герб

ГОСТы

флаг

ТСН 41-306-2003 Тепловая изоляция трубопроводов различного назначения. г. Москва

ПРАВИТЕЛЬСТВО МОСКВЫ

СИСТЕМА НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТОВ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

МОСКОВСКИЕ ГОРОДСКИЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ

ТЕПЛОВАЯ ИЗОЛЯЦИЯ ТРУБОПРОВОДОВ
РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

МГСН 6.02-03

(ТСН 41-306-2003 г. Москвы)

МОСКВА - 2004

ПРАВИТЕЛЬСТВО
МОСКВЫ

МОСКОВСКИЕ ГОРОДСКИЕ
СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ

МГСН 6.2-03

РАЗРАБОТАНЫ
ВПЕРВЫЕ

ТЕПЛОВАЯ ИЗОЛЯЦИЯ ТРУБОПРОВОДОВ
РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

МГСН 6.02-03

(ТСН 41-306-2003 г. Москвы)

ВНЕСЕНЫ
Москомархитектурой

УТВЕРЖДЕНЫ
Правительством Москвы
постановлением
от 17.02.2004 г. № 92-ПП

СРОК ВВЕДЕНИЯ
в действие
с 15.03.2004 г.

1. РАЗРАБОТАНЫ Государственным унитарным предприятием «Научно-исследовательский институт московского строительства (ГУП «НИИМосстрой») (Петров-Денисов В.Г. - научный руководитель; Сладков А.В.) при участии Жолудова В.С. (концерн «Степс»), Десятова С.В. (МЭИ), Шойхета Б.М. и Ставрицкой Л.В. (ОАО «Инжиниринговая компания по теплотехническому строительству «Теплопроект»).

2. ВНЕСЕНЫ Москомархитектурой.

3. ПОДГОТОВЛЕНЫ к утверждению и изданию Управлением перспективного проектирования и нормативов и координации проектно-изыскательских работ Москомархитектуры.

4. СОГЛАСОВАНЫ Департаментом топливно-энергетического хозяйства города Москвы, Департаментом градостроительной политики, развития и реконструкции города, Управлением научно-технической политики в строительной отрасли, Мосгорэкспертизой, Департаментом природоиспользования и охраны окружающей среды города Москвы, УГПС МЧС России города Москвы, Центром Госсанэпиднадзора в городе Москве, Главным управлением природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР России по городу Москве, ФГУП «Центр методологии нормирования и стандартизации в строительстве» Госстроя России.

5. ПРИНЯТЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ с 15.03.2004 г. постановлением Правительства Москвы от 17.02.2004 г. № 92-ПП.

6. Зарегистрированы Госстроем России в качестве территориальных строительных норм - ТСН 41-306-2003 г. Москвы (письмо от 18.12.03 № 9-29/995).

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие . 2

1. Область применения . 3

2. Нормативные ссылки . 3

3. Общие положения . 3

4. Требования к теплоизоляционным конструкциям, изделиям и материалам .. 4

5. Расчет тепловой изоляции . 5

5.1. Основные расчетные зависимости для определения теплозащитных свойств теплоизоляционных конструкций . 5

5.2. Расчет тепловой изоляции трубопроводов . 8

5.3. Расчет тепловой изоляции по нормированной плотности теплового потока . 8

5.4. Расчет толщины изоляции, предотвращающей конденсацию влаги из воздуха на ее поверхности . 11

6. Расчет изоляции теплопроводов тепловых сетей . 12

6.1. Надземная прокладка . 12

6.2. Подземная канальная прокладка . 13

6.3. Подземная бесканальная прокладка . 15

7. Определение расчетных характеристик теплопроводности теплоизоляционных материалов . 16

Приложение А Нормы плотности теплового потока, Вт/м через поверхность изоляции трубопроводов систем инженерного оборудования зданий, расположенных в помещении . 18

Приложение Б Нормы плотности теплового потока, Вт/м, через поверхность изоляции трубопроводов систем инженерного оборудования зданий, расположенных в подвалах, чердаках и других неотапливаемых помещениях . 18

Приложение В Нормы плотности теплового потока через поверхность изоляции трубопроводов с отрицательными температурами, расположенными на открытом воздухе . 19

Приложение Г Нормы плотности теплового потока, Вт/м, через поверхность изоляции трубопроводов двухтрубной надземной прокладки водяных тепловых сетей . 20

Приложение Д Нормы плотности теплового потока, Вт/м, через поверхность изоляции трубопроводов двухтрубной подземной и бесканальной прокладки водяных тепловых сетей . 21

Приложение Е Нормы плотности теплового потока, Вт/м, через поверхность изоляции трубопроводов двухтрубной подземной канальной прокладки водяных тепловых сетей . 22

ПРЕДИСЛОВИЕ

Московские городские строительные нормы «Тепловая изоляция трубопроводов различного назначения» (МГСН 6.02-03) разработаны в соответствии с постановлением Правительства Москвы от 09.10.01 № 912-ПП «О городской программе по энергосбережению на 2001 - 2003 гг. в г. Москве».

Нормы разработаны на основе ГОСТ 30732, теоретических исследований ГУП «НИИМосстрой» и МЭИ по оптимизации норм плотности тепловых потоков через поверхности изоляции трубопроводов и соответствующих расчетов по специальной компьютерной программе.

Совокупность требований настоящего нормативного документа направлена на повышение энергоэффективности теплоизоляционных конструкций трубопроводов систем инженерного оборудования и теплоснабжения зданий и снижение энергопотребления в г. Москве.

1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

1.1. Настоящие нормы распространяются на проектирование новых и реконструкцию существующих систем инженерного оборудования и теплоснабжения жилых домов и зданий общественного назначения, в том числе и внешние сети.

1.2. Нормы обязательны для применения юридическими лицами независимо от организационно-правовой формы и формы собственности, а также иностранными юридическими и физическими лицами, осуществляющими деятельность в области проектирования и строительства на территории г. Москвы, если иное не предусмотрено федеральным законом.

1.3. Нормы устанавливают обязательные величины плотности теплового потока через поверхность изолируемых трубопроводов, исходя из оптимизации капитальных затрат на теплоизоляцию и стоимости тепла, теряемого ими в окружающую среду в процессе эксплуатации.

2. НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящих нормах использованы ссылки на следующие нормативные документы:

СНиП 23-01-99 Строительная климатология;

СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» (взамен СНиП II-3-79* «Строительная теплотехника»);

СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование»;

СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети»;

СНиП 41-03-2003 «Тепловая изоляция трубопроводов и оборудования»;

СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии»;

СП 41-103-2000 «Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов»;

СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии»;

ТСН 23-304-99 г. Москвы/ МГСН 2.01-99 «Энергосбережение в зданиях. Нормативы по теплозащите и тепловодоэлектроснабжению» с дополнениями;

ГОСТ 30732-2001 «Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке. Технические условия».

3. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

3.1. Трубопроводы нижеперечисленных систем инженерного оборудования зданий подлежат тепловой изоляции:

- отопления и горячего водоснабжения: при прокладке в неотапливаемых подвалах, чердаках, в подпольных каналах для обеспечения нормативных тепловых потерь;

- холодного водоснабжения: при прокладке в отапливаемых помещениях для исключения конденсации водяных паров из окружающего воздуха на их поверхности;

- кондиционирования: при любых способах прокладки для обеспечения нормативных холодопотерь или при прокладке в отапливаемых помещениях для исключения конденсации водяных паров.

3.2. Трубопроводы систем централизованного теплоснабжения зданий подлежат тепловой изоляции при всех способах прокладки.

3.3. Для тепловой изоляции трубопроводов систем инженерного оборудования и теплоснабжения зданий, как правило, следует применять полносборные или комплектные конструкции, а также трубы с тепловой изоляцией полной заводской готовности.

3.4. В качестве теплоизоляционных материалов для изоляции трубопроводов различного назначения сооружаемых в г. Москве следует применять материалы с теплопроводностью в сухом состоянии не выше 0,06 Вт/м °С (при 20 °С).

4. ТРЕБОВАНИЯ К ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫМ КОНСТРУКЦИЯМ, ИЗДЕЛИЯМ И МАТЕРИАЛАМ

4.!. Теплоизоляционные конструкции следует предусматривать из следующих обязательных элементов:

- теплоизоляционного слоя;

- армирующих и крепежных деталей;

- покровного слоя.

4.2. В зависимости от температурно-влажностных условий эксплуатации в теплоизоляционных конструкциях используются дополнительные элементы:

- при воздействии капельной влаги на наружную поверхность теплоизоляции (атмосферные осадки при надземной прокладке трубопроводов; капель с внутренней поверхности перекрытия канала в зимний период при подземной канальной прокладке) требуется устройство гидроизоляционного слоя, иногда совмещаемого с покровным;

- при температуре поверхности изолируемого объекта ниже температуры окружающей среды, для предотвращения увлажнения изоляции с открыто-пористой структурой (волокнистые материалы и т.д.), диффундирующим в нее из окружающего влажного воздуха паром необходимо предусматривать пароизоляционный слой.

4.3. Для теплоизоляционного слоя трубопроводов отопления и горячего водоснабжения следует применять фасонные изделия в виде цилиндров и полуцилиндров из волокнистых материалов на синтетическом связующем с металлическим покровным слоем, а при использовании пенополиэтилена и пенокаучуков без покровного слоя.

4.4. В качестве теплоизоляционного слоя для трубопроводов холодильных установок и воздуховодов систем кондиционирования воздуха следует использовать изделия из пенополиэтилена и пенокаучуков в виде полых цилиндров и листов без покровного слоя (при коэффициенте сопротивления диффузии не менее 3000).

4.5. Для теплоизоляционного слоя трубопроводов холодного водоснабжения, обеспечивающего отсутствие конденсации водяного пара на их поверхности, следует применять изделия в виде полых цилиндров из вспененного полиэтилена и пенокаучуков без покровного слоя (при коэффициенте сопротивления диффузии не мене 3000).

4.6. В качестве теплоизоляционного слоя для трубопроводов систем теплоснабжения зданий при наземной прокладке следует использовать:

а) индустриальную конструкцию теплоизоляции из пенополиуретана в спиральновитой оболочке из оцинкованной тонколистовой стали;

б) маты прошивные и на синтетическом связующем из негорючих материалов (минеральное и стекловолокно) с металлическим покровным слоем;

в) фасонные изделия из пенополиуретана (цилиндры, полуцилиндры и скорлупы) с металлическим покровным слоем с устройством вставок длиной 3 м из негорючих материалов, не менее чем через 100 м длины теплопроводов;

4.7. При прокладке теплопроводов в подземных проходных и полупроходных каналах, позволяющих осуществлять контроль за состоянием теплоизоляционных конструкций в процессе эксплуатации для устройства теплоизоляционного слоя следует использовать материалы и изделия, рекомендуемые СНиП 41-03, но в качестве покровного слоя применять негорючие материалы.

4.8. Толщину металлических листов, лент, применяемых для покровного слоя, в зависимости от наружного диаметра изоляции следует принимать по таблице 1.

Таблица 1

размеры в миллиметрах

Материал покровного слоя

Толщина листа при диаметре изоляции

350 и менее

св. 350 до 500

св. 600 до 1600

св. 1600

Ленты и листы из нержавеющей стали

0,35-0,5

0,5

0,5-0,8

0,5-0,8

Листы из тонколистовой стали, в том числе с полимерным покрытием

0,35-0,5

0,5-0,8

0,8

1,0

Листы из алюминия и алюминиевых сплавов

0,25-0,3

0,3-0,8

0,8

1,0

4.9. Для теплоизоляционных конструкций подвергающихся воздействию агрессивных сред следует предусматривать защиту металлических покрытий от коррозии в соответствии со СНиП 2.03.11.

При применении в качестве защитного покровного слоя листов и лент из алюминия и алюминиевых сплавов и теплоизоляционного слоя в стальной неокрашенной сетке или при устройстве каркаса следует предусматривать установку под покровный слой прокладки из рулонного материала или окраску защитного покрытия изнутри битумным лаком.

4.10. При изоляции трубопроводов жесткоформованными изделиями следует предусматривать вставки из негорючих материалов в местах устройства температурных швов.

4.11. Конструкция тепловой изоляции должна исключать деформацию и сползание теплоизоляционного слоя в процессе эксплуатации. На вертикальных участках трубопроводов через каждые 3 - 4 м по высоте следует предусматривать опорные конструкции, за исключением теплоизоляции в заводском монолитном исполнении.

4.12. Температурные швы в покровных слоях горизонтальных трубопроводов предусматриваются у компенсаторов, опор и поворотов, а на вертикальных трубопроводах - в местах установки опорных конструкций.

4.13. Для конструкций тепловой изоляции трубопроводов с отрицательными температурами изолируемой поверхности крепление покровного слоя следует предусматривать, как правило, бандажами. Крепление покровного слоя винтами допускается использовать при диаметре изоляционной конструкции более 800 мм.

4.14. Теплоизоляционные конструкции из горючих материалов с теплоизоляционным слоем из пенополиэтилена, пенополипропилена, пенокаучука, пенополиуретана и др. не допускается предусматривать для трубопроводов, расположенных в зданиях, кроме зданий IV а и V степеней огнестойкости, одно из двухквартирных жилых домов.

Допускается применение теплоизоляционного слоя из горючих материалов (пенополиэтилена, пенополипропилена, пенокаучука и др.) для трубопроводов расположенных:

- в подвальных этажах, имеющих выходы только наружу зданий I и II степеней огнестойкости, при устройстве вставок длиной 3 м из негорючих материалов не менее чем через 30 м длины трубопровода;

- на открытом воздухе при надземной прокладке с устройством вставок длиной 3 м из негорючих материалов не менее чем через 100 м длины трубопровода;

- в непроходных подземных и подпольных каналах с устройством через 100 м по длине трубопроводов глухих противопожарных перегородок первого типа;

- в проходных каналах и тоннелях, при разделении их на отсеки протяженностью не более 200 м противопожарными перегородками первого типа с противопожарными дверями второго типа, причем при вводе трубопроводов в здания непроходные каналы и проходные тоннели должны отделяться от здания глухими противопожарными перегородками первого типа.

5. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ

5.1. Основные расчетные зависимости для определения теплозащитных свойств теплоизоляционных конструкций

Для теплового расчета изоляции используются уравнения стационарной теплопередачи через плоские и криволинейные поверхности.

Теплопередача плоской теплоизоляционной конструкции, состоящей из « n » слоев изоляции, рассчитывается по формуле:

                                                     (1)

плоской однослойной:

                                                        (2)

криволинейной n -слойной:

                                                    (3)

криволинейной однослойной:

                                                        (4)

где: qF - поверхностная плотность теплового потока через плоскую теплоизоляционную конструкцию, вт/м2;

t в - температура среды внутри изолируемого оборудования, °С;

t н - температура окружающей среды, °С;

R вн - термическое сопротивление теплоотдаче на поверхности внутренней стенки изолируемого объекта, м2 °С/вт;

R н - тоже, на наружной поверхности теплоизоляции, м2 °С/вт;

R ст - термическое сопротивление кондуктивному переносу теплоты стенки изолируемого объекта, м2 ° С/вт;

R из - тоже, плоского слоя изоляции, м2 °С/вт;

 - полное термическое сопротивление кондуктивному переносу теплоты n -слойной плоской изоляции;

Ri - термическое сопротивление i -ого слоя, м2 × °С/вт;

qL - линейная плотность теплового потока через цилиндрическую теплоизоляционную конструкцию, вт/м;

RL вн - термическое сопротивление теплоотдаче на внутренней поверхности стенки изолируемого объекта, м × °С/вт;

RL н - тоже, на наружной поверхности изоляции, м × °С/вт;

RL ст - термическое сопротивление кондуктивному переносу теплоты цилиндрической стенки изолируемого объекта, м × °С/вт;

RL из - тоже, цилиндрического слоя изоляции, м × °С/вт;

 - полное термическое сопротивление кондуктивному переносу теплоты n -слойной цилиндрической изоляции;

RLi - термическое сопротивление i -ого слоя, м × °С/вт;

В уравнениях 1, 2, 3, 4 термические сопротивления теплоотдаче и кондуктивному переносу теплоты определяются по формулам:

R вн = ; R н = ; R из = ; R ст = ; Ri =                                   (5)

; ;                                      (6)

;                                                  (7)

где:

a вн , a н - коэффициенты теплоотдачи на внутренней поверхности стенки изолируемого объекта и на наружной поверхности изоляции, Вт /м2 × °С;

l ст , l из , l i - коэффициенты теплопроводности, соответственно, материала стенки изолируемого объекта, изоляции i -ого слоя, n -слойной изоляции, Вт/м × °С;

d ст , d из , d i - толщины, соответственно, стенки изолируемого объекта, однослойной изоляции, i -ого слоя n -слойной изоляции, м;

,  - внутренний и наружный диаметры изолируемой трубы, м;

 - наружный диаметр изоляции, м;

,  - наружный и внутренний диаметры i -ого слоя n -слойной изоляции, м.

Распределение температур в многослойной изоляции рассчитывается по формулам:

- температуры на внутренней и наружной поверхностях стенки изолируемого объекта плоской формы:

 = t в - qF × R вн ;  =  - qF × R ст ;                                             (8)

- температура , на наружной поверхности первого слоя изоляции, на границе 1 и 2 слоев:

 =  - qF × R 1 ;                                                                 (9)

и далее, начиная со 2- слоя, на границах ( i - 1)-го и i -го слоев:

 =  - qF × R i ;                                                                (10)

- температура на наружной поверхности i -слоя i -слойной стенки:

 =  + qF × R н                                                                   (11)

Для цилиндрических многослойных изоляционных конструкций структура формул для расчета распределения температур имеют вид:

 = t в - qL × RL вн ;  =  - qL × RL ст                                           (12)

 =  - qL × RL1                                                                  (13)

 =  - qL × RLi                                                                  (14)

 =  + qL × RL н                                                                  (15)

Значения поверхностной и линейной плотности тепловых потоков, входящих в формулы ( 8 - 15), определяются по ( 1 - 4), а термические сопротивления по ( 5, 6, 7).

При применении формул ( 1 - 3) необходимо знать коэффициенты теплопроводности изоляционных слоев. Поскольку они зависят от температуры, должны быть известны средние температуры каждого слоя, для определения которых необходимо знать температуры на границах слоев. Для их расчета используют метод последовательных приближений путем проведения нескольких расчетных операций.

На первом этапе, принимая для всех слоев среднюю температуру изоляции, равную полусумме температур внутренней и наружной среды, находят при этой температуре теплопроводность всех теплоизоляционных слоев. Затем, по ( 1, 3) определяют значения qF или qL и по ( 8 - 11) для плоской и по ( 12 - 15) для цилиндрической стенок рассчитывают температуры на границах слоев и средние температуры каждого слоя.

На втором этапе по найденным на первом этапе средним температурам слоев, вновь определяют теплопроводность всех слоев, затем находят плотности потоков тепла и снова рассчитывают послойные температуры, и так далее, до требуемой точности расчета, то есть до тех пор, пока послойные температуры на k -ом и ( k -1)-ом шаге будут отличаться не более, чем на 5 %. Обычно для этой цели необходимо проведение не более 3 ¸ 4 расчетных операций.

Плотность теплового потока через теплоизоляционные конструкции трубопроводов, граничащих с грунтом, определяются по формулам ( 1 - 4), в которых термические сопротивления внешней теплоотдаче R н и RL н заменяются термическим сопротивлением грунта, зависящим от конфигурации изолируемого объекта, расположения его в массиве грунта и теплопроводности последнего (см. 6.2.; 6.3.).

5.2. Расчет тепловой изоляции трубопроводов

Расчет тепловых потерь через изолированную поверхность трубопроводов, в общем случае, следует выполнять по формулам ( 3, 4). Однако, анализ особенностей теплообмена в теплоизоляционных конструкциях трубопроводов позволяет существенно упростить расчетные формулы.

Термическое сопротивление теплоотдаче от внутренней среды к внутренней поверхности стенки трубопровода для жидких и даже газообразных сред, по сравнению с термическим сопротивлением кондуктивному переносу теплоты в изоляции, составляет весьма незначительную величину и может не учитываться.

Исключение составляет весьма редкий случай, когда внутри объекта находится газовая среда и теплообмен между ней и внутренней поверхностью стенки осуществляется за счет естественной конвекции.

Стенки изолируемого трубопровода изготовленные из металла в 100 и более раз превышает теплопроводность изоляции, вследствие этого, термическим сопротивлением стенки, без заметного снижения точности расчета, можно пренебречь.

Таким образом, основными расчетными формулами для определения тепловых потерь изолируемого оборудования являются:

- для плоских поверхностей и криволинейных диаметром более 2 м:

                                                              (16)

- для трубопроводов диаметром менее 2 м:

                                                             (17)

где термическое сопротивление кондуктивному переносу слоев изоляции и внешней теплоотдаче в ( 16, 17) определяется по формулам ( 5, 6), в которых расчетная теплопроводность изоляции определяется с учетом снижения ее теплозащитных свойств в процессе эксплуатации по методике изложенной в разделе 7, а коэффициент теплоотдачи на поверхности изоляции принимается по таблице 2.

5.3. Расчет тепловой изоляции по нормированной плотности теплового потока

Определение толщины изоляции по заданной потере теплоты является обязательным для всех случаев расчета тепловой изоляции. Расчет может производиться, исходя из нормативных плотностей теплового потока: , , в соответствии с Приложениями А ¸ Е и, как завершающий этап более сложного расчета, в результате которого определяются тепловые потери, удовлетворяющие производственно-техническим и технологическим требованиям.

Для определения толщины однослойной плоской и цилиндрической поверхности с диаметром 2 м и более используется формула:

d из =                                                           (18)

Для цилиндрической поверхности диаметром менее 2 м, предварительно из уравнения:

lnB = 2 p ×                                                         (19)

Определяют величину lnB , где B = ; при этом приближенные значения  следует принимать по таблице 3.

Затем, по таблице натуральных логарифмов находят величину « B » и определяют требуемую толщину изоляции по формуле:

                                                           (20)

Таблица 2

Значения коэффициента теплоотдачи, Вт /м2 °С

Изолированный объект

В закрытом помещении

На открытом воздухе при скорости ветра3 м/с

Покрытия с малым коэффициентом излучения1

Покрытия с высоким коэффициентом излучения2

5

10

15

Горизонтальные трубопроводы

7

10

20

26

35

Вертикальные трубопроводы, оборудование, плоская стенка

8

12

26

35

52

____________

1 К ним относятся кожухи из оцинкованной стали, листов алюминиевых сплавов и алюминия с оксидной пленкой.

2 К ним относятся штукатурки, асбестоцементные покрытия, стеклопластики, различные окраски (кроме краски с алюминиевой пудрой).

3 При отсутствии сведений о скорости ветра принимают значения, соответствующие скорости 10 м/с.

Таблица 3

Ориентировочные значения , м °С/Вт

Условный диаметр трубы

Внутри помещений

На открытом воздухе

Для поверхностей с малым коэффициентом излучения

Для поверхностей с высоким коэффициентом излучения

при температуре теплоносителя, °С

100

125

150

100

125

150

100

125

150

32

0,50

0,35

0,30

0,33

0,22

0,17

0,12

0,09

0,07

40

0,45

0,30

0,25

0,29

0,20

0,15

0,10

0,07

0,05

50

0,40

0,25

0,20

0,25

0,17

0,13

0,09

0,06

0,04

100

0,25

0,19

0,15

0,15

0,11

0,10

0,07

0,05

0,04

125

0,21

0,17

0,13

0,13

0,10

0,09

0,05

0,04

0,03

150

0,18

0,15

0,11

0,12

0,09

0,08

0,05

0,04

0,03

200

0,16

0,13

0,10

0,10

0,08

0,07

0,04

0,03

0,03

250

0,13

0,10

0,09

0,09

0,07

0,06

0,03

0,03

0,02

300

0,11

0,09

0,08

0,08

0,07

0,06

0,03

0,02

0,02

350

0,10

0,08

0,07

0,07

0,06

0,05

0,03

0,02

0,02

400

0,09

0,07

0,06

0,06

0,05

0,04

0,02

0,02

0,02

500

0,075

0,065

0,06

0,05

0,045

0,04

0,02

0,02

0,016

600

0,062

0,055

0,05

0,043

0,038

0,035

0,017

0,015

0,014

700

0,055

0,051

0,045

0,038

0,035

0,032

0,015

0,013

0,012

800

0,048

0,045

0,042

0,034

0,031

0,029

0,013

0,012

0,011

900

0,044

0,041

0,038

0,031

0,028

0,026

0,012

0,011

0,010

1000

0,040

0,037

0,034

0,028

0,026

0,024

0,011

0,010

0,009

2000

0,022

0,020

0,017

0,015

0,014

0,013

0,006

0,006

0,005

Примечания.

1. Для промежуточных значений диаметров и температуры величина  определяется интерполяцией.

2. Для температуры теплоносителя ниже 100 °С принимаются данные, соответствующие 100 °С.

Учитывая широкое применение в практике инженерных расчетов персональных компьютеров, для составления программы расчета требуемой толщины тепловой изоляции по нормированным тепловым потерям, целесообразно использовать метод последовательных приближений, суть которого для случая однослойной цилиндрической теплоизоляции заключается в следующем.

Задаваясь начальным значением толщины изоляции d 0 , м, определяемой требуемой точностью расчета, производят с помощью последовательных шагов: 1, 2, 3, 4 ... i , для толщины изоляции: d 1 = d 0 × 1; d 2 = d 0 × 2; ; d 3 = d 0 × 3 ... d i = d 0 × i вычисление линейной плотности тепловых потоков ; ; …  по уравнению:

 =                                         (21)

На каждом шаге вычислений i производится сравнение  с заданным значением нормативного удельного потока .

При выполнении условия:

 -   £ 0                                                                 (22)

вычисления заканчиваются, а найденная величина d i = d 0 × i является искомой, обеспечивающей заданную величину тепловых потерь.

В качестве расчетных параметров, обуславливающих тепловое взаимодействие окружающей среды с теплоизоляционной конструкцией, при определении толщины изоляции по нормируемым тепловым потерям следует принимать:

- температуру внутренней среды t в , как среднюю за год температуру вещества в изолируемом объекте;

- температуру наружной среды t н , при расположении изолируемого объекта в помещении, на основании технического задания на проектирование, при его отсутствии равной 20 °С; при расположении на открытом воздухе, как среднюю за год температуру наружного воздуха ( СНиП 23.01);

- коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности теплоизоляции, при расположении изолируемого объекта в помещении по таблице 2, при расположении на открытом воздухе, по таблице 2, при скорости ветра 10 м/сек.

5.4. Расчет толщины изоляции, предотвращающей конденсацию влаги из воздуха на ее поверхности

Данный расчет производится для изолированных объектов, расположенных в закрытых помещениях и содержащих вещества с температурой ниже температуры окружающего воздуха.

В этом случае изоляция должна обеспечивать требуемый расчетный перепад между температурами наружного воздуха и поверхностью изоляции ( t н - t п ), при котором исключается конденсация влаги из воздуха (таблица 4).

Таблица 4

Расчетный перепад ( t н - t п ), °С

t н , ° С

Относительная влажность воздуха р , %

40

50

60

70

80

90

10

13,4

10,4

7,8

5,5

3,5

1,6

15

14,2

10,9

9,1

5,7

3,6

1,7

20

14,8

11,3

8,4

5,9

3,7

1,8

25

15,3

11,7

8,7

6,1

3,8

1,9

30

15,9

12,2

9,0

6,3

4,0

2,0

Требуемая толщина изоляции d , м, для плоских конструкций определяется по формуле:

                                                     (23)

а для цилиндрических - на основе метода последовательных приближений.

Расчетное уравнение в этом случае будет иметь вид:

                           (24)

Задаваясь начальным значением толщины изоляции d 0 , м, определяемой требуемой точностью расчета, например, 0,001 м, с помощью последовательных шагов: 1, 2, 3 ... i для толщин изоляции: d 1 = d 0 × 1; d 2 = d 0 × 2; ; d 3 = d 0 × 3 ... d i = d 0 × i производим вычисление величин:

;  ...  по уравнению ( 24).

На каждом шаге вычислений i производится сравнение  с заданным значением , табл. 4.

При выполнении условия:

 -   ³ 0                                                           (25)

вычисления заканчиваются, а найденная величина d i = d 0 × i является, с точностью до 1 мм, заданной, обеспечивающей отсутствие конденсации.

При расчете толщины изоляции по заданному перепаду температур ( t н - t п ) принимаются следующие расчетные параметры окружающей среды:

- температура внутренней среды t в и относительную влажность воздуха j - по техническому заданию на проектирование;

- температура наружной среды t н , равной температуре помещения;

- коэффициент теплоотдачи a на наружной поверхности изоляции объекта, расположенного в помещении и на открытом воздухе, при покровном слое с малым коэффициентом излучения (см. примечания к таблице 2) - 4 Вт/м2 × °С, с большим - 7 Вт/м2 × °С.

6. РАСЧЕТ ИЗОЛЯЦИИ ТЕПЛОПРОВОДОВ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

6.1. Надземная прокладка

Тепловые потери через изолированную поверхность подающих и обратных трубопроводов тепловых сетей при надземной прокладке, при известной толщине изоляции d из , м, следует определять по формуле ( 17), а термические сопротивления, входящие в эту формулу, по ( 6 ). В качестве температур внутренней и наружной сред - t и и t н принимают расчетные температуры теплоносителя и окружающего воздуха, а коэффициент теплоотдачи a н - по таблице 2.

При определении толщины изоляции трубопроводов тепловых сетей по нормированным значениям плотности теплового потока в качестве расчетных температур внутренней среды t н принимаются среднегодовые температуры теплоносителя по таблице 5.

Таблица 5

Среднегодовые температуры теплоносителя в водяных тепловых сетях, °С

Трубопровод

Расчетные температурные режимы

95-70

150-70

Подающий

65

90

Обратный

50

50

За расчетную температуру наружной среды, при круглогодичной работе тепловой сети - среднегодовая температура наружного воздуха, при работе только в отопительный период - средняя за отопительный период. Расчетный коэффициент теплоотдачи a н - по таблице 2.

В настоящее время для прокладки тепловых сетей широко используются индустриальные конструкции теплопроводов - трубопроводы с тепловой изоляцией и покровным слоем изготовленные в заводских условиях. При этом толщину изоляции на подающем и обратном трубопроводах принимают одинаковой. В этом случае ее следует определять по нормированной величине теплового потока через изолированную поверхность двухтрубной надземной прокладки  Вт/м (в соответствии с приложением Г) методом последовательных приближений с использованием уравнения:

                                    (26)

где a н , Вт/м2 × °С - коэффициент теплоотдачи по таблице 2, t в1 ; t в2 - температуры подающего и обратного трубопровода, °С.

Окончание итерационного процесса вычислений при выполнении условия ( 22).

6.2. Подземная канальная прокладка

Тепловые потери через изолированную поверхность двухтрубной прокладки тепловых сетей в канале шириной " b " и высотой " h ", м, на глубине "Н", м, от поверхности земли до оси канала определяются по формуле:

                                                            (27)

а температура воздуха в канале t кан :

t кан =                                         (28)

где:

 = ;  =                        (29)

 = ; =                            (30)

 =                                                         (31)

 - линейная плотность теплового потока от двухтрубной подземной прокладки, Вт/м;

d 1 , d 2 - наружные диаметры подающего и обратного трубопроводов, м;

t в1 , t в2 - температуры подающего и обратного трубопроводов, °С;

,  - термические сопротивления изоляции подающего и обратного трубопроводов, м × °С/Вт;

,  - термические сопротивления теплоотдачи от поверхности изоляции подающего и обратного трубопроводов, м × °С/Вт;

R кан - термическое сопротивление теплоотдаче от воздуха к поверхности канала, м × °С/Вт;

a н - коэффициент теплоотдачи в канале, принимается равным 11 Вт/м2 × °С;

 - расчетная теплопроводность изоляции в конструкции, Вт/м × °С;

l гр - теплопроводность грунта, Вт/м × °С, таблица 6;

d из1 , d из2 - толщины изоляции подающего и обратного трубопроводов, м;

 - термическое сопротивление грунта, м × °С/Вт определяется по формуле:

 =                                                          (32)

где: Нэкв - эквивалентная глубина заложения грунта, учитывающая сопротивление теплоотдаче от поверхности грунта к окружающему воздуху в общем термическом сопротивлении грунта:

Нэкв = Н +                                                                (33)

где: l гр - теплопроводность грунта 1,86 Вт/м × ° С (таблица 6);

a н - коэффициент теплоотдачи к наружному воздуху поверхности грунта, принимается равным 35 Вт/м2 × °С (табл. 2).

Для определения, методом последовательных приближений толщины изоляции теплопроводов по заданной нормативной плотности теплового потока двухтрубной подземной канальной прокладки , Вт/м (в соответствии с приложением Д), при одинаковой толщине изоляции на подающем и обратном трубопроводе используются формулы:

 =                                                              (34)

 =                                         (35)

где:

 = ;                                                   (36)

 =                                                      (37)

а, Rкан и R гр - по ( 31) и ( 32).

Задаваясь начальным значением толщины изоляции d 0 (например 0,001 м) производят с помощью последовательных шагов 1, 2, 3, 4 ... i , по 34 ¸ 7; для толщин изоляции d 1 = d 0 × 1; d 2 = d 0 × 2; ; d 3 = d 0 × 3 ... d i = d 0 × i вычисление ;  ... . На каждом шаге вычислений i производится сравнение  с заданным нормативным значением по . При выполнении условия

 -   £ 0                                                                 (38)

вычисления заканчиваются, а найденная величина d 1 = d 0 × 1, является искомой, обеспечивающей заданную величину тепловых потерь.

Таблица 6

Теплопроводность грунтов

Вид грунта

Средняя плотность, кг/м3

Весовое влагосодержание грунта, %

Коэффициент теплопроводности, Вт/м × °С

Песок

1480

4

0,86

1600

5

1,11

"

15

1,92

"

23,8

1,92

Суглинок

1100

8

0,71

"

15

0,9

1200

8

0,83

"

15

1,04

1300

8

0,98

"

15

1,2

1400

8

1,12

"

15

1,36

"

20

1,63

1500

8

1,27

"

15

1,56

"

20

1,86

1600

8

1,45

"

15

1,78

2000

5

1,75

"

10

2,56

"

11,5

2,68

Глинистые

1300

8

0,72

"

18

1,08

"

40

1,66

1500

8

1,0

"

18

1,46

"

40

2,0

1600

8

1,13

"

27

1,93

При расчете изоляции двухтрубных канальных прокладок тепловых сетей в качестве температур внутренней среды принимают среднегодовые температуры теплоносителя в подающих и обратных трубопроводах по таблице 5.

За расчетную температуру наружной среды, при расстоянии от поверхности грунта до перекрытия канала 0,7 м и менее, принимается та же температура наружного воздуха, что и при надземной прокладке. При расстоянии от поверхности грунта до перекрытия канала более 0,7 м, плюс 5 °С.

6.3. Подземная бесканальная прокладка

Тепловые потери двухтрубных тепловых сетей при бесканальной прокладке, расположенной в грунте на расстоянии от поверхности до оси труб Н, м, определяются по формулам:

                                             (39)

                                             (40)

где:

 - термическое сопротивление грунта при бесканальной прокладке, м × °С/вт, определяется по формуле:

  =                                         (41)

где:

d - наружный диаметр труб, м; подающей - d 1 , обратной - d 2 ;

l гр - теплопроводность грунта, Вт/м × °С;

Нэкв - эквивалентная глубина заложения (по 33).

R 0 - термическое сопротивление, обусловленное тепловым взаимодействием двух труб, м × °С/Вт, определяется из выражения:

R 0 =                                                           (42)

в котором К1,2 - - расстояние между осями труб по горизонтали, м.

Остальные значения величин в ( 39, 40) те же, что и в формуле ( 29, 30) для канальной прокладки.

Формула для определения методом последовательных приближений (см. предыдущий раздел) толщины изоляции теплопроводов по заданной нормативной плотности теплового потока двухтрубной бесканальной прокладки при одинаковой толщине изоляции и диаметрах подающего и обратного трубопровода,  Вт/м (в соответствии с приложением Д) имеет вид:

 =         (43)

в которой  определяется по ( 36),  и R 0 по ( 41, 42), а условия окончания итерационного процесса вычисляют по ( 38).

7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

При расчетах толщин изоляции по нормативным значениям плотности теплового потока через изолированную поверхность трубопроводов для того, чтобы обеспечить требуемую нормированную плотность теплового потока за все время эксплуатации теплоизоляционной конструкции « t » лет, с учетом снижения, при этом, ее теплозащитных свойств, в качестве расчетного значения коэффициента теплопроводности « », вт/м × °С, следует использовать среднеинтегральную величину теплопроводности за время « t »:

( t ; t т ) =                                         (44)

где:  - значение теплопроводности изоляции в начале эксплуатации, определяется по приложению А СП 41-103-2000 при средней температуре изоляции tm ; k - константа работоспособности изоляции, год (таблица 7).

При отсутствии в техническом задании расчетного срока эксплуатации теплоизоляционной конструкции его следует принимать 25 лет.


Таблица 7

Константа работоспособности теплоизоляционных материалов « k », 1/год

Типы трубопроводов

Условия прокладки

В отапливаемых помещениях

В неотапливаемых подвалах, чердаках, подпольных каналах

Надземная

Подземная в проходных каналах

Подземная в непроходных каналах

Подземная бесканальная

Вид изоляции

пенокаучук**

волокнистая

пенопласты*

пенокаучук**

волокнистая

пенопласты*

волокнистая

пенопласты*

волокнистая

армопенобетон

пенополимербетон

пенополиуретан***

Отопления и горячего водоснабжения

-

1,35 × 10-2

7 × 10-3

6,5 × 10-3

-

-

-

-

-

-

-

-

Холодного водоснабжения

4,2 × 10-3

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Централизованного теплоснабжения

-

1,35 × 10-2

7 × 10-3

-

1,8 × 10-2

7 × 10-3

2,2 × 10-2

8 × 10-3

4,6 × 10-2

2,7 × 10-2

5 × 10-3

1,65 × 10-4

Систем кондиционирования

6,5 × 10-3

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Примечание: * пенопласты с преимущественно закрытопористой структурой, пенополиуретан, пенополистирол и др.

** пенокаучуки типа Аэрофлекс, пенополиэтилен типа Экофлекс и др.

*** пенополиуретан в жесткой полиэтиленовой оболочке с дистанционным контролем влажности.


Приложение А

Обязательное

Нормы плотности теплового потока, Вт/м через поверхность изоляции трубопроводов систем инженерного оборудования зданий, расположенных в помещении

Таблица А.1.

При числе часов работы в год 5200 и менее

Наружный диаметр трубы, мм

Средняя температура теплоносителя, °С

50

70

90

110

130

150

18

12

16

20

24

28

32

25

14

18

23

27

32

36

45

18

24

29

34

40

46

57

20

26

32

38

44

51

76

23

30

37

44

51

58

89

26

33

40

48

55

62

108

29

37

45

53

61

69

133

33

42

50

60

68

77

159

37

47

56

67

76

86

219

46

58

69

81

92

104

273

54

68

81

93

107

120

Таблица А.2.

При числе часов работы в год более 5200

Наружный диаметр трубы, мм

Средняя температура теплоносителя, °С

50

70

90

110

130

150

18

10

13

17

20

24

28

25

11

15

19

23

27

32

45

14

19

24

29

34

39

57

16

21

27

32

38

43

76

19

24

31

37

43

50

89

20

27

33

40

46

53

108

22

30

37

44

51

59

133

25

33

41

49

57

65

159

29

37

46

54

63

72

219

35

45

55

66

76

86

273

41

53

65

76

87

99

Приложение Б

Обязательное

Нормы плотности теплового потока, Вт/м, через поверхность изоляции трубопроводов систем инженерного оборудования зданий, расположенных в подвалах, чердаках и других неотапливаемых помещениях

Таблица Б.1.

При числе часов работы в год 5200 и менее

Наружный диаметр трубы, мм

Средняя температура теплоносителя, °С

50

70

90

110

130

150

18

7

10

14

18

21

26

25

8

12

16

20

25

29

45

11

16

22

27

33

38

57

13

19

25

31

36

43

76

16

23

29

36

43

50

89

17

25

33

40

47

54

108

20

29

37

45

53

61

133

23

33

42

51

61

69

159

27

38

48

58

68

78

219

35

48

61

73

85

97

273

41

57

73

87

101

115

Таблица В.2.

При числе часов работы в год более 5200

Наружный диаметр трубы, мм

Средняя температура теплоносителя, °С

50

70

90

110

130

150

18

6

9

13

16

20

23

25

7

11

15

19

23

26

45

10

15

20

24

29

34

57

11

17

22

27

33

38

76

13

20

26

32

38

44

89

15

22

28

35

41

48

108

17

24

32

39

46

53

133

20

28

36

44

53

60

159

22

32

41

49

59

67

219

29

40

52

62

73

83

273

34

48

60

72

85

97

Приложение В

Обязательное

Нормы плотности теплового потока через поверхность изоляции трубопроводов с отрицательными температурами, расположенными на открытом воздухе

Таблица В.1.

Наружный диаметр трубопровода, мм

Средняя температура вещества, °С

0

-10

-20

-40

-60

нормы линейной плотности теплового потока, Вт/м

18

3

3

4

6

7

25

3

4

5

6

8

45

4

5

5

7

9

57

5

5

6

8

9

76

6

6

7

9

10

89

6

6

8

10

11

108

7

7

9

11

13

133

8

9

12

14

16

159

8

9

10

13

16

219

10

10

12

16

18

273

11

12

14

18

20

325

12

13

16

20

23

Плоские поверхности

Нормы поверхностной плотности теплового потока, Вт/м2

11

12

12

13

14

Таблица В.2.

Нормы плотности теплового потока при расположении трубопроводов в помещении

Наружный диаметр трубопровода, мм

Средняя температура вещества, °С

0

-10

-20

-40

-60

нормы линейной плотности теплового потока, Вт/м

18

5

6

6

7

8

25

6

7

7

8

9

45

7

7

8

9

11

57

7

8

9

10

12

76

8

9

9

11

13

89

9

9

10

12

13

108

10

10

11

13

14

133

11

11

12

14

16

159

12

13

13

16

17

219

15

16

16

19

21

273

16

17

19

20

23

325

19

20

21

23

26

Плоские поверхности

Нормы поверхностной плотности теплового потока, Вт/м2

15

16

17

18

19

Приложение Г

Обязательное

Нормы плотности теплового потока, Вт/м, через поверхность изоляции трубопроводов двухтрубной надземной прокладки водяных тепловых сетей

Таблица Г.1.

При числе часов работы в год 5200 и менее

Наружный диаметр трубы, мм

Нормы плотности теплового потока для подающей (65 °С) и обратной трубы (50 °С)

Нормы плотности теплового потока для подающей (90 °С) и обратной трубы (50 °С)

57

37

44

76

43

50

89

46

55

108

52

60

133

59

68

159

64

75

219

79

92

273

92

106

325

103

119

377

116

132

426

125

145

480

139

159

530

150

171

630

170

195

720

192

217

820

213

241

920

234

265

1020

254

291

Таблица Г.2.

При числе часов работы в год более 5200

Наружный диаметр трубы, мм

Нормы плотности теплового потока для подающей (65 °С) и обратной трубы (50 °С)

Нормы плотности теплового потока для подающей (90 °С) и обратной трубы (50 °С)

57

30

36

76

34

41

89

37

45

108

41

49

133

46

55

159

51

60

219

62

73

273

71

84

325

80

94

377

89

104

426

97

113

480

106

124

530

115

133

630

131

151

720

146

168

820

160

186

920

178

204

1020

193

222

Приложение Д

Обязательное

Нормы плотности теплового потока, Вт/м, через поверхность изоляции трубопроводов двухтрубной подземной и бесканальной прокладки водяных тепловых сетей

Таблица Д.1.

При числе часов работы в год 5200 и менее

Наружный диаметр трубы, мм

Нормы плотности теплового потока для подающей (65 °С) и обратной трубы (50 °С)

Нормы плотности теплового потока для подающей (90 °С) и обратной трубы (50 °С)

57

32

37

76

37

42

89

40

45

108

45

51

133

50

58

219

57

65

219

69

78

273

78

88

325

95

107

426

116

128

480

133

150

530

161

178

630

180

199

720

200

222

820

224

248

920

248

274

Таблица Д.2.

При числе часов работы в год более 5200

Наружный диаметр трубы, мм

Нормы плотности теплового потока для подающей (65 °С) и обратной трубы (50 °С)

Нормы плотности теплового потока для подающей (90 °С) и обратной трубы (50 °С)

57

25

30

76

29

34

89

31

36

108

35

40

133

39

46

159

44

52

219

54

62

273

61

69

325

73

84

426

88

100

480

102

115

530

121

137

630

137

153

720

152

170

820

168

187

920

185

207

Приложение Е

Обязательное

Нормы плотности теплового потока, Вт/м, через поверхность изоляции трубопроводов двухтрубной подземной канальной прокладки водяных тепловых сетей

Таблица Е.1.

При числе часов работы в год 5200 и менее

Наружный диаметр трубы, мм

Нормы плотности теплового потока для подающей (65 °С) и обратной трубы (50 °С)

Нормы плотности теплового потока для подающей (90 °С) и обратной трубы (50 °С)

57

29

34

76

32

39

89

35

42

108

39

47

133

44

53

159

49

59

219

50

71

273

71

83

325

81

94

426

98

115

480

107

125

530

118

137

630

134

156

720

151

175

820

168

195

920

186

216

Таблица Е.2.

При числе часов работы в год более 5200

Наружный диаметр трубы, мм

Нормы плотности теплового потока для подающей (65 °С) и обратной трубы (50 °С)

Нормы плотности теплового потока для подающей (90 °С) и обратной трубы (50 °С)

57

25

30

76

29

35

89

31

37

108

34

40

133

39

46

159

42

50

219

52

61

273

60

71

325

67

79

426

81

96

480

89

104

530

96

116

630

111

129

720

123

144

820

137

160

920

151

176

Ключевые слова: трубопроводы, изоляция тепловая, расчет, нормы плотности теплового потока

Еще документы скачать бесплатно

Интересное

Гост 12821 80 Допуски и посадки Журнал нивелирования Инструкция по пожарной безопасности Испытание предохранительных Поясов Категории дорог Обязанности стропальщика Разрешенная максимальная масса грузового автомобиля СП 42 102 2004 Свес кровли плоской полимерной Сортамент металлопроката Сортамент уголков Сто асчм 20 93 Технологические трубопроводы Условные обозначения на чертежах