Теплопотери неизолированной трубы: как считать
Голая труба теряет тепло всей поверхностью: q = π·d·α·(t_в − t_н), Вт/м, где d — наружный диаметр, α — суммарный коэффициент теплоотдачи конвекцией и излучением. Для окрашенной или ржавой стали (высокая излучательная способность) в помещении α ≈ 10 Вт/(м²·°C) для горизонтальных труб и 12 для вертикальных (табл. В.2 СП 61), на открытом воздухе при ветре 5/10/15 м/с — 20/26/35. Сопротивление стальной стенки и теплоотдача от воды ничтожны, поэтому температура поверхности голой трубы практически равна температуре среды.
Цифры: при воде 90 °C в помещении 20 °C труба DN 50 (57 мм) теряет 125 Вт/м, DN 100 (108 мм) — 238 Вт/м, а на улице при 5 °C и ветре 10 м/с — уже 750 Вт/м. Паропровод DN 150 при 300 °C отдаёт 1 399 Вт/м — киловатт с каждого метра. Потери линейны по диаметру и напору и, что важно, не зависят от толщины стенки и материала трубы — медная, стальная и полипропиленовая труба одного диаметра теряют почти одинаково.
Экономика: 100 м голой трубы DN 100 за 6 000 ч в год теряют 142 503 кВт·ч = 122,5 Гкал (306 326 ₽ при 2 500 ₽/Гкал); 50 мм минваты снижают это до 19,9 Гкал — экономия 256 459 ₽ в год окупает изоляцию за один сезон. Именно поэтому СП 61 и СП 124 требуют изоляции всех трубопроводов теплосетей, а голые стояки отопления в помещениях допустимы лишь как часть расчётной теплоотдачи системы.
Потери голой стальной трубы по диаметру и температуре
q = π·d·α·Δt при α = 10 в помещении 20 °C; последний столбец — улица 5 °C, ветер 10 м/с (α = 26).
Что даёт минвата 50 мм при 90 °C
Снижение потерь и норма СП 61 по диаметру.
Коэффициенты теплоотдачи поверхности (табл. В.2)
Для голой окрашенной стали — как для покрытий с высокой излучательной способностью.
Теплоизоляционная конструкция должна обеспечивать параметры теплохолодоносителя при эксплуатации, нормативный уровень тепловых потерь оборудованием и трубопроводами, безопасную для человека температуру их наружных поверхностей.— СП 61.13330.2012, п. 4.1
Как считать и что проверить
- Для труб отопления внутри отапливаемых помещений потери голой трубы — не потери, а теплоотдача в помещение; учитывайте её при подборе радиаторов (до 10–15 % нагрузки).
- В неотапливаемых подвалах и на чердаках голая труба — чистая потеря: изолируйте по табл. 4 СП 61 или хотя бы 30–40 мм.
- На улице потери растут в 2,5–3,5 раза из-за ветра (α 26–35 против 10) и низкой t_н — расчёт «как в помещении» занижает их втрое.
- Излучение — половина теплоотдачи горячей трубы: блестящая новая оцинковка теряет заметно меньше окрашенной, но со временем окисляется.
Остальные режимы — на страницах серии ниже и в полном калькуляторе теплоизоляции трубопровода; расходы и потери контуров — в гидравлике системы отопления, подогреватели — в расчёте теплообменника.
- СП 61.13330.2012 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов» (актуализированный СНиП 41-03-2003, с Изм. № 1) — нормы плотности теплового потока (табл. 2–12), коэффициент района (табл. 13), температура поверхности (6.7), методы расчёта (прил. В), расчётные λ материалов (прил. Б). Минрегион России, Минстрой России. 2012. ↗ ссылка
- СП 124.13330.2012 «Тепловые сети» — температурные графики, прокладка, требования к изоляции теплопроводов. Минрегион России. 2012.
- Кутателадзе С. С. Основы теории теплообмена — теплопередача через цилиндрическую стенку, теплоотдача при свободной конвекции. Атомиздат. 1979.
- Incropera F. P., DeWitt D. P. Fundamentals of Heat and Mass Transfer — теплопроводность цилиндрической стенки, критический диаметр изоляции, нестационарное остывание. Wiley. 2011.
- ГОСТ 10704-91 «Трубы стальные электросварные прямошовные. Сортамент» и ГОСТ 3262-75 «Трубы стальные водогазопроводные» — наружные диаметры и стенки по DN. Госстандарт. 1991.
