Calcul de l'épaisseur de l'isolation des canalisations: méthodologie

Choisir un radiateur

La principale raison du gel des pipelines est un taux de circulation insuffisant du vecteur d'énergie. Dans ce cas, à des températures de l'air inférieures à zéro, le processus de cristallisation liquide peut commencer. Une isolation des tuyaux de haute qualité est donc vitale.

Heureusement, notre génération a une chance incroyable. Dans un passé récent, les canalisations étaient isolées à l'aide d'une seule technologie, car il n'y avait qu'un seul isolant - la laine de verre. Les fabricants modernes de matériaux d'isolation thermique offrent tout simplement le plus grand choix de réchauffeurs pour tuyaux, différant par leur composition, leurs caractéristiques et leur méthode d'application.

Il n'est pas tout à fait correct de les comparer les uns aux autres, et encore plus de prétendre que l'un d'eux est le meilleur. Examinons donc simplement les types de matériaux d'isolation des tuyaux.

Par portée:

pour les canalisations d'alimentation en eau froide et chaude, les canalisations de vapeur des systèmes de chauffage central, divers équipements techniques;
pour les systèmes d'égouts et les systèmes de drainage;
pour les tuyaux des systèmes de ventilation et des équipements de congélation.

En apparence, ce qui, en principe, explique immédiatement la technologie d'utilisation des radiateurs:

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rouleau;
feuillu;
envelopper;
remplissage;
combiné (cela fait plutôt déjà référence à la méthode d'isolation des canalisations).

Les principales exigences pour les matériaux à partir desquels les appareils de chauffage pour tuyaux sont fabriqués sont une faible conductivité thermique et une bonne résistance au feu.

Les matériaux suivants répondent à ces critères importants:

Laine minérale. Le plus souvent vendu en rouleaux. Convient pour l'isolation thermique des canalisations avec caloporteur haute température Cependant, si vous utilisez de la laine minérale pour isoler des tuyaux de gros volumes, cette option ne sera pas très rentable du point de vue des économies. L'isolation thermique avec de la laine minérale est réalisée par enroulement, suivi de sa fixation avec de la ficelle synthétique ou du fil inoxydable.

Sur la photo, il y a un pipeline isolé avec de la laine minérale

Il peut être utilisé à la fois à des températures basses et élevées. Convient aux tubes en acier, métal-plastique et autres plastiques. Une autre caractéristique positive est que le polystyrène expansé a une forme cylindrique et que son diamètre intérieur peut être ajusté à la taille de n'importe quel tuyau.

Penoizol. Selon ses caractéristiques, il est étroitement lié au matériau précédent. Cependant, la méthode d'installation du penoizol est complètement différente - une installation de pulvérisation spéciale est nécessaire pour son application, car il s'agit d'un mélange liquide de composants. Après le durcissement du pénoizol, une coque étanche à l'air se forme autour du tuyau, ce qui ne laisse presque pas passer la chaleur. Les avantages ici incluent également le manque de fixation supplémentaire.

Penoizol en action

Feuille de penofol. Le dernier développement dans le domaine des matériaux d'isolation, mais a déjà gagné ses fans parmi les citoyens russes. Penofol se compose d'une feuille d'aluminium polie et d'une couche de mousse de polyéthylène.

Une telle construction à deux couches non seulement retient la chaleur, mais sert même de sorte de chauffage! Comme vous le savez, la feuille a des propriétés de réflexion de la chaleur, ce qui lui permet d'accumuler et de réfléchir la chaleur sur la surface isolée (dans notre cas, il s'agit d'un pipeline).

De plus, le penofol recouvert d'une feuille est écologique, légèrement inflammable, résistant aux températures extrêmes et à une humidité élevée.

Comme vous pouvez le voir, il y a plein de matériaux! Il y a beaucoup de choix pour isoler les tuyaux. Mais lors du choix, n'oubliez pas de prendre en compte les particularités de l'environnement, les caractéristiques de l'isolation et sa facilité d'installation.Eh bien, cela ne ferait pas de mal de calculer l'isolation thermique des tuyaux afin de tout faire correctement et de manière fiable.

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Pose d'isolation

Le calcul de l'isolation dépend du type d'installation utilisé. Cela peut être à l'extérieur ou à l'intérieur.

Une isolation externe est recommandée pour la protection des systèmes de chauffage. Il est appliqué le long du diamètre extérieur, assure une protection contre la perte de chaleur, l'apparition de traces de corrosion. Pour déterminer les volumes de matériau, il suffit de calculer la surface du tuyau.

L'isolation thermique maintient la température dans le pipeline quel que soit l'effet des conditions environnementales sur celui-ci.

La pose interne est utilisée pour la plomberie.

Il protège parfaitement contre la corrosion chimique, empêche la perte de chaleur des routes avec de l'eau chaude. Il s'agit généralement d'un matériau de revêtement sous forme de vernis, de mortiers spéciaux ciment-sable. Le choix du matériau peut également être effectué en fonction du joint qui sera utilisé.

La pose de conduits est le plus souvent demandée. Pour cela, des canaux spéciaux sont préalablement disposés et les pistes y sont placées. Moins souvent, la méthode de pose sans canal est utilisée, car un équipement spécial et une expérience sont nécessaires pour effectuer les travaux.La méthode est utilisée dans le cas où il n'est pas possible d'effectuer des travaux d'installation de tranchées.

Capacités

Sélection optimale des structures et des matériaux d'isolation thermique
Calcul de l'épaisseur minimale requise de la couche d'isolation thermique (pour le cas d'un ou deux matériaux dans la couche d'isolation thermique)

Sélection de tailles standard de produits

Calcul de l'étendue des travaux et de la quantité totale de matériaux

Publication de la documentation de conception

Le programme calcule l'isolation pour différents types d'objets:

Pipelines terrestres et enterrés (avec ou sans conduits), y compris les sections droites, les coudes, les transitions, les raccords et les raccords à brides;

Canalisations de pose à deux tubes (sans canal et sans canal), y compris les réseaux de chaleur;

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Différents types d'équipements - à la fois standard (pompes, réservoirs, échangeurs de chaleur, etc.) et des appareils composites complexes, y compris divers types de coques, de fonds, de raccords, de trappes et de raccords à brides;

La présence de satellites chauffants et de chauffage électrique est prise en compte.

Les données initiales pour le calcul sont: le type et la taille de l'objet isolé, sa température et son emplacement; d'autres données sont définies par défaut et peuvent être modifiées par l'utilisateur. Les dimensions géométriques de l'isolation thermique sont calculées en fonction de la finalité de l'isolation, du type de l'objet isolé, de ses dimensions, de la température du produit, des paramètres environnementaux, des caractéristiques du matériau isolant, en tenant compte de son étanchéité.

Les avantages du calcul et du choix de l'isolation lors de l'utilisation du programme:

Réduire le temps d'exécution du projet;

Améliorer la précision de la sélection de l'isolant, ce qui économise du matériel;

La possibilité d'effectuer plusieurs options de calcul pour sélectionner la plus efficace, car le temps n'est consacré qu'à la saisie des données initiales.

Grâce à une organisation bien pensée de l'interface utilisateur et à une documentation intégrée avec une description méthodologique, la maîtrise du programme ne nécessite pas de formation particulière et ne prend pas beaucoup de temps.

Installation d'isolation

Le calcul de la quantité d'isolant dépend en grande partie de la méthode de son application. Cela dépend du lieu d'application - pour la couche isolante intérieure ou extérieure.

Vous pouvez le faire vous-même ou utiliser un programme de calcul pour calculer l'isolation thermique des pipelines. Le revêtement de surface externe est utilisé pour les conduites d'eau chaude à haute température afin de le protéger de la corrosion. Le calcul avec cette méthode est réduit à la détermination de la surface de la surface extérieure du système d'alimentation en eau, pour déterminer le besoin d'un mètre courant de la conduite.

L'isolation interne est utilisée pour les tuyaux des conduites d'eau. Son objectif principal est de protéger le métal de la corrosion. Il est utilisé sous forme de vernis spéciaux ou d'une composition ciment-sable avec une couche de plusieurs mm d'épaisseur.

Le choix du matériau dépend de la méthode d'installation - canal ou sans canal. Dans le premier cas, des plateaux en béton sont placés au fond d'une tranchée ouverte pour le placement. Les gouttières résultantes sont fermées avec des couvertures en béton, après quoi le canal est rempli de terre précédemment enlevée.

La pose sans canal est utilisée lorsque le creusement d'une conduite de chauffage n'est pas possible.

Cela nécessite un équipement d'ingénierie spécial. Le calcul du volume d'isolation thermique des canalisations dans les calculateurs en ligne est un outil assez précis qui vous permet de calculer la quantité de matériaux sans jouer avec des formules complexes. Les taux de consommation de matériaux sont indiqués dans le SNiP correspondant.

Publié le: 29 décembre 2017

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Date: 15-04-2015Commentaires: Évaluation: 26

Un calcul correctement effectué de l'isolation thermique du pipeline peut augmenter considérablement la durée de vie des tuyaux et réduire leur perte de chaleur

Cependant, afin de ne pas se tromper dans les calculs, il est important de prendre en compte même des nuances mineures.

L'isolation thermique des canalisations empêche la formation de condensat, réduit les échanges thermiques entre les canalisations et l'environnement et garantit le fonctionnement des communications.

Options d'isolation des pipelines

Enfin, nous examinerons trois méthodes efficaces d'isolation thermique des canalisations.

Peut-être que certains d'entre eux vous plairont:

Isolation thermique à l'aide d'un câble chauffant. En plus des méthodes d'isolement traditionnelles, il existe une telle méthode alternative. L'utilisation du câble est très pratique et productive, étant donné qu'il ne faut que six mois pour protéger le pipeline du gel. Dans le cas des tuyaux de chauffage avec un câble, il y a une économie significative d'efforts et d'argent qui devrait être dépensée pour les travaux de terrassement, les matériaux d'isolation et d'autres points. Le mode d'emploi permet de placer le câble à la fois à l'extérieur et à l'intérieur des tuyaux.

Isolation thermique supplémentaire avec câble chauffant

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Réchauffement à l'air. L'erreur des systèmes d'isolation thermique modernes est la suivante: il n'est souvent pas pris en compte que le gel du sol se produit selon le principe «de haut en bas». Le flux de chaleur émanant des profondeurs de la terre tend vers le processus de congélation. Mais comme l'isolation est réalisée de tous les côtés du pipeline, il s'avère que je l'isole également de la chaleur montante. Par conséquent, il est plus rationnel de monter un appareil de chauffage sous la forme d'un parapluie sur les tuyaux. Dans ce cas, l'entrefer sera une sorte d'accumulateur de chaleur.
"Un tuyau dans un tuyau". Ici, plus de tuyaux sont posés dans des tuyaux en polypropylène. Quels sont les avantages de cette méthode? Tout d'abord, les avantages incluent le fait que le pipeline peut être réchauffé dans tous les cas. De plus, le chauffage est possible avec un dispositif d'aspiration d'air chaud. Et dans les situations d'urgence, vous pouvez étirer rapidement le tuyau d'urgence, évitant ainsi tous les moments négatifs.

Isolation tuyau-dans-tuyau

Calcul du volume d'isolation des tuyaux et pose du matériau

Types de matériaux isolants Pose de l'isolant Calcul des matériaux isolants pour les canalisations Élimination des défauts d'isolation

L'isolation des canalisations est nécessaire afin de réduire considérablement les pertes de chaleur.

Tout d'abord, vous devez calculer le volume d'isolation des tuyaux. Cela permettra non seulement d'optimiser les coûts, mais également d'assurer une exécution compétente des travaux, en maintenant les tuyaux en bon état. Un matériau correctement sélectionné empêche la corrosion et améliore l'isolation thermique.

Schéma d'isolation des tuyaux.

Aujourd'hui, différents types de revêtements peuvent être utilisés pour protéger les pistes. Mais il est nécessaire de prendre en compte exactement comment et où les communications auront lieu.

Pour les conduites d'eau, vous pouvez utiliser deux types de protection à la fois: revêtement interne et externe. Il est recommandé d'utiliser de la laine minérale ou de la laine de verre pour les voies de chauffage et du PPU pour les voies industrielles. Les calculs sont effectués par différentes méthodes, tout dépend du type de couverture sélectionné.

Caractéristiques de la pose de réseau et méthodologie de calcul normative

Effectuer des calculs pour déterminer l'épaisseur de la couche d'isolation thermique des surfaces cylindriques est un processus plutôt laborieux et complexe

Si vous n'êtes pas prêt à le confier à des spécialistes, vous devez faire le plein d'attention et de patience pour obtenir le bon résultat. La façon la plus courante de calculer l'isolation des tuyaux est de la calculer à l'aide d'indicateurs de perte de chaleur normalisés.

Le fait est que SNiPom a établi les valeurs de perte de chaleur par des canalisations de différents diamètres et avec différentes méthodes de pose:

Schéma d'isolation des tuyaux.

de manière ouverte sur la rue;
ouvert dans une pièce ou un tunnel;
méthode sans canal;
dans des canaux infranchissables.

L'essence du calcul réside dans le choix du matériau isolant thermique et de son épaisseur de manière à ce que la valeur des pertes de chaleur ne dépasse pas les valeurs prescrites dans SNiP. La technique de calcul est également réglementée par les documents réglementaires, à savoir, par le code de règles correspondant. Ce dernier propose une méthodologie légèrement plus simplifiée que la plupart des ouvrages de référence techniques existants. Les simplifications sont contenues dans les points suivants:

Les pertes de chaleur lors du chauffage des parois du tuyau par le fluide transporté dans celle-ci sont négligeables par rapport aux pertes qui sont perdues dans la couche d'isolation externe. Pour cette raison, ils peuvent être ignorés. La grande majorité de toutes les tuyauteries de processus et de réseau est en acier, sa résistance au transfert de chaleur est extrêmement faible. Surtout par rapport au même indicateur d'isolation

Par conséquent, il est recommandé de ne pas prendre en compte la résistance au transfert de chaleur de la paroi du tuyau métallique.

nouvelles

Le but de la structure d'isolation thermique détermine l'épaisseur de l'isolation thermique. Le plus courant est l'isolation thermique afin de maintenir une densité de flux thermique donnée. La densité du flux thermique peut être réglée en fonction des conditions du processus technologique, ou déterminée selon les normes données dans le SNiP 41-03-2003 ou dans d'autres documents réglementaires. Pour les objets situés dans la région de Sverdlovsk et à Ekaterinbourg, la valeur standard de la densité du flux thermique peut être prise selon TSN 23-337-2002 de la région de Sverdlovsk. Pour les installations situées sur le territoire de l'Okrug Autonome de Yamalo-Nenets, la valeur standard de la densité de flux de chaleur peut être prise selon TSN 41-309-2004 de l'Okrug Autonome de Yamalo-Nenets. Dans certains cas, le flux thermique peut être réglé en fonction du bilan thermique total de l'objet entier, il est alors nécessaire de déterminer le total des pertes admissibles. Les données initiales pour le calcul sont: a) l'emplacement de l'objet isolé et la température ambiante; b) température du liquide de refroidissement; c) les dimensions géométriques de l'objet isolé; d) le flux thermique estimé (pertes de chaleur) en fonction du nombre d'heures de fonctionnement de l'installation. L'épaisseur de l'isolation thermique des coques de la marque ISOTEC KK-ALK, calculée selon les normes de densité de flux thermique pour la région européenne de la Russie, pour les canalisations situées à l'extérieur et à l'intérieur, est indiquée dans le tableau. 1 et 2 respectivement.

Si le flux thermique de la surface de l'isolant n'est pas régulé, une isolation thermique est nécessaire pour garantir la température normale de l'air dans les locaux de travail ou pour protéger le personnel de maintenance contre les brûlures. Les données initiales pour le calcul de l'épaisseur de la couche d'isolation thermique sont: - l'emplacement de l'objet isolé et la température de l'air ambiant; - température du liquide de refroidissement; - dimensions géométriques de l'objet isolé; - la température requise à la surface de l'isolant.En règle générale, la température à la surface de l'isolation est prise: - 45 ° С - à l'intérieur; - 60 ° С - à l'extérieur avec une couche de revêtement en plâtre ou non métallique; - 50-55 ° C - avec une couche de couverture métallique. L'épaisseur de l'isolation thermique, calculée selon les normes de densité de flux thermique, diffère considérablement de l'épaisseur de l'isolation thermique, réalisée afin de protéger le personnel contre les brûlures. Tableau 3 montre l'épaisseur de l'isolation thermique des bouteilles URSA qui répond aux exigences pour un fonctionnement sûr (température spécifiée sur la surface de l'isolation).

L'isolation thermique des équipements et des canalisations à températures négatives du liquide de refroidissement peut être réalisée: - conformément aux exigences technologiques; - pour empêcher ou limiter l'évaporation du liquide de refroidissement, empêcher la condensation à la surface d'un objet isolé situé dans la pièce et empêcher que la température du liquide de refroidissement ne dépasse la valeur spécifiée; - selon les normes de densité de flux thermique (perte à froid). Le plus souvent, pour les canalisations avec une température inférieure à l'air ambiant situées dans une pièce, une isolation est réalisée afin d'éviter la condensation d'humidité à la surface de la structure d'isolation thermique. La valeur de l'épaisseur de la couche d'isolation thermique dans ce cas est influencée par l'humidité relative de l'air ambiant (f), la température de l'air dans la pièce (to) et le type de revêtement de protection. L'isolation thermique doit fournir une température à la surface de l'isolant (tc) au-dessus du point de rosée à la température et à l'humidité relative de l'air ambiant (Φ) dans la pièce. La différence admissible entre la température de la surface de l'isolant et la température de l'air ambiant (to - tc) est donnée dans le tableau. quatre.

L'effet de l'humidité relative sur l'épaisseur de l'isolation thermique est illustré dans le tableau. 5, qui montre l'épaisseur calculée de l'isolant en caoutchouc mousse de la marque K-Flex EC sans couche de couverture à une humidité ambiante de 60 et 75%.

L'épaisseur de la couche d'isolation thermique pour empêcher la condensation de l'humidité de l'air sur la surface de la structure d'isolation thermique est influencée par le type de revêtement. Lors de l'utilisation d'un revêtement à haute émissivité (non métallique), l'épaisseur d'isolation calculée est inférieure. Tableau La figure 6 montre l'épaisseur calculée d'isolant en caoutchouc mousse pour des canalisations situées dans une pièce avec une humidité relative de 60%, dans une structure non revêtue et revêtue d'une feuille d'aluminium.

L'isolation thermique des canalisations d'eau froide peut être réalisée afin d'éviter: - la condensation d'humidité à la surface de la canalisation située dans la pièce; - le gel de l'eau lorsque son mouvement s'arrête dans une canalisation située à l'air libre. En règle générale, cela est important pour les pipelines de petit diamètre avec une petite quantité de chaleur stockée. Les données initiales pour calculer l'épaisseur de la couche d'isolation thermique pour éviter le gel de l'eau lorsque son mouvement s'arrête sont: a) la température de l'air ambiant; b) la température de la substance avant d'arrêter son mouvement; c) les diamètres intérieur et extérieur du pipeline; d) la durée maximale possible d'une interruption du mouvement d'une substance; e) matériau de la paroi du pipeline (sa densité et sa capacité thermique spécifique); f) paramètres thermophysiques de la substance transportée (densité, capacité thermique spécifique, point de congélation, chaleur latente de congélation). Plus le diamètre du pipeline est grand et plus la température du liquide est élevée, moins il y a de risque de gel. À titre d'exemple, dans table. 7 indique le temps jusqu'au début de la congélation de l'eau dans les conduites d'alimentation en eau froide avec une température de +5 ° С, isolées avec des coques ISOTEC KK-ALK (conformément à leur nomenclature) à une température de l'air extérieur de –20 et –30 ° С.

Si la température ambiante est inférieure à la température spécifiée, l'eau du pipeline gèlera plus rapidement.Plus la vitesse du vent est élevée et plus la température du liquide (eau froide) et de l'air ambiant est basse, plus le diamètre du pipeline est petit, plus le liquide risque de geler. L'utilisation de conduites isolées non métalliques réduit le risque de gel de l'eau froide.
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Calcul thermique du réseau de chaleur

Pour le calcul thermique, nous accepterons les données suivantes:

· Température de l'eau dans la conduite d'alimentation 85 ° C;

· Température de l'eau dans la conduite de retour 65 ° C;

· La température moyenne de l'air pour la période de chauffage de la République de Moldavie est de +0,6 oC;

Calculons les pertes des pipelines non isolés. Une détermination approximative des pertes de chaleur pour 1 m d'une canalisation non isolée, en fonction de la différence de température entre la paroi de la canalisation et l'air ambiant, peut être effectuée selon le nomogramme. La valeur de perte de chaleur déterminée à partir du nomogramme est multipliée par les facteurs de correction:

Où: une

- un facteur de correction prenant en compte la différence de température,
mais
=0,91;

- correction pour rayonnement, pour
ré
= 45 mm et
ré
= 76 mm
b
= 1,07, et pour
ré
= 133 mm
b
=1,08;

- longueur du pipeline, m.

Pertes thermiques de 1 m de canalisation non isolée, déterminées à partir du nomogramme:

pour ré

= 133 mm
Qnom
= 500 W / m; pour
ré
= 76 mm
Qnom
= 350 W / m; pour
ré
= 45 mm
Qnom
= 250 W / m.

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Étant donné que la perte de chaleur sera à la fois sur les canalisations d'alimentation et de retour, la perte de chaleur doit être multipliée par 2:

kW.

Perte de chaleur des supports de suspension, etc. 10% sont ajoutés à la perte de chaleur du pipeline non isolé lui-même.

kW.

Les valeurs standard des déperditions thermiques annuelles moyennes pour un réseau de chaleur lors de la pose hors sol sont déterminées par les formules suivantes:

où :, - pertes de chaleur annuelles moyennes standard, respectivement, des canalisations d'alimentation et de retour des sections de pose hors-sol, W;

, - valeurs standard des pertes de chaleur spécifiques des réseaux de chauffage à eau à deux tuyaux, respectivement, des canalisations d'alimentation et de retour pour chaque diamètre de canalisations pour pose hors sol, W / m, déterminées par;

- longueur d'une section d'un réseau de chaleur, caractérisée par le même diamètre de canalisations et le même type de pose, m;

- coefficient de déperdition thermique locale, prenant en compte les déperditions thermiques des ferrures, supports et compensateurs. La valeur du coefficient selon est prise pour une installation hors sol de 1,25.

Le calcul de la perte de chaleur des conduites d'eau isolées est résumé dans le tableau 3.4.

Tableau 3.4 - Calcul de la perte de chaleur des conduites d'eau isolées

dн, mm	, W / m	, W / m	l, m	, W	, W
133	59	49	92	6,79	5,64
76	41	32	326	16,71	13,04
49	32	23	101	4,04	2,9

La déperdition thermique annuelle moyenne d'un réseau de chaleur isolé sera de 49,12 kW / an.

Pour évaluer l'efficacité d'une structure isolante, un indicateur appelé coefficient d'efficacité d'isolation est souvent utilisé:

Où Qr
, Qet
- les pertes de chaleur des tuyaux non isolés et isolés, W.

Rapport d'efficacité d'isolation:

Calcul de l'épaisseur de l'isolation thermique des canalisations

Pour les objets situés dans la région de Sverdlovsk et à Ekaterinbourg, la valeur standard de la densité du flux thermique peut être prise selon TSN 23-337-2002 de la région de Sverdlovsk. Pour les installations situées sur le territoire de l'Okrug Autonome de Yamalo-Nenets, la valeur standard de la densité de flux de chaleur peut être prise selon TSN 41-309-2004 de l'Okrug Autonome de Yamalo-Nenets. Dans certains cas, le flux thermique peut être réglé en fonction du bilan thermique total de l'objet entier, il est alors nécessaire de déterminer le total des pertes admissibles.

Les données initiales pour le calcul sont: a) l'emplacement de l'objet isolé et la température ambiante; b) température du liquide de refroidissement; c) les dimensions géométriques de l'objet isolé; d) le flux thermique estimé (pertes de chaleur) en fonction du nombre d'heures de fonctionnement de l'installation. L'épaisseur de l'isolation thermique des coques de la marque ISOTEC KK-ALK, calculée selon les normes de densité de flux thermique pour la région européenne de la Russie, pour les canalisations situées à l'extérieur et à l'intérieur, est indiquée dans le tableau. 1 et 2 respectivement.

En règle générale, la température à la surface de l'isolation est prise: - 45 ° С - à l'intérieur; - 60 ° С - à l'extérieur avec une couche de revêtement en plâtre ou non métallique; - 50-55 ° С - avec une couche de couverture métallique L'épaisseur de l'isolation thermique, calculée selon les normes de densité de flux thermique, diffère considérablement de l'épaisseur de l'isolation thermique réalisée afin de protéger le personnel contre les brûlures. 3 montre l'épaisseur de l'isolation thermique des bouteilles URSA qui répond aux exigences pour un fonctionnement sûr (température spécifiée sur la surface de l'isolation).

L'épaisseur de la couche d'isolation thermique dans ce cas est influencée par l'humidité relative de l'air ambiant (f), la température de l'air dans la pièce (to) et le type de revêtement de protection. L'isolation thermique doit assurer une température en surface de l'isolant (tc) au-dessus du point de rosée à la température et à l'humidité relative de l'air ambiant (Φ) à l'intérieur. La différence admissible entre la température de la surface de l'isolant et la température de l'air ambiant (to - tc) est donnée dans le tableau. quatre.

L'épaisseur de la couche d'isolation thermique pour empêcher la condensation de l'humidité de l'air sur la surface de la structure d'isolation thermique est influencée par le type de revêtement.

Lors de l'utilisation d'un revêtement à haute émissivité (non métallique), l'épaisseur d'isolation calculée est inférieure. Tableau La figure 6 montre l'épaisseur calculée d'isolant en caoutchouc mousse pour des canalisations situées dans une pièce avec une humidité relative de 60%, dans une structure non revêtue et revêtue d'une feuille d'aluminium.

Les données initiales pour calculer l'épaisseur de la couche d'isolation thermique pour éviter le gel de l'eau lorsque son mouvement s'arrête sont: a) la température de l'air ambiant; b) la température de la substance avant d'arrêter son mouvement; c) les diamètres intérieur et extérieur du pipeline; d) la durée maximale possible d'une interruption du mouvement d'une substance; e) matériau de la paroi du pipeline (sa densité et sa capacité thermique spécifique); f) paramètres thermophysiques de la substance transportée (densité, chaleur spécifique, point de congélation, chaleur latente de congélation) Plus le diamètre de la canalisation est grand et plus la température du liquide est élevée, moins la probabilité de gel est grande. À titre d'exemple, dans table. 7 indique le temps jusqu'au début de la congélation de l'eau dans les conduites d'alimentation en eau froide avec une température de +5 ° С, isolées avec des coques ISOTEC KK-ALK (conformément à leur nomenclature) à une température de l'air extérieur de –20 et –30 ° С.

Si la température ambiante est inférieure à la température spécifiée, l'eau du pipeline gèlera plus rapidement. Plus la vitesse du vent est élevée et plus la température du liquide (eau froide) et de l'air ambiant est basse, plus le diamètre du pipeline est petit, plus le liquide risque de geler. L'utilisation de conduites isolées non métalliques réduit le risque de gel de l'eau froide.

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Dans les structures d'isolation thermique des équipements et des pipelines, la température des substances qu'ils contiennent est comprise entre 20 et 300 ° C

pour toutes les méthodes de pose, à l'exception des méthodes sans canal, doivent être utilisées

matériaux et produits calorifuges d'une densité n'excédant pas 200 kg / m3

et le coefficient de conductivité thermique à l'état sec pas plus de 0,06

Pour la couche d'isolation thermique des canalisations sans canal

le joint doit utiliser des matériaux d'une densité ne dépassant pas 400 kg / m3 et d'un coefficient de conductivité thermique ne dépassant pas 0,07 W / (m · K).

Le calcul de l'épaisseur de l'isolation thermique des canalisations δk, m en fonction de la densité normalisée du flux thermique, est effectué selon la formule:

où est le diamètre extérieur du pipeline, m;

le rapport du diamètre extérieur de la couche isolante au diamètre de la canalisation.

La valeur est déterminée par la formule:

base du logarithme naturel;

conductivité thermique de la couche d'isolation thermique W / (m · oС) déterminée conformément à l'appendice 14.

Rk est la résistance thermique de la couche isolante, m ° C / W, dont la valeur est déterminée lors de la pose du conduit souterrain de la canalisation selon la formule:

où est la résistance thermique totale de la couche isolante et d'autres résistances thermiques supplémentaires sur le chemin du

débit, m ° C / W déterminé par la formule:

où la température moyenne du liquide de refroidissement au cours de la période de fonctionnement, oC. Conformément à [6], il doit être pris à diverses conditions de température selon le tableau 6:

Tableau 6 - Température du liquide de refroidissement à différents modes

Conditions de température des réseaux de chauffage à eau, oC 95-70 150-70 180-70 Canalisation Température de conception du caloporteur, oC Alimentation Retour

la température annuelle moyenne du sol pour différentes villes est indiquée dans [9, c 360]

densité de flux thermique linéaire normalisée, W / m (adoptée conformément à l'appendice 15);

coefficient pris conformément à l'appendice 16;

coefficient d'influence mutuelle des champs de température des pipelines adjacents;

résistance thermique de la surface de la couche d'isolation thermique, m oС / W, déterminée par la formule:

où le coefficient de transfert de chaleur de la surface de l'isolation thermique en

air ambiant, W / (m · ° С) qui, selon [6], est prélevé lors de la pose dans des canaux, W / (m · ° С);

d est le diamètre extérieur du pipeline, m;

résistance thermique de la surface intérieure du canal, m oС / W, déterminée par la formule:

où le coefficient de transfert de chaleur de l'air à la surface intérieure du canal, αe = 8 W / (m · ° С); diamètre équivalent interne du canal, m, déterminé par la formule: le périmètre des côtés par l'intérieur dimensions du canal, m; (les dimensions des canaux sont données à l'annexe 17) la section interne du canal, m2; résistance thermique de la paroi du canal, m oС / W déterminée par la formule: où est la conductivité thermique de la paroi du canal, pour le béton armé est le diamètre extérieur équivalent du canal, déterminé par les dimensions externes du canal, m; résistance thermique du sol, m · oС / W déterminée par la formule: où est le coefficient de conductivité thermique du sol, en fonction de sa structure et humidité.

En l'absence de données, la valeur peut être prise pour les sols humides de 2,0 à 2,5 W / (m · ° С), pour les sols secs de 1,0 à 1,5 W / (m · ° С); la profondeur de l'axe du caloduc à partir de la surface du sol, m L'épaisseur calculée de la couche d'isolation thermique dans les structures d'isolation thermique à base de matériaux et de produits fibreux (nattes, plaques, toiles) doit être arrondie à des valeurs multiples de 10 mm. Dans les structures à base de demi-cylindres en laine minérale, de matériaux alvéolaires rigides, de matériaux en caoutchouc synthétique expansé, en mousse de polyéthylène et en plastique expansé, le plus proche de l'épaisseur de conception des produits doit être pris conformément aux documents normatifs des matériaux correspondants. Si l'épaisseur de conception de la couche d'isolation thermique ne coïncide pas avec l'épaisseur de nomenclature du matériau sélectionné, elle doit nomenclature l'épaisseur supérieure la plus proche du matériau d'isolation thermique. Il est permis de prendre l'épaisseur inférieure la plus proche de la couche d'isolation thermique dans les cas de calcul basés sur la température à la surface de l'isolant et les normes de densité de flux thermique, si la différence entre l'épaisseur calculée et celle de la nomenclature ne dépasse pas 3 mm.

EXEMPLE 8 Déterminer l'épaisseur de l'isolation thermique en fonction de la densité de flux thermique normalisée pour un réseau de chaleur à deux tubes avec d d = 325 mm, posé dans un canal de type KL 120 × 60. La profondeur du chenal est hк = 0,8 m,

La température annuelle moyenne du sol à la profondeur de l'axe du pipeline est tgr = 5,5 oC, la conductivité thermique du sol λgr = 2,0 W / (m Le régime de température du réseau de chauffage est de 150 à 70 ° C.

Décision:

1. Selon la formule (51), nous déterminons le diamètre équivalent intérieur et extérieur du canal par les dimensions intérieure et extérieure de sa section transversale:

2. Déterminons par la formule (50) la résistance thermique de la surface intérieure du canal

3. En utilisant la formule (52), nous calculons la résistance thermique de la paroi du canal:

4. En utilisant la formule (49), nous déterminons la résistance thermique du sol:

5. En prenant la température de la surface de l'isolation thermique, (annexe), nous déterminons les températures moyennes des couches d'isolation thermique des canalisations d'alimentation et de retour:

6. A partir de l'application, nous déterminerons également les coefficients de conductivité thermique de l'isolation thermique (tapis d'isolation thermique en laine minérale sur un liant synthétique):

7. En utilisant la formule (49), nous déterminons la résistance thermique de la surface de la couche d'isolation thermique

8. À l'aide de la formule (48), nous déterminons la résistance thermique totale des canalisations d'alimentation et de retour:

9. Déterminons les coefficients d'influence mutuelle des champs de température des canalisations d'alimentation et de retour:

10. Déterminez la résistance thermique requise des couches pour les canalisations d'alimentation et de retour selon la formule (47):

x = 1,192

x = 1,368

11. La valeur de B pour les canalisations d'alimentation et de retour est déterminée par la formule (46):

12. Déterminez l'épaisseur de l'isolation thermique des canalisations d'alimentation et de retour à l'aide de la formule (45):

13.

Nous prenons l'épaisseur de la couche principale d'isolation pour les canalisations d'alimentation et de retour pour être la même et égale à 100 mm. Khrustalev, B.M. Fourniture de chaleur et ventilation: manuel. allocation / B.M. Khrustalev, Yu. Kuvshinov, V.M. Copco.

- M.: Association des universités du bâtiment, 2008. - 784 p. Supplémentaire 2. SNiP 2.04.01-85 *.

Approvisionnement interne en eau et assainissement des bâtiments.3. SP 41-101-95. Conception des points de chaleur.4. SNiP 23-01-99 *. Climatologie de la construction.5. SP 41-103-2000.

Conception de l'isolation thermique des équipements et des canalisations.6. SNiP 41-02-2003. Réseaux de chaleur.7. SNiP 41-03-2003. Isolation thermique des équipements et des canalisations 8. Madorskiy, B.M. Fonctionnement des points de chauffage central, des systèmes de chauffage et de l'approvisionnement en eau chaude / B.M. Madorsky, V.A. Schmidt.

- M .: Stroyizdat, 1971. - 168 p. 9. Ajustement et fonctionnement des réseaux de chauffage de l'eau / VI Manyuk [et autres]. - M .: Stroyizdat, 1988.

- 432 p. 10 Réseaux de chauffe-eau / I.V. Belyaikin [et autres]. - M.: Energoatomizdat, 1988 .-- 376 p. 11.

Sokolov, E.Ya. Chauffage et réseaux de chaleur: un manuel pour les universités / E. Ya. Sokolov.– M.: MPEI, 2001.

- 472 p. 12 Tikhomirov, A.K. Fourniture de chaleur du quartier de la ville: manuel. allocation / A.K. Tikhomirov. - Khabarovsk: Maison d'édition du Pacifique.

Etat Université, 2006. - 135 pp. TÂCHES ET INSTRUCTIONS MÉTHODOLOGIQUES POUR LA RÉALISATION DU PROJET DE COURS SUR LA DISCIPLINE "APPROVISIONNEMENT EN CHALEUR DES ENTREPRISES ET VILLES INDUSTRIELLES" (GOS - 2000) Signé pour impression Format 60´84 / 16.

dispositifs. Impression à plat. imprimer

l Uch.-ed. l. Ordre de diffusion FGAOU VPO "Université pédagogique professionnelle d'État russe", Ekaterinbourg, st.

Mashinostroiteley, 11.Risographe FGAOU VPO RGPPU. Ekaterinbourg, st. Mashinostroiteley, 11. Dans les structures d'isolation thermique des équipements et des canalisations dont la température des substances qu'ils contiennent est comprise entre 20 ° C et 300 ° C W / (m dans une gaine en polyéthylène ou un béton cellulaire armé, en tenant compte la température d'application admissible des matériaux et le programme de température pour le fonctionnement des réseaux de chaleur.

Les canalisations avec isolation en mousse de polyuréthane dans une gaine en polyéthylène doivent être équipées d'un système de contrôle à distance de l'humidité de l'isolation. Le calcul de l'épaisseur de l'isolation thermique des canalisations  en fonction de la densité de flux thermique normalisée est effectué selon la formule, ( 2.65) où d est le diamètre extérieur du pipeline, m; B est le rapport au diamètre extérieur du pipeline d. (); La valeur est déterminée par la formule:, (2.66) où e est la base du logarithme naturel; к est le coefficient de conductivité thermique de la couche d'isolation thermique, W / (m ° С / W, la valeur dont est déterminée à partir de l'expression suivante, (2.67) où est la résistance thermique totale de la couche isolante et d'autres résistances thermiques supplémentaires sur le trajet du flux thermique déterminées par la formule (2.68) où est la densité de flux thermique linéaire normalisée, W / m, prise selon [4], ainsi que selon l'annexe 8 du manuel pédagogique; - la température moyenne du liquide de refroidissement pour la période de fonctionnement, - le coefficient pris selon l'annexe 11 avantages; - la température annuelle moyenne de l'environnement; Pour la pose souterraine - la température annuelle moyenne du sol, qui pour la plupart des villes est comprise entre +1 et +5., qui est prise: lors de la pose dans des tunnels = 40; lors de la pose à l'intérieur = 20; domaines techniques non chauffés = 5; lors de la pose au-dessus du sol à l'air libre - la température ambiante moyenne pour la période de fonctionnement; les types de résistances thermiques supplémentaires dépendent de la méthode de pose des réseaux de chauffage. tunnels et souterrains techniques (2.69 ) Pour la pose de conduits souterrains (2.70) Pour la pose souterraine sans canal (2.71) où est la résistance thermique de la surface de la couche isolante, m (m2 ° С ) qui, selon [4], est prise: lors de la pose dans des canaux = 8 W / (m2 · ° С); lors de la pose dans des sous-sols techniques, des locaux fermés et à l'air libre selon le tableau.

2.1; d est le diamètre extérieur de la canalisation, m; Tableau 2.1 Valeurs du coefficient de transfert de chaleur a, W / (m2 × ° С) Objet isolé À l'intérieur À l'extérieur à la vitesse du vent3, m / s Revêtements à faible émissivité1 Revêtements à haute émissivité 251015 Canalisations horizontales 7102026351 acier galvanisé, tôles en alliages d'aluminium et aluminium avec un film d'oxyde. , valeurs correspondant à une vitesse de 10 m / s. résistance thermique de la surface du canal, déterminée par la formule, (2.73) où est le coefficient de transfert de chaleur de l'air vers la surface intérieure du canal; = 8 W / (m2 · ° С); est le diamètre interne équivalent du canal, m, déterminé par la formule, (2.74) où F est le canal de section interne, m2; P- périmètre des côtés par dimensions internes, m; - résistance thermique du la paroi du canal est déterminée selon la formule (2.75) où est la conductivité thermique de la paroi du canal; pour béton armé = 2,04 W / (m ° С); - diamètre extérieur équivalent du canal, déterminé par les dimensions externes du canal, m; - résistance thermique du sol déterminée par la formule, (2.76) où est le thermique conductivité du sol, en fonction de sa structure et de son humidité. En l'absence de données, sa valeur peut être prise pour les sols humides = 2-2,5 W / (m ° C), pour les sols secs = 1,0-1,5 W / (m ° C); h est la profondeur de l'axe du caloduc de la surface de la terre, m; - résistance thermique supplémentaire, en tenant compte de l'influence mutuelle des tuyaux lors de la pose sans canal, dont la valeur est déterminée par les formules: pour la canalisation d'alimentation; (2.77) pour la conduite de retour, (2.78) où h est la profondeur des axes de la conduite, m; b est la distance entre les axes de la conduite, m, prise en fonction de leurs diamètres d'alésage nominaux selon le tableau. 2.2 Tableau 2.2 Distance entre les axes des canalisations dy, mm 50-80 100125-150 200250300350400450500600 700b, mm 350400500550600650700600900 1000 1300 1400, sont les coefficients qui prennent en compte la influence mutuelle des champs de température des conduites de chaleur adjacentes, déterminée par les formules:, W / m (voir.

(2.68)) L'épaisseur de calcul de la couche d'isolation thermique dans les structures d'isolation thermique à base de matériaux et de produits fibreux (tapis, plaques, toile) doit être arrondie à des valeurs multiples de 10 mm. Structures à base de cylindres en laine minérale, matériaux alvéolaires rigides, mousse de caoutchouc synthétique, mousse de polyéthylène et mousse de plastique si l'épaisseur calculée de la couche d'isolation thermique ne coïncide pas avec l'épaisseur de nomenclature du matériau sélectionné, l'épaisseur la plus élevée la plus proche du matériau d'isolation thermique doit être prise en fonction de la nomenclature actuelle avec une épaisseur différente ne dépasse pas 3 mm. L'épaisseur minimale de la couche d'isolation thermique doit être prise: lors de l'isolation avec des cylindres fibreux matériaux - égale à l'épaisseur minimale stipulée par les normes nationales ou les conditions techniques; lors de l'isolation avec des tissus, des tissus en fibre de verre, des cordons - 20 mm. pour l'isolation avec des produits en matériaux d'étanchéité fibreux - 20 mm; pour l'isolation avec des matériaux rigides, des produits en polymères expansés - égale à l'épaisseur minimale prescrite par les normes nationales ou les spécifications techniques. L'épaisseur maximale de la couche d'isolation thermique dans les structures de l'isolation thermique des équipements et des canalisations est donnée au tableau 2.3. Tableau 2.3 Épaisseur maximale des canalisationsJoint mmSposob tunnel truboprovodaNadzemnyyV passage traversant l'épaisseur kanalePredelnaya de la couche d'isolation, mm, à une température, ° C 20 et bolee20 et boleedo 150 vkl.3214010080451401008057150120907616014090891701601001081801601001332001601001592201601202192301801202732301801203252402001203772402001204262502201404762502201405302602201406302802401407202802401408203002401409203002601401020 et bolee320260140Primechaniya2 Si la limite d'une plus grande épaisseur d'isolation calculée, il devrait être un matériau d'isolation thermique plus efficace de confiner et limiter l'épaisseur de l'isolation thermique si Cela est permis dans les conditions du procédé technologique Des exemples de calcul de l'épaisseur de la couche d'isolation pour différentes méthodes de pose de réseaux de chaleur sont donnés aux pages 76-82 du manuel.

Sources:

stroyinform.ru
infopedia.su
studfiles.net

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La méthode de calcul d'une structure d'isolation thermique monocouche

La formule de base pour le calcul de l'isolation thermique des canalisations montre la relation entre l'ampleur du flux thermique du tuyau de service, recouvert d'une couche d'isolation, et son épaisseur. La formule est appliquée si le diamètre du tuyau est inférieur à 2 m:

La formule de calcul de l'isolation thermique des tuyaux.

ln B = 2πλ [K (tt - to) / qL - Rn]

Dans cette formule:

λ - coefficient de conductivité thermique de l'isolant, W / (m ⁰C);
K - coefficient adimensionnel des pertes de chaleur supplémentaires à travers les fixations ou les supports, certaines valeurs K peuvent être tirées du tableau 1;
tт - température en degrés du fluide ou caloporteur transporté;
to - température de l'air extérieur, ⁰C;
qL est le flux thermique, W / m2;
Rн - résistance au transfert de chaleur sur la surface extérieure de l'isolant, (m2 ⁰C) / W.

Tableau 1

Conditions de pose des tuyaux	La valeur du coefficient K
Les canalisations en acier sont ouvertes le long de la rue, le long des canaux, des tunnels, ouvertes à l'intérieur sur des supports coulissants d'un diamètre nominal allant jusqu'à 150 mm.	1.2
Les canalisations en acier sont ouvertes le long de la rue, le long des canaux, des tunnels, ouvertes à l'intérieur sur des supports coulissants d'un diamètre nominal de 150 mm ou plus.	1.15
Les pipelines en acier sont ouverts le long de la rue, le long des canaux, des tunnels, ouverts à l'intérieur sur des supports suspendus.	1.05
Tuyauterie non métallique posée sur des supports suspendus ou coulissants.	1.7
Mode de pose sans canal.	1.15

La valeur de la conductivité thermique λ de l'isolant est une référence, en fonction du matériau d'isolation thermique choisi. Il est recommandé de prendre la température du fluide transporté tt comme température moyenne tout au long de l'année et de l'air extérieur comme température annuelle moyenne. Si la canalisation isolée traverse la pièce, la température ambiante est fixée par la mission de conception technique et, en son absence, elle est supposée être de + 20 ° C. L'indicateur de résistance au transfert de chaleur à la surface d'une structure calorifuge Rн pour les conditions d'installation à l'extérieur peut être tiré du tableau 2.

Tableau 2

Rн, (m2 ⁰C) / W	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

Remarque: la valeur de Rn aux valeurs intermédiaires de la température du liquide de refroidissement est calculée par interpolation. Si l'indicateur de température est inférieur à 100 ⁰C, la valeur Rn est prise comme pour 100 ⁰C.

L'indicateur B doit être calculé séparément:

Tableau de perte de chaleur pour différentes épaisseurs de tube et isolation thermique.

B = (dde + 2δ) / dtr, ici:

diz - diamètre extérieur de la structure calorifuge, m;
dtr - diamètre extérieur du tuyau protégé, m;
δ est l'épaisseur de la structure calorifuge, m.

Le calcul de l'épaisseur d'isolation des canalisations commence par la détermination de l'indicateur ln B, en remplaçant les valeurs des diamètres extérieurs du tuyau et de la structure d'isolation thermique, ainsi que l'épaisseur de la couche, dans la formule, après quoi le paramètre ln B se trouve à partir du tableau des logarithmes naturels, il est remplacé dans la formule de base avec l'indicateur du flux de chaleur normalisé qL et calcule. Autrement dit, l'épaisseur de l'isolation thermique du pipeline doit être telle que les côtés droit et gauche de l'équation deviennent identiques. Cette valeur d'épaisseur doit être prise pour un développement ultérieur.

La méthode de calcul considérée appliquée aux canalisations d'un diamètre inférieur à 2 m Pour les canalisations de plus grand diamètre, le calcul de l'isolation est un peu plus simple et s'effectue à la fois pour une surface plane et selon une formule différente:

δ = [K (tt - à) / qF - Rn]

Dans cette formule:

δ est l'épaisseur de la structure d'isolation thermique, m;
qF est la valeur du flux thermique normalisé, W / m2;
autres paramètres - comme dans la formule de calcul pour une surface cylindrique.

Comment calculer l'épaisseur à l'aide de la formule vous-même

Lorsque les données obtenues à l'aide d'un calculateur en ligne semblent douteuses, il vaut la peine d'essayer la méthode analogique utilisant une formule d'ingénierie pour calculer l'épaisseur du matériau d'isolation thermique. Pour le calcul, ils fonctionnent selon l'algorithme suivant:

La formule est utilisée pour calculer la résistance thermique de l'isolant.
Calculez la densité de flux thermique linéaire.
Calculez les indicateurs de température sur la surface intérieure de l'isolant.
Ils se tournent vers le calcul du bilan thermique et de l'épaisseur de l'isolant selon la formule.

Les mêmes formules sont utilisées pour compiler l'algorithme de la calculatrice en ligne.