Bölgesel ısıtma sistemlerinde boru yalıtımı yoluyla enerji tasarrufu için optimum yalıtım kalınlığının belirlenmesi

Determination of optimum insulation thickness for energy saving through pipe insulation in district heating systems

Özet

Bir binanın ısıtılması için harcanan enerjinin azaltılmasında mekanik tesisat yalıtımı çok önemlidir. Özelikle bölgesel ısıtma boru hatlarındaki ısı kayıpları çok büyük olmaktadır. Bu hatların yalıtıkları takdirde sağlanacak enerji tasarrufu çok büyüktür. Bu çalışmada, Afyonkarahisar ili ve farklı ısıtma derece günlere göre bölgesel ısıtmadaki çeşitli boru çapları ve yakacak yakıtlar için optimum yalıtım kalınlığı, enerji tasarrufu ve geri dönüş süresi hesaplanmıştır. Bu nedenle borulardaki yalıtım ekonomisi için yaşam döngüsü maliyet (YDM) analizine dayanan bir optimizasyon modeli geliştirilmiştir. Yalıtım malzemesi olarak ekstrüde polistiren (XPS) kullanılmıştır. En fazla yıllık enerji tasarrufu fuel-oil yakıtından sağlanırken en az tasarruf ise jeotermal enerji için elde edilmiştir. Küçük çaplı borulara göre büyük çaplı borulardaki yalıtım ile de daha çok enerji tasarrufu yapılabilmektedir. Derece-gün değerlerin artması durumunda optimum yalıtım kalınlığı ve yıllık tasarruflar artarken geri dönüş sürelerinin azaldığı görülmüştür. Sonuç olarak, bölgesel ısıtma boru hatlarında uygun boru boyutlarının ve en uygun kalınlıkta yalıtım malzemelerinin seçimi ekonomik avantajlar sağlamaktadır.

Abstract

The mechanical plumbing insulation is very important in reducing the energy expended for the heating of a building. Especially the heat losses in district heating pipelines are very large. The energy savings provided is enormous if the insulation is made in pipelines. In this study, for various pipe diameters and fuels in district heating the optimum insulation thickness, energy saving and payback period were calculated according to the Afyonkarahisar province and different heating degree-days. Therefore, an optimization model for insulation economy in pipes was enhanced based on the life cycle cost (LCC) analysis. The extruded polystyrene (XPS) as insulation material was used. The minimum annual energy savings were obtained for the geothermal energy while the maximum saving was provided from the fuel-oil as fuel. According to a small diameter pipes, the insulation of the large diameter pipes can be made more energy savings. It was shown that in case of an increase in the degreeday values, the payback periods decreased while the optimum insulation thickness and annual energy saving increased. As a result, the selection of the appropriate sizes of pipes and the appropriate thicknesses of insulation materials in district heating pipelines should provide economic advantages.