрубных тепловых сетей подземной бесканальной прокладки / Д.Ф. Карпов, М.В. Павлов, Х.М. Вафаева, Р.В. Агафонов, В.П. Жукова // Южно-Сибирский научный вестник. – 2026. – № 2 (66). – С. 159 – 167. https://doi.org/10.25699/SSSB.2026.66.2.022.

Текстовый фрагмент статьи

Моя история просмотров (10)

01. Статья: ЛИНГВОАКСИОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЛИМИТАЦИЯ КУЛЬТУРНО-ЯЗЫКОВОЙ ОБЩНОСТИ

02. Статья: СКОЛЬКО ЗДЕСЬ ИК? («ШЛЯПНЫЕ» КОНСТРУКЦИИ В РУССКОМ ЛИТЕРАТУРНОМ ЯЗЫКЕ)

03. Статья: Ограничение правила «уведомления и удаления», применяемого в отношении новых сетевых сервисов

04. Статья: К ЮБИЛЕЮ ТЮМЕНСКОЙ ОБЛАСТИ: МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ В ТЮМЕНИ

05. Статья: Состояние информационной аналитики: проблемы и перспективы

06. Статья: Политика и стратегия правящей элиты СССР/России

07. Статья: Союзное государство: 30 лет на верном пути интеграции

08. Статья: Германия и проблемы европейской безопасности

09. Статья: "КТО ЖИЛ В ТОТ ПОЛДЕНЬ ЛУЧЕЗАРНЫЙ, ОПЯТЬ ПРИПОМИНАЮ БЛАГОДАРНО" (ТАРЛЕ Е. В. РОССИЯ И ЗАПАД: ИЗ НЕОПУБЛИКОВАННОГО И ЗАБЫТОГО / СОСТ., ПОДГОТ. К ПЕЧАТИ, ВСТУП. СТ. И КОММЕНТ. Б. С. КАГАНОВИЧА. САНКТ-ПЕТЕРБУРГ, 2020)

10. Статья: МЕТОДОЛОГИЯ ОБУЧЕНИЯ ИИ-АГЕНТОВ ДЛЯ ОЦЕНКИ ВИДЕОРОЛИКОВ С ИМИТАЦИЕЙ ОЦЕНКИ ЧЕЛОВЕКОМ: СОЦИОЛОГИЧЕСКИЙ АСПЕКТ

Будьте первым, кто начнет обсуждение

Если у вас возникли вопросы или появились предложения по содержанию статьи, пожалуйста, направляйте их в рамках данной темы.

Создать тему для обсуждения

Список литературы

1. Глазкова, В.В. Функционирование и развитие системы теплоснабжения в России в условиях смены энергетического уклада / В.В. Глазкова // E-Management. – 2022. – Т. 5. – № 2. – С. 15-27. – Режим доступа: https://doi.org/10.26425/2658-3445-2022-5-2-15-27.
2. Гибадуллин, А.А. Технико-экономическая оценка теплоснабжающего комплекса России: проблемы и устойчивое развитие / А.А. Гибадуллин // Вестник Казанского государственного энергетического университета. – 2025. – Т. 17. – № 1 (65). – С. 119-130. – EDN: TCWULD.
3. Поливода, Ф.А. Методика оценки эффективности участка тепловой сети / Ф.А. Поливода, Р.И. Соколовский, М.А. Владимиров, В.П. Щербаков, Л.А. Шатров // Теплоэнергетика. – 2017. – № 7. – С. 56-63. – Режим доступа: https://doi.org/10.1134/S0040363617070062.
4. Петрикеева, Н.А. Задача технико-экономической оптимизации при определении толщины теплоизоляционного слоя теплосетей / Н.А. Петрикеева, А.В. Черемисин, А.В. Копытин // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура. – 2016. – № 1 (41). – С. 21-28. – EDN: VNXULB.
5. Банникова, С.А. Экспериментальное определение тепловых потерь сети теплоснабжения для их использования в устройстве утилизации / С.А. Банникова, В.М. Захаров, М.В. Козлова // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. – 2019. – № 1. – С. 5-11. – Режим доступа: https://doi.org/10.17588/2072-2672.2019.1.005-011.
6. Гапоненко, С.О. Метод повышения эффективности тепловой изоляции трубопроводов систем теплоснабжения путем применения отражающего элемента // С.О. Гапоненко, Р.А. Фазлиев, М.В. Калинина // Вестник Казанского государственного энергетического университета. – 2021. – Т. 13. – № 1 (49). – С. 204-217. – EDN: XFDYEV.
7. Пухкал, В.А. Моделирование бесканальной прокладки теплопроводов в районах многолетнемерзлых грунтов / В.А. Пухкал // Промышленное и гражданское строительство. – 2022. – № 5. – С. 38-42. – Режим доступа: https://doi.org/10.33622/0869-7019.2022.05.38-42.
8. Павлов, М.В. Определение толщины тепловой изоляции трубопровода при надземной прокладке на основе решения оптимизационной задачи / М.В. Павлов, Д.Ф. Карпов, Р.В. Агафонов, И.О. Банников, В.П. Жукова // Construction and Geotechnics. – 2026. – Т. 17. – № 1. – С. 57-72. – Режим доступа: https://doi.org/10.15593/2224-9826/2026.1.05.
9. Xu, M. Economic optimization of thermal insulation thickness for insulated and electrically traced pipelines in drilling applications / M. Xu et al. // Processes. – 2024. – No. 12. – P. 1506. – Режим доступа: https://doi.org/10.3390/pr12071506.
10. Saed, M.A.M. Study the thermal analysis of materials used in insulation pipelines / M.A.M. Saed et al. // African Journal of Advanced Pure and Applied Sciences (AJAPAS). – 2025. – Vol. 4. – Iss. 4. – P. 513-524.
11. Wang, Y. Analysis of thermal energy storage optimization of thermal insulation material and thermal insulation structure of steam pipeline / Y. Wang et al. // Thermal Science. – 2020. – Vol. 24. – Iss. 5. – Part B. – P. 3249-3257. – Режим доступа: https://doi.org/10.2298/TSCI191126116W.
12. Закирова, И.А. Разработка методов расчета и результаты экспериментальных исследований, направленных на повышение эффективности и продление ресурса тепловой изоляции трубопроводов и теплового оборудования энергетических систем / И.А. Закирова, Н.Д. Чичирова, С.М. Маргулис // Труды Академэнерго. – 2018. – № 4. – С. 62-73. – EDN: YQKALR.
13. Бирюзова, Е.А. Влияние способа прокладки трубопроводов на энергоэффективность тепловой сети / Е.А. Бирюзова, А.С. Глуханов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. – 2019. – Т. 10. – № 4. – С. 59-66. – Режим доступа: https://doi.org/10.15593/2224-9826/2019.4.06.
14. Krashchenko, V. Modeling and thermal calculation of a pipeline insulation system / V. Krashchenko et al. // TPACEE-2019. E3S Web of Conferences. – 2020. – Vol. 164. – P. 14021. – Режим доступа: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202016414021.
15. Sláma, P. Heat loss calculations of underground central heating pipelines / P. Sláma et al. // Acta Mechanica Slovaca. – 2018. – Vol. 22. – No. 2. – P. 48-53.
16. Vafaeva, Kh.M. Determination of thermal conductivity of nano-ceramic thermal insulation coating on the surface of a heat pipe / Kh.M. Vafaeva, M.V. Pavlov, D.F. Karpov et al. // Empowering Tomorrow: Clean Energy, Climate Action, and Responsible Production. E3S Web of Conferences. – 2024. – Vol. 581. – P. 01047. – Режим доступа: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202458101047.
17. Lee, S. Prediction of high-risk failures in urban district heating pipelines using KNN-based relabeling and AI models / S. Lee, J. Kang, J. Kim et al. // Applied Sciences. – 2025. – Vol. 15. – P. 11104. – Режим доступа: https://doi.org/10.3390/app152011104.

1. Glazkova, V.V. Functioning and development of the Russian heat supply system in the energy system transformations / V.V. Glazkova // E-Management. – 2022. – Vol. 5. – No. 2. – P. 15-27. – Access mode: https://doi.org/10.26425/2658-3445-2022-5-2-15-27.
2. Gibadullin, A.A. Technical and economic assessment of the heat supply complex of Russia: problems and sustainable development / A.A. Gibadullin // Kazan State Power Engineering University Bulletin. – 2025. – Vol. 17. – No. 1 (65). – P. 119-130. – EDN: TCWULD.
3. Polivoda, F.A. Estimation procedure of the efficiency of the heat network segment / F.A. Polivoda, R.I. Sokolovskii, M.A. Vladimirov, V.P. Shcherbakov, L.A. Shatrov // Thermal Engineering. – 2017. – No. 7. – P. 56-63. – Access mode: https://doi.org/10.1134/S0040363617070062.
4. Petrikeeva, N.A. Problem of technical and economic optimization in determining the thickness of a heat-insulation layer of heating networks / N.A. Petrikeeva, A.V. Cheremisin, A.V. Kopytin // Scientific Herald of the Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering. Construction and Architecture. – 2016. – No. 1 (41). – P. 21-28. – EDN: VNXULB.
5. Bannikova, S.A. Experimental estimation of thermal losses of the heat supply network for using them in a recovery device / S.A. Bannikova, V.M. Zakharov, M.V. Kozlova // Bulletin of the Ivanovo State Power Engineering University. – 2019. – No. 1. – P. 5-11. – Access mode: https://doi.org/10.17588/2072-2672.2019.1.005-011.
6. Gaponenko, S.O. Method of increasing the efficiency of thermal insulation by applying a reflective element // S.O. Gaponenko, R.A. Fazliev, M.V. Kalinina // Kazan State Power Engineering University Bulletin. – 2021. – Vol. 13. – No. 1 (49). – P. 204-217. – EDN: XFDYEV.
7. Pukhkal, V.A. Modeling of channel-free laying of heat pipelines in areas of permafrost soils / V.A. Pukhkal // Industrial and Civil Engineering. – 2022. – No. 5. – P. 38-42. – Access mode: https://doi.org/10.33622/0869-7019.2022.05.38-42.
8. Pavlov, M.V. Determination of pipeline thermal insulation thickness for aboveground installation based on the solution of an optimization problem / M.V. Pavlov, D.F. Karpov, R.V. Agafonov, I.O. Bannikov, V.P. Zhukova // Construction and Geotechnics. – 2026. – Vol. 17. – No. 1. – P. 57-72. – Access mode: https://doi.org/10.15593/2224-9826/2026.1.05.
9. Xu, M. Economic optimization of thermal insulation thickness for insulated and electrically traced pipelines in drilling applications / M. Xu et al. // Processes. – 2024. – No. 12. – P. 1506. – Access mode: https://doi.org/10.3390/pr12071506.
10. Saed, M.A.M. Study the thermal analysis of materials used in insulation pipelines / M.A.M. Saed et al. // African Journal of Advanced Pure and Applied Sciences (AJAPAS). – 2025. – Vol. 4. – Iss. 4. – P. 513-524.
11. Wang, Y. Analysis of thermal energy storage optimization of thermal insulation material and thermal insulation structure of steam pipeline / Y. Wang et al. // Thermal Science. – 2020. – Vol. 24. – Iss. 5. – Part B. – P. 3249-3257. – Access mode: https://doi.org/10.2298/TSCI191126116W.
12. Zakirova, I.A. Development of calculation methods and results of experimental researches to improve efficiency and resource of heat insulation of pipelines and heat equipment energy systems / I.A. Zakirova, N.D. Chichirova, S.M. Margulis // Proceedings of the Akademenergo. – 2018. – No. 4. – P. 62-73. – EDN: YQKALR.
13. Biryuzova, E.A. The influence of the method of laying pipelines on the energy efficiency of the heating network / E.A. Biryuzova, A.S. Glukhanov // Bulletin of the Perm National Research Polytechnic University. Construction and Architecture. – 2019. – Vol. 10. – No. 4. – P. 59-66. – Access mode: https://doi.org/10.15593/2224-9826/2019.4.06.
14. Krashchenko, V. Modeling and thermal calculation of a pipeline insulation system / V. Krashchenko et al. // TPACEE-2019. E3S Web of Conferences. – 2020. – Vol. 164. – P. 14021. – Access mode: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202016414021.
15. Sláma, P. Heat loss calculations of underground central heating pipelines / P. Sláma et al. // Acta Mechanica Slovaca. – 2018. – Vol. 22. – No. 2. – P. 48-53.
16. Vafaeva, Kh.M. Determination of thermal conductivity of nano-ceramic thermal insulation coating on the surface of a heat pipe / Kh.M. Vafaeva, M.V. Pavlov, D.F. Karpov et al. // Empowering Tomorrow: Clean Energy, Climate Action, and Responsible Production. E3S Web of Conferences. – 2024. – Vol. 581. – P. 01047. – Access mode: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202458101047.
17. Lee, S. Prediction of high-risk failures in urban district heating pipelines using KNN-based relabeling and AI models / S. Lee, J. Kang, J. Kim et al. // Applied Sciences. – 2025. – Vol. 15. – P. 11104. – Access mode: https://doi.org/10.3390/app152011104.

Сказать «Спасибо»

Вы можете поблагодарить автора за публикацию. Ему (ей) будет приятно.

Наведите камеру на QR-код, чтобы открыть моб. версию страницы.

Не указаны как соавтор?

Если вы являетесь соавтором, но не указаны в статье, отправьте запрос владельцу публикации.

Отправить запрос