Wybór grzejnika
Głównym powodem zamarzania rurociągów jest niewystarczająca szybkość cyrkulacji nośnika energii. W takim przypadku przy ujemnych temperaturach powietrza może rozpocząć się proces krystalizacji cieczy. Dlatego niezbędna jest wysokiej jakości izolacja termiczna rur.
Na szczęście nasze pokolenie ma niesamowite szczęście. W niedalekiej przeszłości izolację rurociągów wykonywano tylko jedną technologią, ponieważ była tylko jedna izolacja - wełna szklana. Współcześni producenci materiałów termoizolacyjnych oferują po prostu najszerszy wybór izolacji rur, różniących się składem, właściwościami i sposobem aplikacji.
Nie do końca słuszne jest porównywanie ich ze sobą, a tym bardziej stwierdzenie, że jeden z nich jest najlepszy. Spójrzmy więc tylko na rodzaje materiałów do izolacji rur.
Według zakresu:
- do rurociągów zimnej i ciepłej wody, rurociągów parowych instalacji centralnego ogrzewania, różnych urządzeń technicznych;
- do kanalizacji i systemów odwadniających;
- do rur instalacji wentylacyjnych i urządzeń mroźniczych.
Z wyglądu, który w zasadzie natychmiast wyjaśnia technologię stosowania grzejników:
- rolka;
- liściasty;
- obudowa;
- zsyp;
- połączone (to raczej już odnosi się do sposobu izolacji rurociągu).
Główne wymagania stawiane materiałom, z których wykonana jest izolacja rur, to niska przewodność cieplna i dobra odporność na ogień.
Następujące materiały spełniają te ważne kryteria:
Wełna mineralna. Najczęściej sprzedawany w formie rolek. Nadaje się do izolacji rurociągów chłodziwem o wysokiej temperaturze. Jeśli jednak do izolacji rur w dużych objętościach zostanie użyta wełna mineralna, ta opcja nie będzie bardzo opłacalna pod względem oszczędności. Izolację termiczną z wełny mineralnej wytwarza się przez nawijanie, a następnie mocowanie sznurkiem syntetycznym lub drutem ze stali nierdzewnej.
Na zdjęciu rurociąg ocieplony wełną mineralną
Może być stosowany zarówno w niskich jak i wysokich temperaturach. Nadaje się do rur stalowych, metalowo-plastikowych i innych polimerowych. Kolejną pozytywną cechą jest to, że styropian ma kształt cylindryczny, a jego wewnętrzną średnicę można dobrać do rozmiaru dowolnej rury.
Penoizol. Zgodnie z jego właściwościami jest ściśle związany z poprzednim materiałem. Jednak sposób montażu penoizolu jest zupełnie inny - jego aplikacja wymaga specjalnej instalacji natryskowej, ponieważ jest to składnikowa mieszanka płynna. Po stwardnieniu penoizolu wokół rury tworzy się hermetyczna powłoka, która prawie nie przepuszcza ciepła. Zaletą jest również brak dodatkowego zapięcia.
Penoizol w akcji
Pianka foliowa. Najnowsze osiągnięcie w dziedzinie materiałów izolacyjnych, ale już zdobyło swoich fanów wśród obywateli Rosji. Penofol składa się z polerowanej folii aluminiowej i warstwy pianki polietylenowej.
Taka dwuwarstwowa konstrukcja nie tylko zatrzymuje ciepło, ale nawet działa jak grzejnik! Jak wiadomo folia ma właściwości odbijania ciepła, co pozwala akumulować i odbijać ciepło do izolowanej powierzchni (w naszym przypadku jest to rurociąg).
Ponadto penofol foliowy jest przyjazny dla środowiska, lekko palny, odporny na ekstremalne temperatury i wysoką wilgotność.
Jak widać materiałów jest mnóstwo! Jest wiele do wyboru, jak zaizolować rury. Ale przy wyborze nie zapomnij wziąć pod uwagę właściwości środowiska, właściwości izolacji i łatwości jej instalacji. Cóż, nie zaszkodzi obliczyć izolację termiczną rur, aby zrobić wszystko poprawnie i niezawodnie.
Układanie izolacji
Obliczenie izolacji zależy od zastosowanego układania. Może być zewnętrzny lub wewnętrzny.
Zaleca się izolację zewnętrzną w celu ochrony systemów grzewczych. Nakładany wzdłuż średnicy zewnętrznej, zapewnia ochronę przed utratą ciepła, pojawieniem się śladów korozji. Aby określić objętość materiału, wystarczy obliczyć powierzchnię rury.
Izolacja termiczna utrzymuje temperaturę w rurociągu, niezależnie od wpływu na niego warunków środowiskowych.
Układanie wewnętrzne służy do kanalizacji.
Doskonale chroni przed korozją chemiczną, zapobiega utracie ciepła z dróg ciepłej wody. Zwykle jest to materiał powłokowy w postaci lakierów, specjalnych zapraw cementowo-piaskowych. Doboru materiału można również dokonać w zależności od zastosowanej uszczelki.
Najczęściej poszukiwane jest układanie kanałów. W tym celu wstępnie ułożone są specjalne kanały, a tory są w nich umieszczane. Rzadziej stosuje się metodę układania bezkanałowego, ponieważ do wykonania prac wymagany jest specjalistyczny sprzęt i doświadczenie.Metodę stosuje się, gdy nie ma możliwości wykonania wykopów.
Montaż izolacji
Obliczenie ilości izolacji w dużej mierze zależy od sposobu jej zastosowania. Zależy to od miejsca zastosowania - na wewnętrzną lub zewnętrzną warstwę izolacyjną.
Możesz to zrobić samodzielnie lub skorzystać z programu - kalkulatora do obliczania izolacji termicznej rurociągów. Powłoka na zewnętrznej powierzchni jest stosowana do rurociągów ciepłej wody w wysokich temperaturach w celu ochrony przed korozją. Obliczenia za pomocą tej metody ograniczają się do określenia powierzchni zewnętrznej powierzchni systemu zaopatrzenia w wodę, aby określić zapotrzebowanie na metr bieżący rury.
W przypadku rur do sieci wodociągowej stosuje się izolację wewnętrzną. Jego głównym celem jest ochrona metalu przed korozją. Stosuje się go w postaci specjalnych lakierów lub kompozycji cementowo-piaskowej z warstwą o grubości kilku mm.
Wybór materiału zależy od sposobu układania - kanałowy lub bezkanałowy. W pierwszym przypadku tace betonowe są umieszczane na dnie otwartego wykopu w celu umieszczenia. Powstałe rynny zamykane są betonowymi pokrywami, po czym kanał wypełnia się uprzednio wykopaną ziemią.
Układanie bezkanałowe jest stosowane, gdy kopanie sieci grzewczej nie jest możliwe.
Wymaga to specjalnego sprzętu inżynieryjnego. Obliczanie objętości izolacji termicznej rurociągów w kalkulatorach online jest dość dokładnym narzędziem, które pozwala obliczyć ilość materiałów bez manipulowania złożonymi formułami. Wskaźniki zużycia materiałów podane są w odpowiednim SNiP.
Opublikowano: 29 grudnia 2017 r.
(4 oceny, średnia: 5,00 z 5) Ładowanie…
- Data: 15-04-2015Wyświetlenia: 139Komentarze: Ocena: 26
Właściwe obliczenie izolacji termicznej rurociągu może znacznie wydłużyć żywotność rur i zmniejszyć ich straty ciepła.
Aby jednak nie popełnić błędów w obliczeniach, ważne jest, aby wziąć pod uwagę nawet drobne niuanse.
Izolacja termiczna rurociągów zapobiega tworzeniu się kondensatu, zmniejsza wymianę ciepła rur z otoczeniem i zapewnia sprawność komunikacji.
Opcje izolacji rurociągów
Na koniec rozważ trzy skuteczne sposoby izolacji termicznej rurociągów.
Być może któryś z nich przypadnie Ci do gustu:
- Izolacja z przewodem grzejnym. Oprócz tradycyjnych metod izolacji istnieje taka alternatywna metoda. Korzystanie z kabla jest bardzo wygodne i wydajne, biorąc pod uwagę, że ochrona rurociągu przed zamarzaniem zajmuje tylko sześć miesięcy. W przypadku rur grzewczych z kablem, istnieje znaczna oszczędność wysiłku i pieniędzy, które musiałyby zostać wydane na prace ziemne, materiał izolacyjny i inne punkty. Instrukcja obsługi pozwala na umieszczenie kabla zarówno na zewnątrz, jak i wewnątrz rur.
Dodatkowa izolacja termiczna z przewodem grzejnym
- Ocieplenie powietrza.Błąd nowoczesnych systemów ociepleń polega na tym, że często nie bierze się pod uwagę faktu, że zamarzanie gruntu odbywa się zgodnie z zasadą „od góry do dołu”. Przepływ ciepła pochodzącego z głębi ziemi zmierza ku procesowi zamarzania. Ale ponieważ izolacja jest wykonywana ze wszystkich stron rurociągu, okazuje się, że izoluję ją również od narastającego ciepła. Dlatego bardziej racjonalne jest zamontowanie grzejnika w postaci parasola nad rurami. W takim przypadku warstwa powietrza będzie rodzajem akumulatora ciepła.
- „Rura w rurze”. Tutaj kolejna rura układana jest w rurach polipropylenowych. Jakie są zalety tej metody? Przede wszystkim plusy to fakt, że rurociąg można w każdym przypadku rozgrzać. Ponadto możliwe jest ogrzewanie za pomocą urządzenia zasysającego ciepłe powietrze. A w sytuacjach awaryjnych możesz szybko rozciągnąć wąż awaryjny, zapobiegając w ten sposób wszystkim ujemnym punktom.
Izolacja rura w rurze
Obliczanie objętości izolacji rurociągu i układania materiału
- Rodzaje materiałów izolacyjnych Układanie izolacji Obliczanie materiałów izolacyjnych dla rurociągów Eliminacja wad izolacji
Izolacja rurociągów jest konieczna w celu znacznego ograniczenia strat ciepła.
Wymagane jest wstępne obliczenie objętości izolacji rurociągu. Pozwoli to nie tylko zoptymalizować koszty, ale także zapewnić właściwe wykonanie prac, utrzymując rury w należytym stanie. Odpowiednio dobrany materiał może zapobiegać korozji, poprawiać izolację termiczną.
Schemat izolacji rur.
Obecnie do ochrony torów można stosować różne rodzaje powłok. Ale konieczne jest dokładne uwzględnienie tego, jak i gdzie będzie odbywać się komunikacja.
W przypadku rur wodociągowych można jednocześnie zastosować dwa rodzaje ochrony - powłokę wewnętrzną i zewnętrzną. Do tras grzewczych zaleca się stosowanie wełny mineralnej lub wełny szklanej, a do przemysłowych zakup pianki poliuretanowej. Obliczenia wykonywane są różnymi metodami, wszystko zależy od rodzaju wybranej powłoki.
Charakterystyka ułożenia sieci i normatywna metodologia obliczeń
Wykonywanie obliczeń w celu określenia grubości warstwy termoizolacyjnej powierzchni cylindrycznych jest dość pracochłonnym i złożonym procesem.
Jeśli nie jesteś gotowy, aby powierzyć to specjalistom, powinieneś zaopatrzyć się w uwagę i cierpliwość, aby uzyskać właściwy wynik. Najczęstszym sposobem obliczania izolacji termicznej rur jest obliczanie według znormalizowanych wskaźników strat ciepła
Faktem jest, że SNiP ustalił wartości strat ciepła przez rurociągi o różnych średnicach i różnymi sposobami ich układania:
Schemat izolacji rur.
- otwarta droga na ulicy;
- otworzyć w pokoju lub tunelu;
- sposób bezkanałowy;
- w nieprzejezdnych kanałach.
Istotą obliczeń jest dobór materiału termoizolacyjnego i jego grubości w taki sposób, aby wielkość strat ciepła nie przekraczała wartości określonych w SNiP. Metodologia obliczeń jest również regulowana dokumentami regulacyjnymi, a mianowicie odpowiednim Kodeksem Zasad. Ta ostatnia oferuje nieco bardziej uproszczoną metodologię niż większość istniejących odniesień technicznych. Uproszczenia kończą się w takich momentach:
Straty ciepła podczas nagrzewania ścianek rury przez transportowane w niej medium są znikome w porównaniu do strat, jakie tracone są w zewnętrznej warstwie izolacji. Z tego powodu mogą być ignorowane.
Zdecydowana większość wszystkich rurociągów technologicznych i sieciowych wykonana jest ze stali, jej odporność na przenoszenie ciepła jest niezwykle niska. Zwłaszcza w porównaniu z tym samym wskaźnikiem izolacji
Dlatego zaleca się, aby nie brać pod uwagę odporności na przenoszenie ciepła metalowej ściany rury.
Obliczenia cieplne sieci ciepłowniczej
Do obliczeń termicznych przyjmiemy następujące dane:
· temperatura wody w rurociągu zasilającym 85°C;
· temperatura wody w rurociągu powrotnym 65 оС;
· średnia temperatura powietrza w okresie grzewczym Republiki Mołdawii +0,6°C;
Oblicz straty rurociągów nieizolowanych. Przybliżone określenie strat ciepła na 1 m nieizolowanego rurociągu w zależności od różnicy temperatur pomiędzy ścianą rurociągu a powietrzem otoczenia można wykonać za pomocą nomogramu. Wartość strat ciepła, określoną przez nomogram, mnoży się przez współczynniki korygujące:
gdzie: a - współczynnik korygujący uwzględniający różnicę temperatur, a=0,91;
b jest poprawką na promieniowanie, dla D=45 mm i D=76mm b=1,07, a dla D=133 mm b=1,08;
ja — długość rurociągu, m.
Straty ciepła 1 m rurociągu nieizolowanego, określone nomogramem:
dla D=133 mm Qnie m=500W/m; dla D=76mm Qnie m=350 W/m; dla D=45mm Qnie m=250 W/m.
Biorąc pod uwagę, że straty ciepła będą występować zarówno na rurociągu zasilającym, jak i powrotnym, straty ciepła należy pomnożyć przez 2:
kW.
Do utraty ciepła podpór zawieszenia itp. 10% dodaje się do strat ciepła najbardziej nieizolowanego rurociągu.
kW.
Wartości normatywne średnich rocznych strat ciepła dla sieci ciepłowniczej podczas układania naziemnego określają następujące wzory:
gdzie: , - normatywne średnie roczne straty ciepła odpowiednio rurociągów zasilających i powrotnych odcinków nadziemnych, W;
, - wartości normatywne właściwych strat ciepła odpowiednio dwururowych sieci ogrzewania wodnego, rurociągów zasilających i powrotnych dla każdej średnicy rury do układania naziemnego, W / m, określone przez;
ja - długość odcinka sieci ciepłowniczej, charakteryzująca się taką samą średnicą rurociągów i rodzajem uszczelki, m;
— współczynnik lokalnych strat ciepła uwzględniający straty ciepła armatury, wsporników i kompensatorów. Wartość współczynnika zgodnie z przyjmuje się dla układania naziemnego 1,25.
Obliczenia strat ciepła izolowanych wodociągów zestawiono w tabeli 3.4.
Tabela 3.4 - Obliczanie strat ciepła izolowanych rurociągów wodnych
|
dn, mm |
, W/m |
, W/m |
ja, ja |
,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 |
Średnia roczna strata ciepła wydzielonej sieci ciepłowniczej wyniesie 49,12 kW/rok.
Do oceny skuteczności konstrukcji izolacyjnej często stosuje się wskaźnik zwany współczynnikiem skuteczności izolacji:
gdzie Qg ,Qoraz - straty ciepła rur nieizolowanych i izolowanych, W.
Współczynnik efektywności izolacji:
Metoda obliczania jednowarstwowej struktury termoizolacyjnej
Podstawowy wzór do obliczania izolacji termicznej rurociągów pokazuje zależność między wielkością strumienia ciepła z istniejącej rury pokrytej warstwą izolacji a jej grubością. Wzór stosuje się, gdy średnica rury jest mniejsza niż 2 m:
Wzór do obliczania izolacji termicznej rur.
ln B = 2πλ [K(tt - tо) / qL - Rn]
W tej formule:
- λ jest przewodnością cieplną izolacji, W/(m C);
- K jest bezwymiarowym współczynnikiem dodatkowej utraty ciepła przez łączniki lub wsporniki, niektóre wartości K można zaczerpnąć z Tabeli 1;
- t jest temperaturą w stopniach transportowanego medium lub chłodziwa;
- to temperatura powietrza na zewnątrz, ⁰C;
- qL to wartość strumienia ciepła, W/m2;
- Rn - odporność na przenikanie ciepła na zewnętrznej powierzchni izolacji, (m2 ⁰C) / W.
Tabela 1
| warunki układania rur | Wartość współczynnika K |
| Rurociągi stalowe otwarte wzdłuż ulicy, wzdłuż kanałów, tuneli, otwarte wewnątrz na podporach przesuwnych o średnicy nominalnej do 150 mm. | 1.2 |
| Rurociągi stalowe otwarte wzdłuż ulicy, wzdłuż kanałów, tuneli, otwarte w pomieszczeniach na podporach przesuwnych o średnicy nominalnej 150 mm lub większej. | 1.15 |
| Rurociągi stalowe jawnie wzdłuż ulicy, wzdłuż kanałów, tuneli, jawnie w pomieszczeniach na podwieszonych podporach. | 1.05 |
| Rurociągi niemetalowe układane na podporach podwieszanych lub przesuwnych. | 1.7 |
| Metoda układania bez kanałów. | 1.15 |
Wartość przewodności cieplnej izolacji λ jest wartością referencyjną w zależności od wybranego materiału termoizolacyjnego. Zaleca się przyjąć temperaturę transportowanego medium t jako średnią w ciągu roku, a powietrza na zewnątrz t jako średnią roczną.Jeżeli rurociąg zaizolowany biegnie w pomieszczeniu, to temperaturę otoczenia określa specyfikacja projektowa, a przy jej braku przyjmuje się, że wynosi +20°C. Wskaźnik odporności na przenoszenie ciepła na powierzchni konstrukcji termoizolacyjnej Rn dla warunków układania wzdłuż ulicy można zaczerpnąć z tabeli 2.
Tabela 2
| Rn, (m2 C) / W | DN32 | DN40 | DN50 | DN100 | DN125 | DN150 | DN200 | DN250 | DN300 | DN350 | DN400 | DN500 | DN600 | DN700 |
| tt = 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 |
| tt = 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 |
| tt = 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 |
Uwaga: wartość Rн przy pośrednich wartościach temperatury płynu chłodzącego jest obliczana przez interpolację. Jeżeli wskaźnik temperatury jest poniżej 100 ⁰C, wartość Rn przyjmuje się jak dla 100 ⁰C.
Wskaźnik B należy obliczyć osobno:
Tabela strat ciepła dla różnych grubości rur i izolacji termicznej.
B = (dout + 2δ) / dtr, tutaj:
- diz jest zewnętrzną średnicą konstrukcji termoizolacyjnej, m;
- dtr jest zewnętrzną średnicą chronionej rury, m;
- δ to grubość konstrukcji termoizolacyjnej, m.
Obliczenie grubości izolacji rurociągu rozpoczynamy od wyznaczenia wskaźnika ln B, zastępując we wzorze wartości średnic zewnętrznych rury i konstrukcji termoizolacyjnej oraz grubości warstwy, po czym ln Z tablicy logarytmów naturalnych odnajdujemy parametr B. Podstawiamy go do wzoru głównego wraz ze znormalizowanym wskaźnikiem strumienia ciepła qL i dokonujemy obliczeń. Oznacza to, że grubość izolacji termicznej rurociągu powinna być taka, aby prawa i lewa część równania były identyczne. Tę wartość grubości należy przyjąć do dalszego opracowania.
Rozważana metoda obliczeniowa zastosowana do rurociągów o średnicy mniejszej niż 2 m. W przypadku rur o większej średnicy obliczenie izolacji jest nieco prostsze i wykonuje się je zarówno dla płaskiej powierzchni, jak i przy użyciu innego wzoru:
δ \u003d [K (tt - tо) / qF - Rn]
W tej formule:
- δ jest grubością konstrukcji termoizolacyjnej, m;
- qF jest wartością znormalizowanego strumienia ciepła, W/m2;
- pozostałe parametry są takie same jak we wzorze obliczeniowym dla powierzchni cylindrycznej.
Metoda obliczania wielowarstwowej struktury termoizolacyjnej
Stół izolacyjny do rur miedzianych i stalowych.
Niektóre transportowane media mają wystarczająco wysoką temperaturę, która przenoszona jest na zewnętrzną powierzchnię metalowej rury w niemal niezmienionej formie. Wybierając materiał do izolacji termicznej takiego obiektu, stają przed takim problemem: nie każdy materiał jest w stanie wytrzymać wysokie temperatury np. 500-600⁰C. Z kolei produkty zdolne do kontaktu z tak gorącą powierzchnią nie mają wystarczająco wysokich właściwości termoizolacyjnych, a grubość konstrukcji okaże się niedopuszczalnie duża. Rozwiązaniem jest zastosowanie dwóch warstw różnych materiałów, z których każda spełnia swoją funkcję: pierwsza warstwa chroni gorącą powierzchnię przed drugą, a druga chroni rurociąg przed działaniem niskich temperatur zewnętrznych. Głównym warunkiem takiej ochrony termicznej jest to, aby temperatura na granicy warstw t1,2 była akceptowalna dla materiału zewnętrznej powłoki izolacyjnej.
Do obliczenia grubości izolacji pierwszej warstwy stosuje się wzór podany powyżej:
δ \u003d [K (tt - tо) / qF - Rn]
Druga warstwa jest obliczana według tego samego wzoru, zastępując temperaturę na granicy dwóch warstw termoizolacyjnych t1,2 zamiast temperatury powierzchni rurociągu tт. Do obliczenia grubości pierwszej warstwy izolacji dla cylindrycznych powierzchni rur o średnicy mniejszej niż 2 m stosuje się wzór tego samego typu jak dla konstrukcji jednowarstwowej:
ln B1 = 2πλ [K(tt — t1,2) / qL — Rn]
Zastępując wartość nagrzania granicy dwóch warstw t1,2 i znormalizowaną wartość gęstości strumienia ciepła qL zamiast temperatury otoczenia, otrzymujemy wartość ln B1. Po określeniu wartości liczbowej parametru B1 poprzez tablicę logarytmów naturalnych, grubość pierwszej warstwy izolacji oblicza się ze wzoru:
Dane do obliczeń izolacji termicznej.
δ1 = dout1 (B1 - 1) / 2
Obliczenie grubości drugiej warstwy odbywa się za pomocą tego samego równania, tylko teraz zamiast temperatury chłodziwa tt działa temperatura granicy dwóch warstw t1,2:
ln B2 = 2πλ [K(t1,2 - t0) / qL - Rn]
Obliczenia wykonuje się w podobny sposób, a grubość drugiej warstwy termoizolacyjnej oblicza się według tego samego wzoru:
δ2 = dout2 (B2 - 1) / 2
Ręczne wykonywanie tak skomplikowanych obliczeń jest bardzo trudne i traci się dużo czasu, ponieważ na całej trasie rurociągu jego średnice mogą się kilkukrotnie zmieniać. Dlatego w celu zaoszczędzenia kosztów pracy i czasu przy obliczaniu grubości izolacji rurociągów technologicznych i sieciowych zaleca się korzystanie z komputera osobistego i specjalistycznego oprogramowania. Jeśli go nie ma, algorytm obliczeniowy można wprowadzić do programu Microsoft Excel, jednocześnie szybko i skutecznie uzyskując wyniki.
