Изоляция труб

редактировать

Изоляция труб и изоляция здания показаны вместе во время строительства и после завершения в многоквартирном доме в Онтарио, Канада.

Изоляция труб равна термическая или акустическая изоляция трубопроводов.

Содержание

1 Применение
- 1.1 Контроль конденсации
- 1.2 Обмерзание труб
- 1.3 Энергосбережение
- 1.4 Защита от экстремальных температур
- 1.5 Контроль шума
2 Факторы, влияющие на производительность
3 Материалы
- 3.1 Минеральная вата
- 3.2 Стекловата
- 3.3 Гибкая эластомерная пена
- 3.4 Жесткая пена
- 3.5 Полиэтилен
- 3.6 Ячеистое стекло
- 3.7 Аэрогель
4 Нагрев расчет расхода и R-значение
5 Ссылки
6 Внешние ссылки

Применения

Контроль конденсации

Там, где трубы работают при температурах ниже температуры окружающей среды, существует возможность образования водяного пара чтобы конденсировать на поверхности трубы. Известно, что влага способствует возникновению многих различных типов коррозии, поэтому предотвращение образования конденсата на трубопроводе обычно считается важным.

Изоляция трубы может предотвратить образование конденсата, поскольку температура поверхности изоляции будет отличаться от температуры поверхности трубы. Конденсации не будет при условии, что (а) изоляционная поверхность находится выше температуры точки росы воздуха; и (b) изоляция включает в себя некоторую форму барьера для водяного пара или замедлителя схватывания, который предотвращает прохождение водяного пара через изоляцию с образованием на поверхности трубы.

Обмерзание трубы

Поскольку некоторые водопроводные трубы расположены снаружи или в неотапливаемых зонах, где температура окружающей среды может иногда опускаться ниже точки замерзания воды, любая вода в трубопроводе может потенциально замерзнуть. Когда вода замерзает, она расширяется, и это расширение может вызвать отказ системы трубопроводов любым из множества способов.

Изоляция труб не может предотвратить замерзание стоячей воды в трубопроводах, но может увеличить время, необходимое для того, чтобы произошло замерзание, тем самым снижая риск замерзания воды в трубах. По этой причине рекомендуется изолировать трубопроводы, подверженные риску замерзания, а местные правила водоснабжения могут требовать применения изоляции трубопроводов для снижения риска замерзания труб.

Для данной длины требуется меньшая Труба с внутренним диаметром удерживает меньший объем воды, чем труба с большим внутренним диаметром, и поэтому вода в трубке с меньшим внутренним диаметром будет замерзать легче (и быстрее), чем вода в трубке с большим внутренним диаметром (предполагая эквивалентные условия). Поскольку трубы с меньшим внутренним диаметром представляют больший риск замерзания, изоляция обычно используется в сочетании с альтернативными методами предотвращения замерзания (например, модулируя обогреватель кабеля или обеспечивая постоянный поток воды по трубе).

Энергосбережение

Изолированные трубопроводы подачи горячей воды и обратной гидроники на газовом котле

Поскольку трубопроводы могут работать при температурах, далеких от температуры окружающей среды, и скорости теплового потока от трубы связано с разницей температур между трубой и окружающим окружающим воздухом, тепловой поток от трубопровода может быть значительным. Во многих ситуациях этот тепловой поток нежелателен. Применение теплоизоляции труб приводит к термическому сопротивлению и снижает тепловой поток.

Толщина теплоизоляции труб, используемая для экономии энергии, варьируется, но, как правило, трубы, работающие при более экстремальных температурах, демонстрируют больший тепловой поток и применяется большая толщина из-за большей потенциальной экономии.

Расположение трубопроводов также влияет на выбор толщины изоляции. Например, в некоторых обстоятельствах трубопроводы отопления в хорошо изолированном здании могут не нуждаться в изоляции, поскольку тепло, которое «теряется» (то есть тепло, которое течет из трубы в окружающий воздух), может считаться «полезным» для отопления. здание, как таковое, «потерянное» тепло в любом случае будет эффективно удерживаться структурной изоляцией. И наоборот, такие трубопроводы могут быть изолированы, чтобы предотвратить перегрев или ненужное охлаждение в помещениях, через которые они проходят.

Защита от экстремальных температур

Если трубопровод работает при чрезвычайно высоких или низких температурах, существует вероятность получения травм в случае физического контакта любого человека с поверхностью трубы. Порог человеческой боли варьируется, но несколько международных стандартов устанавливают рекомендуемые пределы температуры прикосновения.

Поскольку температура поверхности изоляции отличается от температуры поверхности трубы, обычно такая, что поверхность изоляции имеет «менее экстремальную» температуру, изоляция трубы может использоваться для приведения температур прикосновения к поверхности в безопасный диапазон.

Контроль шума

Трубопровод может работать как канал для шума, чтобы перемещаться из одной части здания в другую (типичный пример этого можно увидеть с отходами - водопровод внутри здания). Звукоизоляция может предотвратить передачу шума, воздействуя на увлажнение стенки трубы и выполняя функцию акустической развязки везде, где труба проходит через неподвижную стену или пол и где труба механически закреплена.

Трубопроводы также могут излучать механический шум. В таких условиях отрыв шума от стенки трубы может быть достигнут за счет звукоизоляции, включающей звуковой барьер высокой плотности .

Факторы, влияющие на производительность

Относительные характеристики изоляции различных труб при любом заданном на приложение может влиять множество факторов. Основными факторами являются:

Теплопроводность (значение «k» или «λ»)
Поверхность коэффициент излучения (значение «ε»)
Вода -устойчивость к испарению (значение «μ»)
Толщина изоляции
Плотность

Другие факторы, такие как уровень содержания влаги и раскрытие стыков, могут влиять на общие характеристики изоляции трубы. Многие из этих факторов перечислены в международном стандарте EN ISO 23993.

Материалы

Изоляционные материалы для труб бывают самых разнообразных форм, но большинство материалов относятся к одной из следующих категорий.

Минеральная вата

Минеральная вата, включая каменную и шлаковую ваты, представляют собой неорганические нити минерального волокна, связанные вместе с использованием органических связующих. Минеральная вата способна работать при высоких температурах и демонстрирует хорошие показатели огнестойкости при испытаниях.

Минеральная вата используется на всех типах трубопроводов, особенно в промышленных трубопроводах, работающих при более высоких температурах.

Стекловата

Стекловата представляет собой высокотемпературный волокнистый изоляционный материал, похожий на минеральную вату, в котором неорганические пряди стекловолокна связаны вместе с помощью связующего.

Как и другие виды минеральной ваты, изоляция из стекловаты может использоваться для термических и акустических задач.

Гибкие эластомерные пены

Это гибкие, с закрытыми ячейками, резиновые пены на основе NBR или каучука EPDM. Гибкие эластомерные пенопласты обладают настолько высоким сопротивлением прохождению водяного пара, что они обычно не требуют дополнительных барьеров для водяного пара. Такая высокая паростойкость в сочетании с высокой излучательной способностью поверхности резины позволяет гибким эластомерным пенам предотвращать образование поверхностной конденсации при сравнительно небольшой толщине.

В результате гибкие эластомерные пены широко используются в трубопроводах охлаждения и кондиционирования воздуха. Гибкие эластомерные пены также используются в системах отопления и горячего водоснабжения.

Жесткая пена

Изоляция труб из жесткого фенольного, PIR или пенополиуретана изоляция широко распространена в некоторых странах.. Изоляция из жесткого пенопласта имеет минимальные акустические характеристики, но может иметь низкие значения теплопроводности 0,021 Вт / (м · К) или ниже, что позволяет соблюдать законодательство по энергосбережению при использовании изоляции меньшей толщины.

Полиэтилен

Полиэтилен - это гибкая вспененная пластиковая изоляция, которая широко используется для предотвращения замерзания труб бытового водоснабжения и уменьшения потерь тепла из труб бытового отопления.

Огнестойкость полиэтилена обычно соответствует 25/50 E84 при толщине до 1 дюйма.

Ячеистое стекло

100% стекло, изготовленное в основном из песка, известняка и кальцинированной соды.

Аэрогель

Кремнезем Аэрогель изоляция имеет самую низкую теплопроводность среди любой коммерчески производимой изоляции. Хотя ни один производитель в настоящее время не производит секции труб из аэрогеля, можно обернуть одеяло из аэрогеля. вокруг трубопроводов, что позволяет им выполнять функции изоляции труб.

Использование аэрогеля для изоляции труб в настоящее время ограничено.

Расчет теплового потока и R-значение

Прохождение теплового потока Изоляцию сквозной трубы можно рассчитать, следуя уравнениям, изложенным в стандартах ASTM C 680 или EN ISO 12241. Тепловой поток определяется следующим уравнением:

q = Θ i - Θ a RT {\ displaystyle q = { \ frac {\ Theta _ {i} - \ Theta _ {a}} {R_ {T}}}}

{\ displaystyle q = { \ frac {\ Theta _ {i} - \ Theta _ {a}} {R_ {T}}}}

Где:

$Θ i {\ displaystyle \ Theta _ {i}}$ $\ Theta _ {i}$ внутренняя температура трубы е,
$Θ a {\ displaystyle \ Theta _ {a}}$ ${\ displaystyle \ Theta _ {a}}$ - температура окружающей среды, а
$RT {\ displaystyle R_ {T}}$ $R_T$ - это суммарное тепловое сопротивление всех слоев изоляции, а также сопротивления теплопередаче внутренней и внешней поверхности.

Для расчета теплового потока сначала необходимо рассчитать тепловое сопротивление («R-значение ") для каждого слоя изоляции.

Для изоляции трубы R-значение зависит не только от толщины изоляции и теплопроводности («k-value»), но также от внешнего диаметра трубы и средней температуры материала. По этой причине чаще используется значение теплопроводности при сравнении эффективности изоляции труб, а значения R изоляции труб не подпадают под действие правила R-значения FTC США.

Тепловое сопротивление каждого изоляционного слоя рассчитывается по следующему уравнению:

R = D x ln ⁡ (D e / D i) λ {\ displaystyle R = {\ frac {D_ {x} \ ln (D_ {e} / D_ {i})} {\ lambda}}}

{\ displaystyle R = {\ frac {D_ {x} \ ln (D_ {e } / D_ {i})} {\ lambda}}}

Где:

$D e {\ displaystyle D_ {e}}$ $D_ {e}$ - внешний диаметр изоляции,
$D i {\ displaystyle D_ {i}}$ $D_{i}$ представляет внутренний диаметр изоляции,
$λ {\ displaystyle \ lambda}$ $\ lambda$ представляет теплопроводность («значение k») в средняя температура изоляции (для получения точных результатов необходимы итерационные расчеты), а
$D x {\ displaystyle D_ {x}}$ $D_ {x}$ равно $D e {\ displaystyle D_ {e}}$ $D_ {e}$ , если при расчете потерь тепла будет использоваться $D e {\ displaystyle D_ {e}}$ $D_ {e}$ для расчета площади или $D i {\ displaystyle D_ {i}}$ $D_{i}$ если это будет Я использую $D i {\ displaystyle D_ {i}}$ $D_{i}$ .

Расчет сопротивления теплопередаче внутренней и внешней поверхностей изоляции более сложен и требует расчета коэффициентов нагрева внутренней и внешней поверхностей перевод. Уравнения для его расчета основаны на эмпирических результатах и варьируются от стандарта к стандарту (и ASTM C 680, и EN ISO 12241 содержат уравнения для оценки поверхностных коэффициентов теплопередачи).

Ряд организаций, таких как Североамериканская ассоциация производителей изоляционных материалов и Firo Insulation, предлагают бесплатные программы, позволяющие рассчитывать тепловой поток через изоляцию труб.

Ссылки

Внешние ссылки

На Wikimedia Commons есть материалы, связанные с покрытием труб.

Руководство по проектированию механической изоляции - Национальная ассоциация по изоляции
R -Значения по изоляционным материалам - InspectAPedia