Расчёт тепловых потерь с трубы

Здесь вы можете рассчитать реальные потери тепла трубопроводом, учитывая фактические температуры теплоносителя и воздуха окружающего трубопровод, толщину и свойства тепловой изоляции, а при её отсутствии определить потери тепла открыто проложенным трубопроводом.

Приведенная программа позволяет наиболее точно рассчитать фактические тепловые потери с трубопровода, так как основана на алгоритме прохождения тепла через цилиндрическую стенку.

Методика расчёта тепловых потерь с трубы

Величина тепловых потерь с участка трубопровода за один час, Вт:

• b — коэффициент учитывающий тепловые потери через опоры, соединения и арматуру, принимаемый по СНиП2.04.014 и равный для стальных трубопроводов с Ду =150 b=1.15, а для неметаллических труб b=1.7. Примечание. Расчёт производится без учёта коэффициента b если он не отмечен в таблице.
• l – длина участка, м;
• q – тепловые потери с одного метра трубы за один час, Вт/м.

q = k · 3.14 · (tв — tc)

• tв – температура воды в трубопроводе, °C;
• tс – температура среды окружающей трубопровод, °C;
• k – линейный коэффициент теплопередачи, Вт/м°C;

k = 1 / ( (1/2λт)·ln(dнт/dвт) + (1/2λи)·ln(dни/dви) + 1/(αн·dни) )

• λт – коэффициент теплопроводности материала трубы, Вт/м²°C;
• λи – коэффициент теплопроводности тепловой изоляции, Вт/м²°C;
• dвт, dнт – внутренний и наружный диаметры трубы соответственно, м;
• dви, dни – внутренний и наружный диаметры изоляции соответственно, м;
• αн — коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности тепловой изоляции, Вт/ м²°C, принимаемый по приложению 9 СНиП 2.04.14 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов»;

Образец расчёта тепловых потерь

Расчёт тепловых потерь трубопроводов
системы отопления

Расчёт тепловых потерь с трубопроводов системы отопления выполнен в соответствии со СНиП 2.04.05 “Отопление вентиляция и кондиционирование”. Данный норматив устанавливает максимальные значения тепловых потерь с одного метра теплоизолированного трубопровода, при средней за отопительный период температуре теплоносителя и предназначен для выбора толщины тепловой изоляции.

Требования строительных норм распространяются на трубопроводы систем отопления проложенные в неотапливаемых помещениях новостроящихся и реконструируемых зданий.

Согласно приведенной методике, потери тепла на участке трубопровода, определяются как произведение длинны этого участка, на допустимую величину тепловых потерь. Максимальные значения теплового потока с одного метра трубы установленные в СНиП 2.04.05 “ОВК” вы найдёте перейдя по ссылке — Требования норм к тепловой изоляции.

Ограничение толщин тепловой изоляции сортаментом производителя, предопределяет выбор несколько завышенного слоя, поэтому полученная в результате расчёта величина тепловых потерь отражает максимально допустимые значения, а не реальные потери.

Рассчитать реальные тепловые потери с трубопроводов, с учётом толщины и свойств тепловой изоляции, температуры воды и окружающей среды, а также наличия опор и арматуры, вы можете перейдя по ссылке — Расчёт фактических тепловых потерь с труб.

Образец расчёта тепловых потерь в системе отопления

Расчет теплопотерь трубопровода

Расчет тепловых потерь трубопроводов с помощью онлайн-калькулятора – рассчитайте теплопотери трубопроводов с изоляцией по длине по формулам.

Теплопотери трубопровода – это суммарные потери тепловой энергии, которые происходят при перемещении теплоносителя от источника до конечного потребителя. С помощью нашего калькулятора вы сможете выполнить расчет теплопотерь трубопровода по длине с учетом изоляции и температуры окружающей среды. Теоретическое обоснование алгоритма и формулы расчета представлены ниже. Если вы хотите узнать потери тепла в трубе без учета изоляции, укажите толщину равную нулю. Значение коэффициента теплопроводности для материалов указан в таблице. Коэффициент запаса по умолчанию равен 1.3 (без необходимости не меняйте данное значение). Рекомендуется брать температуру наиболее холодной пятидневки по СП 131.13330.2018 «Строительная климатология». Чтобы получить результат, нажмите кнопку «Рассчитать».

Смежные нормативные документы:

• СП 50.13330.2010 «Тепловая защита зданий»
• СП 124.13330.2012 «Тепловые сети»
• СП 61.13330.2012 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов»
• СП 131.13330.2018 «Строительная климатология»
• ГОСТ Р 56779-2015 «Системы распределения бытового горячего водоснабжения»

Как рассчитать теплопотери самостоятельно?

Формула расчета теплопотерь трубопровода: Q = (2π × λ × L × (T_вн — T_нар) / ln(D / d) × k

3,14);

λ – коэффициент теплопроводности изоляции, Вт/м°С (см. таблицу ниже);

L – длина трубы, м;

T_вн – температура жидкости в трубопроводе, °С;

T_нар – температура окружающей среды, °С;

D – наружный диаметр трубопровода с теплоизоляцией, м;

d – внутренний диаметр трубопровода, м;

k – коэффициент запаса мощности (1,3).

Трубы для отопления теплопотери

Сколько выделяется тепла трубами? Расчет теплоизоляции труб. Расчет регистров отопления.

У многих сантехников рано или поздно возникает один интересный вопрос:

На такой вопрос нет внятного ответа! В интернете и в учебниках по теплотехнике тоже нет нормального объяснения!

Я решил проделать свое расследование и раскрыть тайну расчетов теплопотерь трубопровода! Также объясню, как рассчитать теплоизояцию трубопровода.

Чтобы это понять рассмотрим регистровые отопительные приборы.

Регистровый отопительный прибор

На их основе были разработаны расчеты тепловыделения (теплоотодачи). То есть когда-то давно были произведены специальные опыты для получения тепла от трубы. Данный метод расчетов был придуман для того чтобы рассчитать теплопотери трубы при естественной циркуляции. Как известно раньше система отопления с естественной циркуляцией была простой трубой проложенной по периметру наружных стен дома.

Система отопления с естественной циркуляцией

В этой статье я для Вас открою методы расчетов потерь тепла трубами, для передачи тепла. Таким методом Вы сможете рассчитать даже плинтусную систему отопления. Это когда отопительным прибором является трубопровод, расположенный вдоль стены отапливаемого помещения.

Как проводились опыты по расчету теплопотерь трубы?

Использовались гладкотрубные отопительные приборы (Одиночная и одна над другой):

Подбирался определенный диаметр трубы. Через трубу производился расход теплоносителя. Полученные данные о тепловой энергии заносились в таблицу для каждого диаметра.

Для расчетов был придуман специальный параметр: ЭКМ

ЭКМ — это эквивалентный квадратный метр.

Существует понятие — площадь поверхности отопительного прибора , которая контактирует с воздухом. Данная поверхность измеряется в квадратных метрах. Но данный параметр является не удобным для расчетов мощности отопительного прибора. Так как существует нелинейный график теплопотерь при разной температуре. И поэтому на помощь приходит другое понятие: Эквивалентный квадратный метр . Данная величина хороша тем, что она найдена опытным путем.

Расшифровка ЭКМ. Эквивалентный квадратный метр

Эквивалентный Квадратный Метр (ЭКМ) — это единица измерения предназначенная указать тепловые потери отопительного прибора относимого к площади поверхности отопительного прибора. Но площадь эта не является реальной площадью отопительного прибора. Это условная площадь поверхности отопительного прибора.

1 ЭКМ = Площадь нагревательного прибора, которая за 1 час времени отдает 435 ккалорий тепла при разности температур: Средняя температура теплоносителя — температура воздуха = 64,5 градусов Цельсия при расходе воды 17,4 кг/час. По схеме движения теплоносителя сверху вниз. Далее расход в расчеты влиять не будет!

Разность 64,5 градусов найдена таким образом: ((95 + 70)/2)-18=64,5

Откуда 95 градусов на подаче, 70 градусов на обратке. 18 градусов — температура в помещения. Средняя температура теплоносителя минус 18 градусов = 64,5

435 ккалорий = 506 Вт, 1 калория = 0,001163 Вт.

435000 калорий/час = 506 Вт/час

1 ЭКМ = 506 Вт при условии, что разность температур теплоносителя и воздуха равна 64,5 градусов Цельсия.

Нужно отопить помещение с теплопотерями 2000 Вт. Трубу использовать в один ряд горизонтально вдоль периметра помещения длиной 18 метров. Труба стальная. Температура воздуха в помещении 20 градусов. Рассчитать какой диаметр трубы применить к данному помещению?

Длина трубы = 5+4+5+4=18 м.

То есть средняя температура теплоносителя будет: 20+64,5=84,5 градусов

Подача: 89,5 градусов

Обратка: 79,5 градусов

Мы примем тот факт, что температура поверхности трубы равна температуре теплоносителя. Для практических примеров систем водяного отопления очень даже подходит. Термическое сопротивление стальной трубы очень мало и обычно может не включаться в расчет.

P.S. Мелочи будите считать, когда будите защищать докторскую диссертацию!

Находим ЭКМ для теплопотерь помещения 2000 Вт

2000 Вт делим на количество метров трубы 18 м. получается 111 Вт на метр трубы.

435 ккалорий = 506 Вт, поэтому 111Вт/м делим на 506Вт, получается 0,219 ЭКМ.

Ответ: ЭКМ = 0,219

Согласно задаче: один ряд. Сверяясь по таблице, нам подходит наружный диаметр трубы 50мм.

Если нам необходимо уменьшить температуру теплоносителя. То есть уменьшить разницу температур, то на помощь приходит такая таблица:

Зависимость теплоотдачи от температурного напора.

Давайте примем, что температура теплоносителя или поверхности трубы будет равна 60 градусов, тогда разница температур будет равна: 60-20=40 градусов.

При температурном напоре в 40 градусов, получается 270 кКалорий. ЭКМ = 0,26

Поэтому, 0,26*270=70,2 кКалорий

Ответ: Диаметр 50 не подходит для температурного напора в 40 градусов.

Чтобы найти диаметр необходимо выполнить следующее:

1. Находим кКалории при температурном напоре в 40 градусов = 270

2. 270*1,163 = 314 Вт

3. 2000 Вт делим на 18 метров = 111 Вт

4. 111 / 314 = 0,35 ЭКМ

5. Сверяемся по таблице, подходит 70мм

Ответ: Труба с диаметром 70мм.

Существует другой расчет.

Выбираем 50 трубу

Температурный напор 40 градусов умножаем на 2 кКал/градус = 80 ккалорий/час * 0,9 = 72 ккалор/час

Как определить фактические тепловые потери в тепловых сетях

Как рассчитать фактические тепловые потери в тепловых сетях

Главная цель данной задачи – определить реальные тепловые потери в тепловых сетях и сравнить их с нормативными значениями

В зависимости от полученного результата, обосновать необходимость (или отсутствие необходимости) проведения работ по модернизации тепловой сети с заменой трубопроводов и теплоизоляции.

В данном примере, определить тепловые потери в тепловых сетях было необходимо для государственной организации ФГУП ВНИИФТРИ, расположенной в Московской области, Солнечногорский район, городской поселок Менделеево.

В обследование включены наружный осмотр, замер температуры, тепловизионное обследование и расчет тепловых потерь в тепловых сетях Ду 400 мм, Ду 250 мм, Ду 200 мм, Ду 150мм.

Содержание

Краткое описание тепловой сети

Для покрытия тепловых нагрузок используется производственно-отопительная котельная, основным топливом которой является природный газ.

• пар на технологические нужды – круглогодично
• горячую воду на нужды отопления – в течении отопительного сезона и
• горячее водоснабжение – круглогодично.
• Проектом предусмотрена работа тепловой сети по температурному графику 98/60 град. С.

Схема подключения системы отопления – зависимая.

Тепловые сети, обеспечивающие передачу тепловой энергии на нужды отопления всего поселка и горячего водоснабжения правобережной его части, смонтированы в надземном и подземном исполнении.

Тепловая сеть разветвлённая, тупиковая.

Год ввода в эксплуатацию тепловых сетей – 1958. Строительство продолжалось до 2007 года.

• матами из стекловаты толщиной 50 мм, с покровным слоем из рулонного материала,
• экструдированного пенополистирола типа ТЕРМОПЛЭКС толщиной 40 мм, с покрывным слоем из оцинкованного листа и вспененного полиэтилена толщиной 50 мм.

За время эксплуатации часть участков тепловой сети подвергались ремонту с заменой трубопроводов и тепловой изоляции.

Определяем фактические тепловые потери в тепловых сетях

Мы исходим из того, что тепловые потери в тепловых сетях не зависят от скорости движения воды в трубопроводе, а зависят от

• диаметра трубы,
• температуры теплоносителя,
• материала теплоизоляции и
• состояния теплоизоляция.

Стационарная теплопроводность цилиндрической стенки – описание методики расчета

Под цилиндрической стенкой понимают трубу бесконечной длины с внутренним радиусом R1 (диаметром D1) и внешним радиусом R2 (диаметром D2).

На поверхностях стенки заданы постоянные температуры t1 и t2. Перенос теплоты осуществляется только теплопроводностью, внешние поверхности изотермические (эквипотенциальные) и температурное поле изменяется только по толщине стенки трубы в направлении радиуса.

Тепловой поток, проходящий через цилиндрическую стенку единичной длины, обозначается ql и называется линейным тепловым потоком, Вт/м:

где λ – коэффициент теплопроводности исследуемого материала, Вт/(м∙К);

D1, D2 – соответственно внутренний и внешний диаметры цилиндрического слоя материала;

t1, t2 – средние температуры внутренней и внешней поверхности цилиндрического слоя материала.

Тепловой поток, Вт:

где l – длина трубы, м.

Рассмотрим теплопроводность многослойной цилиндрической стенки, состоящей из n однородных и концентричных цилиндрических слоев с постоянным коэффициентом теплопроводности и в каждом слое, температура и диаметр внутренней поверхности первого слоя равны t1 и R1, на наружной поверхности последнего n–ого слоя – tn+1 и Rn+1.

Линейный тепловой поток цилиндрической стенки ql – величина постоянная для всех слоев и направлен в сторону понижения температуры, например, от внутреннего слоя к наружному.

Записывая величину ql для каждого произвольного i–того слоя и преобразуя это уравнение, имеем

Так как теплосеть имеет три разных вида изоляции проводим расчет тепловых потерь трубопроводов для каждого вида отдельно, а также случай без изоляции трубопровода для оценки тепловых потерь на поврежденных участках теплосети.

Далее мы провели расчет тепловых потерь в тепловых сетях с разными видами теплоизоляции.

В примере, который следует, расчет тепловых потерь в тепловой сети с теплоизоляцией из вспененного полиэтилена.

Расчет потерь тепловой энергии в тепловых сетях с теплоизоляцией из вспененного полиэтилена

В примере приведены расчеты по трем участкам.

Номер участка	Протя-женность участка, м	Назначение трубопровода	Наружный диаметр водоводов, мм	Толщина стенки, мм	Коеэф. Тепло-проводности стали, Вт/м*градус	Толщина изоляции, мм
1	41,2	от	426	9	55	50
41,2	от	426	9	55	50
41,2	гв	108	4	55	50
2	152	от	426	9	55	50
152	от	426	9	55	50
3	274,3	от	426	9	55	50
274,3	от	426	9	55	50

Номер участка	Коеэф. Тепло-проводности изоляции, Вт/м*градус	Температура теплоносителя, °С	Температура на поверхности заизолированной трубы, °С	Удельные теплопотери на 1 м, Вт	Общие теплопотери, Вт
1	0,05	68	6	83,1	3 425
0,05	53	6	63,0	2 596
0,05	73	6	28,9	1 191
2	0,05	68	6	83,1	12 634
0,05	53	6	63,0	9 578
3	0,05	68	6	83,1	22 800
0,05	53	6	63,0	17 284

Всего теплосеть состоит из 56 участков.

По итогам расчетов, общие тепловые потери в тепловых сетях с изоляцией из вспененного полиэтилена составляют 864 687 Вт, из термоплэкса 730 602 Вт, из стекловаты 864 687 Вт.

Суммарные тепловые потери в тепловых сетях

В результате обследования тепловой сети установлено, что

• 60 % трубопроводов тепловых сетей заизолировано стекловатой с 70 % износом,
• 30 % экструдированным пенополистиролом типа ТЕРМОПЛЭКС и
• 10 % вспененным полиэтиленом.

Теплоизоляция	Общие потери тепловой энергии в тепловых сетях с учетом процента покрытия и износа, кВт	Расчет тепловых потерь в тепловых сетях с учетом процента покрытия и износа, Гкал/час
Стекловата	803,589	0,69092
ТЕРМОПЛЭКС	219,180	0,18845
Вспененный полиэтилен	86,468	0,07434
Всего:	1109,238	0,95372

Расчет износа трубопровода

Средний возраст трубопроводов тепловой сети составляет 36,5 лет.

При обследовании в натуре было установлено, что остаточный срок службы для него принимается в 15 лет, в то время как нормативный срок службы составляет 25 лет. Износ трубопровода определяется следующим образом:

36,5/(36,5+20) х (100- 15) = 54,9115%

Результаты обследования и расчета потерь тепла в тепловой сети

Общие тепловые потери в тепловых сетях с учетом процента покрытия и износа составляют 0,95372 Гкал/час.

По результатам обследования установлено что теплотрасса имеет средний износ 54,91%.

При наружном обследование установлены участки с износом или повреждениями тепловой изоляции, что подтверждается результатами тепловизионного обследования трубопроводов.

Вывод по результатам замеров и расчетам

Согласно полученных данных в ходе измерений и анализа трубопроводы системы теплоснабжения находятся в удовлетворительном техническом состоянии и пригодны для дальнейшей эксплуатации.

В дальнейшим требуется провести работы по восстановлению участков с нарушенной тепловой изоляцией.

Тепловизионное обследование тепловой сети

Расчет тепловых потерь в тепловых сетях был дополнен тепловизионным обследованием.

Тепловизионное обследование тепловой сети помогает обнаружить локальные дефекты трубопроводов и теплоизоляции для последующего ремонта или замены.

Повреждена теплоизоляция трубопроводов с теплоносителем. Максимальная температура на открытых участках составляла 59,3 °C

Частичное разрушение теплоизоляции трубопроводов с теплоносителем. Максимальная температура на открытых участках составляла 54,5 °C

Частичное разрушение теплоизоляции трубопроводов с теплоносителем. Максимальная температура на открытых участках составляла 56,2 °C

Повреждена теплоизоляция трубопроводов с теплоносителем. Максимальная температура на открытых участках составляла 66,3 °C

Открытые участки трубопроводов без изоляции.

Открытые участки трубопроводов без изоляции.

Частичное разрушение теплоизоляции трубопроводов с теплоносителем.

Частичное разрушение теплоизоляции трубопроводов с теплоносителем. Максимальная температура на открытых участках составляла 62,5 °C

Частичное разрушение теплоизоляции трубопроводов с теплоносителем. Максимальная температура на открытых участках составляла 63,2 °C

Частичное разрушение теплоизоляции трубопроводов с теплоносителем. Максимальная температура на открытых участках составляла 63,8 °C

Частичное разрушение теплоизоляции трубопроводов с теплоносителем. Максимальная температура на открытых участках составляла 66,5 °C

Частичное разрушение теплоизоляции трубопроводов с теплоносителем. Максимальная температура на открытых участках составляла 63,5 °C

Частичное разрушение теплоизоляции трубопроводов с теплоносителем. Максимальная температура на открытых участках составляла 69,5 °C

Частичное разрушение теплоизоляции трубопроводов с теплоносителем. Максимальная температура на открытых участках составляла 62,2 °C

Частичное разрушение теплоизоляции трубопроводов с теплоносителем. Максимальная температура на открытых участках составляла 52,0 °C

Открытые участки трубопроводов без изоляции. Максимальная температура на открытых участках составляла 62,4 °C

Частичное разрушение теплоизоляции трубопроводов с теплоносителем под воздействием окружающей среды.

Частичное разрушение теплоизоляции трубопроводов с теплоносителем под воздействием окружающей среды.

Частичное разрушение теплоизоляции трубопроводов с теплоносителем. Максимальная температура на открытых участках составляла 67,6 °C

Частичное разрушение теплоизоляции трубопроводов с теплоносителем. Максимальная температура на открытых участках составляла 58,8 °C

Частичное разрушение теплоизоляции трубопроводов с теплоносителем под воздействием окружающей среды.

Тепловизионное обследование тепловой сети

Участки объекта без дефектов, аномалий и тепловых потерь

Трубопроводы полностью заизолированы, тепловые потери соответствуют нормативным потерям.

Трубопроводы полностью заизолированы, тепловые потери соответствуют нормативным потерям.

Трубопроводы полностью заизолированы, тепловые потери соответствуют нормативным потерям.

Трубопроводы полностью заизолированы, тепловые потери соответствуют нормативным потерям.

Трубопроводы полностью заизолированы, тепловые потери соответствуют нормативным потерям.

Трубопроводы полностью заизолированы, тепловые потери соответствуют нормативным потерям.

Трубопроводы полностью заизолированы, тепловые потери соответствуют нормативным потерям.

Тепловизионное обследование от 15 000 руб.

Приборы и средства контроля

Контроль качества теплоизоляции конструкций выполнен с использованием термографа (тепловизора) «testo 871».

При теплотехническом обследовании дополнительно использовали следующую аппаратуру:

• термогигрометр Testo 622,
• измеритель плотности теплового потока и температуры ИТП-МГ4.03 «ПОТОК»,
• термоанемометр Testo 405.