Энергоэффективность полимерных труб. Часть 4

В среднем наблюдается снижение примерно на 7,3 * 10-5/°С, только труба №5 имела заметно более высокое значение: около 3,3 * 10-4 при температуре ниже +70 °С, что может означать непредсказуемое поведение. На рисунке напротив вы можете сравнить коэффициент шероховатости экспериментальных труб с коэффициентом других гладких труб, взятыми из справочников. Большинство труб, по-видимому, имеют определённую степень шероховатости, демонстрируемая шероховатость поверхности варьировалась от 0,0 до 2 * 10-3. Труба 3 показала абсолютно гладкие результаты, тогда как труба 5 показывает самую высокую шероховатость. Результаты сравнения показывают значение более 0,1. Это значение указывает на состояние высокой шероховатости, но поскольку эти справочные данные были опубликованы ещё в 1980-х гг., описанные трубы могут быть изготовлены несколькими годами ранее, и поэтому эти результаты могут быть проигнорированы. Также на рисунке значения коэффициента трения были взяты при комнатной температуре, чтобы иметь аналогичные условия для сравнения с результатами из справочной литературы.

Константы C и n прогнозных формул коэффициента трения были вычислены с использованием метода регрессии. Эти результаты можно разделить на две категории: для гладких и шероховатых труб. Гладкие трубы — это первый класс (о классах см. первую часть по ссылке выше), то есть образцы 1-3, а шероховатые трубы — второй класс, образцы 4 и 5. Формулы прогнозирования для обоих классов следующие: f = 0,15Re-0,2 и f = 0,38Re-0,28. Значения С находились в диапазоне от 0,13 до 0,4 и считались определителем качества гладкости внутренней поверхности трубы. Более низкие значения считаются гладкими, и с увеличением C шероховатость увеличивается. Чтобы проиллюстрировать значение этого исследования для снижения затрат на электроэнергию, потребляемую ежегодно насосами, используемыми в таких системах, была взята квартира площадью 200 м2 с тепловой нагрузкой 25 кВт. Затраты на установку каждой системы были рассчитаны производителем, а годовые затраты были рассчитаны для отопительного сезона, исходя из того, что они работали 24 часа в сутки. Затраты на установку включают в себя цену всей трубопроводной сети, в то время как затраты на трубы включают только цену на 16-мм систему труб, что составляет около 95% от общей стоимости труб. Было выяснено, что именно длина трубопроводной сети является основной причиной увеличения напора насоса.

Далее были показаны различные годовые расходы циркуляционных насосов, а также расчёт стоимости с учётом качества труб. Так, если выбрать наиболее качественные трубы A, B, C из полипропилена и сшитого полиэтилена, то при повышенной стоимости труб они потребуют наименьших годовых затрат на энергию насосного оборудования и в конце концов окупят себя. Труба E из сшитого полиэтилена будет исключена из этого анализа, поскольку в данном случае затраты не отражают её качества. А если бы была выбрана труба D из PEX, то период окупаемости составил бы около 16,8 лет. Вот конкретные результаты в виде небольшой таблицы:

Результаты демонстрируют нам два уровня пластиковых труб в соответствии с перепадами давления в оборотном трубопроводе. Каждый уровень имеет коэффициент трения, обозначаемый различным уравнением. Разница в затратах между самой лучшей трубой и самой дешевой составляет 10 долларов, что даёт период окупаемости 16,8 года. Интересно, что полипропиленовые трубы дешевле в монтаже и по чистой стоимости двух лучших представителей изделий из сшитого полиэтилена. А если учесть, что за последние 20 лет стоимость обслуживания труб PP-R и PP-RCT значительно снизилась, то у сшитого полиэтилена вырос серьёзный конкурент.