Расчет теплоизоляции трубопроводов: способы расчета, онлайн-калькулятор

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»

Особенности процесса

От чего зависит толщина теплоизоляции трубопроводов? Какие факторы при расчетах нужно учитывать?

Характеристики сетей

Почему теплоизоляция технологических трубопроводов разнится? В первую очередь этот процесс зависит от места нахождения и данных самой системы.

Различают следующие способы прокладки трасс:

• открытый монтаж – на улице;
• в помещении;
• по бесканальной технологии;
• по тоннелю;
• в непроходных каналах.

Согласно нормам СНиПа для каждого из вариантов монтажа предусмотрены разные показатели допустимых потерь тепла. Многие считают, что калькулятор расчета теплоизоляции трубопроводов, основанный на таких вводных данных, наиболее практичным и корректным инструментом. Безусловно, учитываются и другие параметры, о которых вы узнаете далее.

Главное правило методики – величина тепловых потерь прокладываемой трассы не должна превышать уровня, предписанного СНиПом.

Существует и альтернативная методика (по утверждениям начинающих домовладельцев – более простая), основанная на нормативах, изложенных в документах, именуемых Сводом Правил. Этот справочник считают самым доступным для понимания, а, значит, «палочкой-выручалочкой» для новичков в области прокладывания трасс. В чем заключаются упрощения?

Разрешается не брать во внимание противодействие металлических стенок элементов процессу теплопередачи. Основанием для такого послабления является следующее: практически все сетевые и технологические трубопроводы делают из стали, которая отлична крайне низкой сопротивляемостью теплопередаче.
Если сравнивать потери тепла в слое теплоизоляционного материала и внутри самой конструкции (из-за отдачи тепла от содержимого системы стенкам), то последние настолько мизерны, что их можно игнорировать при расчетах по монтажу теплоизоляции трубопроводов.. Только после проведения детальных вычислений, станет понятно, какие материалы для теплоизоляции трубопроводов вам нужно приобретать, какая толщина этого сырья применима для отдельно взятого варианта, как все должно происходить

Только после проведения детальных вычислений, станет понятно, какие материалы для теплоизоляции трубопроводов вам нужно приобретать, какая толщина этого сырья применима для отдельно взятого варианта, как все должно происходить.

Факторы влияния

От каких моментов зависит выбор толщины материала и вида теплоизоляции трубопроводов?

Запоминайте перечень этих важных факторов:

• температура содержимого системы;
• вид и характеристики утеплителя;
• изменения температуры вне сети – в окружающей трассу среде;
• предел механической нагрузки на конструкцию;
• склонность теплоизоляционного материала к деформации;
• в случае подземного размещения системы – нагрузка от грунта.

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 (tт – tп) / ɑ (tп – t0), здесь:

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

Расчет толщины утеплителя цилиндрической поверхности производится с помощью уравнения:

ln B =(dиз + 2δ) / dтр = 2πλ Rн (tт – tп) / (tп – t0)

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 = dиз (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.

Современные универсальные теплоизоляторы

Сегодня в продаже также имеются универсальные теплоизоляторы, которые подходят для защиты труб всех типов (канализационных, паровых, водяных). Пример подобного изолятора — полиуретановый герметик. У него множество плюсов — высокая степень защиты, большой срок годности, защита от коррозии, устойчивость к воздействию химикатов. Главный минус — неудобный монтаж:

• В техническом смысле полиуретановый герметик представляет собой пастообразную жидкость, которая используется с защитным кожухом.
• Для создания теплоизоляции кожух аккуратно натягивается на трубу. В зазор между кожухом и трубной конструкцией заливается полиуретановая жидкая пена. В конце к пене добавляется специальный компонент, который приводит к разбуханию пены, что создает толстый слой изолятора.
• Перед проведением монтажа необходимо очень точно провести расчеты, чтобы кожух не оказался больше или меньше основной трубы. Также нужно правильно подсчитать объем пены — если ее окажется слишком много, то защитный кожух может треснуть и надломиться. В случае недостатка пены качество теплоизоляции будет низким.

Также популярны защитные ленты на основе вспененного каучука. Монтаж выглядит так: с поверхности ленты удаляется тонкая пленка, а потом лента прикрепляется к поверхности трубной конструкции

Обратите внимание, что на поверхности ленты имеется тонкий слой клея, поэтому материал не требует установки с помощью креплений

Разновидности утепляющего материала

Утеплители по области применения бывают:

1.утеплители, подходящие для водопроводов с холодной и горячей водой, для сетей с центральным отоплением, для технического оборудования разного типа.

2.для труб канализации, также труб водоотведения.

3.для оборудования вентиляции, морозильных устройств.

Утеплители имеют разный внешний вид, который определяет технологию укладки:

1.рулонный тип.

2.листвой тип.

3.кожуховый тип.

4.заливочный тип.

5.комбинированный тип.

Внимание! Утепляющие материалы должны иметь низкий уровень теплопроводности, высокую устойчивость к воспламенению. Этими свойствами наделены:

Этими свойствами наделены:

1.утеплитель из минеральной ваты, который выпускается в рулонах. Применяют для проведения теплоизоляции трубопроводов, имеющих теплоноситель с высокими температурами. Минеральную вату наматывают на трубопровод. Закрепляя с помощью бечевки из синтетики, либо проволоки из нержавейки. Поэтому для трубопроводов больших объемов данный материал считается не экономичным.

2.утеплитель из пенополистирола, по — другому скорлупа. Удобен для монтажных работ, устойчив к воспламенению, имеет низкий показатель теплопроводности и влагопоглощения. Материала незаменим во время прокладки водопроводов и отопительных систем. Его применяют при любых значениях температуры, для трубопроводов из стали, металлопластика или полимеров. Материал выпускают в форме цилиндров, внутренний размер утеплителя можно подобрать для любого трубопровода.

3.утеплитель из пеноизола. По характеристикам не уступает пенополистиролу, но отличается методом монтажа. Его наносят с помощью распыляющей установки, потому что материал находится в жидком состоянии. Застывая пеноизол образует герметичную оболочку, которая имеет низкий уровень теплопроводности. Утеплитель не требует каких-либо крепежных элементов.

Внимание! Утеплитель пеноизол относится к дорогим утепляющим материалам. 4.утеплитель из вспененного полиэтилена

Как правило, применяют на водопроводах, отличается легкость монтажных работ. Материал нарезают полосками нужной длины, обматывают трубы, закрепляя при помощи скотча. Некоторые производители выпускают утеплитель в форме разрезанной трубы с одной стороны, который надо надеть на трубу

4.утеплитель из вспененного полиэтилена. Как правило, применяют на водопроводах, отличается легкость монтажных работ. Материал нарезают полосками нужной длины, обматывают трубы, закрепляя при помощи скотча. Некоторые производители выпускают утеплитель в форме разрезанной трубы с одной стороны, который надо надеть на трубу.

5.утеплитель из фольгированного пенофола. Относится к современным типам утеплителей. Материл включает полированную фольгу из алюминия, вспененный полиэтилен. Утеплитель хорошо хранит тепло. Фольга отличается своими теплоотражающими качествами, поэтому накапливает и отражает тепло обратно к трубе.

Выбирая материал, необходимо учитывать условия применения, свойства утеплителя, легкость укладки, также расчетные показатели теплоизоляции, чтобы провести утепляющие работы на высоком уровне.

Калькулятор расчета термоизоляции труб отопления при наружной прокладке

В частном строительстве могут случиться ситуации, когда котельная расположена в основном здании, но от него требуется провести теплотрассу к другой постройке – жилой, технической, подсобной, сельскохозяйственной и т.п. Получается, что некоторые участки трубы проходящие, например, через неотапливаемые помещения, через подвалы или чердаки, проложенные в подземных каналах а иногда – и просто на открытом воздухе, чтобы не допустить ненужных потерь тепловой энергии потребуют дополнительной термоизоляции.

Цены на термоизоляцию для труб

Удобнее всего, конечно, использовать готовые утеплительные полуцилиндры, но если такой возможности нет, то можно применить и минеральную вату. Найти требуемые значения толщины утеплителя несложно – для этого есть соответствующие таблицы. Проблема в том, что любой волокнистый утеплитель при таком использовании со временем обязательно даст усадку, и его толщины может стать недостаточно. Предусмотреть этот нюанс поможет калькулятор расчета термоизоляции труб отопления при наружной прокладке.

Для расчетов потребуются некоторые табличные данные – они указаны ниже, с соответствующими пояснениями.

Табличные данные для расчета и пояснения по его проведению

Точный расчет подобного утепления теплотрассы – это весьма сложные вычисления, и проводит их нет необходимости, так как основные показатели давно определены и сведены в таблицы. Ниже представлена таблица, которую с успехом можно использовать при утеплении теплотрасс минеральной ватой для практически всей Европейской части России. При желании, для районов с более суровым или, наоборот, мягким климатом можно найти свои значения, вбив в поисковике «СП 41-103-2000».

Наружный диаметр трубы, мм	Температурный режим теплоносителя, °С
подача	обратка	подача	обратка	подача	обратка
65	50	90	50	110	50
Толщина минераловатной изоляции, мм
45	50	50	45	45	40	40
57	58	58	48	48	45	45
76	67	67	51	51	50	50
89	66	66	53	53	50	50
108	62	62	58	58	55	55
133	68	68	65	65	61	61
159	74	74	64	64	68	68
219	78	78	76	76	82	82
273	82	82	84	84	92	92
325	80	80	87	87	93	93

Любая минеральная вата при накручивании на трубы обязательно со временем даст усадку. Можно, конечно, «намотать» ее с большим запасом, но это нерентабельно, а кроме того, СНиП определяет и предельно допустимые максимальные толщины утепления:

Наружный диаметр трубопровода, мм	Предельная толщина термоизоляции трубы, мм, при температуре носителя
до +19°С	+20°С и более
18	80	80
25	120	120
32	140	140
45	140	140
57	150	150
76	160	160
89	180	170
108	180	180
133	200	200
159	220	220
219	230	230
273	240	230
325	240	240

предельная толщина

Лучше всего – провести вычисления, в которых учтен коэффициент уплотнения материала и диаметр утепляемой трубы. Для этого есть соответствующая формула, которая и заложена в предлагаемый калькулятор.

А коэффициент уплотнения несложно определить из следующей таблицы:

Характеристики прокладки сетей и нормативной методики вычислений

Выполнение вычислений по определению толщины теплоизоляционного слоя цилиндрических поверхностей – процесс достаточно трудоемкий и сложный

Если вы не готовы доверить его специалистам, следует запастись вниманием и терпением для получения верного результата. Самый распространенный способ расчета теплоизоляции труб – это вычисление по нормируемым показателям тепловых потерь

Дело в том, что СНиПом установлены величины потерь тепла трубопроводами разных диаметров и при различных способах их прокладки:

Схема утепления трубы.

• открытым способом на улице;
• открыто в помещении или тоннеле;
• бесканальным способом;
• в непроходных каналах.

Суть расчета заключается в подборе теплоизоляционного материала и его толщины таким образом, чтобы величина тепловых потерь не превышала значений, прописанных в СНиПе. Методика вычислений также регламентируется нормативными документами, а именно – соответствующим Сводом Правил. Последний предлагает несколько более упрощенную методику, нежели большинство существующих технических справочников. Упрощения заключены в таких моментах:

Потери теплоты при нагреве стенок трубы транспортируемой в ней средой ничтожно малы по сравнению с потерями, которые теряются в слое наружного утеплителя. По этой причине их допускается не учитывать.
Подавляющее большинство всех технологических и сетевых трубопроводов изготовлено из стали, ее сопротивление теплопередаче чрезвычайно низкое. В особенности если сравнивать с тем же показателем утеплителя

Поэтому сопротивление теплопередаче металлической стенки трубы рекомендуется во внимание не принимать.

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.