Calculatrice pour le calcul de l'isolation thermique des tuyaux de chauffage pour la pose en extérieur

Choisir un radiateur

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

Heureusement, notre génération est incroyablement chanceuse. Dans un passé récent, l'isolation des canalisations était réalisée à l'aide d'une seule technologie, car il n'y avait qu'une seule isolation - la laine de verre. Les fabricants modernes de matériaux d'isolation thermique offrent tout simplement le plus grand choix d'isolation de tuyaux, qui diffèrent par leur composition, leurs caractéristiques et leur méthode d'application.

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

Par périmètre :

• pour les conduites d'alimentation en eau froide et chaude, les conduites 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 appareils de chauffage:

• rouleau;
• feuillu;
• enveloppe;
• verser;
• combiné (cela fait plutôt déjà référence à la méthode d'isolation des pipelines).

Les principales exigences pour les matériaux à partir desquels l'isolation des tuyaux est fabriquée 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 sous forme de rouleaux. Convient pour l'isolation des canalisations avec un liquide de refroidissement à haute température. Cependant, si la laine minérale est utilisée pour isoler les tuyaux en gros volumes, cette option ne sera pas très rentable en termes d'économies. L'isolation thermique à base de laine minérale est réalisée par enroulement, suivi de sa fixation avec de la ficelle synthétique ou du fil d'acier inoxydable.

Sur la photo, un pipeline isolé avec de la laine minérale

Il peut être utilisé aussi bien à basse qu'à haute température. Convient aux tuyaux en acier, métal-plastique et autres polymères. Une autre caractéristique positive est que le polystyrène expansé a une forme cylindrique et que son diamètre intérieur peut être sélectionné pour s'adapter à la taille de n'importe quel tuyau.

Pénoizol. Selon ses caractéristiques, il est étroitement lié au matériau précédent. Cependant, la méthode d'installation du penoizol est complètement différente - son application nécessite une installation de pulvérisation spéciale, car il s'agit d'un mélange de composants liquides. Une fois le pénoizol durci, une coque hermétique se forme autour du tuyau, ce qui ne laisse presque pas passer la chaleur. L'avantage ici est également l'absence de fixation supplémentaire.

Pénoizol en action

Feuille de mousse. Le dernier développement dans le domaine des matériaux d'isolation, mais a déjà conquis 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 conception à deux couches retient non seulement la chaleur, mais agit même comme une sorte de radiateur ! Comme vous le savez, la feuille a des propriétés de réflexion de la chaleur, ce qui vous 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 en feuille est respectueux de l'environnement, 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 caractéristiques de l'environnement, les caractéristiques de l'isolant 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.

Pose d'isolant

Le calcul de l'isolation dépend de la pose utilisée. Il peut être externe ou interne.

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

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

La pose interne est utilisée pour la plomberie.

Il protège parfaitement contre la corrosion chimique, empêche la perte de chaleur des voies d'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 fait en fonction du joint qui sera utilisé.

La pose de canaux est la plus demandée. Pour cela, des canaux spéciaux sont préalablement disposés et les pistes y sont placées. La méthode de pose sans canal est moins utilisée, car un équipement spécial et une expérience sont nécessaires pour effectuer les travaux.La méthode est utilisée lorsqu'il n'est pas possible d'effectuer des travaux de tranchée.

Pose d'isolant

Le calcul de la quantité d'isolation dépend en grande partie de la méthode d'application. Cela dépend du lieu d'application - pour une couche isolante interne ou externe.

Vous pouvez le faire vous-même ou utiliser le programme - une calculatrice pour calculer l'isolation thermique des canalisations. Le revêtement sur la surface extérieure est utilisé pour les conduites d'eau chaude à haute température afin de le protéger de la corrosion. Le calcul avec cette méthode se réduit à déterminer la surface de la surface extérieure du système d'alimentation en eau, afin de déterminer le besoin par mètre linéaire de tuyau.

Pour les tuyaux des conduites d'eau, une isolation interne est utilisée. 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 de pose - canal ou sans canal. Dans le premier cas, des plateaux en béton sont placés au fond de la tranchée ouverte pour le placement. Les gouttières résultantes sont fermées avec des couvertures en béton, après quoi le canal est rempli de terre préalablement excavée.

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 calculatrices 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: 29 décembre 2017

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• Date : 15-04-2015Vues : 139Commentaires : Évaluation : 26

Un calcul correct 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 faire d'erreurs dans les calculs, il est important de prendre en compte même les nuances mineures.

L'isolation thermique des canalisations empêche la formation de condensat, réduit l'échange de chaleur des canalisations avec l'environnement et garantit l'opérabilité des communications.

Options d'isolation des canalisations

Enfin, considérons trois moyens efficaces d'isolation thermique des pipelines.

Peut-être que l'une d'entre elles vous séduira :

1. Isolation avec câble chauffant. En plus des méthodes d'isolement traditionnelles, il existe une telle méthode alternative. L'utilisation d'un 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 importante d'efforts et d'argent qui devraient être dépensés pour les travaux de terrain, les matériaux d'isolation et d'autres points. Les instructions d'utilisation permettent de placer le câble à la fois à l'extérieur des tuyaux et à l'intérieur de ceux-ci.

Isolation thermique supplémentaire avec câble chauffant

1. Réchauffement de l'air.L'erreur des systèmes d'isolation thermique modernes est la suivante : souvent, le fait que le gel du sol se produit selon le principe « du haut vers le bas » n'est pas pris en compte. Le flux de chaleur provenant 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 vais également l'isoler 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, la couche d'air sera une sorte d'accumulateur de chaleur.
2. "Tuyau dans un tuyau". Ici, un autre tuyau est posé 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 rapidement étirer le tuyau d'urgence, évitant ainsi tous les points négatifs.

Isolation tuyau dans tuyau

Calcul du volume d'isolation du pipeline 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 pour réduire considérablement les pertes de chaleur.

Un calcul préliminaire du volume d'isolation du pipeline est requis. Cela permettra non seulement d'optimiser les coûts, mais également d'assurer l'exécution compétente des travaux, en maintenant les tuyaux en bon état. Un matériau correctement sélectionné peut empêcher la corrosion, améliorer l'isolation thermique.

Schéma d'isolation des tuyaux.

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

Pour les conduites d'eau, deux types de protection peuvent être utilisés à la fois - revêtement interne et externe. Pour les voies de chauffage, il est recommandé d'utiliser de la laine minérale ou de la laine de verre, et pour les voies industrielles, d'acheter de la mousse de polyuréthane. Les calculs sont effectués par différentes méthodes, tout dépend du type de revêtement choisi.

Caractéristiques de la pose du 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 assez 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 manière la plus courante de calculer l'isolation thermique des tuyaux consiste à calculer en fonction des indicateurs normalisés de perte de chaleur

Le fait est que SNiP 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.

• chemin ouvert sur la rue;
• ouvert dans une chambre ou un tunnel ;
• manière sans canal ;
• dans des canaux infranchissables.

L'essence du calcul est la sélection du matériau d'isolation thermique et son épaisseur de manière à ce que la quantité de perte de chaleur ne dépasse pas les valeurs prescrites dans SNiP. La méthodologie de calcul est également régie par des documents réglementaires, à savoir par le code de règles pertinent. Ce dernier propose une méthodologie un peu plus simplifiée que la plupart des références techniques existantes. Les simplifications sont conclues dans de tels moments:

La perte de chaleur lors de l'échauffement des parois du tuyau par le fluide qui y est transporté est négligeable par rapport aux pertes qui sont perdues dans la couche d'isolation externe. Pour cette raison, ils sont autorisés à être ignorés.
La grande majorité de tous les pipelines de processus et de réseau sont 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 métallique du tuyau.

Calcul thermique du réseau de chaleur

Pour le calcul thermique, nous prendrons les données suivantes :

· température de l'eau dans la canalisation d'alimentation 85 °C ;

· température de l'eau dans la conduite de retour 65 оС ;

· température moyenne de l'air pour la période de chauffage de la République de Moldova +0,6 °C ;

Calculez les pertes des canalisations non isolées. Une détermination approximative des pertes de chaleur par 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 à l'aide d'un nomogramme. La valeur de la perte de chaleur, déterminée par le nomogramme, est multipliée par les facteurs de correction :

où: une - facteur de correction tenant compte de la différence de température, une=0,91;

b est la correction pour le rayonnement, pour ré=45mm et ré=76mm b=1,07, et pour ré=133 millimètres b=1,08;

je — longueur de canalisation, m.

Pertes de chaleur 1 m de canalisation non isolée, déterminées par le nomogramme :

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

Considérant que les pertes de chaleur se feront à la fois sur les conduites d'alimentation et de retour, les pertes de chaleur doivent être multipliées par 2 :

kW.

Pour la perte de chaleur des supports de suspension, etc. 10% s'ajoutent aux déperditions thermiques de la canalisation la moins isolée.

kW.

Les valeurs normatives des pertes annuelles moyennes de chaleur pour un réseau de chaleur lors d'une pose hors-sol sont déterminées par les formules suivantes :

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

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

je - la longueur de la section du réseau de chauffage, caractérisée par le même diamètre de canalisations et type de joint, m;

— coefficient de déperditions thermiques locales, compte tenu des déperditions thermiques des raccords, supports et compensateurs. La valeur du coefficient selon est prise pour la pose hors-sol 1,25.

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

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

dn, 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 perte annuelle moyenne de chaleur du réseau de chauffage isolé sera de 49,12 kW/an.

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

où Q_g ,Q_et - pertes de chaleur des tuyaux non isolés et isolés, W.

Facteur d'efficacité d'isolation :

Méthode de calcul d'une structure monocouche calorifuge

La formule de base pour le calcul de l'isolation thermique des canalisations montre la relation entre l'amplitude du flux de chaleur du tuyau existant, recouvert d'une couche d'isolant, 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 - tо) / qL - Rn]

Dans cette formule :

• λ est la conductivité thermique de l'isolant, W/(m ⁰C);
• K est le coefficient sans dimension de perte de chaleur supplémentaire par des fixations ou des supports, certaines valeurs de K peuvent être tirées du tableau 1 ;
• t est la température en degrés du fluide transporté ou du liquide de refroidissement ;
• to est la température de l'air extérieur, ⁰C ;
• qL est la valeur du flux de chaleur, W/m2 ;
• Rn - résistance au transfert de chaleur sur la surface extérieure de l'isolant, (m2 ⁰C) / W.

Tableau 1

conditions de pose des canalisations	La valeur du coefficient K
Pipelines en acier ouvertement le long de la rue, le long des canaux, des tunnels, ouvertement à l'intérieur sur des supports coulissants d'un diamètre nominal allant jusqu'à 150 mm.	1.2
Pipelines en acier ouvertement le long de la rue, le long des canaux, des tunnels, ouvertement à l'intérieur sur des supports coulissants d'un diamètre nominal de 150 mm ou plus.	1.15
Pipelines en acier ouvertement le long de la rue, le long des canaux, des tunnels, ouvertement dans des pièces sur des supports suspendus.	1.05
Canalisations non métalliques posées sur des supports suspendus ou coulissants.	1.7
Méthode de pose sans canal.	1.15

La valeur de la conductivité thermique de l'isolant λ est une référence, en fonction du matériau d'isolation thermique choisi. Il est recommandé de prendre la température du fluide transporté t comme moyenne au cours de l'année et celle de l'air extérieur t comme moyenne annuelle.Si la canalisation isolée passe à l'intérieur, la température ambiante est définie par les spécifications de conception et, en son absence, elle est supposée être de +20 °C. L'indice de résistance au transfert de chaleur à la surface de la structure calorifuge Rn pour les conditions de pose le long de la rue peut être extrait du tableau 2.

Tableau 2

Rn, (m2 ⁰C) / 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

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

L'indicateur B doit être calculé séparément :

Tableau des pertes de chaleur pour différentes épaisseurs de tuyaux et d'isolation thermique.

B = (dout + 2δ) / dtr, ici :

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

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

La méthode de calcul considérée s'applique 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 est effectué à la fois pour une surface plane et en utilisant une formule différente:

δ \u003d [K (tt - tо) / qF - Rn]

Dans cette formule :

• δ est l'épaisseur de la structure calorifuge, m;
• qF est la valeur du flux thermique normalisé, W/m2 ;
• les autres paramètres sont les mêmes que dans la formule de calcul pour une surface cylindrique.

Méthode de calcul d'une structure multicouche calorifuge

Tableau d'isolation pour tuyaux en cuivre et en acier.

Certains fluides transportés ont une température suffisamment élevée, qui est transférée à la surface extérieure du tuyau métallique presque inchangée. Lors du choix d'un matériau pour l'isolation thermique d'un tel objet, ils sont confrontés à un tel problème: tous les matériaux ne sont pas capables de résister à des températures élevées, par exemple 500-600⁰C. Les produits capables d'entrer en contact avec une telle surface chaude, à leur tour, n'ont pas des propriétés d'isolation thermique suffisamment élevées, et l'épaisseur de la structure se révélera trop grande. La solution consiste à utiliser deux couches de matériaux différents, chacune remplissant sa propre fonction : la première couche protège la surface chaude de la seconde, et la seconde protège la canalisation des effets des basses températures extérieures. La condition principale pour une telle protection thermique est que la température à la limite des couches t1,2 soit acceptable pour le matériau du revêtement isolant extérieur.

Pour calculer l'épaisseur de l'isolant de la première couche, on utilise la formule déjà donnée ci-dessus :

δ \u003d [K (tt - tо) / qF - Rn]

La deuxième couche est calculée selon la même formule, en remplaçant la température à la limite de deux couches d'isolation thermique t1,2 au lieu de la température de surface du pipeline tт. Pour calculer l'épaisseur de la première couche d'isolant pour les surfaces cylindriques des canalisations de diamètre inférieur à 2 m, on utilise une formule du même type que pour une structure monocouche :

ln B1 = 2πλ [K(tt — t1,2) / qL — Rn]

En substituant la valeur de chauffage de la frontière de deux couches t1,2 et la valeur normalisée de la densité de flux thermique qL au lieu de la température ambiante, la valeur de ln B1 est trouvée. Après avoir déterminé la valeur numérique du paramètre B1 à l'aide d'un tableau de logarithmes naturels, l'épaisseur de la première couche d'isolation est calculée à l'aide de la formule :

Données pour le calcul de l'isolation thermique.

δ1 = dout1 (B1 - 1) / 2

Le calcul de l'épaisseur de la deuxième couche est effectué en utilisant la même équation, seulement maintenant la température de la frontière de deux couches t1,2 agit à la place de la température du liquide de refroidissement tt :

ln B2 = 2πλ [K(t1,2 - t0) / qL - Rn]

Les calculs sont effectués de la même manière et l'épaisseur de la deuxième couche d'isolation thermique est calculée à l'aide de la même formule :

δ2 = dout2 (B2 - 1) / 2

Il est très difficile d'effectuer manuellement des calculs aussi complexes et beaucoup de temps est perdu, car tout au long du tracé du pipeline, ses diamètres peuvent changer plusieurs fois. Par conséquent, afin d'économiser les coûts de main-d'œuvre et le temps de calcul de l'épaisseur d'isolation des canalisations technologiques et de réseau, il est recommandé d'utiliser un ordinateur personnel et un logiciel spécialisé. S'il n'y en a pas, l'algorithme de calcul peut être entré dans le programme Microsoft Excel, tout en obtenant rapidement et avec succès des résultats.