Теплотехнический расчёт изоляции трубопроводов: формулы и примеры

Теплотехнический расчёт: зачем он нужен и когда обязателен

Теплотехнический расчёт теплоизоляции трубопровода — обязательный элемент раздела «Тепловая изоляция» (ТИ) проектной документации согласно СП 61.13330.2020 (раздел 6) для всех объектов, финансируемых с привлечением бюджетных средств (ПП РФ №815). Для коммерческих объектов расчёт рекомендуется как обоснование проектных решений. Расчёт определяет толщину изоляции, обеспечивающую нормируемую плотность теплового потока (приложение Б СП 61.13330) или предотвращение конденсации (п. 6.4). Без расчёта проектная документация не проходит экспертизу.

Основная формула и компоненты

Линейная плотность теплового потока через цилиндрическую изоляцию: q = (t_w − t_a) / [ln(d_i/d) / (2πλ) + 1/(π·d_i·α)] (Вт/м), где d — наружный диаметр трубы (м), d_i = d + 2δ — диаметр по изоляции, λ — расчётная теплопроводность изоляции (Вт/м·К), α = 10 Вт/м²·К (помещение) или 20+ (открытый воздух) — коэффициент теплоотдачи с поверхности. Итерационный алгоритм: задаём начальное δ → вычисляем t_m = (t_w + 40)/2 (горячая) → λ_расч = λ₀ + k_t(t_m−20) → d_i → q. Если |q − q_n| > 1% → корректируем δ → повторяем.

Пример 1: трубопровод отопления ∅ 108 мм в помещении

Исходные: d = 0,108 м, t_w = 95°C, t_a = +20°C, α = 10, каучук (λ₀ = 0,036, k_t = 0,0001). q_n = 52 Вт/м (прил. Б). Предварительно δ = 30 мм. t_m = (95+40)/2 = 67,5°C. λ_расч = 0,036 + 0,0001×(67,5−20) = 0,0408. d_i = 0,108+2×0,03 = 0,168. R_i = ln(0,168/0,108)/(2π×0,0408) = 1,727. R_s = 1/(π×0,168×10) = 0,189. q = (95−20)/(1,727+0,189) = 39,1 Вт/м. q < q_n (52) — толщина 30 мм достаточна. Снижаем до 25 мм: d_i = 0,158, R_i = ln(0,158/0,108)/(2π×0,0408) = 1,487, R_s = 1/(π×0,158×10) = 0,201, q = 75/1,688 = 44,4 < 52 — 25 мм тоже проходит. Снижаем до 20 мм: d_i = 0,148, q = 75/(1,273+0,215) = 50,4 < 52. Принимаем 20 мм с небольшим запасом.

Пример 2: трубопровод холодоснабжения ∅ 76 мм

Исходные: d = 0,076 м, t_w = +7°C (ХВС), t_a = +28°C, φ = 65%, t_d = +20,8°C, каучук ECO (λ₀ = 0,035, k_t = 0,0001). Задача: обеспечить t_s > t_d + 1°C. δ = 19 мм. t_m = (7−10)/2 = −1,5°C. λ_расч = 0,035+0,0001×(−1,5−20) = 0,0329. d_i = 0,114. R_i = ln(0,114/0,076)/(2π×0,0329) = 1,953. t_s = 28 − (28−7)×0,1/(1,953+0,1) = 28 − 2,1/2,053 = +27,0°C. t_s (27,0) > t_d+1 (21,8) — проходит. Принимаем 19 мм.

Готовая таблица толщин для типовых случаев

Нормативные документы

1. СП 61.13330.2020, раздел 6, приложение Б
2. СП 50.13330.2012
3. ГОСТ 31913-2011