Jak vypočítat tepelnou izolaci potrubí?

Recirkulace teplé vody je zařízení, které udržuje konstantní průtok v jednotce přívodu teplé vody. Díky této konstrukci je teplota teplé vody přesně regulována a nezávisí na provozním režimu topného zařízení.

Recirkulace je zvláště výhodná v domech vzdálených od komunikací, protože horká voda, která protéká kanály po dlouhou dobu, ztrácí teplo. V důsledku toho je toho zapotřebí více a takové výdaje nejsou oprávněné. Často je v příměstských objektech technická místnost úpravy vody výrazně vyjmuta z obytného prostoru, do kterého je nutné prodloužit dlouhé potrubí s tepelnými ztrátami.

Recirkulační jednotky jsou téměř vždy umístěny blíže k odběrům vody, v systémech, kde teplota vody stoupá: v akumulačních kamnech, sekundárních kotlových okruzích nebo nepřímotopných kotlích.

Recyklace samozřejmě vyžaduje dodatečné náklady na energii, ale pověsti o nich jsou přehnané. V topné sezóně teplo zůstává uvnitř objektu a zvyšuje teplotu vzduchu, a to již není zbytečné plýtvání. V létě lze systém vypnout.

Druhy tepelných izolací

Konstrukce recirkulace je okruh přívodu vody ze dvou kanálů uzavřených ve smyčce, který vyžaduje tepelnou izolaci. Za nejlepší možnost uspořádání systému se považují polyetylenové trubky (PEX) s nasouvacími lisovacími tvarovkami, např. STOUT PEX-a.

Jsou mnohem levnější než modely vyrobené z polypropylenu a kovoplastu a vydrží mnohem déle. Jejich instalace vyžaduje drahé vybavení, ale v případě potřeby si vystačíte s pronajatým ručním nářadím na krimpování.

1. Minerální vlna. Odolné vůči kritickým teplotám. Někteří výrobci uvádějí teplotní rozsah od -200 do +650 stupňů. Taková izolace není odolná vůči vysoké vlhkosti a její instalace je nepohodlná.
2. Pěnový polyethylen. Levný šedý potrubní materiál, žádaný v chatových a vícepodlažních stavbách. Nemá nejvyšší tepelně izolační parametry a nesnáší vlhkost a mínusové teploty.
3. Pěnová guma. Cenově dostupný, odolný proti vlhkosti a snadno se instaluje. Často se používá v klimatizačních systémech a systémech zásobování studenou vodou.

Tepelná izolace se liší nejen materiálem, ale i tvarem. Výrobky v rohožích jsou vhodné pro izolaci velkých vodovodních potrubí, kanalizací a vzduchotechnických systémů. K dispozici jsou také fólie a PVC krytiny. Slouží dlouhou dobu, jsou chráněny před mechanickým poškozením, UV zářením a mají atraktivní vzhled.

Izolace potrubí může mít lepicí vrstvu, což značně zjednodušuje instalační práce. Těsné přilnutí takového materiálu k povrchu snižuje tepelné ztráty. Kromě toho trh nabízí izolace z pěny a polyuretanové pěny a také stříkané termovrstvy.

Požadavky na tepelně izolační materiály

Podle stavebních předpisů je izolace vyžadována pro jakékoli topné systémy bez ohledu na parametry chladicí kapaliny a typ instalace potrubí. Pro maximální úsporu energie je zajištěna ochrana uzavíracích armatur, poklopů studní a komor a také spojovacích prvků.

Požadované vrstvy tepelné izolace:

1. Izolační.
2. Parozábrana.
3. Ochranný. Vyrobeno z kovu, hustého polymeru nebo netkané textilie.
4. Upevňovací prvky.

V některých situacích je vyžadováno vyztužení, aby se zabránilo deformaci zařízení a zhroucení měkkých vrstev.

Požadavky na výkon:

1. Tepelná odolnost. Izolace potrubí musí odolat vysokým teplotám (+700 stupňů v průmyslu a +105 stupňů v domácích podmínkách) bez uvolňování toxických látek.
2. Chemická odolnost. Produkty nemohou reagovat s organickými látkami.
3. Nízká tepelná vodivost.
4. Hydrofobnost. Ochranná vrstva musí odpuzovat vodu, aby nedocházelo ke korozi, zničení potrubí a nezvyšovaly se tepelné ztráty.
5. Paropropustnost. Schopnost izolace rychle schnout, když povrch kanálu navlhne.
6. Prodyšnost. Parametr, který zabraňuje vnikání prachu do materiálu.
7. Dlouhá životnost.

Výpočet objemu tepelné izolace potrubí

Tloušťka ochranné vrstvy se vypočítá s přihlédnutím k ceně materiálu, provozním nákladům, nákladům na energii a klimatickým podmínkám v konkrétním regionu. V praxi se výpočet provádí inženýrskými metodami, které zohledňují tepelný odpor tepelné izolace, parametry tepelné stability stěn koryta a zeminy za provozu a také odolnost proti prostupu tepla na rozhraní izolace a stěny kanálu.

Tepelný odpor zeminy se vypočítá pomocí Forchheimerova vzorce, který zahrnuje průměr potrubí a jeho hloubku. Pro výpočet optimální tloušťky izolační vrstvy a norem hustoty tepelného toku byl vyvinut speciální počítačový program, který lze použít na stránkách STOUT.

Kalkulačka umožňuje vypočítat objem tepelné izolace potrubí podél vnějšího povrchu konstrukce. Program vytváří konečný výsledek požadovaného objemu materiálů v metrech čtverečních a krychlových.

Příklad výpočtu tepelné izolace potrubí

Pro určení vhodné izolace je nutný výpočet požadované tloušťky a hustoty materiálu. To je nezbytné pro snížení energetických ztrát, snížení teplot potrubí a dosažení provozní bezpečnosti.

1. Teplota povrchu, který má být izolován.
2. Změny teploty v prostředí.
3. Povolené zatížení potrubí.
4. Mechanické vlivy (vibrace atd.)
5. Odhadované zatížení přímo na zařízení.
6. Náraz půdy a vozidel shora.
7. Součinitel tepelné vodivosti izolace.
8. Odolnost materiálu vůči deformaci.
9. Izolace potrubí minerální vlnou.
10. Příklad výpočtu tloušťky izolace pro zařízení.

Pokud například počítáte tepelnou izolaci pro topné zařízení:

1. vnější průměr – 0,6 m;
2. součinitel tepelné vodivosti materiálu – 0 W/(m K);
3. vnitřní – 0;
4. teplota vnější stěny – 725 K;
5. vnější povrch izolace – 333 K.

Výpočtem vychází tloušťka minimálně 0 m.

Výpočet se provádí pomocí jednoduchého vzorce Oi = 3,14 × (D + T) × T T – tloušťka tepelně izolační vrstvy;

D – vnější průměr;

Oi je objem tepelné izolace.

Normy pro tepelné izolace potrubí, SNIP

V drsných podmínkách našeho klimatu potřebují potrubní systémy a topné kanály dobrou ochranu před mrazem, korozí a špatným počasím. Proto musí být všechna vedení izolována v teplotním rozsahu od -45 do + 60 stupňů.

Tepelně izolační konstrukce jsou regulovány stavebními předpisy a předpisy (SNiP) 2.04.14-88.

Trh nabízí širokou škálu izolačních materiálů. Je důležité použít bitumen s výztuží, sklolaminát nebo sklolaminát.

Požadavky na produkt:

1. Energetická účinnost. Optimální poměr mezi cenou materiálu a náklady na tepelné ztráty po celou dobu životnosti.
2. Trvanlivost a spolehlivost. Izolační materiály musí odolávat teplotním změnám, chemickým a mechanickým vlivům bez ztráty komerční kvality.
3. Bezpečnost pro životní prostředí a lidi.

Projektování tepelných izolací potrubí

Moderní konstrukční standardy vyžadují vícevrstvé zařízení pro potrubní systémy. Často se pro tepelnou izolaci používá dvoutrubková technologie. Podle tohoto schématu je namontován tepelně ochranný kryt a všechny prvky jsou převedeny do jediné konstrukce. Povrch se stává kovovou nebo polymerovou trubkou.

Tepelně izolační vrstvy jsou vyrobeny z polyuretanové pěny litou metodou. Roztavená hmota se zavede do speciálního bednění. Ochranné pouzdro je vyrobeno z pozinkované oceli nebo polyethylenu. První materiál je vhodný do otevřeného prostoru a druhý do hluboké půdy.

Při vytváření takového ochranného pouzdra jsou měděné vodiče umístěny v izolaci na bázi polyuretanové pěny pro dálkové sledování stavu systémů a celistvosti tepelně izolační vrstvy.

Pokud produkty dorazí smontované, jsou jednoduše svařeny. K sestavení tepelně ochranného okruhu se používají teplem smrštitelné manžety nebo vrchní spojky s minerální vlnou a vrstvou fólie.

Tepelná izolace potrubí je důležitým krokem ke snížení tepelných ztrát a zajištění efektivního provozu inženýrských systémů. Správný výběr tepelně izolačních materiálů a tloušťky izolace přímo ovlivňuje úspory energie, zabraňuje zamrzání potrubí a zvyšuje životnost potrubí.

Jak vybrat správnou tloušťku izolace potrubí

Tloušťka izolace potrubí závisí na několika faktorech:

1. Teplota přepravované látky . Čím vyšší je teplota uvnitř potrubí, tím silnější by měla být izolace. Tím se sníží tepelné ztráty a udrží se optimální podmínky uvnitř systému.

2. Okolní teplota . U potrubí, která jsou umístěna venku nebo v nevytápěných místnostech, je zvláště důležité vzít v úvahu vnější klimatické podmínky. V oblastech s chladným klimatem je nutné zvýšit tloušťku izolace, aby se zabránilo zamrznutí přepravované kapaliny.

3. Tepelně izolační materiál . Existují různé materiály jako minerální vlna, polyuretanová pěna, pěnový polystyren, pryžová izolace a další. Každý z nich má jiné součinitele tepelné vodivosti, což přímo ovlivňuje požadovanou tloušťku vrstvy. Například materiály s nízkou tepelnou vodivostí vyžadují menší tloušťku ve srovnání s materiály s vysokou tepelnou vodivostí.

4. Průměr potrubí . Potrubí většího průměru vyžaduje více izolace, protože ztrácí více tepla povrchem. Je důležité vzít v úvahu, že pro každou konkrétní trubku se tloušťka izolace vypočítá individuálně v závislosti na její velikosti.

5. Druh přepravované látky . Voda, pára, plyn nebo jiné kapaliny mají různé požadavky na teplotu. Pro dopravu plynu nebo páry, zejména pod vysokým tlakem, mohou být požadavky na tepelnou izolaci vyšší než u vodovodních systémů.

Příklad výpočtu tloušťky izolace

Pro zjednodušené pochopení můžete využít doporučení SNiP (Building Norms and Rules) nebo jiných norem, které obsahují vzorce pro výpočet tloušťky tepelné izolace v závislosti na okolní teplotě a podmínkách prostředí. Například horkovodní potrubí může vyžadovat tloušťku izolace v rozmezí od 30 do 100 mm v závislosti na teplotě vody a provozních podmínkách.

Vnitřní a vnější průměr izolace potrubí

Tepelná izolace potrubí se počítá na základě dvou hlavních parametrů: vnitřní a vnější průměr potrubí. Tyto indikátory jsou důležité pro správný výběr a instalaci tepelné izolace.

1. Vnitřní průměr izolace – to je průměr, který musí odpovídat vnějšímu průměru trubky. Izolační materiál musí těsně přilnout k povrchu potrubí, aby nedocházelo k tepelným ztrátám a případným vzduchovým mezerám, které by mohly snížit účinnost izolace.

2. Vnější průměr izolace – jedná se o celkový průměr potrubí s instalovanou tepelnou izolací. Tento parametr ovlivňuje instalační práce a pokládku potrubí, zejména v případech, kdy je třeba počítat s prostorovými omezeními, například při pokládce do zdí nebo půdy. Tloušťka izolačního materiálu přímo ovlivňuje velikost vnějšího průměru.

Příklad výpočtu průměrů

Řekněme, že máme trubku o vnějším průměru 50 mm. Pokud je vypočtená tloušťka tepelné izolace 30 mm, pak bude vnější průměr trubky s izolací:

Vnější průměr izolace = vnější průměr trubky + 2 * tloušťka tepelné izolace .

Pro naši dýmku to bude:

50 mm + 2 * 30 mm = 110 mm.

Při návrhu a instalaci je tedy třeba počítat s tím, že konečný průměr potrubí se zvětší na 110 mm. To je důležité pro správný výpočet prostoru a provozních podmínek potrubního systému.

Tabulka velikostí v závislosti na průměru

• Průměr trubky (O.D);
• Teplota dopravovaného média (voda, pára, plyn atd.);
• Teplota okolí ;
• Izolační materiál (např. minerální vlna, polyuretanová pěna, pryžová izolace).

Příklad tabulky pro výběr tloušťky izolace

Průměr potrubí, mm

Okolní teplota, °C

Tloušťka izolace, mm (minerální vlna)

 
 
 
Průměr potrubí, mm 
 
 
Okolní teplota, °C 
 
 
Tloušťka izolace, mm (minerální vlna) 
 
 
22
 
0-50
 
20
 
 
22
 
50-100
 
30
 
 
22
 
100-150
 
40
 
 
50
 
0-50
 
25
 
 
50
 
50-100
 
35
 
 
50
 
100-150
 
45
 
 
100
 
0-50
 
30
 
 
100
 
50-100
 
40
 
 
100
 
100-150
 
50
 

Jak mohu použít stůl?

Pro výběr tloušťky izolace potřebujete:

1. Definujte průměr trubky . Například trubka o průměru 50 mm.

2. Nainstalujte teplota přepravované látky . Řekněme, že se jedná o horkou vodu o teplotě 90°C.

3. Najděte odpovídající řádek v tabulce. Pro potrubí o průměru 50mm a teplotě 50-100°C se doporučuje tloušťka tepelné izolace 35mm.

Inženýrský výpočet, jak vybrat velikost

Inženýrský výpočet tloušťky izolace potrubí bere v úvahu několik faktorů, které je obtížné vzít v úvahu při použití jedné tabulky. Zde jsou hlavní kroky, které se při výpočtu dodržují:

Stanovení tepelných ztrát

Nejprve je třeba určit přípustné tepelné ztráty v každém úseku potrubí. Vzorec pro výpočet tepelných ztrát je následující:

• QQQ – tepelné ztráty (W/m);
• λlambdaλ — součinitel tepelné vodivosti izolačního materiálu (W/m K);
• TavT_Tav – teplota uvnitř potrubí (°C);
• TambT_Tamb – teplota okolí (°C);
• D1D_1D1​ – vnější průměr trubky (m);
• D2D_2D2​ – vnější průměr trubky s izolací (m);
• ln⁡lnln je přirozený logaritmus.

Výběr tepelně izolačního materiálu

• Minerální vlna : λ=0.035lambda = 0.035λ=0.035 W/mK.
• Polyuretanová pěna : λ=0.022lambda = 0.022λ=0.022 W/mK.
• pryžová izolace : λ=0.038lambda = 0.038λ=0.038 W/mK.

Stanovení teploty média a okolí

Je důležité zvážit teplotní podmínky, za kterých bude potrubí provozováno. Například ve vytápěných místnostech a venku budou vyžadovány různé tloušťky izolace i pro stejnou trubku.

Volba tloušťky izolace

Na základě výše uvedeného vzorce a zvolených hodnot můžete vypočítat optimální tloušťku tepelné izolace ttt, která minimalizuje tepelné ztráty:

1. Vnější průměr trubky D1=0.05D_1 = 0.05D1​=0.05 m (50 mm).

2. Teplota uvnitř potrubí Tav=90T_ = 90Tav​=90°C.

3. Okolní teplota Tamb=20T_ = 20Tamb=20°C.

4. Součinitel tepelné vodivosti minerální vlny λ=0.035lambda = 0.035λ=0.035 W/m K.

Dosazením těchto údajů do vzorce můžete vypočítat tepelné ztráty a na základě této hodnoty vybrat požadovanou tloušťku izolace.

Zohlednění dalších faktorů

• Potenciální zatížení izolace . Při pokládání potrubí pod zem nebo v obtížných podmínkách může být vyžadována silnější a silnější izolace.
• Cena materiálu a instalace . Při výběru je důležitá i výhodnost.

Závěr

Tloušťka izolace potrubí je kritickým parametrem, který je nutné pečlivě vypočítat s ohledem na mnoho faktorů, jako je teplota dopravované látky, klimatické podmínky, izolační materiál a velikost potrubí. Nesprávný výběr tloušťky může mít za následek snížení účinnosti systému, zvýšení tepelných ztrát a v konečném důsledku zvýšení provozních nákladů.

• #Stavební materiály