Расчет теплоизоляции трубопроводов. инженерный расчет при помощи формул. варианты изоляции трубопровода

О калькуляторе

Онлайн-калькулятор позволяет рассчитать теплопотери бытового трубопровода находящегося в режиме останова и подобрать саморегулирующийся греющий кабель для компенсации тепловых потерь и защиты трубы от замерзания.

Калькулятор позволяет рассчитывать тепловые потери через поверхность трубопровода, расположенного на открытом воздухе, в помещении и под землей.

Алгоритмы расчета тепловых потерь через стенку трубы соответствуют:

• ГОСТ 62086-2-2005
• СП 41-103-2000

Но при этом имеют определенные ограничения:

• Расчет производится на поддержание температуры +5°С на поверхности трубы.
• Материал трубопровода и кабельная арматура не учитываются.

Данные о минимальной температуре окружающей среды соответствуют СНиП 23-01-99.

Данной функциональности достаточно для расчета защиты от замерзания водопроводных и канализационных труб.

Порядок применения

1. Введите наружный диаметр трубы в мм.
2. Выберите расположение в выпадающем списке: в помещении, на улице, под землей.
   1. Если выбрано расположение “на улице”, Вы можете скорректировать параметр “Скорость ветра”. По умолчанию он равен 5 м/с.
3. Выберите материал теплоизоляции.
   1. При необходимости скорректируйте значение Теплопроводности.
   2. Выберите толщину теплоизоляции.
4. Выберите географическое Местонахождение обогреваемого трубопровода. Если выбрать регион в выпадающем списке, то нужное значение “Минимальной температуры воздуха” подставится автоматически. В списке присутствуют не все регионы, а только указанные в СНИПе.
   1. Либо введите минимальную температуру воздуха с клавиатуры. Для трубопроводов диаметром более 100 мм рекомендуется принимать температуру наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0.92 (по СНиП 23-01-99). Для трубопроводов диаметром менее 100 мм рекомендуется принимать абсолютную минимальную температуру в регионе согласно СНИП.
5. Нажмите кнопку “Посчитать”.Полученный результат на экране – это расчетные теплопотери без какого-либо запаса по мощности.
6. Для того чтобы подобрать подходящий греющий кабель требуется задать диапазон “Запаса мощности обогрева”. По умолчанию греющие кабели подбираются с запасом по мощности 20-50%.Вы можете увеличить запас мощности до 120% с целью увеличения выборки греющих кабелей и нагревательных лент.
7. Для того чтобы начать расчет заново нажмите кнопку “Сбросить”.

Отказ от ответственности

Онлайн-калькулятор имеет информационный характер.

ООО “Пробатум” не несет ответственность за самостоятельно выполненные Посетителем сайта расчеты.

Если необходимо получить достоверные данные и квалифицированно подобрать оборудование – заполните опросный лист “Обогрев трубопроводов” и вышлите его на адрес probatum-est@yandex.ru.

Теплотехнический расчет и подбор комплектующих к греющему кабелю выполняются бесплатно.

Введите наружный диаметр трубы в мм

Выберите расположение в выпадающем списке: в помещении, на улице, под землей.

Выберите материал теплоизоляции

При необходимости скорректируйте значение Теплопроводности

Выберите толщину теплоизоляции

Выберите географическое Местонахождение обогреваемого трубопровода. В списке присутствуют не все регионы, а только указанные в СНИПе

Если местонахождение отсутствует в предложенном списке, введите минимальную температуру воздуха с клавиатуры

Устранение дефектов изоляции

Со временем для изоляции трубопровода потребуется ремонт. Конечно, правильная эксплуатация позволяет продлить сроки службы не только труб, но и отделки. Периодически требуется проводить осмотр, после чего выполнять частичный ремонт, чтобы не доводить до капитального, т.е. замены самого слоя изоляции или в худшем случае труб. Как избежать ремонтов? Необходима установка специальных датчиков, контролирующих состояние системы.

Сам ремонт может заключаться в выполнении таких действий:

1. Регулярно следует проводить осмотр состояния поверхности изоляции.
2. Если есть повреждения, то надо залатать дефектный участок, осмотреть поверхность трубы.
3. Дальнейший ремонт зависит от того, в каком состоянии находятся трубы. Обычно требуется просто счистить следы коррозии, но в более сложных случаях нужна замена отдельных участков. Затем наносится новый слой изоляции трубопровода.

При ремонте покрытия следует выбирать тот же материал, который и был ранее. Если он по каким-либо условиям не удовлетворяет требованиям, то заменять следует всю изоляцию, чтобы не происходило теплопотерь, не возникло участков, подверженных коррозии.

Для теплоизоляции труб и их защиты от коррозии можно применять разные материалы. Перед тем как приобретать их, следует правильно выбрать покрытие.

!Внимание. Используйте точки вместо запятой для указания дробных чисел

Например так: 7.5

Объём чего можно вычислить с помощью данного калькулятора

Можно определить объём условного прохода. Для этого нужно:

• указать внутренний диаметр
• поле «толщина стенки» оставить пустым
• указать требуемую длину трубопровода

Можно вычислить объём цилиндра. Для этого нужно сделать тоже самое что и предыдушем пункте.

Расчитать объём:

• пластиковых труб (пвх, ппл, пнд)
• металлопластиковой трубы
• утеплителя, изоляции трубы
• стекляной трубы
• любого предмета имеющего форму цилиндра или трубы

Их вычисление ничем не отличается в теории. Но тут нужно опираться на здравый смысл, опыт и знание материала, нюансов вычисления их объёма.

Чтобы используя формулу самостоятельно посчитать объём жидкости (воды в данном случае), необходимо знать сечение трубы и толщину стенки. Или сразу указать диаметр условного прохода (внутренний диаметр иными словами).

Вычисление м3 происходит по следующей формуле:

V = R^2 * Пи * L

• R1 — внутренний радиус для внутреннего объёма трубы
• R2 — внешний радиус для объёма занимаемого трубой, для общего иными словами
• L — длина трубы

Пример вычисления:

Труба с внешним диаметром 150 мм, толщина стенки 5 мм, длина трубы 2 метра.

• V = 0,075 * 0,075 * 3,141592 * 2 = 0,03078 кубометра внутри 2 метрового трубопровода.
• 0,075 — потому что 75 мм нужно перевести в метры, ведь получить нужно в метрах значение.
• 1 куб объёма это 1000 литров воды, значит вычисленное значение покажет нам что трубопровод вмещает 0,03078*1000 = 30,7 литров воды.

*Отказ от ответственности. Несмотря на страния предоставлять верные данные, может быть допущена ошибка в вычислениях. Используйте данные на свой риск и страх

При повышенной важности, обязательно сверяйтесь с другими источниками

Метод определения по заданной температуре поверхности утепляющего слоя

Данное требование актуально на промышленных предприятиях, где различные трубопроводы проходят внутри помещений и цехов, в которых работают люди. В этом случае температура любой нагретой поверхности нормируется в соответствии с правилами охраны труда во избежание ожогов. Расчет толщины теплоизоляционной конструкции для труб диаметром свыше 2 м выполняется в соответствии с формулой:

Формула определения толщины теплоизоляции.

δ = λ (t_т — t_п) / ɑ (t_п — t), здесь:

• ɑ — коэффициент теплоотдачи, принимается по справочным таблицам, Вт/(м2 ⁰C);
• t_п — нормируемая температура поверхности теплоизоляционного слоя, ⁰C;
• остальные параметры — как в предыдущих формулах.

Расчет толщины утеплителя цилиндрической поверхности производится с помощью уравнения:

ln B =(d_из + 2δ) / d_тр = 2πλ R_н (t_т — t_п) / (t_п — t)

Обозначения всех параметров как в предыдущих формулах. По алгоритму данный просчет схож с вычислением толщины утеплителя по заданному тепловому потоку. Поэтому дальше он выполняется точно так же, конечное значение толщины теплоизоляционного слоя δ находят так:

δ = d_из (B — 1) / 2

Предложенная методика имеет некоторую погрешность, хотя вполне допустима для предварительного определения параметров утепляющего слоя. Более точный расчет выполняется методом последовательных приближений с помощью персонального компьютера и специализированного программного обеспечения.

Соответствие параметров и материала утеплителя требованиям СНиП

Схема изоляции трубы скорлупой ППУ.

Расчет изоляции для технологических или сетевых трубопроводов по методу нормируемой плотности теплового потока предполагает, что его значение q_L известно. В таблицах и приложениях к СНиП 41-03-2003 приведены эти значения, как и величины коэффициента К дополнительных потерь. Следует правильно пользоваться этими таблицами, так как они составлены для объектов, находящихся в европейском регионе Российской Федерации. Для определения нормируемого теплового потока трубопроводов, строящихся в других регионах, его значение необходимо умножать на специально введенный для этого коэффициент. В приложении СНиП указаны величины этих коэффициентов для каждого региона с учетом способа прокладки трубопровода.

При выборе изоляции трубопроводов различного назначения нужно обращать внимание на материал, из которого она изготовлена. Нормативная документация регламентирует применение горючих материалов разных групп горючести

Например, теплоизоляционные изделия группы горючести Г3 и Г4 не допускается применять на объектах:

1. В наружном технологическом оборудовании, исключая те установки, которые стоят отдельно.
2. При совместной прокладке с другими трубопроводами, которые перемещают горючие газы или жидкости.
3. При общей прокладке в одном тоннеле или эстакаде с электрическими кабелями.
4. Запрещено применять такие утеплители на трубопроводах внутри зданий. Исключение — здания IV степени огнестойкости.

http://ostroymaterialah.ru/youtu.be/TBPGadweXEg

В противном случае вычисления придется производить несколько раз.

Виды изоляционных материалов

Для выполнения изоляции трубопроводов используются различные материалы. Они отличаются по типу нанесения, толщине слоя и по своим характеристикам. К выбору следует относиться внимательно. Битумные покрытия еще не так давно считались самыми востребованными. В некоторых случаях трубу может дополнительно защищать стеклохолст. Битумные материалы используются для теплоизоляции подземных линий. Они препятствуют возникновению коррозии. Рабочие условия следующие: при обычной наружной прокладке -40/+65°C, для подземного глубинного использования -5/+30°C.

Таблица изоляции медных и стальных труб.

В целях экономии можно применять полимерно-битумные композиции. Монтаж быстрый, качество изоляции трубопровода получается высоким. ППУ — надежный и прочный материал, который может быть использован во время бесканальной или канальной прокладки коммуникаций, для надземного трубопровода. Получается прокладка «труба в трубе». Процесс работ простой, с ним справится даже новичок. Пенополиуретан в жидком виде наносится на поверхность, после чего он застывает, образуя прочную и крепкую скорлупу.

Антикоррозионная, полиэтиленовая изоляция — это многослойное покрытие, которое наносится только в промышленных условиях. Такие трубы применяются для транспортировки нефтепродуктов, газовых смесей. Стекловата сегодня применяется тоже часто. Это простой и надежный материал, который наносится просто. Расчет площади проводится без особых трудностей, но необходимо учесть толщину слоя. Минеральная вата тоже отлично подходит для теплотрасс. Материал может использоваться для утепления труб с разным диаметром.

Удобство работы с калькулятором

Независимо от типа магистралей все они подлежат изолированию. Обычно трубы стараются прокладывать под землей. Но в частном строительстве нередки случаи, когда некоторые фрагменты инженерных систем проходят по улице, через подвал, чердак или неотапливаемое помещение. Наружная прокладка становится вынужденным решением, если, например, необходимо провести водопровод или теплотрассу к подсобной или технической постройке, а котельная находится в жилом доме.

Такой участок магистрали необходимо защищать иначе, чем подземные коммуникации: от физического воздействии природных явлений (промерзания), коррозии, а также максимально уменьшить потери тепловой энергии. Все эти задачи решаются при помощи дополнительной термоизоляции. Стоит сказать, что расчет объема изоляции трубопроводов на калькуляторе удобен по трем причинам:

• Оптимизирует затраты.
• Экономит ваше время.
• Предлагает дополнительные возможности. Например, при расчете минераловатных цилиндров погонные метры переводятся в объем (м³). Это позволяет понять, какой автомобиль подойдет для транспортировки материала.

Термоизоляция – путь к экономии Источник jhmrad.com Правильный расчет позволит грамотно выполнить работы, и трубы будут поддерживаться в надлежащем состоянии. Большую роль играет и выбор материала, ведь он не только препятствует потерям тепла, но и предотвращает коррозию, а, значит, помогает продлить срок эксплуатации системы.

Выбираем утеплитель

Главная причина замерзания трубопроводов – недостаточная скорость циркуляции энергоносителя. В таком случае, при минусовой температуре воздуха может начаться процесс кристаллизации жидкости. Так что качественная теплоизоляция труб – жизненно необходима.

Благо нашему поколению несказанно повезло. В недалеком прошлом утепление трубопроводов производилось по одной лишь технологии, так как утеплитель был один – стекловата. Современные производители теплоизоляционных материалов предлагаю просто широчайший выбор утеплителей для труб, отличающихся по составу, характеристикам и способу применения.

Сравнивать их между собой не совсем правильно, а уж тем более утверждать, что один из них является самым лучшим. Поэтому давайте просто рассмотрим виды изоляционных материалов для труб.

По сфере применения:

• для трубопроводов холодного и горячего водоснабжения, паропроводов систем центрального отопления, различных технических оборудований;
• для канализационных систем и систем водоотвода;
• для труб вентиляционных систем и морозильного оборудования.

По внешнему виду, который, в принципе, сразу же объясняет и технологию применения утеплителей:

• рулонные;
• листовые;
• кожуховые;
• заливочные;
• комбинированные (это скорее уже относится к способу изоляции трубопровода).

Основные требования к материалам, из которых изготавливаются утеплители для труб – это низкая теплопроводность и хорошая устойчивость к огню.

Под эти важные критерии подходят следующие материалы:

Минеральная вата. Чаще всего продается в виде рулонов. Подходит для утепления трубопроводов с теплоносителем высокой температуры. Однако если использовать минвату для изоляции труб в больших объемах, то такой вариант окажется не очень-то выгодным с точки зрения экономии. Тепловая изоляция с помощью минваты производится методом намотки, с последующим ее закреплением синтетической бечевкой или нержавеющей проволокой.

На фото трубопровод, утепленный минватой

Использовать его можно как при низких, так и при высоких температурах. Подходит для стальных, металлопластиковых и других полимерных труб. Еще одна положительная особенность – пенополистирол имеет цилиндрическую форму, причем его внутренний диаметр можно подобрать под размер любой трубы.

Пеноизол. По своим характеристикам находится в близком родстве с предыдущим материалом. Однако способ монтажа пеноизола совсем иной – для его нанесения требуется специальная распыляющая установка, так как он представляет собой компонентную жидкую смесь. После застывания пеноизола вокруг трубы образуется герметичная оболочка, почти не пропускающая тепло. К плюсам здесь также можно отнести отсутствие дополнительного крепления.

Пеноизол в деле

Фольгированный пенофол. Самая последняя разработка в сфере утеплительных материалов, но уже завоевавшая своих поклонников среди российских граждан. Пенофол состоит из полированной алюминиевой фольги и слоя вспененного полиэтилена.

Такая двухслойная конструкция не просто сохраняет тепло, а даже является неким обогревателем! Как известно, фольга обладает теплоотражающими свойствами, что позволяет накапливать и отражать тепло к изолируемой поверхности (в нашем случае это трубопровод).

Кроме того, фольгированный пенофол экологичен, слабогорюч, устойчив к температурным перепадам и повышенной влажности.

Как вы сами видите, материалов предостаточно! Выбирать, чем утеплять трубы, есть из чего. Но при выборе не забывайте учитывать особенности окружающей среды, характеристики утеплителя и его простоту монтажа. Ну и не помешало бы произвести расчет теплоизоляции труб, дабы сделать все грамотно и надежно.

Варианты изоляции трубопровода

Напоследок рассмотрим три эффективных способа теплоизоляции трубопроводов.

Возможно, какой-то из них вам приглянется:

1. Утепление с применением обогревающего кабеля. Помимо традиционных методов изоляции, есть и такой альтернативный способ. Использование кабеля весьма удобно и продуктивно, если учитывать, что защищать трубопровод от замерзания нужно всего лишь полгода. В случае обогрева труб кабелем происходит значительная экономия сил и денежных средств, которые пришлось бы потратить на земельные работы, утеплительный материал и прочие моменты. Инструкция по эксплуатации допускает нахождение кабеля как снаружи труб, так и внутри них.

Дополнительная теплоизоляция греющим кабелем

1. Утепление воздухом. Ошибка современных систем теплоизоляции заключается вот в чем: зачастую не учитывается то, что промерзание грунта происходит по принципу «сверху вниз». Навстречу же процессу промерзания стремится поток тепла, исходящий из глубины земли. Но так как утепление производят со всех сторон трубопровода, получается, также изолирую его и от восходящего тепла. Поэтому рациональнее монтировать утеплитель в виде зонтика над трубами. В таком случае воздушная прослойка будет являться своеобразным теплоаккумулятором.
2. «Труба в трубе». Здесь в трубах из полипропилена прокладываются еще одни трубы. Какие преимущества есть у этого способа? В первую очередь к плюсам относится то, что трубопровод можно будет отогреть в любом случае. Кроме того, возможен обогрев при помощи устройства по всасыванию теплого воздуха. А в аварийных ситуациях можно быстро протянуть аварийный шланг, тем самым предотвратив все отрицательные моменты.

Изоляция по принципу «труба в трубе»

Методика просчета однослойной теплоизоляционной конструкции

Основная формула расчета тепловой изоляции трубопроводов показывает зависимость между величиной потока тепла от действующей трубы, покрытой слоем утеплителя, и его толщиной. Формула применяется в том случае, если диаметр трубы меньше чем 2 м:

Формула расчета теплоизоляции труб.

ln B = 2πλ [K(tт — tо) / qL — Rн]

В этой формуле:

• λ — коэффициент теплопроводности утеплителя, Вт/(м ⁰C);
• K — безразмерный коэффициент дополнительных потерь теплоты через крепежные элементы или опоры, некоторые значения K можно взять из Таблицы 1;
• tт — температура в градусах транспортируемой среды или теплоносителя;
• tо — температура наружного воздуха, ⁰C;
• qL — величина теплового потока, Вт/м2;
• Rн — сопротивление теплопередаче на наружной поверхности изоляции, (м2 ⁰C) /Вт.

Таблица 1

Условия прокладки трубы	Значение коэффициента К
Стальные трубопроводы открыто по улице, по каналам, тоннелям, открыто в помещениях на скользящих опорах при диаметре условного прохода до 150 мм.	1.2
Стальные трубопроводы открыто по улице, по каналам, тоннелям, открыто в помещениях на скользящих опорах при диаметре условного прохода 150 мм и более.	1.15
Стальные трубопроводы открыто по улице, по каналам, тоннелям, открыто в помещениях на подвесных опорах.	1.05
Неметаллические трубопроводы, проложенные на подвесных или скользящих опорах.	1.7
Бесканальный способ прокладки.	1.15

Значение теплопроводности утеплителя λ является справочным, в зависимости от выбранного теплоизоляционного материала. Температуру транспортируемой среды tт рекомендуется принимать как среднюю в течение года, а наружного воздуха tо как среднегодовую. Если изолируемый трубопровод проходит в помещении, то температура внешней среды задается техническим заданием на проектирование, а при его отсутствии принимается равной +20°С. Показатель сопротивления теплообмену на поверхности теплоизоляционной конструкции Rн для условий прокладки по улице можно брать из Таблицы 2.

Таблица 2

Rн,(м2 ⁰C) /Вт	DN32	DN40	DN50	DN100	DN125	DN150	DN200	DN250	DN300	DN350	DN400	DN500	DN600	DN700
tт = 100 ⁰C	0.12	0.10	0.09	0.07	0.05	0.05	0.04	0.03	0.03	0.03	0.02	0.02	0.017	0.015
tт = 300 ⁰C	0.09	0.07	0.06	0.05	0.04	0.04	0.03	0.03	0.02	0.02	0.02	0.02	0.015	0.013
tт = 500 ⁰C	0.07	0.05	0.04	0.04	0.03	0.03	0.03	0.02	0.02	0.02	0.02	0.016	0.014	0.012

Примечание: величину Rн при промежуточных значениях температуры теплоносителя вычисляют методом интерполяции. Если же показатель температуры ниже 100 ⁰C, величину Rн принимают как для 100 ⁰C.

Показатель В следует рассчитывать отдельно:

Таблица тепловых потерь при разной толщине труби и теплоизоляции.

B = (dиз + 2δ) / dтр, здесь:

• dиз — наружный диаметр теплоизоляционной конструкции, м;
• dтр — наружный диаметр защищаемой трубы, м;
• δ — толщина теплоизоляционной конструкции, м.

Вычисление толщины изоляции трубопроводов начинают с определения показателя ln B, подставив в формулу значения наружных диаметров трубы и теплоизоляционной конструкции, а также толщины слоя, после чего по таблице натуральных логарифмов находят параметр ln B. Его подставляют в основную формулу вместе с показателем нормируемого теплового потока qL и производят расчет. То есть толщина теплоизоляции трубопровода должна быть такой, чтобы правая и левая часть уравнения стали тождественны. Это значение толщины и следует принимать для дальнейшей разработки.

Рассмотренный метод вычислений относился к трубопроводам, диаметр которых менее 2 м. Для труб большего диаметра расчет изоляции несколько проще и производится как для плоской поверхности и по другой формуле:

δ = [K(tт — tо) / qF — Rн]

В этой формуле:

• δ — толщина теплоизоляционной конструкции, м;
• qF — величина нормируемого теплового потока, Вт/м2;
• остальные параметры — как в расчетной формуле для цилиндрической поверхности.

Вывод

Вот мы и обговорили все самые важные моменты касательно утепления трубопроводов. Вне зависимости от того, какой материал и способ вы выберете для этой цели – перед тем как приступать к монтажу теплоизоляции, желательно рассчитать количество необходимого утеплителя и его стоимость.

Так в дальнейшем вы сэкономите силы и финансовые затраты. Удачи всем строителям своего теплого настоящего и будущего! В представленном видео в этой статье вы найдете дополнительную информацию по данной теме.

Толщина теплоизоляционного слоя рассчитывается по формуле:

где: d — наружный диаметр тепло-изолируемого трубопровода, мм;

В — отношение наружного диаметра теплоизоляционного слоя к наружному диаметру трубопровода, мм.

Величину В можно вычислить из следующего уравнения:

где: λ_к — теплопроводность теплоизоляционного слоя, Вт / (м × ºС) — принимается по данным завода-изготовителя; r_tot — сопротивление теплопередачи 1 п.м. теплоизоляционной конструкции / Вт, определяемое исходя из нормируемой линейной плотности теплового потока по формуле:

t_w — средняя температура холодоносителя, ºС; t_в — температура окружающей среды, ºС; q_е — нормируемая линейная плотность теплового потока, Вт/м , принимаем по Таблице 20; К₁ — коэффициент, учитывающий изменение стоимости теплоты и теплоизоляционной конструкции в зависимости от района строительства и способа прокладки трубопровода, принимается по Таблице 18; r_е — термическое сопротивление стенки трубопровода, Вт / (м × ºС) — не учитывается из-за малой величины для стальных трубопроводов; α_е — коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности изоляции, Вт / (м 2 × ºС), принимается по таблице 19.

Технологические трубопроводы предприятий и систем жизнеобеспечения населенных пунктов транспортируют различные среды с разными параметрами. Эти параметры, в частности, температура, должны сохраняться независимо от воздействия условий окружающей среды, а для этого необходима теплоизоляция. Ее толщину определяет расчет, который базируется на требованиях нормативных документов.

Теплоизоляция трубопровода должна сохранять температуру в трубе независимо от воздействия на нее условий окружающей среды.