Расчет теплопотерь полипропиленовых труб
Гравитационное отопление из полипропиленовой трубы
Многим людям может показаться, что поскольку у полипропилена маленькая теплопроводность в 200 раз меньше чем у стали, то и отдавать тепло такая труба будет очень мало. Однако это не так. Разница теплоотдачи у полипропилена меньше на 15 — 30 %, чем у стальной трубы. Зависит от диаметра. Чем больше диаметр, тем больше разница.
Ниже приведены таблицы, где указана теплоотдача от трубопровода. Подходит для понимания, сколько выделяется тепловой энергии в отапливаемом помещении.
Теплоотдача от стальной трубы
Теплоотдача от полипропиленовой трубы
Разница теплоотдачи у полипропилена меньше на 15 — 30 %, чем у стальной трубы. Давайте разбираться, почему разница такая маленькая.
Чтобы это понять разберем немного теорию передачи тепла.
Теплоотдача трубы в атмосферу происходит только от поверхности трубы, а не с глубины трубы или еще откуда-нибудь. От поверхности трубы тепло уходит двумя способами: Радиоактивным излучением и конвективным теплообменом.
Радиоактивное излучение — это не только страшные волны, которые убивают человека. Радиоактивные волны могут быть безопасные в некотором спектре диапазона волн. Например, те, которые передают тепло прямыми лучами.
Конвективный теплообмен — это прямой контакт воздуха с поверхностью трубы. Воздух, нагреваясь от трубы, расширяется, становиться легче, и поднимается вверх, освобождая пространство для другой порции воздуха. Воздух постоянно омывает поверхность трубы, тем самым отбирает тепло у поверхности трубы.
Мощность передачи тепла от поверхности трубы имеет свой предел. То есть передача тепла в атмосферу происходит с некоторой долей сопротивления. Воздух, который окутывает поверхность, служит еще и тепловым сопротивлением. Тепловая энергия через тепловое излучение тоже уходит плохо.
Поэтому при передаче тепла в атмосферу учитывается не только теплопроводность материала трубы, но и тепловое излучение и конвекция.
Сопротивление теплопередачи стенок трубы не так велико по сравнению с тепловым и конвективным сопротивлением. Поэтому теплопроводность полипропилена не на столько маленькая, чтобы сильно повлиять на теплоотдачу.
И у стальной трубы бесполезно увеличивать теплопроводность, чтобы улучшить теплоотдачу. То есть если вы поставите трубопровод с теплопроводностью выше стали в два раза, то это не увеличит теплоотдачу поверхности в два раза.
Сколь угодно много бы мы не увеличивали теплопроводность стенки трубы, хоть до бесконечности увеличение теплоотдачи будет ничтожно маленьким значением.
Сама поверхность может влиять на сопротивление тепловым излучением. Например, черная поверхность лучше передает тепловое излучение, чем белая поверхность. Краски на радиаторах, имеют повышенные свойства теплового излучения.
То, что даже полипропиленовая труба дает теплоотдачу от трубы, это плюс в пользу полипропиленовой трубы. Полипропиленовая труба может быть использована в качестве регистрового отопления. То есть полипропиленовая труба может быть источником теплопередачи.
Если трубопровод может отдавать тепло, то это увеличивает гравитационный напор. Или еще есть такое понятие, как разгонная петля / коллектор или труба в ГСО. Полипропиленовая труба может быть использована, как разгонная петля.
Почему же полипропиленовая труба мало используется для гравитационной системы отопления?
Конечно, ее можно использовать, но очень осторожно. Я попробую рассказать все нюансы про полипропиленовый трубопровод.
У сантехников, в том числе и у меня есть мысли о том, что полипропиленовая труба не любит высоких температур. Кот-то говорит, что нельзя превышать 75 градусов, кто-то говорит 80 градусов. Производители труб заявляют, что полипропиленовая труба будет работать нормально до 90 градусов. Но, во всяком случае, есть один неоспоримый аргумент это то, что чем выше температура, тем меньше срок службы этой трубы. Она быстрее потрескается или лопнет, и будут протечки. Сложно дать прогноз на срок службы трубы.
Очень часто гравитационную систему отопления используют с (ТТК) ТвердоТопливным Котлом. А ТТК может выдавать высокие температуры выше 90 градусов. Поэтому для гравитационной системы отопления можно использовать полипропиленовый трубопровод, но очень осторожно. Как можно обезопасить полипропилен от высоких температур, это купить ТТК меньшей мощности в два раза меньше, чем максимальные теплопотери дома. Лучше купить два ТТК на 50% максимальных теплопотерь дома. Ну, а если используете ТА, то там нужен особый расчет в таком случае мощность ТА может быть в два раза больше чем максимальные тепловые потери дома.
Полипропиленовые трубы имеют свойство удлиняться, но с этим можно бороться использовать запасы на удлинение трубы. Трубы реально растут, и это потом выглядит ужасно! При удлинении труб могут появляться волны – изгибы. Чтобы было меньше волн придется часто ставить кранштейны и пробовать делать скользящие кранштейны. То есть труба при удлинении должна двигаться по кронштейнам.
Еще пишут в интернете, что полипропиленовые трубы фонят, выделяют вредные вещества в воздух, которым мы дышим. Пишут, что максимальная температура им до 75 градусов, чтобы они прослужили лет 30. При повышении температуры вредные вещества еще больше выделяются. Также для ГСО требуются большие диаметры, а это значит, что вредные выделения будут еще больше.
Не исключено, что могут попадаться трубы плохого качества, которые как раз и выделяют вредные вещества при ее нагревании. Поэтому не поленитесь в магазине понюхать полипропиленовую трубу, если она уже пахнет, то я думаю, эта труба будет выделять запах еще долго. Рекомендую покупать трубы у известного производителя на рынке, которые, как правило, производят трубы в пределах допустимых норм по выделению вредных веществ.
Если вы напугались полипропиленовой трубы, то можете рассмотреть стальные трубы из нержавеющий стали.
Если вы надумали делать трубу из стали и не хотите заниматься сваркой, то можете рассмотреть варианты из стальной нержавеющей стали например гофрированная или от валтека прямая труба.
Но скажу вам, что гофрированная нержавеющая сталь по моему личному опыту выделяет не приятный запах при нагревании.
Например, если вы сделаете из стали, которая ржавеет и покрасите вредной краской, то это тоже большой вопрос, как долго она будет выделять вредные вещества. А на рынке встречается очень плохая краска, которая может выделять вредные вещества годами.
Стальной трубопровод, который вы покрасите, тоже будет выделять запах краски и еще будет долго выделять вредные вещества, которые содержаться в краске.
Например, радиатор, купленный в магазине не факт, что краска, которая на нем не будет выделять вредные вещества. А это очень даже может быть. Мне попадались и попадаются такие радиаторы.
у нас в квартирах и домах могут быть много вещей, которые выделяют вредные вещества. Например, купленная кленка в магазинах бывает очень долго пахнет. Поэтому рекомендую не скупиться и выбрать известного производителя и не гоняться за дешевизной, у которых есть высокая доля вероятности использования вредных материалов.
Почему специалистам не нравится гравитационное отопление из полипропиленовой трубы?
Полипропилен не любит высокой температуры. Например, при температурах выше 75 градусов, полипропилен прослужит не долго. Полипропилену крайне не желательны высокие температуры выше 90 градусов. Гравитационное отопление используется с ТТК, а у ТТК высока вероятность скачков температуры. Полипропилен начинает трескаться, и потом труба может просто лопнуть, и будут течи. Важно брать малую мощность ТТК, чтобы не создавать высокие температуры в системе отопления, которые разрушают трубу. Лучше купить два ТТК мощностью два раза меньше максимальных тепловых потерь. Если используете ТА, то в таком случае мощность котла увеличивается. Там свои расчеты по мощности.
Если вы надумали делать отопление из полипропилена, то обязательно используйте полипропилен армированный с защитой от кислородной диффузии
Выбрать диаметры для гравитационной системы отопления поможет программа симулятор системы отопления.
Вы можете обратиться за услугами по расчету диаметров для вашей системы отопления сюда: Оставить заявку на расчет
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.
- 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
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 с изоляцией по длине и температуре окружающей среды. Теоретическое обоснование алгоритма и формулы расчета представлены ниже. 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». Указанные в результате значения потерь тепла трубопровода соотносятся к отрезку времени — 1 час. Чтобы получить расчет, нажмите кнопку «Рассчитать».
Смежные нормативные документы:
- СП 41-103-2000 «Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов»
- 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 (по СП 41-103-2000): Q = ((2π × λ × L × (Tвн — Tнар)) / ln(di / d)) × k
3,14);
Расчет тепловых потерь трубопровода
Для эффективного отопления жилых и коммерческих зданий, а также помещений другого назначения необходимо обеспечить достаточное количество тепловой энергии, а для этого нужно обязательно учитывать потери тепла в трубопроводе . Для реализации данной задачи специалисты регулярно проводят расчёты потерь тепловой энергии. За основу расчётов берутся различные формулы, но наиболее часто учитывается методика, приведённая в СНиП 2.04.14 (касается тепловой изоляции трубопроводов). Формулу, описанная в указанном нормативном документе, можно использовать для любых видов трубопроводов (исключением являются сети по транспортировке жидкостей и газов с температурой ниже 0 °С).
Как осуществляется расчёт тепловых потерь
Расчёты потерь тепловой энергии выполняются с учётом плотности исходящего теплового потока через изолированные поверхности трубопроводов . Для определения нужного параметра мы будем пользоваться табличными данными из методического пособия СНиП в расчёте на один метр трубы. Расчёт тепловых потерь для труб иного диаметра и теплоносителей с иной температурой, которые не приведены в таблице, осуществляется при помощи методов интер- и экстраполяции.
Расчётные потери тепловой энергии трубопроводом определяются по формуле:
- где q – значение удельной нормативной тепловой потери трубы длиной 1 метр, Вт/м (учитывается средняя температура теплоносителей и заданное количество годовой эксплуатации трубопровода – параметр определяют для каждого диаметра на основе табличных данных СНиП 2.04.14);
- K – коэффициент, указывающий на степень дополнительных потерь тепла с опорных частей трубопроводов и запорной арматуры (берутся табличные данные);
- B – коэффициент, указывающий на изменения плотности тепловых потоков через пенополиуретановую теплоизоляцию (для определения используются табличные значения СНиП 2.04.14);
- L – общая длина трубопроводной сети, м.
Для выполнения расчётов необходимо определить температуру теплоносителей:
- среднее значение температуры транспортируемой жидкости или газа за календарный год (для непрерывно работающей тепловой сети);
- среднее значение за период, когда среднесуточная температура окружающей среды опускается ниже +8 °С (для тепловой сети, работающей в период отопительного сезона).
В случае с двухтрубной водяной тепловой сети берут такие расчётные значения температуры:
- при температурном графике 180-70 по ДБН В.2.5-39 (трубы) / СНиП 2.04.14 ( изоляция трубопроводов ): +100 градусов на подачу, +50 на обрат;
- 150-70: +90, +50;
- 130-70: +65, +50;
- 95-70: +55/+65, +50;
- 80-50: +45 подача, +50 обрат.
Подобные расчёты не отображают фактические потери тепловой энергии, а только предназначены для определения нормативной величины, которую нельзя превышать согласно СНиП.
Способы снижения тепловых потерь
Помимо расчётов, также важно спланировать и принимать меры по снижению потерь тепла в трубопроводах . Для этих целей можно выполнять такие задачи:
- периодически проверять состояние трубопроводов;
- периодически осушать каналы;
- менять ветхие и часто повреждаемые участки труб;
- прочищать дренажи;
- наносить / восстанавливать антикоррозионное, тепло- и гидроизоляционное покрытие;
- повышать pH транспортируемой воды;
- обеспечить качественную водоподготовку подпиточной жидкости;
- организовать электрохимзащиту трубопровода;
- восстанавливать гидроизоляцию на стыках между плитами перекрытия;
- обеспечить вентиляцию каналов;
- устанавливать сильфонные компенсаторы;
- применять улучшенную трубную сталь и неметаллические трубопроводы;
- в реальном времени определять фактические потери тепла с помощью устройств учёта тепловой энергии;
- усилить надзор при аварийно-восстановительных работах;
- использовать для теплоснабжения потребителей не центральные, а индивидуальные тепловые точки.