13 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет толщины тепловой изоляции трубопроводов

Расчет и проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов

Б. М. Шойхет, канд. техн. наук, заместитель генерального директора,

Л. В. Ставрицкая, главный специалист, ОАО «Теплопроект»;

Л. Б. Корельштейн, заместитель директора НТП «Трубопровод»

Расчет и проектирование тепловой изоляции выполняется по СНиП 41-03-2003 (введен взамен СНиП 2.04.14-88* «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов») и СП 41-103-2000 (методики расчета) с учетом требований пожарной безопасности, санитарно-гигиенических норм и норм проектирования, принятых в отдельных отраслях промышленности.

Процесс проектирования тепловой изоляции включает следующие этапы:

— анализ технических характеристик изолируемого объекта, назначения изоляции, условий эксплуатации теплоизоляционных конструкций;

— выбор материалов теплоизоляционного и покровного слоев;

— расчет толщины теплоизоляционного слоя;

— разработку конструктивных решений и рабочих чертежей теплоизоляционных конструкций;

— разработку спецификации оборудования и техномонтажной ведомости.

Практические расчеты тепловой изоляции выполняются по формулам стационарной и нестационарной теплопередачи через плоскую, цилиндрическую и сферическую стенки, адаптированным для конкретных условий применения. В расчетах используются инженерные методики, учитывающие теплофизические свойства материалов, термическое сопротивление изолированной стенки, температуру теплоносителя и окружающей среды, условия теплообмена на внутренней и внешней поверхностях изоляции.

В расчетах учитывается зависимость теплофизических свойств теплоизоляционного материала от температуры и влажности, степень черноты или коэффициент излучения материала наружной поверхности изоляции, деформативные свойства и степень уплотнения материала в конструкции и др.

Методика расчета толщины теплоизоляционного слоя определяется в зависимости от назначения и условий применения тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, а именно:

— по нормированной плотности теплового потока, регламентируемой СНиП 41-03-2003;

— по заданной плотности теплового потока, обусловленной технологическими факторами;

— с целью предотвращения конденсации влаги на наружной поверхности изолируемого объекта;

— с целью предотвращения конденсации влаги и коррозии на внутренних поверхностях объектов, транспортирующих агрессивные газы, содержащие водяные пары;

— для обеспечения заданной температуры на поверхности изолированного объекта по условиям обеспечения безопасности персонала;

— по заданному снижению (повышению) температуры вещества, транспортируемого по трубопроводу;

— по заданной скорости охлаждения или нагревания веществ в емкостях;

— по заданному количеству конденсата в паропроводах;

— для предотвращения замерзания жидкости в трубопроводах при ее остановке.

Расчеты тепловой изоляции трубопроводов при подземной прокладке в канале с удовлетворительной для практики точностью выполняются по инженерной методике, учитывающей термическое сопротивление теплоизоляционного слоя, сопротивление теплоотдаче на границе теплоизоляции и стенок канала с воздухом в канале и термическое сопротивление стенок канала и грунта. Термическое сопротивление грунта рассчитывается по формуле Форхгеймера, учитывающей теплопроводность грунта в условиях эксплуатации, диаметр теплопровода и глубину его заложения. При двухтрубной прокладке учитывается взаимное тепловое влияние подающего и обратного теплопровода.

Расчеты тепловой изоляции при бесканальной прокладке трубопроводов выполняются по методике, учитывающей термическое сопротивление теплоизоляционного слоя и термическое сопротивление грунта.

В практике при двухтрубной прокладке трубопроводов тепловых сетей в канале толщина теплоизоляционного слоя обратного трубопровода с учетом монтажных требований принимается равной толщине теплоизоляции подающего трубопровода.

При расчете тепловой изоляции трубопроводов тепловых сетей двухтрубной бесканальной и канальной прокладки нормируются суммарные тепловые потери подающего и обратного трубопроводов. При этом толщина теплоизоляционного слоя принимается одинаковой для подающего и обратного трубопроводов.

Институтом Теплопроект для проведения указанных расчетов разработаны компьютерные программы на базе программного пакета Excel c использованием элементов языка программирования Visual Basic, облегчающие проведение трудоемких расчетов и анализ их результатов.

В 2003 году НТП «Трубопровод» (программное обеспечение) и ОАО «Теплопроект» (расчетные методики и информационная база) разработали компьютерную программу автоматизированного проектирования тепловой изоляции оборудования и трубопроводов «Изоляция».

Программа в автоматическом режиме полностью формирует теплоизоляционную конструкцию, рассчитывает и генерирует техномонтажную ведомость для строительного подразделения, ведомость объемов работ для сметного отдела и спецификацию в отдел материального обеспечения по ГОСТ 21.405-93, ГОСТ 21.110-95 и ГОСТ 21.101-97.

Программа «Изоляция» включает решение следующих задач:

— оптимальный выбор теплоизоляционных конструкций и материалов;

— расчет минимально необходимой толщины теплоизоляционного слоя;

— подбор типоразмеров изделий;

— расчет объемов работ и общего количества материалов;

— выпуск проектной документации (техномонтажная ведомость и СО).

Предусмотрена возможность использования типоразмеров материалов изоляции конкретного производителя, указанного проектировщиком.

Исходными данными являются тип и размер изолируемого объекта, его температура и расположение; прочие данные задаются по умолчанию и могут быть изменены пользователем. Геометрические размеры теплоизоляции рассчитываются в зависимости от назначения изоляции, типа изолируемого объекта, его размеров, температуры продукта, параметров окружающей среды, характеристик материала изоляции с учетом его уплотнения.

Программа «Изоляция» может производить расчеты в соответствии со следующими нормативными документами:

— НР 34-70-118-87 (для атомных и тепловых станций).

Программа рассчитывает изоляцию трубопроводов наземной прокладки и проложенных в грунте (канально и бесканально), включая прямые участки, отводы, переходы, арматуру и фланце-вые соединения; трубопроводов двухтрубной прокладки (канальной и бесканальной), в том числе теплосетей; различных видов оборудования – как стандартых (насосов, емкостей, теплообменников и др.), так и сложных составных аппаратов, включающих различного вида обечайки, днища, штуцера, люки и фланцевые соединения.

В программу включен модуль строительной климатологии и библиотека «Старс».

Модуль строительной климатологии содержит всю климатологическую информацию по СНиП 23-01-99. Пользователь вводит название или географические координаты населенного пункта либо указывает его на карте и получает из базы данных модуля все необходимые значения температур, которые автоматически используются при расчете.

Библиотека «Старс» позволяет по составу продукта рассчитывать его теплофизические свойства (плотность, теплоемкость, энтальпию и др.), а также определять точку росы, что бывает необходимо при расчете изоляции.

Структура выходной информации имеет открытый формат и возможность подключения ее к имеющейся на предприятии системе документооборота. Оформление документации соответствует ЕСКД.

Благодаря продуманной организации интерфейса пользователя и встроенной документа-ции с методическим описанием освоение программы не требует специального обучения и не занимает много времени. Программа работает в среде Windows 9x/2000/XP.

Программа рекомендуется для использования в проектно-конструкторских бюро и отделах при проектировании и реконструкции технологических трубопроводов и трубопроводов тепловых сетей, оборудования в нефтеперерабатывающей, химической, нефтехимической, газовой, нефтяной, теплоэнергетической и других отраслях промышленности.

Внедрение автоматизированной системы проектирования тепловой изоляции в практику проектных институтов и организаций направлено на повышение качества и снижение трудоемкости этих проектных работ.

В заключение следует отметить, что совершенствование методов и средств расчета и проектирования тепловой изоляции, расширение номенклатуры и повышение качества применяемых теплоизоляционных и покровных материалов в целом способствуют повышению энергоэффективности изолируемых объектов и, как следствие, решает проблему энергосбережения и экономии топливно-энергетических ресурсов в промышленном секторе экономики.

Каким способом правильно рассчитать толщину изоляции?

В современном проектировании принято применять различные конструктивные решения, определённые типы и разновидности материалов. Для теплоизоляции характерно использование толщин не на основании расчётов, а согласно традиции применения. Так, в Московском регионе на кровлю требуется 200 мм теплоизоляционного материала, на стены — 150 мм. При этом не всегда учитываются нюансы. Например, какое основание и какая конструкция стены или кровли используются. Часто не берутся во внимание и характеристики (теплопроводность) изоляционного материала.

В случае проектирования инженерных систем зданий (трубопроводов), как правило, традиционно применяют вспененные решения с маленькими толщинами, в основном 6–13 мм. Обусловлено это в том числе удобством монтажа тонкой изоляции, её дешевизной и экономией места при плотном расположении труб. При этом более толстые материалы для теплоизоляции трубопроводов могут игнорироваться. На примере изоляции ГВС и отопления разберём, какая толщина различных по типам материалов требуется и чем чреват некорректный подбор.

При проектировании инженерных систем зданий расчёт толщины изоляции производится согласно СП 61.13330.2012 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов» (актуализированная редакция СНиП 41–03–2003). В общих положениях СП (4) указано, что теплоизоляционная конструкция обязана обеспечивать параметры теплохолодоносителя при эксплуатации, нормативный уровень тепловых потерь оборудованием и трубопроводами, безопасную для человека температуру их наружных поверхностей (4.1). Кроме того, конструкции тепловой изоляции трубопроводов и оборудования должны отвечать требованиям энергоэффективности — иметь оптимальное соотношение между стоимостью теплоизоляционной конструкции и стоимостью тепловых потерь через изоляцию в течение расчётного срока эксплуатации (4.2).

То есть необходимо подобрать толщину таким образом, чтобы вблизи горячей трубы или оборудования было безопасно находиться (для защиты от ожогов). Помимо этого, тепловые потери должны быть не больше, чем нормировано (Вт/м) в СП 61.13330.2012 для соответствующей трубы (параметров её работы).

На основании расчёта толщины изоляции ГВС и отопления (диаметры труб взяты для примера) для Москвы мы получаем приведённые ниже значения.

  • Расчёт произведён с помощью программы «Изоляция» (ООО «НТП Трубопровод»).
  • Приведены толщины изоляции в миллиметрах согласно номенклатуре производителя, внесённой в программу «Изоляция» (в скобках указана расчётная толщина изоляции в миллиметрах).

Таблица 1. По безопасной температуре на поверхности (защита от ожогов)

Применяемый материалОтоплениеГВС
d = 32 mmd = 108 mmd = 28 mmd = 76 mm
65 °С90 °С65 °С90 °С65 °С65 °С
Цилиндр навивной ROCKWOOL 100 Кф25 (5,77)25 (10,83)25 (6,35)25 (12,51)25 (5,69)20 (6,23)
K-flex ST (без покрытия)6 (3,41)10 (6,54)6 (3,63)10 (7,26)6 (3,37)6 (3,59)
Energoflex Energocell HT (без покрытия)9 (3,56)9 (6,81)13 (3,8)13 (7,58)9 (3,52)9 (3,75)
Energoflex Super (без покрытия)6 (3,49)9 (6,68)9 (3,72)9 (7,42)6 (3,45)9 (3,67)

Исходя из таблицы, применение тонких вспененных материалов может выглядеть логичным и целесообразным, но другой обязательный расчёт выдаёт существенно разнящиеся значения.

Таблица 2. По нормам плотности теплового потока (по тепловым потерям)

Применяемый материалОтоплениеГВС
d = 32 mmd = 108 mmd = 28 mmd = 76 mm
65 °С90 °С65 °С90 °С65 °С65 °С
Цилиндр навивной ROCKWOOL 100 Кф30 (27,35)40 (30,98)50 (43,44)50 (48,24)25 (23,15)40 (37,76)
K-flex ST (без покрытия)32 (30,90)35 (34,68)48 (47,08)53 (52,02)28 (26,61)42 (41,34)
Energoflex Energocell HT (без покрытия)34 (33,68)38 (37,78)32 (29,02)
Energoflex Super (без покрытия)33 (32,25)38 (36,20)32 (27,79)49 (42,84)

Таким образом, согласно п4. СП 61.13330.2012 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов» (актуализированная редакция СНиП 41–03–2003) необходимо применять материалы существенно большей толщины, чем показал первый расчет. Иначе применяемые материалы не обеспечивают нормативный уровень тепловых потерь и, соответственно, не отвечают требованиям энергоэффективности.

Получается, что толщины изоляции различных по своей структуре материалов будут в конструкции сопоставимы (ввиду соизмеримой теплопроводности). При определённых условиях изоляция из каменной ваты чуть толще, при других — немного тоньше. Это зависит от выпускаемой номенклатуры и теплопроводности при той или иной температуре.

Физику не обманешь, и приблизительно одинаковые по своим теплоизоляционным свойствам материалы должны иметь схожую толщину в одинаковых конструкциях.

Посмотрим, каким будет уровень потерь сверх нормы, если поставить изоляцию, учитывая только безопасную температуру на поверхности (данные представлены ниже).

Тепловые потери в зависимости от применяемой изоляции при толщине

НазначениеОтоплениеГВС
Диаметрd = 32 ммd = 108 ммd = 28 ммd = 76 мм
Температура65 °С90 °С65 °С90 °С65 °С
Нормативные потери11.0016.0019.1027.6011.0016.20
Цилиндр RW 100 Кф11.5017.7827.4842.4910.6123.90
K-flex ST27.1131.9579.2088.3924.3457.31
Energoflex Energocell HT22.7535.0849.7176.6820.6546.50
Energoflex Super27.5634.5762.5496.4524.7545.68

Тепловые потери в системах отопления и ГВС при изоляции по безопасной температуре на поверхности фактические vs нормируемые, Вт/м (согласно табл. 3)

Видно, что применение малых толщин, как это сейчас практикуется в некоторых проектах, в том числе с подачи производителей тонкой вспененной изоляции, приводит к огромным тепловым потерям. Фактически в системах отопления и горячего водоснабжения они превышают нормируемые в два-три раза (!). Это огромные финансовые потери, свидетельствующие об энергетической неэффективности.

Читать еще:  Скважина ударно-канатным методом своими руками: несложная и

Возможно, именно поэтому российская экономика — одна из самых энергоёмких в мире. По оценкам экспертов, РФ находится на 130-м месте среди 143 стран по уровню энергоэффективности экономики. Энергоёмкость ВВП России в два раза выше среднемировой.

Если прийти к выводу о необходимости применения схожих толщин изоляции из каменной ваты и вспененной изоляции, то окажется, что толщины (30–40 мм) различных диаметров либо не производятся (изготовителями вспененного каучука и полиэтилена), либо стоят гораздо дороже. Пример среднерыночного уровня цен представлен ниже. Трубка K-flex 32 x 035–2 ST

МатериалЦена, руб.
Цилиндр навивной RW 100 Кф T50 (d = 35)246
Трубка K-flex 32 x 035–2 ST390
Цилиндр навивной RW 100 Кф T40 (d = 76)470
Трубка K-flex 40 x 076–2 ST2030
Цилиндр навивной RW 100 Кф T50 (d = 180)665
Трубка K-flex 50 x 108–2 ST4300

* Ориентировочные среднерыночные цены на основе прайс-листов производителей за первое полугодие 2020 года.

На больших толщинах и диаметрах (начиная с Dy = 25) вспененный каучук, например, становится гораздо дороже — в четыре — шесть раз (по сравнению с цилиндрами из каменной ваты).

Все эти факторы говорят о том, что традиционное применение (без расчётов) вспененной изоляции с малой толщиной — это прямой путь к огромным перерасходам энергии, а использование вспененных решений с правильно рассчитанными толщинами ведёт к расходам сверх нормы на саму изоляцию. И это без учёта комплексной оценки пожарной опасности вспененных полимерных материалов и их долговечности.

Добавлено: 23.10.2020 14:25:50

Еще статьи в рубрике Технологии загородного строительства домов и бань / Тематические статьи:

  • Хаммам в современном строительстве

Когда речь заходит об отдыхе, многие активно рассматривают строительство хаммама на придомовой территории. И в этом нет ничего удивительного, потому что .

Снегозадержатели на крышу: нужны или нет?

Основная задача снегозадержателя — предотвращение обвала многокилограммовых снежных масс с кровли: как известно, такие ситуации могут привести к материальным убыткам и .

Преимущества каркасного домостроения

Возводить каркасные дома люди начали много веков назад. Технология все время развивалась и совершенствовалась .

    Конопатка сруба джутовой конопаткой

    Как проконопатить сруб джутом .

    Сравнение национальных бань: какую баню выбрать? Преимущества и недостатки

    Для тех, кто заботится о собственном здоровье, интересно будет разобраться в том, что для организма полезнее – хамам, соляная пещера, русская .

    Как построить дом без ошибок?

    Чтобы избежать долгостроя и возвести дом на века, нужно проанализировать участок и его особенности, провести инженерные изыскания, определиться с планировкой, материалом .

    Расчет толщины теплоизоляции трубопроводов

    Иметь представление о расчете толщины теплоизоляционного слоя для системы трубопроводов важно каждому, кто понимает важность поддержания функционала технологических трубопроводов независимо от параметров транспортируемой среды. Речь идет о температуре, плотности среды и прочих важных показателях, влияющих на выбор толщины утеплителя. Итоговые показатели определяет расчет, основанный на требованиях нормативной документации.

    Нормативная методика вычисления: характеристики

    Процесс расчета теплоизоляции поверхностей цилиндрического типа непростой, поэтому по возможности его доверяют специалистам. Если работы приходится выполнять самостоятельно, то оптимальным методом для расчета теплоизоляции разного типа трубопроводов считается вычисление с учетом нормируемых показателей потери тепла.

    Данные о величинах теплопотерь установлены и прописаны в специальной нормативной документации и зависят от типа прокладки и диаметра труб. Обычно возможны следующие варианты размещения трубопроводов:

    • под открытым небом;
    • в закрытом помещении;
    • в непроходных каналах;
    • бесканальным методом.

    Суть расчета сводится к выбору теплоизоляции с такой толщиной, чтобы тепловые потери на практике не преувеличивали данных, прописанных в СНиПе. Соответствующим Сводом Правил регулируется и метод проведения расчета с упрощенным алгоритмом, приспособленным для среднестатистического пользователя. По большей мере упрощения касаются следующих моментов:

    • не учитываются потери тепла при повышении температуры стенок труб в трубопроводах;
    • не принимается во внимание сопротивление теплопередаче стальной стенки трубы из-за низкой способности к этому металла .

    Практически для расчета толщины теплоизоляции используют формулы, рассчитанные как для стационарной, так и для нестационарной передачи тепла через стенки из разного типа материалов. Важно помнить о том, что принцип расчета толщины утеплителя для трубопроводов должен учитывать условия работы:

    • материалы в основе теплоизоляции;
    • перепады температур в зависимости от сезона;
    • уровень влажности и пр.

    Удобнее всего для расчета толщины утеплителя трубопроводов использовать специальные таблицы, в которых прописаны диаметр труб с температурой носителя. Что касается типа теплоизоляции, то оптимальный вариант — использование специальных цилиндров, не требующих сложного монтажа и сохраняющих эксплуатационные характеристики на протяжении всего срока использования.

    Рассмотрим два основных метода расчета толщины теплоизоляции: на основании онлайн калькулятора и инженерных формул, позволяющих получить результат, максимально правильный с учетом всех параметров.

    Как пользоваться онлайн приложениями правильно

    Процесс расчета толщины утеплителя с использованием онлайн калькулятора простой и доступный. Сегодня таким способом пользуются все, кто считают услуги инженеров дорогими, а инженерные формулы для собственного расчета — слишком сложными.

    Частные пользователи без проблем могут подобрать калькуляторы для быстрого и достаточно точного расчета параметров теплоизоляции для трубопровода.

    Большинство источников предоставляют возможность пользоваться калькулятором без оплаты и даже регистрации на сайте. Более того, приложения не нужно скачивать и устанавливать. Онлайн калькуляторы позволяют проводить расчеты изоляции по нескольким целям:

    • теплоизоляции трубопроводов для образования нужной температуры на поверхности;
    • изоляции труб для защиты среды от промерзания при минусовых температурах;
    • утеплению трубопроводов для гарантии защиты поверхностей от образования конденсата и коррозии;
    • изоляции для двухтрубной тепловой магистрали, монтированной под землей.

    Как только нужная задача будет установлена, в поля калькулятора вводят данные для проведения нужного расчета. Обычно речь идет о диметре трубы, температуре среды, продолжительности замерзания жидкости без прокачки, материале в основе труб, температуре на их поверхности, коэффициенте теплопроводности теплоизолятора.

    Готовый результат поможет определиться с выбором толщины теплоизолятора. Выбирать материал нужно в соответствии с данными калькулятора, не пытаясь покупать утеплитель с «запасом» толщины, так как это не даст нужного эффекта, но значительно повлияет на увеличение итоговой стоимости утепления.

    Как рассчитать толщину по формуле самостоятельно

    Когда данные, полученные с помощью онлайн калькулятора кажутся сомнительными, стоит попробовать аналоговый метод с использованием инженерной формулы для расчета толщины теплоизоляционного материала. Для расчета работают по следующему алгоритму:

    1. По формуле вычисляют температурное сопротивление утеплителя.
    2. Высчитывают линейную плотность потока тепла.
    3. Рассчитывают показатели температуры на внутренней поверхности теплоизоляции.
    4. Переходят к расчету теплового баланса и толщины теплоизоляции по формуле.

    Эти же формулы используются для составления алгоритма работы онлайн-калькулятора.

    Расчет толщины теплоизоляции трубопроводов

    С целью обеспечения оптимальной транспортировки по трубопроводам различных сред цилиндрические конструкции принято изолировать. Нормативными документами установлены определенные требования к толщине теплоизоляции.

    Процесс вычисления толщины теплоизоляционного слоя трубопроводов является сложным и трудоемким. Наиболее распространенной методикой является определение данного параметра по нормируемым показателям теплопотерь. Величины потерь установлены СНиПом и зависят от способов прокладки трубопроводов разного диаметра:

    • открыто на улице;
    • открыто в помещении;
    • бесканальным путем;
    • в непроходных каналах.

    Суть расчета сводится к подбору такой толщины теплоизоляционного материала, чтобы значение фактических теплопотерь не превышало установленных в СНиПе показателей.

    Вычисление толщины однослойной изоляции конструкции

    Главная формула для расчета изоляции трубопровода представлена в следующем виде:

    • λ — коэффициент теплопроводности изоляции (справочный);
    • К — коэффициент дополнительных теплопотерь через крепления или опоры;
    • tT — температура транспортируемой среды (среднегодовая);
    • to — температура наружного воздуха (среднегодовая);
    • qL — величина теплового потока;
    • RH — сопротивление теплопередаче на наружной поверхности утеплителя (табличное значение).

    Значение показателя В определяется отдельно:

    • δ — толщина изоляционной конструкции;
    • dиз — наружный диаметр трубопровода;
    • dтр — наружный диаметр изолируемой трубы.

    Параметр ln находят по таблице логарифмов. В итоге толщина изоляции должна быть такой, при которой будет соблюдено условие тождественности левой и правой частей уравнения.

    Вычисление толщины многослойной теплоизоляции

    В случае перемещения по трубопроводу теплоносителя с высокой температурой (500-600 ℃) поверхность объекта изолируется двумя слоями из разных материалов. Один из слоев выступает в качестве ограждения горячей поверхности от второго, который, в свою очередь, служит для защиты трубопровода от низкой температуры воздуха снаружи. При этом важно, чтобы температура на границе слоев t1,2 была допустимой для материала наружного слоя изоляции.

    Чтобы рассчитать толщину теплоизоляции первого слоя, используется уже знакомая нам формула:

    Для определения толщины второго слоя вместо значения температуры поверхности трубопровода tT принимают температуру на границе двух изоляционных слоев t1,2.

    Если диаметр трубопровода меньше 2 м, формула имеет следующий вид:

    Довольно громоздкие расчеты толщины теплоизоляции трудно вести вручную. Поэтому с целью упрощения процесса и быстрого получения результата алгоритм рекомендуется внести в программу Microsoft Excel.

    Расчет изоляции трубопроводов по заданной величине снижения температуры теплоносителя

    В отдельных случаях требуется, чтобы теплоноситель был доставлен по трубопроводу в конечный пункт назначения с определенной температурой. Согласно этому условию и должен быть выполнен расчет толщины теплоизоляции.

    Сначала находится полное тепловое сопротивление изоляции RП :

    • К — коэффициент дополнительных теплопотерь через крепления или опоры;
    • tт.нач — начальная температура теплоносителя;
    • tо — температура окружающей среды;
    • tт.нач — конечная температура теплоносителя;
    • l — длина трубопровода;
    • G — расход теплоносителя;
    • C — удельная теплоемкость транспортируемой среды.

    Далее значение толщины теплоизоляции рассчитывается по знакомой формуле:

    Расчет изоляции трубопроводов по заданной температуре поверхности утепляющего слоя

    На многих промышленных предприятиях трубопроводы проложены внутри рабочих помещений, в которых находятся люди. В этой связи правила охраны труда диктуют повышенные требования к температуре труб. Вычисление толщины теплоизоляционного слоя для труб диаметром более 2 м по заданной температуре поверхности утеплителя выполняется по формуле:

    • α — коэффициент теплоотдачи (справочный);
    • tП — нормируемая температура поверхности утеплителя;
    • остальные параметры — из предыдущих формул.

    Несмотря на то, что данная методика имеют незначительную погрешность, она применяется в настоящее время для вычисления показателей изолирующего слоя. Для получения более точных расчетов лучше воспользоваться специализированным программным обеспечением.

    Каким способом правильно рассчитать толщину изоляции?

    В современном проектировании принято применять различные конструктивные решения, определённые типы и разновидности материалов. Для теплоизоляции характерно использование толщин не на основании расчётов, а согласно традиции применения. Так, в Московском регионе на кровлю требуется 200 мм теплоизоляционного материала, на стены — 150 мм. При этом не всегда учитываются нюансы. Например, какое основание и какая конструкция стены или кровли используются. Часто не берутся во внимание и характеристики (теплопроводность) изоляционного материала.

    В случае проектирования инженерных систем зданий (трубопроводов), как правило, традиционно применяют вспененные решения с маленькими толщинами, в основном 6–13 мм. Обусловлено это в том числе удобством монтажа тонкой изоляции, её дешевизной и экономией места при плотном расположении труб. При этом более толстые материалы для теплоизоляции трубопроводов могут игнорироваться.

    На примере изоляции ГВС и отопления разберём, какая толщина различных по типам материалов требуется и чем чреват некорректный подбор.

    При проектировании инженерных систем зданий расчёт толщины изоляции производится согласно СП 61.13330.2012 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов» (актуализированная редакция СНиП 41–03–2003). В общих положениях СП (4) указано, что теплоизоляционная конструкция обязана обеспечивать параметры теплохолодоносителя при эксплуатации, нормативный уровень тепловых потерь оборудованием и трубопроводами, безопасную для человека температуру их наружных поверхностей (4.1). Кроме того, конструкции тепловой изоляции трубопроводов и оборудования должны отвечать требованиям энергоэффективности — иметь оптимальное соотношение между стоимостью теплоизоляционной конструкции и стоимостью тепловых потерь через изоляцию в течение расчётного срока эксплуатации (4.2).

    То есть необходимо подобрать толщину таким образом, чтобы вблизи горячей трубы или оборудования было безопасно находиться (для защиты от ожогов). Помимо этого, тепловые потери должны быть не больше, чем нормировано (Вт/м) в СП 61.13330.2012 для соответствующей трубы (параметров её работы).

    На основании расчёта толщины изоляции ГВС и отопления (диаметры труб взяты для примера) для Москвы мы получаем приведённые ниже значения.

    Расчёт произведён с помощью программы «Изоляция» (ООО «НТП Трубопровод»).

    Приведены толщины изоляции в миллиметрах согласно номенклатуре производителя, внесённой в программу «Изоляция» (в скобках указана расчётная толщина изоляции в миллиметрах).

    Исходя из таблицы, применение тонких вспененных материалов может выглядеть логичным и целесообразным, но другой обязательный расчёт выдаёт существенно разнящиеся значения.

    Таким образом, согласно п4. СП 61.13330.2012 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов» (актуализированная редакция СНиП 41–03–2003) необходимо применять материалы существенно большей толщины, чем показал первый расчет. Иначе применяемые материалы не обеспечивают нормативный уровень тепловых потерь и, соответственно, не отвечают требованиям энергоэффективности.

    Получается, что толщины изоляции различных по своей структуре материалов будут в конструкции сопоставимы (ввиду соизмеримой теплопроводности). При определённых условиях изоляция из каменной ваты чуть толще, при других — немного тоньше. Это зависит от выпускаемой номенклатуры и теплопроводности при той или иной температуре.

    Физику не обманешь, и приблизительно одинаковые по своим теплоизоляционным свойствам материалы должны иметь схожую толщину в одинаковых конструкциях.

    Посмотрим, каким будет уровень потерь сверх нормы, если поставить изоляцию, учитывая только безопасную температуру на поверхности (данные представлены ниже).

    Tепловые потери в системах отопления и ГВС при изоляции по безопасной температуре на поверхности фактические vs нормируемые, Вт/м (согласно табл. 3)

    Видно, что применение малых толщин, как это сейчас практикуется в некоторых проектах, в том числе с подачи производителей тонкой вспененной изоляции, приводит к огромным тепловым потерям. Фактически в системах отопления и горячего водоснабжения они превышают нормируемые в два-три раза (!). Это огромные финансовые потери, свидетельствующие об энергетической неэффективности.

    Возможно, именно поэтому российская экономика — одна из самых энергоёмких в мире. По оценкам экспертов, РФ находится на 130-м месте среди 143 стран по уровню энергоэффективности экономики. Энергоёмкость ВВП России в два раза выше среднемировой.

    Если прийти к выводу о необходимости применения схожих толщин изоляции из каменной ваты и вспененной изоляции, то окажется, что толщины (30–40 мм) различных диаметров либо не производятся (изготовителями вспененного каучука и полиэтилена), либо стоят гораздо дороже. Пример среднерыночного уровня цен представлен ниже.

    На больших толщинах и диаметрах (начиная с Dy = 25) вспененный каучук, например, становится гораздо дороже — в четыре — шесть раз (по сравнению с цилиндрами из каменной ваты).

    Все эти факторы говорят о том, что традиционное применение (без расчётов) вспененной изоляции с малой толщиной — это прямой путь к огромным перерасходам энергии, а использование вспененных решений с правильно рассчитанными толщинами ведёт к расходам сверх нормы на саму изоляцию. И это без учёта комплексной оценки пожарной опасности вспененных полимерных материалов и их долговечности.

    Расчет толщины тепловой изоляции трубопроводов

    СВОД ПРАВИЛ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ

    ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ И ТРУБОПРОВОДОВ

    Designing of thermal insulation of equipment and pipe lines

    ОКС 91.140.10
    ОКСТУ 49 2000

    1 РАЗРАБОТАН ГУП НИИмосстрой при участии Государственного предприятия — Центр методологии нормирования и стандартизации в строительстве (ГП ЦНС) и группы специалистов

    2 ОДОБРЕН И РЕКОМЕНДОВАН к применению в качестве нормативного документа Системы нормативных документов в строительстве постановлением Госстроя России от 16.08.2000 г. N 81

    ОДОБРЕН для применения в странах СНГ протоколом N 16 от 02.12.99 г. Межгосударственной научно-технической комиссии по стандартизации, техническому нормированию и сертификации в строительстве (МНТКС)

    ВВЕДЕНИЕ

    Настоящий Свод правил содержит указания по проектированию тепловой изоляции наружной поверхности оборудования и трубопроводов, выполнение которых обеспечит соблюдение обязательных требований к теплозащите тепловых сетей, технологических трубопроводов при строительстве, капитальном ремонте и эксплуатации теплоизоляционной конструкции, установленных действующим СНиП 2.04.14-88* «Тепловая изоляция оборудования трубопроводов».

    Решение вопроса о применении данного документа при проектировании и строительстве конкретных зданий и сооружений относится к компетенции проектной или строительной организации. В случае если принято решение о применении настоящего документа, все установленные в нем правила являются обязательными. Частичное использование требований и правил, приведенных в настоящем документе, не допускается.

    В данный Свод правил включены методы расчета тепловой изоляции оборудования, технологических трубопроводов и трубопроводов надземных и подземных тепловых сетей, приведены таблицы толщины изоляции, составленные с ориентацией на применение высокоэффективных утеплителей на основе новых норм плотности теплового потока через изолированную поверхность оборудования и трубопроводов, введенных постановлением Госстроя России от 31.12.97 г. N 18-80.

    В разработке Свода правил принимали участие: В.Г.Петров-Денисов (руководитель работы), Б.М.Шойхет, Л.В.Ставрицкая, Ю.В.Матвеев (АО «Теплопроект»), А.В.Сладков (НИИмосстрой), В.А.Глухарев (Госстрой России), Л.С.Васильева (ГП ЦНС).

    1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

    Настоящий Свод правил следует применять при проектировании и монтаже тепловой изоляции наружной поверхности оборудования и трубопроводов с температурой содержащихся в них веществ от 50 до 600 °С и расположенных в зданиях, сооружениях и на открытом воздухе, а также трубопроводов тепловых сетей при надземной прокладке и подземной, выполненной в каналах и бесканально.

    2 РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ПРОМЫШЛЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ, ТРУБОПРОВОДОВ И ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

    2.1 Основные расчетные зависимости для определения теплозащитных свойств теплоизоляционных конструкций

    Для теплового расчета изоляции используются уравнения стационарной теплопередачи через плоские и криволинейные поверхности.

    Теплопередача плоской теплоизоляционной конструкции рассчитывается по формулам:

    состоящей из слоев изоляции

    где — поверхностная плотность теплового потока через плоскую теплоизоляционную конструкцию, Вт/м ;

    — температура среды внутри изолируемого оборудования, °С;

    — температура окружающей среды, °С;

    — термическое сопротивление теплоотдаче на внутренней поверхности стенки изолируемого объекта, м ·°С/Вт;

    — то же, на наружной поверхности теплоизоляции, м ·°С/Вт;

    — термическое сопротивление кондуктивному переносу теплоты стенки изолируемого объекта, м ·°С/Вт;

    — то же, плоского слоя изоляции, м ·°С/Вт;

    — полное термическое сопротивление кондуктивному переносу теплоты -слойной плоской изоляции;

    — термическое сопротивление -го слоя, м ·°С/Вт;

    — линейная плотность теплового потока через цилиндрическую теплоизоляционную конструкцию, Вт/м;

    — линейное термическое сопротивление теплоотдаче внутренней стенки изолируемого объекта, м·°С/Вт;

    — то же, наружной изоляции м·°С/Вт;

    — линейное термическое сопротивление кондуктивному переносу теплоты цилиндрической стенки изолируемого объекта, м·°С/Вт;

    — то же, цилиндрического слоя изоляции, м·°С/Вт;

    — полное линейное термическое сопротивление кондуктивному переносу теплоты -слойной цилиндрической изоляции;

    — линейное термическое сопротивление -го слоя, м·°С/Вт;

    В уравнениях (1)-(4) термические сопротивления теплоотдаче и кондуктивному переносу теплоты определяются по формулам:

    где , — коэффициенты теплоотдачи внутренней поверхности стенки изолируемого объекта и наружной поверхности изоляции, Вт/(м ·°С);

    , , — коэффициенты теплопроводности соответственно материала стенки изолируемого объекта однослойной изоляции, изоляции -го слоя -слойной изоляции, Вт/(м·°С);

    , , — толщина соответственно стенки изолируемого объекта, однослойной изоляции -го слоя -слойной изоляции, м;

    , — внутренний и наружный диаметры стенки изолируемого объекта, м;

    — наружный диаметр изоляции, м;

    , — наружный и внутренний диаметры -го слоя -слойной изоляции, м.

    Распределение температур в многослойной изоляции рассчитывается по формулам:

    температуры на внутренней и наружной поверхностях стенки изолируемого объекта плоской формы:

    температура на наружной поверхности первого слоя изоляции, на границе 1-го и 2-го слоев

    и далее, начиная со 2-го слоя, на границах ( )-го и -го слоев

    температура на наружной поверхности -слоя -слойной стенки:

    Для цилиндрических многослойных изоляционных конструкций структура формул для расчета распределения температур имеет вид:

    Значения поверхностной и линейной плотности тепловых потоков, входящих в формулы (8)-(15), определяются по (1)-(3), а термические сопротивления — по (5)-(7).

    При применении формул (1), (3) необходимо знать коэффициенты теплопроводности изоляционных слоев. Поскольку они зависят от температуры, должны быть известны средние температуры каждого слоя, для определения которых необходимо знать температуры на границах слоев. Для их расчета обычно используется метод последовательных приближений путем проведения нескольких расчетных операций.

    На первом этапе, принимая для всех слоев среднюю температуру изоляции, обычно равную полусумме температур внутренней и наружной среды, находят при этой температуре теплопроводность всех теплоизоляционных слоев. Затем, по (1), (3) определяют значения или и по (8)-(11) для плоской и по (12)-(15) цилиндрической стенок рассчитывают температуры на границах слоев и средние температуры каждого слоя.

    На втором этапе по найденным на первом этапе средним температурам слоев вновь определяют теплопроводность всех слоев, затем находят плотности потоков тепла и снова рассчитывают послойные температуры, и так далее до требуемой точности расчета. Например, до тех пор, пока послойные температуры на -м и ( )-м шаге будут отличаться не более чем на 5%. Обычно для этой цели необходимо проведение не более 3-4 расчетных операций.

    Значительное место в промышленной изоляции занимают теплоизоляционные конструкции подземных сооружений, основной особенностью которых является контакт с массивом окружающего грунта, что в значительной степени усложняет их тепловой расчет по сравнению с конструкциями, контактирующими с атмосферой.

    Анализ температурных полей и тепловых потоков в теплоизоляционных конструкциях и в граничащих с ними грунтом позволил заключить, что непосредственно в теплоизоляции с достаточной для инженерных расчетов точностью температурное поле можно считать одномерным. Это позволит определить их термическое сопротивление по формулам (5)-(7).

    Плотность теплового потока через теплоизоляционные конструкции, граничащие с грунтом, определяется в этом случае по формулам (1)-(4), в которых термические сопротивления внешней теплоотдаче и заменяются термическим сопротивлением грунта, зависящим от конфигурации изолируемого объекта, расположения его в массиве грунта и теплопроводности последнего.

    2.2 Расчет тепловой изоляции трубопроводов и оборудования

    Расчет тепловых потерь через изолированную поверхность оборудования и трубопроводов в общем случае следует выполнять для плоских поверхностей по формулам (1), (2), а для криволинейных по формулам (3), (4). Однако анализ особенностей теплообмена в теплоизоляционных конструкциях промышленных объектов позволяет существенно упростить расчетные формулы.

    Термическое сопротивление теплоотдаче от внутренней среды к внутренней поверхности стенки изолируемого объекта для жидких и даже газообразных сред по сравнению с термическим сопротивлением кондуктивному переносу теплоты в изоляции составляет весьма незначительную величину и может не учитываться.

    Исключение составляет весьма редкий случай, когда внутри объекта находится газовая среда и теплообмен между ней и внутренней поверхностью стенки осуществляется за счет естественной конвекции.

    Стенки изолируемого промышленного оборудования и трубопроводов обычно изготовлены из металла, теплопроводность которого в 100 раз и более превышает теплопроводность изоляции, вследствие этого термическим сопротивлением стенки без заметного снижения точности расчета можно пренебречь.

    Таким образом, основными расчетными формулами для определения тепловых потерь изолируемого оборудования являются:

    для плоских поверхностей и криволинейных диаметром более 2 м

    для трубопроводов диаметром менее 2 м

    где — коэффициент дополнительных потерь, учитывающий теплопотери через теплопроводные включения в теплоизоляционных конструкциях, обусловленных наличием в них крепежных деталей и опор (таблица 1).

    Таблица 1 — Значения коэффициента дополнительных потерь

    Способ прокладки трубопроводов

    На открытом воздухе, в непроходных каналах, тоннелях и помещениях:

    Расчет теплопотерь трубопровода

    Расчет тепловых потерь трубопроводов с помощью онлайн-калькулятора – рассчитайте теплопотери трубопроводов с изоляцией по длине по формулам.

    Перемотайте вниз чтобы НАЧАТЬ (место для вашего контента)

    Теплопотери трубопровода – это суммарные потери тепловой энергии, которые происходят при перемещении теплоносителя от источника до конечного потребителя. С помощью нашего калькулятора вы сможете выполнить расчет теплопотерь трубопровода по длине с учетом изоляции и температуры окружающей среды. Теоретическое обоснование алгоритма и формулы расчета представлены ниже. Если вы хотите узнать потери тепла в трубе без учета изоляции, укажите толщину равную нулю. Значение коэффициента теплопроводности для материалов указан в таблице. Коэффициент запаса по умолчанию равен 1.3 (без необходимости не меняйте данное значение). Рекомендуется брать температуру наиболее холодной пятидневки по СП 131.13330.2018 «Строительная климатология». Чтобы получить результат, нажмите кнопку «Рассчитать».

    Смежные нормативные документы:

    • СП 50.13330.2010 «Тепловая защита зданий»
    • СП 124.13330.2012 «Тепловые сети»
    • СП 61.13330.2012 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов»
    • СП 131.13330.2018 «Строительная климатология»
    • ГОСТ Р 56779-2015 «Системы распределения бытового горячего водоснабжения»

    Как рассчитать теплопотери самостоятельно?

    Формула расчета теплопотерь трубопровода: Q = (2π × λ × L × (Tвн — Tнар) / ln(D / d) × k

    • π – константа (

    3,14);

  • λ – коэффициент теплопроводности изоляции, Вт/м°С (см. таблицу ниже);
  • L – длина трубы, м;
  • Tвн – температура жидкости в трубопроводе, °С;
  • Tнар – температура окружающей среды, °С;
  • D – наружный диаметр трубопровода с теплоизоляцией, м;
  • d – внутренний диаметр трубопровода, м;
  • k – коэффициент запаса мощности (1,3).

Методики расчета теплоизоляции

Расчет тепловой изоляции трубопроводов и оборудования выполняется по определенным формулам и должен соответствовать СНиП.

Схема тепловой изоляции трубопроводов.

Расчет тепловой изоляции для плоских поверхностей осуществляется по следующим формулам (Рис.1)

Расчет для криволинейных поверхностей может осуществляться по следующим формулам (рис.2), где

  • tв – это температура среды внутри изолируемого оборудования, °С;
  • Rиз – термическое сопротивление кондуктивному переносу теплоты плоского слоя изоляции, м²×°С/Вт;
  • tн – это температура окружающей среды, °С;
  • qF – является поверхностной плотностью теплового потока через плоскую теплоизоляционную конструкцию, Вт/м²;
  • Rвн – является термическим сопротивлением теплоотдаче на внутренней поверхности стенки изолируемого объекта, м²×°С/Вт;
  • Rст – является термическим сопротивлением кондуктивному переносу теплоты стенки изолируемого объекта, м²×°С/Вт;
  • Rн – является термическим сопротивлением теплоотдаче на наружной поверхности защитного слоя, м²×°С/Вт.

Расчет тепловой изоляции для плоских поверхностей.

По формуле 1 осуществляется расчет теплоизоляции для плоской поверхности из n-слоев (в большинстве случаев защитная поверхность состоит не из одного, а из нескольких слоев).

По формуле 2 осуществляется расчет однослойной теплоизоляции для плоской поверхности.

По формуле 3 осуществляется расчет для криволинейной поверхности из n-слоев.

По формуле 4 осуществляется расчет однослойной теплоизоляции для криволинейной поверхности.

Самостоятельно провести расчет толщины теплоизоляции оборудования довольно трудно. Если у вас нет времени и специальных знаний, вы можете обратиться в компанию, которая проведет расчет за вас. На сегодняшний день на рынке немало предложений от фирм, которые занимаются подобными вычислениями и составлением всей сопутствующей документации на профессиональном уровне. Это более затратный способ, нежели самостоятельный расчет, но он поможет избежать ошибок и сэкономит ваше время.

Если же вы все же решили работать самостоятельно, т.е. без привлечения профессионалов, то для вас существует множество компьютерных программ, которые помогут автоматизировать процесс самостоятельного расчета толщины теплоизоляционного слоя и других параметров изоляции. Функциональность большинства таких программ поможет вам в автоматическом режиме просчитать нужные параметры, достаточно просто ввести характеристики вашей конструкции и выбранного теплоизоляционного материала. вы сможете провести расчет следующих показателей для трубопроводов:

Расчет для криволинейных поверхностей.

  • расчет температуры на поверхности изоляции при заданной толщине изоляции;
  • расчет теплового потока при заданной толщине изоляции;
  • расчет изменения температуры носителя при заданной толщине изоляции;
  • время замерзания носителя при заданной толщине изоляции;
  • величина толщины изоляции с целью предотвращения образования конденсата на поверхности изоляции;

Множество аналогичных программных продуктов этой сферы вы можете бесплатно скачать в свободном доступе в сети Интернет или же воспользоваться программой-калькулятором на сайте некоторых строительных компаний. В большинстве своем эти программы просты и построены на интуитивно понятном интерфейсе, а функциональность и методы использования подробно расписаны в руководствах.

Особенности теплоизоляции в зависимости от задач

Размер тепловой изоляции трубопроводов зависит от того, какую задачу она должна решать. Выделяют несколько видов задач, выполняемых теплоизоляцией.

Тепловая изоляция труб для последующего обеспечения заданной плотности теплового потока

Таблица тепловой изоляции труб для последующего обеспечения заданной плотности теплового потока.

В случае, когда рассчитывается теплоизоляция для трубопроводов надземной прокладки, расчет ведется по заданной плотности теплового потока. Вычисления толщины во многом зависят от температуры теплоносителя, температуры воздуха, расположения изолируемого трубопровода (помещение или открытый воздух), величины заданного или нормального теплового потока, а также наружного диаметра трубы. Следует помнить, что значение плотности теплового потока с поверхности труб будет определяться общим тепловым балансом предприятия, требованиями технологического процесса или нормативными значениями четвертого приложения СНиП 2.04.14-88 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов».

Тепловая изоляция трубопроводов для обеспечения нужной температуры на поверхности

Преследование таких целей обычно связано с тем, что требования техники безопасности предписывают необходимость снизить тепловыделение в помещении для защиты обслуживающего персонал от ожогов, а тепловые потери на предприятии не регламентированы. По закону, в соответствии с нормами и требованиями СНиП, при температуре теплоносителя ниже 100°С, находящегося в помещении, температура на поверхности изоляции труб не должна превышать 35°. При температуре теплоносителя свыше 100 °С, температура поверхности не должна превышать 45°. На открытом воздухе планка температур повышается, но все равно ограничена 55°С при использовании металлического защитного покрытия и 60° при использовании других видов покрытий теплоизоляции труб.

Схема тепловой изоляции трубопроводов для обеспечения нужной температуры на поверхности.

При выборе защитного покрытия теплоизоляции труб, находящихся в помещении, необходимо учитывать радиационные свойства его поверхности. Так, для снижения толщины слоя тепловой изоляции трубопроводов следует применять неметаллическое защитное покрытие с высоким коэффициентом излучения, так как при одних и тех же условиях расчета толщина неметаллического покрытия теплоизоляции труб окажется существенно ниже, чем при металлическом покрытии. Размеры изоляционного слоя, определяемого расчетом по заданной температуре на его поверхности, будут зависеть от таких факторов как:

  • температура окружающего воздуха;
  • расположение конструкции (может находиться в помещении или на открытом воздухе);
  • наружный диаметр трубы;
  • температура самого теплоносителя;
  • коэффициент теплоотдачи от поверхности теплоизоляции трубопровода к окружающему воздуху.

Тепловая изоляция труб для предотвращения замерзания в них жидкостей

Такая тепловая изоляция выполняется для того, чтобы жидкость, находящаяся внутри трубопроводов, при прекращении своего движения не замерзала. Это обычно делается для труб малого диаметра, у которых запас аккумулируемого тепла незначителен. Время, на которое тепловая изоляция поможет предохранить жидкость от замерзания при остановке, ограничено и зависит от следующих факторов:

Устройство тепловой изоляции труб для предотвращения замерзания в них жидкостей.

  • температура окружающего воздуха;
  • температура самой жидкости;
  • скорость ветра;
  • внутренний диаметр трубы;
  • толщина стенки трубы;
  • материал стенки трубы;
  • параметры жидкости.

Вероятность замерзания уменьшается с возрастанием диаметра трубы и температуры жидкости. Также необходимо учитывать, что при отсутствии вентиляции с повышением относительной влажности воздуха расчетная толщина слоя тепловой изоляции будет расти.

Теплоизоляция для предотвращения от конденсации влаги

Расчет утеплителя для трубопроводов, которые расположены на открытом воздухе, не выполняют. Данный вид теплоизоляции предназначен для оборудования, которое содержит вещества с температурой ниже, чем температура воздуха в помещении (например, холодная вода). На толщину теплоизоляционного слоя, используемого для предотвращения конденсации влаги на поверхности, будут влиять такие факторы, как:

  • относительная влажность воздуха;
  • вид защитного покрытия утеплителя;
  • температура воздуха в помещении.

Следует учитывать, что расчетная величина толщины изоляционного слоя будет расти с ростом относительной влажности воздуха.

Тепловая изоляция труб тепловых сетей двухтрубной подземной канальной прокладки

Формула тепловой изоляции труб тепловых сетей двухтрубной подземной канальной прокладки.

При двухтрубной подземной канальной прокладке величина толщины тепловой защиты труб рассчитывается с учетом следующих факторов:

  • температура теплоносителя;
  • характеристики теплоизоляционного материала;
  • температура грунта на глубине заложения;
  • характеристики трубы.

Величина толщины теплоизоляционного слоя выбирается в соответствии с требованиями СНиП. При этом расчет для подающей и обратной трубы чаще всего одинаков. Универсального теплоизолятора не бывает. В каждом отдельном случае следует подбирать свое теплоизоляционное покрытие, которое сможет обеспечить выполнение необходимых задач. Поэтому следует тщательно изучить возможные материалы.

Материалы для теплоизоляции

Схема битумной теплоизоляции.

  1. Битум. Используется в основном для теплоизоляции подземных конструкций. Битумная изоляция предотвращает коррозию на поверхности. Наружная часть состоит из слоя полиэтилена, который защищает битумное покрытие. Иногда дополнительно оборачивают стеклохолстом, что, в свою очередь, влияет на величину толщины слоя. Чаще всего этот материал используется для защиты трубопроводов газо-, нефте и водоснабжения из стали, а также для тепловых труб из металла.
  2. Теплоизоляция пенополиуретановыми скорлупами. Используется как под землей, так и для тепловой защиты наземных конструкций. Отличается мобильной сборкой и многоразовым использованием.
  3. Пенополиуретановая оболочка или «труба в трубе». Пенополиуретан впрыскивается и затвердевает между внутренней стальной трубой и полиэтиленовой изоляцией. Перед этим процессом труба должна пройти стадию очистки. Во избежание разрушения наружные конструкции следует покрывать акриловыми красками. Понятие толщины защитного слоя в этом случае не совсем уместно, т.к. используется метод “труба в трубе”.
  4. Полиэтиленовая антикоррозионная защита. Является комбинированным многослойным покрытием для изоляции трубопроводов. Данный процесс чаще всего проходит в промышленных цехах. Для небольших сетей бытового уровня обычно не используется.
  5. Стекловата. Для трубопроводов тепловой сети нередко используются изделия из стекловаты. Они хорошо помогают в защите от теплопотерь и предотвращают образование конденсата в теплоцентралях, пароводах и прочих коммуникациях. Расчет толщины защитного слоя зависит от параметров изолируемой конструкции.
  6. Минеральная вата. В основном используется для изолирования трубопроводов теплоснабжения. Может применяться для конструкций различного диаметра и объема. Скорлупы и маты базальтовой ваты сверху покрываются лентами антикоррозийной оцинкованной изоляции и асбоцементными листами, которые препятствуют изменению состава и свойств защитного материала под действием солнца. Это тот случай, когда качество изоляции (количество слоев и их комбинирование) напрямую оказывает влияние на величину толщины защитного покрытия.

Следует помнить, что расчет толщины тепловой изоляции трубопроводов – это непростой процесс, требующий учета множества факторов и соответствия строительным нормам и правилам. Основным документом, регламентирующим величину толщины слоя тепловой изоляции и многих других его параметров, является СНиП 2.04.14-88. “Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов”. В этом документе содержатся основные требования к конструкциям, изделиям и материалам для тепловой изоляции и все расчетные технические характеристики материалов, которые помогут при выборе толщины защитного слоя.

Расчёт тепловых потерь с трубы

Здесь вы можете рассчитать реальные потери тепла трубопроводом, учитывая фактические температуры теплоносителя и воздуха окружающего трубопровод, толщину и свойства тепловой изоляции, а при её отсутствии определить потери тепла открыто проложенным трубопроводом.

Приведенная программа позволяет наиболее точно рассчитать фактические тепловые потери с трубопровода, так как основана на алгоритме прохождения тепла через цилиндрическую стенку.

Методика расчёта тепловых потерь с трубы

Величина тепловых потерь с участка трубопровода за один час, Вт:

  • b — коэффициент учитывающий тепловые потери через опоры, соединения и арматуру, принимаемый по СНиП2.04.014 и равный для стальных трубопроводов с Ду =150 b=1.15, а для неметаллических труб b=1.7. Примечание. Расчёт производится без учёта коэффициента b если он не отмечен в таблице.
  • l – длина участка, м;
  • q – тепловые потери с одного метра трубы за один час, Вт/м.

q = k · 3.14 · (tв — tc)

  • – температура воды в трубопроводе, °C;
  • – температура среды окружающей трубопровод, °C;
  • k – линейный коэффициент теплопередачи, Вт/м°C;

k = 1 / ( (1/2λт)·ln(dнт/dвт) + (1/2λи)·ln(dни/dви) + 1/(αн·dни) )

  • λт – коэффициент теплопроводности материала трубы, Вт/м²°C;
  • λи – коэффициент теплопроводности тепловой изоляции, Вт/м²°C;
  • dвт, dнт – внутренний и наружный диаметры трубы соответственно, м;
  • dви, dни – внутренний и наружный диаметры изоляции соответственно, м;
  • αн — коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности тепловой изоляции, Вт/ м²°C, принимаемый по приложению 9 СНиП 2.04.14 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов»;

Образец расчёта тепловых потерь

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector