Основные факторы, влияющие на стоимость системы обогрева резервуара
Назначение системы обогрева
Существуют несколько видов систем обогрева в зависимости от назначения
Защита от замерзания
Обеспечение температуры объекта не ниже 0С. Обычно применяется для резервуаров с водой или водосодержащими продуктами
Поддержание температуры
Обеспечение требуемой температуры объекта. Для этого вида системы обогрева температура поддержания может быть любой, как положительной, так и отрицательной и зависит от технологического процесса на объекте
Разогрев
Процесс нагрева продукта в резервуаре с некоторой начальной температуры до некоторой конечной за определенное время, называемое временем разогрева. Для данных систем обогрева характерна большая потребляемая мощность
Противоконденсационный нагрев
Нагрев резервуара для исключения образования конденсата на его стенках
Для всех этих видов систем обогрева при прочих равных условиях на объекте будет разная мощность обогрева, а, следовательно, и мощность и количество греющего кабеля, которые напрямую зависят от этого параметра.
Например, для защиты от замерзания (примем температуру +5С) резервуара с водой объемом 10м3, утепленного минеральной ватой толщиной 50мм, при температуре окружающей среды минус 20С потребуется мощность примерно 0,8кВт. Для обеспечения такой мощности потребуется 20м кабеля мощностью 40Вт/м.
Для разогрева того же резервуара с водой на эту же разность температур 25С (например, с +5 до +30С) за время 24 часа потребуется мощность примерно 12кВт. Для обеспечения такой мощности потребуется уже 300м кабеля мощностью 40Вт/м.
Размещение объекта
По этому признаку объекты классифицируются на:
- на открытом воздухе
- в помещении
- подземно
Тепловые потери резервуара, размещенного в каждой из этих зон размещения, будет различны. Так, на объекте, размещенном на открытом воздухе, будут помимо температуры воздуха влиять такие факторы как: скорость ветра, наличие осадков, солнечное излучение и т.д. Все эти факторы необходимо учитывать при теплотехническом расчете резервуара. Как правило, тепловые потери объекта, размещенного на открытом воздухе, выше того же объекта, размещенного в помещении. Если резервуар устанавливается подземно, то с точки зрения теплотехнического расчета на него оказывает влияние температура грунта и его теплопроводность, а также глубина залегания резервуара.
Так, если резервуар установлен на глубину более 1м от верхней его образующей, то в качестве минимальной расчетной температуры принимается уже не температура окружающей среды, а температура грунта февраля-марта, когда грунт промерзает наиболее глубоко. По тепловым потерям такой резервуар будет существенно отличаться от размещенного на открытом воздухе.
Кроме того, для подземных резервуаров достаточно часто применяется резервирование, при котором прокладывается основная и резервная линия нагревательного кабеля. Это решение экономически оправдано, если учесть затраты на замену нагревательного кабеля для подземной емкости.
Классификация зоны
По этому признаку объекты классифицируются на:
- объекты, находящиеся во взрывоопасной зоне
- объекты, находящиеся в невзрывоопасной (обычной) зоне
Для объектов, находящихся во взрывоопасной зоне, а равно и для всего оборудования, установленного на таких объектах, предъявляются повышенные требования к их безопасной эксплуатации.
Одним из таких требований является требование исключения возможности воспламенения окружающей взрывоопасной среды (газов, пыли и т.д.). Все оборудование, применяемое в таких зонах, обязательно должно иметь соответствующий сертификат, разрешающий их использование в данных зонах.
Как правило, такое оборудование по стоимости более дорогое чем общепромышленное.
Температурный режим
Температурный режим объекта напрямую влияет на его тепловые потери. Чем больше разность между требуемой по техническому заданию температурой и температурой окружающей среды, тем больше будут тепловые потери, и, следовательно, тем больше будет расчетная мощность системы обогрева и тем более дорогой будет такая система.
На промышленных объектах, где хранится и перекачивается нефть и ее продукты, часто используется режим «пропарки», когда в трубопровод или резервуар подается перегретый пар с определенной температурой с целью удаления отложений на его стенках. Этот параметр очень важен при организации системы обогрева объекта, т.к. от него зависит температурный класс подбираемого нагревательного кабеля, а, следовательно, и его стоимость.
При отсутствии пропарки при прочих равных условиях система обогрева будет наиболее дешевой, т.к. в ней будет применен низкотемпературный нагревательный кабель.
Теплоизоляция
Теплоизоляция объекта – важнейший параметр, непосредственно влияющий на его тепловые потери. Теплоизоляция обеспечивает значительное уменьшение теплового потока от стенок резервуара в окружающую среду, а значит и уменьшение подводимой мощности для обеспечения необходимого температурного режима. Чем лучше утеплен резервуар, тем меньше нужно подводимой мощности для его обогрева.
Теплоизоляция характеризуется такими параметрами как толщина в мм и коэффициент теплопроводности, выраженный в единицах Вт/м*С, который отражает свойство материала пропускать (или задерживать) проходящий через него тепловой поток. Таким образом, выбор качественного материала теплоизоляции и его толщины существенно уменьшает стоимость системы обогрева объекта.
В примере по п.1 (примем температуру +5С) резервуара с водой объемом 10м3, утепленного минеральной ватой толщиной 50мм, при температуре окружающей среды минус 20С) при утеплении минеральной ватой (коэффициент теплопроводности К=0.05Вт/м*С) толщиной 50мм потребуется мощность примерно 0,8кВт.
Если толщину теплоизоляции увеличить до 100мм то, мощность обогрева уменьшится до 0,4кВт.
Если заменить теплоизоляцию на пенополиуретан с коэффициентом теплопроводности К=0.035Вт/м*С, то для толщины теплоизоляции 50мм мощность обогрева будет 0,6кВт, для толщины теплоизоляции 100мм – 0,3кВт.
Параметры резервуара
К параметрам резервуара относятся:
- тип резервуара (цилиндр горизонтальный или вертикальный, прямоугольник, конусообразный и т.д.)
- материал резервуара (сталь углеродистая и нержавеющая, пластик, полиэтилен, резина и т.д.)
- габаритные размеры (диаметр, длина, высота, ширина и т.д.)
- наличие дополнительных элементов конструкции (горловина, люк-лаз, опоры, лестница и т.д.)
Все эти параметры также сильно влияют на величину тепловых потерь, от которой напрямую зависит мощность системы обогрева, а значит и ее стоимость.
Чем больше габаритные размеры резервуара, тем больше площадь его поверхности и тем больше суммарный тепловой поток от его стенок в окружающую среду. Дополнительные элементы конструкции также добавляют общую площадь обогреваемой поверхности.
Материал резервуара (также как и теплоизоляция) имеет некоторые свойства, чтобы задерживать тепловой поток. Обычно по сравнению с теплоизоляцией эти свойства слабо выражены, т.к. коэффициент теплопроводности существенно выше, чем у теплоизоляции, а толщина стенки меньше. Но в любом случае этот параметр должен учитываться при расчете тепловых потерь, особенно для резервуаров, изготовленных из неметаллических материалов (пластик, полиэтилен, резина и т.д.)
Параметры продукта
Параметры продукта, находящегося в обогреваемом резервуаре, оказывают существенное влияние на тепловые потери, особенно для такого вида обогрева как разогрев.
Так для разогрева продукта в емкости с параметрами по примеру в п.1 (примем температуру +5С) резервуара с водой объемом 10м3, утепленного минеральной ватой толщиной 50мм, при температуре окружающей среды минус 20С) за 24 часа потребуется мощность:
- сжатый воздух: 0,9кВт
- вода: 12кВт
- нефть: 5,5кВт
Как видно из примера мощность системы, а значит и стоимость зависит от обогреваемого продукта, основными параметрами которого являются его плотность кг/м3, теплоемкость Дж/кг*К, вязкость кг/м*с, расход м3/ч и т.д.
Для других видов обогрева продукт оказывает не столь существенное влияние, но информацию о нем знать необходимо.
Требования к шкафу управления
Шкаф управления как один из основных элементов системы обогрева также оказывает значительное влияние на ее общую стоимость. Основными параметрами шкафа управления являются:
- исполнение шкафа (общепромышленное или взрывозащищенное)
- климатическое исполнение шкафа
- степень защиты IP
- система заземления
- габаритные размеры
- элементная база установленной аппаратуры
- тип управления (локальное от терморегулятора, дистанционное от АСУТП)
- дополнительное оборудование в шкафу (счетчики эл. энергии, амперметры, вольтметры, обогреватели и т.д.)
Каждый из этих параметров вносит некоторый вклад в общую стоимость шкафа.
Особые требования к системе обогрева
Иногда в техническом задании на систему обогрева предъявляются некоторые особые требования, например:
- Предусмотреть основную и резервную линию обогрева.
- Предусмотреть соединительные коробки с вводами под определенный тип подводящего силового кабеля.
- Предусмотреть силовой и контрольный кабель специального исполнения для подключения системы обогрева.
- Обеспечить обогрев отдельных узлов не связанных с общим контуром обогрева.
- Обеспечить возможность быстрого разогрева резервуара с последующим поддержанием температуры объекта.
- Обеспечить возможность замены нагревательного кабеля в труднодоступных местах (например, замена кабеля на емкости, установленной под землей) и т.д.
Каждое из подобных требований прорабатывается индивидуально и разрабатывается индивидуальное техническое решение, которое влияет на общую стоимость системы обогрева в зависимости от его технической сложности.
Монтажные и пусконаладочные работы
Монтажные и пусконаладочные работы также вносят вклад в общую стоимость системы обогрева. На стоимость таких услуг влияет сложность выполняемых работ, зона размещения объекта, процедура предварительных согласований с Заказчиком, общий объем комплектующих системы обогрева, который необходимо смонтировать и т.д.
Таким образом, расчет стоимости системы обогрева – далеко не простая задача, которая зависит от многих факторов. Правильный подбор оборудования и материалов, учитывающий все требования технического задания, требует от специалиста, проводящего расчет, глубоких знаний в этой области и профессионализма.
