Расчет толщины теплоизоляции: Пример расчета толщины теплоизоляции – ДомПрофКомплект

Пример расчета толщины теплоизоляции – ДомПрофКомплект

Как рассчитать толщину теплоизоляции?

Необходимая толщина теплоизоляции – это теплосопротивление (R). Теплосопротивление является величиной постоянной, которая рассчитывается для каждого региона в отдельности. За средний норматив возьмем следующие величины:

 

Теплосопротивление стен – 3,5 (м²*К/Вт)

Теплосопротивление потолка – 6 (м²*К/Вт)

Теплосопротивление стен – 4,6 (м²*К/Вт)

 

       При расчете теплоизоляции стен (пола, потолка), состоящих из нескольких слоев – общее теплосопротивление равно сумме показателей теплосопротивления каждого слоя:

 

R=

R₁+R₂+R₃

 

       Итак, толщина теплоизоляционного слоя (или теплосопротивление) расчитывается по формуле:

 

R = p/k

 

где р – толщина слоя (м),

     к – коэффициент теплопроводности материала (Вт/м*к)

 

       В таблице 1 приведены коэффициенты теплопроводности некоторых строительных и теплоизоляционных материалов.

 

Таблица 1. Коэффициент теплопроводности строительных материалов

 

Материал	Коэффициент теплопроводности (Вт/м*к)
Минеральная вата	0,045 – 0,07
Пенополистирол (пенопласт)	0,031 – 0,041
Стекловата	0,033 – 0,05
Эковата (целлюлозный утеплитель)	0,038 – 0,045
Опилки	0,07 – 0,93
ДСП, ОСП	0,15
Дуб	0,20
Сосна	0,16
Кирпич пустотелый	0,35 – 0,41
Кирпич красный глиняный	0,56
Керамзит	0,16
Железобетон	2,00

 

 Пример расчета толщины теплоизоляции

 

 

Рисунок 1. Расчет толщины теплоизоляции

 

       В счет примера возьмем кирпичную стену в полтора кирпича и сделаем расчет необходимого слоя теплоизоляции из минеральной ваты (рис. 1).

     1.  Нам необходимо теплосопротивление стены не менее 3,5 (м²*К/Вт). Следовательно, мы изначально должны узнать теплосопротивление данной стены. Толщина стены в полтора кирпича = 0,38 м. Коэффициент теплопроводности кирпича = 0,56 (Вт/м*к), итак по формуле:

 

R= p/k

R_(к)= 0,38/0,56

R_(к)= 0,68 (м²*К/Вт)

 

     2.  Что бы достичь необходимого показателя теплосопротивления в 3,5 (м²*К/Вт):

 

R

(_м) = R – R_(к)

R_(м)= 3,5 – 0,68

R_(м)= 2,85 (м²*К/Вт)

 

     3.  Исходя из основной формулы, мы делаем расчет толщины теплоизоляции, в нашем случае минеральной ваты:

 

p_(м)= Rk

p_(м)= 2,85 * 0,045

p_(м)= 0,128 (м)

 

       По данному расчету толщины теплоизоляции на кирпичную стену в полтора кирпича, необходимо минеральная вата толщиной 130 мм. Если учесть толщину отделочных внутренних и наружных работ, минвата, для удобства монтажа может укладываться, толщиной в 100 мм.

Калькуляторы расчета толщины теплоизоляции

Ссылки на онлайн калькуляторы

Калькулятор для зданий и сооружений tutteplo.ru

Калькулятор для трубопроводов tutteplo.ru

Калькулятор для холодильных помещений tutteplo.ru

Калькулятор теплоизоляции Euroizol

Калькулятор толщины утеплителя для наружного ограждения: стен, потолка, пола

Калькулятор ROCKWOOL

Калькулятор ROCKWOOL для расчета технической изоляции

Теплотехнический калькулятор

Расчет теплопотерь прямоугольного помещения

Калькулятор для расчета количества теплоизоляции от Knauf

Калькулятор с сайта penoplast2.by

PAROC Calculus – расчет технической изоляции

Расчет толщины теплоизоляции для технических, инженерных систем Armaflex

Технический калькулятор от ISOTEC

Калькулятор расчета теплоизоляции от ISOVER

Калькулятор расчет толщины теплоизоляции от Технониколь

Калькулятор теплопроводности

Калькулятор расчета расходных материалов для системы утепления фасада

Калькулятор от TEPLEX

Калькулятор от FOAMGLAS

Точка росы. расчет, определение

Расчет толщины теплоизоляции от URSA

Калькулятор расчета стоимости напыления ППУ на емкости и трубопроводы teplopena.com

Расчет стоимости напыления ППУ на ровную поверхность teplopena.com

Расчет стоимости напыления ППУ на полукруглый ангар teplopena.com

Расчет стоимости напыления ППУ на ангар-гараж teplopena.com

Калькулятор утеплителя, расчет теплоизоляции – экструдированный пенополистирол “Экстрол”

Алтайский край

Амурская область

Архангельская область

Астраханская область

Белгородская область

Брянская область

Владимирская область

Волгоградская область

Вологодская область

Воронежская область

Ивановская область

Иркутская область

Кабардино-Балкарская республика

Калининградская область

Калужская область

Камчатская область

Карачаево-Черкесская Республика

Кемеровская область

Кировская область

Костромская область

Краснодарский край

Красноярский край

Курганская область

Курская область

Ленинградская область

Липецкая область

Магаданская область

Московская область

Мурманская область

Ненецкий АО

Нижегородская область

Новгородская область

Новосибирская область

Омская область

Оренбургская область

Орловская область

Пензенская область

Пермский край

Приморский край

Псковская область

Республика Башкортостан

Республика Бурятия

Республика Дагестан

Республика Калмыкия

Республика Карелия

Республика Коми

Республика Марий Эл

Республика Мордовия

Республика Саха (Якутия)

Республика Северная Осетия – Алания

Республика Татарстан

Республика Тыва

Республика Хакасия

Ростовская область

Рязанская область

Самарская область

Саратовская область

Сахалинская область

Свердловская область

Смоленская область

Ставропольский край

Таймырский АО

Тамбовская область

Тверская область

Томская область

Тульская область

Тюменская область

Удмуртская республика

Ульяновская область

Хабаровский край

Ханты-Мансийский АО

Челябинская область

Чеченская республика

Читинская область

Чувашская Республика

Чукотский АО

Ярославская область

Расчет теплоизоляции. Расчет толщины теплоизоляции.

Грамотный расчет теплоизоляции является одной из важных задач в сфере промышленной теплоизоляции инженерных объектов. Для решения этой задачи руководствуются в первую очередь нормативными документами выбирая вид теплоизоляционной конструкции, рекомендуемые типы утеплителей, пароизоляционного и покровного слоев, а также способы их крепления и укладки, учитывая другие требования и рекомендации.

Teploton.RU с ответственностью профессионала относится к вопросу расчета тепловой изоляции и помогает своим Заказчикам сделать правильный выбор. Перейти в Контакты.

Расчет элементов кожуха отвода

В соответствии с ГОСТ и СНиП большинством производителей теплоизоляционных материалов создаются альбомы типовых конструкций в которых подробно описывается их продукция, её характеристики и свойства, рекомендации по использованию и монтажу, формулы для расчета тепловой изоляции, схемы, чертежи, эскизы, таблицы с уже расчитанной для определенных условий толщиной теплоизоляции и т.д. Это достаточно удобно и эффективно в виду многообразия утеплителей. Также в помощь потребителям предлагаются инструкции по монтажу.
Производить расчет толщины тепловой изоляции трубопроводов, емкостей, оборудования по формулам вручную затратно по времени и не всегда удобно в виду большого количества самих формул и различных коэффициентов, поэтому многие производители утеплителей позаботились и об этом, создав компьютерные программы расчетов. В них предлагается пользователю выбрать необходимые условия из типового перечня, возможно задать какие-то свои индивидуальные характеристики и уже сама программа выполняет расчет толщины теплоизоляции, других её характеристик, выводит отчет на экран или принтер, сэкономив до 95% времени, которое обычно тратится на эту задачу при расчете теплоизоляции вручную.

Программа расчета толщины теплоизоляции

Тем не менее, важно во всех деталях хорошо представлять, как правильно произвести расчет теплоизоляции, выбрать теплоизолирующий материал, грамотно задать параметры для расчета нужной толщины слоя тепловой изоляции, который, в первую очередь, определяется теплопроводностью выбранного материала, а также конструктивными характеристиками всей системы.

Не теряйтесь в расчетах, а обратитесь к профессионалу Teploton.RU.

Перейти в Контакты.

Расчет цепеленов для изготовления покрытия сферических поверхностей

видео-инструкция как рассчитать толщину своими руками, формула, цена, фото

Подбор утеплителя, который на протяжении долгих лет эксплуатации будет согревать жилые помещения, является важной задачей. Но, современные строительные магазины предлагают широкий ассортимент, поэтому предварительно нужно провести расчет толщины теплоизоляционного слоя и выяснить идеальное соотношение цены и качества.

Многие виды утеплителей позволяют надёжно защитить дом от холода, но зачем переплачивать, если можно подобрать действительно эффективный слой изоляции.

Утепление необходимым слоем

Основные данные

Разница температур

Проводя расчет толщины теплоизоляции нужно учесть начальные данные о здании:

• Ограждающие конструкции – основные элементы строения (стены, кровля, перекрытие) также обладают определёнными теплоизоляционными свойствами. При утеплении нужно учитывать изоляционные свойства данных элементов – в зависимости от климатического пояса, дополнительное утепление может и не понадобиться.
• Разница температур – чем ниже температура на улице, тем ниже температура внутри помещения. Высокая разница температур снаружи и внутри дома сигнализирует о необходимости качественного утепления.

Начальные данные, позволяющие провести расчет – теплоизоляция основных элементов, их термическое сопротивление и коэффициенты теплоотдачи.

Состав технологии расчета

Система утепления из нескольких слоёв

Первый пункт – выполнение расчетов теплотехнических и физико-химических показателей:

• Параметры дома – выполняется анализ постройки, для которой подбирается утеплитель. При этом учитывается основные материалы строения и их теплотехнические свойства.
• Условия эксплуатации – при использовании здания в качестве постоянного места жительства требуется качественное утепление. При использовании здания в качестве, скажем, летней дачи, можно пожертвовать некоторыми нюансами утепления.
• Требования – анализируются строительные документы, нормы и правила. Вычисляется необходимая влажность и температура воздуха жилых помещений.

Результатом проведённых расчетов является выбор слоя утепления. Пользуясь необходимыми показателями из строительных норм, условиями эксплуатации здания и показателями теплопроводности материалов ограждающих стен, проводится подбор слоя утеплителя.

Обратите внимание!
На качественность утепления может влиять неправильная технология – поэтому, желательно, после выбора толщины подобрать правильную систему устройства утепления.

На основе подобранных материалов и технологии устройства, составляется спецификация утепления. В данном документе указывается необходимое количество основных и вспомогательных элементов изоляции, а также их цена и разновидности.

Выбор утеплителя

На фото – различные теплоизоляторы

При подборе основной изоляции, следует учитывать важные свойства и характеристики:

• Теплопроводность – изоляция должна хорошо задерживать тепло в здании и не пропускать холод снаружи. Показатели теплопроводности различных утеплителей можно узнать из строительных документов.
• Упругость – данный показатель сильно влияет на процесс монтажа. Чем выше упругость – тем легче утеплитель монтировать.
• Водонепроницаемость – в зависимости от влияния на изоляцию влаги может полностью меняться инструкция его использования. Не переносимые влагу виды изоляции защищаются влагонепроницаемыми плёнками.
• Горючесть – показатель важный в плане безопасности. Горючие материалы могут не только способствовать распространению огня при пожаре, но и сами могут выступать в качестве очага.
• Звукоизоляция – если строение расположено недалеко от дороги или любого шумного места, лучше выбирать изоляцию с высокими звукоизоляционными показателями. Сочетание качественного звукоизоляционного утеплителя и пластиковых окон может полностью решить проблему с неприятными звуками с улицы.
• Устойчивость к повреждениям – от данного показателя зависит срок эксплуатации изоляции. Сегодня строительные рынки предлагают системы с довольно большим сроком работоспособности – до 100 лет.

Перед тем, как рассчитать толщину теплоизоляции стен и технологию устройства, нужно проанализировать вышеперечисленные показатели. Сделав правильный выбор, можно не только сохранить тепло в доме, но и застраховать строение от неприятных ситуаций.

Основная формула расчета

Выяснение необходимой толщины теплоизоляции

Чтобы своими руками провести расчет, можно воспользоваться упрощённой формулой:

Формула вычисления необходимого слоя

Значения, находящиеся в круглых скобках посередине, обозначаются как Rср и передают термическое сопротивление всех внешних стен дома. Рассчитывается по формуле:

Rср = 1/ав + Rс + 1/ан,

где:

• ав – коэффициент отдачи тепла внутренней поверхности стены;
• ан – коэффициент отдачи тепла наружной поверхности.
• ав = 8,7 åн = 23

Полное значение, расположенное в круглых скобках, передаёт суммарное сопротивление теплоотдаче строительных материалов стены. Обозначается Rс, рассчитывается:

Rс = R1 + R2 + Rn.

R1,R2, Rn – показатель теплоотдачи каждого слоя стены, рассчитывается:

Rn = δ / λ м2 •°C/Вт,

• δ – толщина слоя;
• λ – показатель теплопроводности слоя.

На первый взгляд формула расчета толщины теплоизоляции сложна, но если рассматривать её на примере реальной ситуации – оказывается, подсчёт занимает всего несколько минут.

Пример расчёта

Потери тепла жилого дома

В качестве примера возьмём жилой дом в г. Москва.

Основные данные:

• Основа внешних стен – силикатный кирпич;
• Внутренняя отделка – гипсокартон в один слой;
• Изоляция – пенополиуретан;
• Климатическая зона – вторая;

Характеристики, взятые из каталога свойств строительных материалов, приведены в таблице:

Таблица характеристик

По формуле проводится расчет:

δ утеплителя = 0,029 • (3,28 – (1/8,7 + 0,51/0,7 + 0,012/0,15 + 1/23))= 0,029 • (3,28 – 0,96) = 0,06 м

Окончательный итог показывает, что для г. Москва при приведённых выше исходных данных, слой пенополиуретана должен ровняться 60 мм.

Вывод

Толщина изоляции должна быть достаточной для организации в помещении необходимой температуры воздуха. Но, в тоже время, слой утеплителя, не нужно делать слишком большим – лишние сантиметры могут не приносить пользы, но обязательно ударят по карману финансово.

 

Чтобы узнать идеальную толщину изоляции – необходимо провести расчёты, которые покажут, как правильно утеплить строение и не потратить лишние деньги.

В представленном видео в этой статье можно узнать много дополнительной информации по этой теме.

Расчет толщины теплоизоляции

Как правильно определить толщину слоя теплоизоляции?

Самый эффективный способ предотвратить потери тепла в доме или теплотрассе – это защитить их теплоизоляцией. Эффективное утепление зависит от многих факторов, один из которых – это правильная толщина теплоизоляции. В качестве утеплителя применяют различные материалы, теплопроводность которых отличается. С одной стороны экономия на материале выльется в необязательные дополнительные затраты на оплату коммунальных услуг или потерей тепла теплоносителем; если же заложить завышенное количество утеплителя, это необоснованно удорожит строительство. Как правильно подойти к этому вопросу? Расчет толщины теплоизоляции напрямую связан с основным свойством утеплителя – способностью задерживать распространение тепла. Индикатором этого свойства в теплотехнике служит коэффициент теплопроводности, который показывает, какое количество тепла пропускает материал через единицу площади при изменении температуры на его поверхности на один градус. Чем ниже этот показатель, чем эффективней утеплитель.

Толщина изоляции зависит от толщины и материала стен, от вида выбранного утеплителя и от климатической зоны, в которой расположено здание. Чем ниже коэффициент теплопроводности материала, тем он эффективней.

Самыми эффективными утеплителями по этому показателю являются вспененные полимеры – пенополиуретан, пенополистирол и т.п. Керамзит, который повсеместно применялся в строительстве лет 20-30 назад, и применяется до сих пор, наименее эффективный теплоизоляционный материал по теплопроводности. Какой бы материал не выбирался, важно правильно определить его толщину.

Теплоизоляционный материал	Коэффициент теплопроводности, Вт/м² С
Пенополиуретан	0,02-0,025
Пенополистирол	0,035
Минеральная вата	0,04-0,045
Керамзит	0,15

Как рассчитать теплоизоляцию?

На практике фактическая толщина теплоизоляции рассчитывается через величину сопротивления теплопередачи материала, которая определяется по формуле:

R = d/K

где, d – толщина стены, К – коэффициент теплопроводности стенового материала. Стены также имеют способность сопротивляться потере тепла, хоть и не в такой степени, как теплоизоляционные материалы, поэтому в расчетах необходимо учесть и их вклад. Коэффициент теплопроводности строительных материалов выбирается согласно СНиП 2-3-79.

Материал	Коэффициент теплопроводности в сухом состоянии, Вт/м°С
Газобетон	0,12
Железобетон	1,69
Полнотелый глиняный кирпич	0,56
Пустотелый глиняный кирпич	0,26
Полнотелый силикатный кирпич	0,70
Дерево	0,09

 

Как видно из таблицы оптимальными с точки зрения теплопередачи являются дома из дерева и газобетона. Значение теплопроводности строительного материала, из которого построен дом, необходимо для дальнейших расчетов. В СНиП II-3-79 приведены значения сопротивления теплопередачи жилых строений в зависимости от климатической зоны, в которой они расположены.

Населенный пункт	Сопротивление теплопередаче R, м²*°С/Вт
Краснодар	3,60
Ростов-на-Дону	4,05
Астрахань	4,05
Калининград	4,10
Волгоград	4,35
Тула	4,65
Санкт-Петербург	4,65
Москва	4,70
Петропавловск-Камчатский	5,05
Вологда	5,00
Южно-Сахалинск	5,00

 

Порядок расчета Имея все данные, можно легко сделать расчет толщины утеплителя по формуле:

d = Rт * K

где, Rт – сопротивление теплопередаче теплоизоляции, К – коэффициент теплопроводности утеплителя (приведен в таблице). Rт определяется по формуле:

Rт = R – Rст где Rст – сопротивление теплопередаче стены здания, R – сопротивление теплопередаче для конкретной климатической зоны (приведен в таблице).

Рассмотрим пример расчета теплоизоляции дома, расположенного в Московской области и сложенного из газобетонных блоков толщиной 300 мм с утеплителем из пенополиуретана.

Толщина изоляции ППУ в этом случае будет определяться следующим образом:

1) Определяем сопротивление теплопередачи стен: Rст = 0,3/0,12 = 2,5 м²*°С/Вт

2) Определяем сопротивление теплопередачи, которым должен обладать дополнительный утепляющий слой: Rт = 4,7 – 2,5 = 2,2 м²*°С/Вт

3) Определяем толщину утепляющего слоя: d = 2,2 * 0,02 = 0,044 м (44 мм) В данном случае толщина ППУ дома составит 50 мм, согласно спецификации предлагаемой нами продукции. Используя калькулятор расчета теплоизоляции, можно самостоятельно рассчитать нужную толщину теплоизоляционного слоя дома или любого другого объекта. Похожими методиками определяется толщина теплоизоляции трубопроводов.

Наша компания предлагает готовые решения по утеплению жилых домов, производственных помещений, магистральных трубопроводов, включая запорную арматуру. Скорлупа ППУ с толщиной стенки 40-60 мм предназначена для утепления трубопроводов диаметром от 32 до 1220 мм. В нашем прайсе также есть плиты и панели ППУ разных размеров и толщин, готовые фасадные термопанели с клинкерной плиткой от лучших немецких производителей, фасадная лепнина из ППУ и сотни других наименований.

Расчет толщины теплоизоляции стен

Значение наружной теплоизоляции

Теплоизоляция любого здания это одна из важнейших конструктивных задач, которая требует пристального внимания уже на этапе планирования постройки. Неправильное утепление, либо его отсутствие может привести к крайне неблагоприятным последствиям, например, к промерзанию стен, или достижение в помещении температуры, при которой образовывается роса. Это также грозит выделением конденсата и, соответственно, нарушением уровня влажности.

Выбор оптимального материала и его толщины также немаловажный вопрос в любом строительстве, так как чрезмерное количество теплоизоляции может дать не только положительный результат, напротив, это ведет к излишней трате финансовых средств без особой выгоды. Так что грамотный расчет теплоизоляции – это первое о чем стоит позаботиться до покупки и монтажа самой системы утепления.

Порядок расчета теплоизоляции

В современном строительстве расчет теплоизоляции проводится в зависимости от теплосопротивления. Этот фактор является постоянной величиной, и высчитывается непосредственно для каждого отдельного региона, в зависимости от условий внешней среды. Существует несколько температурных зон, каждая из которых требует определенной толщины изолирующего слоя. Рассчитанное значение теплосопротивления признается минимально допустимым для зданий общественного предназначения.

Если предусмотрено использование нескольких слоев утеплителя, то расчет теплоизоляции проводится согласно формуле, где общее значение теплосопротивления приравнивается к сумме значений каждого отдельного слоя. Для расчета толщины самого слоя используют показатели толщины теплоизоляционного слоя разделенного на коэффициент теплопроводности материала. Последнее значение можно найти в специальных таблицах. Приведем некоторые из них:

• минеральная вата – 0,045-0,7;
• пенопласт – 0,031-0,041;
• кирпич – 0,35-0,41;
• керамзит – 0,16;
• железобетон – 2,0.

Пример расчета теплоизоляции

Так как обычная стена жилого дома имеет толщину в два кирпича, то именно эту цифру мы и возьмем за основу при расчете теплоизоляции. Также берем за основу температурную зону 1, значение теплосопротивления в которой должно быть не менее 2.8 кв. м*К/Вт.

В первую очередь высчитываем теплосопротивление самой кирпичной стены, которое у этого материала равно 0,7 (0,35х2), а толщина стены равна 0,51 м. Применив формулу «R= p/k», где R это теплосопротивление, p – толщина слоя, а k – коэффициент теплопроводности материала, получаем значение 0,73 кв. м*К/Вт. Для получения минимального значения теплосопротивления необходимо добавить слой утеплителя, допустим пенопласта. До достижения нужного нам значения не хватает еще 2,07 кв. м*К/Вт. Применив уже вышеуказанную формулу вычисляем толщину пенопластового слоя, учитывая среднее значение теплосопротивления пенопласта по таблице (0,035). Умножив 0,035 на 2,07, получаем толщину дополнительного теплоизоляционного слоя в 0,072.

Проведя подобный расчет теплоизоляции, делаем выводы, что для стены толщиной в два стандартных кирпича необходимо дополнительное утепление слоем пенопласта толщиной в 7, 2 см. Если между кирпичами присутствует воздушная прослойка с предусмотренной толщиной от 5 до 10 см, то для теплоизоляции такого фасада достаточно толщины слоя пенопласта в 7 см.

Пример задачи – Расчет толщины изоляции для трубы

Пример описания проблемы

Рассчитайте толщину изоляции (минимальное значение), необходимую для трубы, по которой проходит пар, при температуре 180 ⁰ C. Размер трубы составляет 8 дюймов, а максимально допустимая температура наружной стены изоляции составляет 50 ⁰ C. Теплопроводность изоляционного материала для диапазона температур трубы можно принять 0,04 Вт / м · К. Тепловые потери от пара на метр длины трубы должны быть ограничены до 80 Вт / м.

Решение

Решение этой проблемы, как показано ниже, довольно простое.

Согласно статье EnggCyclopedia о теплопроводности,

Для радиальной теплопередачи за счет теплопроводности через цилиндрическую стенку скорость теплопередачи выражается следующим уравнением:

Для данной задачи образца,

T ₁ = 50 ⁰ C
T ₂ = 180 ⁰ C
r ₁ = 8 “= 8 × 0.0254 м = 0,2032 м
k = 0,04 Вт / м · K
N = длина цилиндра

Q / N = Тепловые потери на единицу длины трубы
Q / N = 80 Вт / м

Следовательно, вставляя указанные числа в уравнение радиальной скорости теплопередачи сверху,

80 = 2π × 0,04 × (180-50) ÷ ln (r ₂ / 0,2032)

ln (r ₂ / 0,2032) = 2π × 0,04 × (180-50) / 80 = 0,4084

Следовательно, r ₂ / = r ₁ × e ^0,4084
r ₂ / = 0.2032 × 1,5044 = 0,3057 м

Следовательно, толщина изоляции = r ₂ – r ₁
толщина = 305,7 – 203,2 = 102,5 мм

Следует взять некоторый запас на толщину изоляции, потому что, если скорость кондуктивной теплопередачи окажется выше, чем скорость конвективной теплопередачи за пределами изоляционной стены, температура внешней изоляционной стены вырастет до более высоких значений, чем 50 ⁰ C. Следовательно, скорость кондуктивной теплопередачи должна быть ограничена более низкими значениями, чем оценки, использованные в этом примере задачи.Цель этого примера задачи – продемонстрировать расчеты радиальной теплопроводности, а практические расчеты толщины изоляции также требуют учета конвективной теплопередачи на внешней стороне изоляционной стены.

Оценка толщины изоляции, оптимальная толщина

Стандартизированная система оценки изоляции обеспечивает согласованность с изоляционными материалами, оцениваемыми по значениям R и U. R-значение является мерой теплового сопротивления, представляет сопротивление потоку тепла.Чем выше значение R, тем больше сопротивление и изоляционные свойства. U-значения прямо противоположны и представляют количество тепла, уходящего через материал. Чем ниже значение U, тем ниже скорость теплового потока и тем выше качество изоляции.
Он выражается как толщина материала, деленная на теплопроводность. Для теплового сопротивления всего сечения материала вместо единицы сопротивления разделите единицу теплового сопротивления на площадь материала.Если у вас есть единичное тепловое сопротивление стены, разделите его на площадь поперечного сечения и глубину стены, чтобы вычислить тепловое сопротивление. Единичная теплопроводность материала обозначается как C и является обратной величиной единичного теплового сопротивления. Это также можно назвать единичной поверхностной проводимостью, обычно обозначаемой h.


Оценка толщины для трубы: Определите минимальную толщину изоляции, необходимую для трубы, по которой проходит пар, при температуре 180 ^o C.Размер трубы составляет 400 мм NB, а максимально допустимая температура наружной стены изоляции составляет 50 ^o C. Теплопроводность изоляционного материала для диапазона температур трубы может быть принята равной 0,04 Вт / мК. Потери тепла от пара на метр длины трубы должны быть ограничены до 80 Вт / м.
Для радиальной теплопередачи за счет теплопроводности через цилиндрическую стенку скорость теплопередачи выражается следующим уравнением

T1 = 50 ^o C
T2 = 180 ^o C
r1 400 мм NB = 0.2032 м
k = 0,04 Вт / м · K
N = длина цилиндра
Q / N = Тепловые потери на единицу длины трубы
Q / N = 80 Вт / м
Следовательно, вставляя указанные числа в уравнение радиальной скорости теплопередачи сверху,
80 = 2pi 0,04 (180-50) ln (r ₂ / 0,2032)
ln (r ₂ / 0,2032) = 2pi 0,04 (180-50) / 80 = 0,4084
Следовательно, r ₂ = r ₁ e ^0,4084
r ₂ = 0,2032 1,5044 = 0,3057 м
Следовательно, толщина изоляции = r ₂ r ₁
толщина = 305.7 203,2 = 102,5 мм

Следует взять некоторый запас на толщину изоляции, потому что, если скорость кондуктивной теплопередачи окажется выше, чем скорость конвективной теплопередачи за пределы изоляционной стены, температура внешней изоляционной стены вырастет до значений, превышающих 500 ^o C. Следовательно, скорость кондуктивной теплопередачи должна быть ограничена до более низких значений, чем оценки, использованные в этом примере задачи. Цель этого примера задачи – продемонстрировать расчеты радиальной теплопроводности, а практические расчеты толщины изоляции также требуют учета конвективной теплопередачи на внешней стороне изоляционной стены.

Оптимальная толщина для трубы: Экономическая толщина изоляции зависит от первоначальной стоимости (затрат на изоляцию) и затрат на обслуживание изоляции, а также годовой стоимости потерь тепла, которая зависит от затрат на производство пара и теплопроводности отставание. Как правило, более толстая изоляция означает более высокие эксплуатационные расходы и более низкие затраты на потерю тепла.
Затраты на изоляцию : Стоимость изоляционного материала на метр длины равна
= пи * [(R2) ² (R1) ² ] * C1
Где С1 – стоимость утеплителя в рупиях за кубометр.
Эксплуатационные расходы : Потери тепла через изоляцию на трубе на метр длины определяются как Q = 2 * pi * k * [(T1-T2) / log (R2 / R1)]
Где
T1 – температура внутренней поверхности изоляции.
T2 – температура внешней поверхности изоляции.
R1 и R2 – это внутренний и внешний радиусы изоляции.
K – теплопроводность изоляционного материала.
Это умноженное на стоимость производства единицы энергии дает эксплуатационные расходы.
Оптимальная толщина : На графике отображается самая низкая точка, что дает экономичную толщину изоляции.Проектные данные

| WBDG – Руководство по проектированию всего здания

Введение

Этот раздел Руководства по проектированию механической изоляции представляет собой сборник информации и данных, которые могут быть полезны разработчикам и конечным пользователям систем механической изоляции. Раздел содержит несколько простых калькуляторов, позволяющих рассчитывать тепловой поток и температуру поверхности. Включены обсуждение и ссылки на другие более сложные компьютерные программы для выполнения этих вычислений.

Оценка тепловых потерь / тепловых потерь

Устойчивый одномерный тепловой поток через системы изоляции регулируется законом Фурье:

где:

q = скорость теплового потока, британских тепловых единиц / час

A = площадь поперечного сечения, нормальная к тепловому потоку, футы ²

k = теплопроводность изоляционного материала, британских тепловых единиц / час фут ² ° F

dT / dx = температурный градиент, ° F / дюйм

Для плоской геометрии конечной толщины уравнение сводится к:

q = k · A · (T 1 –T 2 ) / X

(2)

где:

X = толщина изоляции, дюйм.

Для цилиндрической геометрии уравнение принимает следующий вид:

q = k · A 2 · (T 1 –T 2 ) / (r 2 · ln (r 2 / r 1 ))

(3)

где:

r ₂ = внешний радиус, дюйм

r ₁ = внутренний радиус, дюйм

A ₂ = площадь внешней поверхности, фут ²

Термин r ₂ ln (r ₂ / r ₁ ) иногда называют «эквивалентной толщиной» изоляционного слоя.Эквивалентная толщина – это толщина изоляции, которая при установке на плоской поверхности будет давать тепловой поток, равный потоку тепла на внешней поверхности цилиндрической формы.

Теплоотдача от поверхностей представляет собой комбинацию конвекции и излучения. Обычно предполагается, что эти режимы являются аддитивными, и поэтому для оценки теплового потока к / от поверхности можно использовать комбинированный поверхностный коэффициент:

где:

ч _с = комбинированный коэффициент поверхности, БТЕ / ч фут ² ° F

ч _c = коэффициент конвекции, БТЕ / ч фут ² ° F

ч _r = коэффициент излучения, БТЕ / h фут ² ° F

Предполагая, что излучающая среда равна температуре окружающего воздуха, потери / приток тепла на поверхности можно рассчитать как:

q = h с · A · (T surf –T amb )

(5)

Коэффициент излучения обычно оценивается как:

h r = ε · σ · (T surf 4 –T amb 4 ) / (T surf –T amb )

(6)

где:

ε = эмиттанс поверхности

σ = постоянная Стивена-Больцмана (= 0.1714 x 10 ^-8 БТЕ / (ч · фут ² · ° R ⁴ )

T _x = Температура, ° R

Коэффициент излучения (или коэффициент излучения) поверхности определяется как отношение излучения, испускаемого поверхностью, к излучению, испускаемому черным телом при той же температуре. Эмиттанс – это функция материала, состояния его поверхности и температуры. Таблица с приблизительным коэффициентом излучения обычно используемых материалов приведена в Таблице 1.

Таблица 1.Данные об эмиссии широко используемых материалов

Материал	Излучение (~ 80 ° F)
Куртка для всех видов обслуживания	0,9
Алюминиевая краска	0,5
Алюминий, анодированный	0,8
Алюминий, технический лист	0,1
Алюминий с тиснением	0,2
Алюминий оксидированный	0.1-0,2
Алюминий полированный	0,04
Сталь с алюминиево-цинковым покрытием	0,06
Холст	0,7-0,9
Цветная мастика	0,9
Медь полированная	0,03
Медь окисленная	0,8
Эластомер или полиизобутилен	0,9
Сталь оцинкованная, окунутая или матовая	0.3
Оцинкованная сталь, новая, полированная	0,1
Чугун или сталь	0,8
Окрашенный металл	0,8
Пластиковая труба или оболочка (ПВХ, ПВДХ или ПЭТ)	0,9
Рубероид и черная мастика	0,9
Резина	0,9
Стеклоткань, пропитанная силиконом	0,9
Нержавеющая сталь, новая, очищенная	0.2

© Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха, Inc.

Конвекция – это перенос энергии за счет комбинированного действия теплопроводности, накопления энергии и перемешивания. Он классифицируется как принудительная конвекция (когда перемешивающее движение вызывается каким-либо внешним фактором) или естественная конвекция (когда перемешивание происходит в результате разницы плотности, вызванной температурными градиентами). Коэффициенты конвекции (h _c ) могут быть оценены для ряда простых геометрий, используя корреляции данных экспериментальных исследований.В этих исследованиях используются соответствующие безразмерные параметры для корреляции результатов. Incropera и DeWitt представляют ряд этих корреляций в своем тексте «Основы тепломассообмена». Эти корреляции также резюмированы в Стандартной практике ASTM C 680 и в Справочнике ASHRAE 2013 – Основы.

Контроль температуры поверхности

Обычный расчет, связанный с системами механической изоляции, включает определение толщины изоляции, необходимой для поддержания температуры поверхности до определенного значения с учетом рабочей температуры процесса и температуры окружающей среды.Например, может потребоваться рассчитать толщину изоляции резервуара, необходимую для поддержания температуры внешней поверхности на уровне 140 F или ниже, когда температура жидкости в резервуаре составляет 450 F, а температура окружающей среды составляет 80 F.

В установившемся режиме тепловой поток через изоляцию к внешней поверхности равен тепловому потоку от поверхности к окружающему воздуху. В форме уравнения:

или

(k / X) · A · (T hot –T surf ) = h · A · (T surf –T amb )

(8)

Переставив это уравнение, получим:

X = (k / h) · [(T hot –T surf ) / (T surf –T amb )]

(9)

Поскольку соотношение температурных разностей известно, требуемую толщину можно рассчитать, умножив на отношение проводимости изоляционного материала к поверхностному коэффициенту.

В приведенном выше примере предположим, что поверхностный коэффициент может быть оценен как 1,0 БТЕ / ч фут ² F, а проводимость изоляции, которая будет использоваться, составляет 0,25 БТЕ / ч фут ² F. Требуемая толщина может тогда можно оценить как:

X = (0,25 / 1,0) [(450–140) / (140–80) = 1,29 дюйма

Эта расчетная толщина будет округлена до следующего доступного размера, вероятно, 1– ½ дюйма.

Для радиального теплового потока рассчитанная толщина будет представлять собой эквивалентную толщину; фактическая толщина (r ₂ -r ₁ ) будет меньше (см. уравнение (8) выше).

Эту простую процедуру можно использовать как оценку первого порядка. На самом деле поверхностный коэффициент не является постоянным, а изменяется в зависимости от температуры поверхности, скорости воздуха, ориентации и поверхностной эмиссионной способности.

При выполнении этих расчетов важно использовать фактические размеры трубы и изоляции труб. Многие (но не все) изоляционные изделия для труб и трубопроводов соответствуют стандартам размеров, первоначально опубликованным военными в MIL-I-2781, а затем принятым другими организациями, включая ASTM.Стандартные размеры труб и изоляции приведены для справки в Таблице 2. Стандартные размеры труб и изоляции приведены в Таблице 3. Соответствующие размерные данные для гибкой изоляции с закрытыми ячейками приведены в Таблицах 4 и 5.

Для систем механической изоляции также важно понимать, что теплопроводность (k) большинства изоляционных материалов значительно зависит от температуры. В документации производителя обычно приводятся кривые или таблицы зависимости проводимости от температуры.При выполнении расчетов теплопередачи важно использовать «эффективную теплопроводность», которая может быть получена путем интегрирования кривой зависимости проводимости от температуры или (в качестве приближения) с использованием проводимости, рассчитанной при средней температуре через изоляционный слой. . ASTM C 680 предоставляет алгоритмы и методики расчета для включения этих уравнений в компьютерные программы.

С этими сложностями легко справиться для различных граничных условий с помощью доступных компьютерных программ, таких как программа NAIMA 3E Plus® (www.pipeinsulation.org).

Пример распечатки программы 3E Plus® показан на Рисунке 1.

Рис. 1. Образец распечатки из программы NAIMA 3E Plus®.

Оценки потерь тепла для труб стандартных размеров приведены в таблицах 6 и 7. Они полезны для быстрой оценки стоимости потерь энергии из-за неизолированных трубопроводов.

Размеры стандартной изоляции труб и трубопроводов

Таблица 2. Внутренний и внешний диаметры стандартной изоляции труб

Размер трубы, NPS	Наружный диаметр трубы, дюйм.	Внутренний диаметр изоляции, дюймы	Номинальная толщина изоляции
			1	1 – ½	2	2 – ½	3	3 – ½	4	4 – ½	5
½	0,84	0,86	2,88	4,00	5,00	6,62	7,62	8,62	9,62	10,75	11,75
¾	1.05	1,07	2,88	4,00	5,00	6,62	7,62	8,62	9,62	10,75	11,75
1	1,315	1,33	3,50	4,50	5,56	6,62	7,62	8,62	9,62	10,75	11,75
1 – ¼	1,660	1.68	3,50	5,00	5,56	6,62	7,62	8,62	9,62	10,75	11,75
1 – ½	1.900	1,92	4,00	5,00	6,62	7,62	8,62	9,62	10,75	11,75	12,75
2	2,375	2,41	4.50	5,56	6,62	7,62	8,62	9,62	10,75	11,75	12,75
2 – ½	2,875	2,91	5,00	6,62	7,62	8,62	9,62	10,75	11,75	12,75	14,00
3	3,500	3,53	5,56	6.62	7,62	8,62	9,62	10,75	11,75	12,75	14,00
3 – ½	4.000	4,03	6,62	7,62	8,62	9,62	10,75	11,75	12,75	12,75	14,00
4	4.500	4,53	6,62	7,62	8.62	9,62	10,75	11,75	12,75	14,00	15,00
4 – ½	5.000	5,03	7,62	8,62	9,62	10,75	11,75	12,75	14,00	14,00	15,00
5	5,563	5,64	7,62	8,62	9,62	10.75	11,75	12,75	14,00	15,00	16,00
6	6,625	6,70	8,62	9,62	10,75	11,75	12,75	14,00	15,00	16,00	17,00
7	7,625	7,70		10,75	11,75	12,75	14.00	15,00	16,00	17,00	18,00
8	8,625	8,70		11,75	12,75	14,00	12,00	16,00	17,00	18,00	19,00
9	9,625	9,70		12,75	14,00	15,00	16,00	17.00	18,00	19,00	20,00
10	10,75	10,83		14,00	15,00	16,00	17,00	18,00	19,00	20,00	21,00
11	11,75	11,83		15,00	16,00	17,00	18,00	19,00	20.00	21,00	22,00
12	12,75	12,84		16,00	17,00	18,00	19,00	20,00	21,00	22,00	23,00
14	14,00	14,09		17,00	18,00	19,00	20,00	21,00	22,00	23.00	24,00

Таблица 3. Внутренний и внешний диаметры стандартной изоляции трубопровода

Размер трубки, CTS	Внешний диаметр трубки, дюйм	Идентификатор изоляции	Номинальная толщина изоляции
			1	1 – ½	2	2 – ½	3	3 – ½	4	4 – ½	5
3/8	0,500	0,52	2.38	3,50	4,50	5,56	6,62
½	0,625	0,64	2,88	3,50	4,50	5,56	6,62
¾	0,875	0,89	2,88	4,00	5,00	6.62	7,62	8,62	9,62	10,75	11,75
1	1,125	1,14	2,88	4,00	5,00	6,62	7,62	8,62	9,62	10,75	11,75
1 – ¼	1,375	1,39	3,50	4,50	5,56	6,62	7.62	8,62	9,62	10,75	11,75
1 – ½	1,625	1,64	3,50	4,50	5,56	6,62	7,62	8,62	9,62	10,75	11,75
2	2,125	2,16	4,00	5,00	6,62	7,62	8,62	9.62	10,75	11,75	12,75
2 – ½	2,625	2,66	4,50	5,56	6,62	7,62	8,62	9,62	10,75	11,75	12,75
3	3,125	3,16	5,00	6,62	7,62	8,62	9,62	10,75	11.75	12,75	14,00
3 – ½	3,625	3,66	5,56	6,62	7,62	8,62	9,62	10,75	11,75	12,75	14,00
4	4,125	4,16	6,62	7,62	8,62	9,62	10,75	11,75	12,75	14.00	15,00
5	5,125	5,16	7,62	8,62	9,62	10,75	11,75	12,75	14,00	15,00	16,00
6	6,125	6,20	8,62	9,62	10,75	11,75	12,75	14,00	15,00	16,00	17.00

Таблица 4. Внутренний и внешний диаметры стандартной гибкой изоляции для труб с закрытыми ячейками

Размер трубы, NPS	Наружный диаметр трубы, дюйм	Идентификатор изоляции, дюймы	Внешний диаметр изоляции, дюймы
			Номинальная толщина изоляции
			½ “	¾ “	1 “
½	0,84	.97	1,87	2,47	2,97
¾	1.05	1,13	2,03	2,63	3,13
1	1,315	1,44	2,44	2,94	3,44
1 – ¼	1,660	1,78	2,78	3,38	3,78
1 – ½	1.900	2,03	3,03	3,63	4,03
2	2.375	2,50	3,50	4,10	4,50
2 – ½	2,875	3,00	4,00	4,60	5,00
3	3,500	3,70	4,66	5,26	5,76
3 – ½	4.000	4,20	5,30	5,90	6,40
4	4.500	4,70	5,88	6,40	6,90
4 – ½	5.000	–	–	–	–
5	5,563	5,76	6,86	7,46	7,96
6	6,625	6,83	7,93	8,53	9,03
7	7,625	–	–	–	–
8	8.625	8,82	9,92	10,52	–

Таблица 5. Внутренний и внешний диаметры стандартной гибкой изоляции для труб с закрытыми порами

Номинальный размер трубки, дюймы	Внешний диаметр трубки	Идентификатор изоляции, дюймы	Внешний диаметр изоляции, дюймы
			Номинальная толщина изоляции
			½ “	¾ “	1 “
3/8	0.500	. 600	1,500	1,950	–
½	0,625	. 750	1,650	2,150	2,750
¾	0,875	1.000	1,950	2,500	3.000
1	1,125	1,250	2,220	2,850	3,250
1 – ¼	1.375	1,500	2,500	3,100	3,500
1 – ½	1,625	1,750	2,750	3,350	3,750
2	2,125	2,250	3,250	3,850	4,250
2 – ½	2,625	2,750	3,750	4,350	4,750
3	3.125	3,250	4,250	4,850	5,250
3 – ½	3,625	3,750	4,850	5,450	5,950
4	4,125	4,250	5,350	5,950	6,450

Потери тепла в неизолированных трубах и трубопроводах

Таблица 6. Тепловые потери из неизолированной стальной трубы в неподвижный воздух при 80 ° F, БТЕ / ч · фут

Номинальный размер трубы, дюймы	Внутренняя температура трубы, ° F
	180	280	380	480	580
½	56,3	138	243	377	545
¾	68,1	167	296	459	665
1	82,5	203	360	560	813
1 – ¼	102	251	446	695	1010
1 – ½	115	283	504	787	1150
2	141	350	623	974	1420
2 – ½	168	416	743	1160	1700
3	201	499	891	1400	2040
3 – ½	228	565	1010	1580	2310
4	254	631	1130	1770	2590
4 – ½	281	697	1250	1960	2860
5	313	777	1390	2180	3190
6	368	915	1640	2580	3770
7	421	1040	1880	2950	4310
8	473	1180	2110	3320	4860
9	525	1310	2340	3680	5400
10	583	1450	2610	4100	6000
12	686	1710	3070	4830	7090
14	747	1860	3340	5260	7720
16	850	2120	3810	6000	8790
18	953	2380	4270	6730	9870
20	1060	2630	4730	7460	10950
24	1260	3150	5660	8920	13100

© Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха, Inc.

Таблица 7. Тепловые потери от неизолированной медной трубки до неподвижного воздуха при 80 ° F, БТЕ / ч · фут

Номинальный размер трубки, дюймы	Внутренняя температура трубки, ° F
	120	150	180	210	240
3/8	10,6	20,6	31,9	44,2	57,5 ​​
½	12,7	24,7	38,2	53.1	69,2
¾	16,7	32,7	50,7	70,4	91,9
1	20,7	40,5	62,9	87,5	114
1 – ¼	24,6	48,3	74,9	104	136
1 – ½	28,5	55,9	86,9	121	158
2	36.1	71,0	110	154	201
2 – ½	43,7	86,0	134	187	244
3	51,2	101	157	219	287
3 – ½	58,7	116	180	251	329
4	66,1	130	203	283	371
5	80.9	159	248	347	454
6	95,6	188	294	410	538
8	125	246	383	536	703
10	154	303	473	661	867
12	183	360	562	786	1031

© Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха, Inc.

(PDF) Примеры расчетов теплоизоляции. Технический рабочий документ

5. ВНУТРЕННЯЯ ИЛИ ВНЕШНЯЯ ИЗОЛЯЦИЯ КРЫШИ

Между внутренней и внешней теплоизоляцией крыши существуют существенные различия. Эти различия

перечислены в таблицах ниже.

Наружная изоляция крыши. Цветные рамки – критические проблемы.

Преимущества Недостатки

1 Никаких изменений внутри дома не требуется.

Это может быть важно, когда потолок красивый.1 Наружное покрытие должно быть устойчивым к атмосферным воздействиям

от дождя, снега и сильного ветра. Требуются новые водостоки

или горгульи.

2 Внешнюю плоскую поверхность крыши можно улучшить, сделать

более прочным, чтобы по ним можно было ходить, и / или более

можно использовать для хранения. 2 Верхняя поверхность новой плоской крыши должна быть достаточно прочной для ходьбы

. Должна быть возможна уборка поверхности

или уборка снега.

3 Вся существующая опорная конструкция крыши

будет теплоизолирована.Возможность образования конденсата

на балках крыши сведена к минимуму. 3

Общая площадь конструкции больше, чем с внутренней изоляцией

. Балки крыши

снаружи стены и верх стены также должны быть изолированы

.

4 Существующая конструкция крыши может оставаться на месте,

, в то время как существующая изоляция может быть полностью заменена

. 4 Если существующая крыша не открыта для осмотра

, гнилые или плохие конструкции могут снизить долговечность конструкции.

5 Существующая изоляция крыши снижает потребность в

дополнительных изоляционных материалах. 5 Старый теплоизоляционный материал может быть плохого качества

. Практичнее утеплить крышу

хорошей новой изоляцией.

6 Протекающую крышу можно сделать водонепроницаемой одновременно с

, применив новую изоляцию. 6 Старая теплоизоляция может быть тяжелой, и ее нужно удалить

.

7 Старая гидроизоляция крыши действует как гидроизоляционный барьер

.7 В летний период необходимо выполнить

наружных цементных и штукатурных работ.

Внутренняя изоляция крыши. Цветные рамки – критические проблемы.

Преимущества Недостатки

1 Никаких доработок вне дома не требуется.

Это может быть важно, если существующая крыша

хорошего качества. 1 Необходимо изменить внутреннюю конструкцию потолка

. В некоторых случаях свободная высота помещения

будет уменьшена.

2 Внутренний потолок можно реструктурировать и лучше украсить

, чтобы он выглядел лучше. 2 Заголовки опорных балок крыши или

ферм

остаются на холодной внешней стене, и на

может повлиять конденсация.

3 Общая площадь конструкции меньше, чем с внешней изоляцией

. В результате стоимость строительства

может быть ниже. 3 Если существующая крыша не открыта для осмотра

, гнилые или плохие конструкции могут снизить долговечность конструкции.

4 Гидроизоляционный барьер должен располагаться на теплой стороне

крыши и хорошо уплотняться. Внутри

приложение

дешевле, чем снаружи. 4 Когда существующая крыша немного протекает, влага

внутри крыши не испаряется и не вызывает

уменьшения изоляции или гниения.

5 Теплоаккумулируемость внутренней изоляции низкая,

, поэтому комната быстро нагреется. 5 Старый теплоизоляционный материал может быть плохого качества

.Практичнее утеплить крышу

целиком с хорошей изоляцией.

6 Внутренняя изоляция не должна выдерживать вес

людей, идущих по ней, и может быть очень легкой

, например, светоотражающей пленкой. 6 Старая внешняя теплоизоляция может быть тяжелой,

, что невыгодно с точки зрения сейсмостойкости

.

7 Возможные внутренние цементные или штукатурные работы

могут быть выполнены зимой.7 Указанные ниже номера не могут быть использованы во время ремонта

.

8 8

Деревянная опорная конструкция крыши должна

оставаться сухой при любых погодных условиях. Это

может означать дополнительную изоляцию для опоры в

внешних стен.

Из-за недостатков в точке 2 – внутренняя изоляция крыши, может потребоваться дополнительная изоляция или работы по реконструкции

. В целом рекомендуется полная реконструкция (включая анкерную балку, сейсмостойкую диафрагму

и теплоизоляцию снаружи опорной конструкции).

HA Технический рабочий документ № 2 – Примеры расчета теплоизоляции (сентябрь 2012 г. – обновлено) 32

Толщина изоляции – обзор

2.3 Изолированный сферический резервуар

Шаг 1 : Описание проекта / проблемы . Цель этого проекта – выбрать толщину изоляции т , чтобы минимизировать затраты на охлаждение в течение жизненного цикла сферического резервуара. Затраты на охлаждение включают установку и эксплуатацию холодильного оборудования, а также установку изоляции.Предположим, что срок службы составляет 10 лет, процентная ставка составляет 10% годовых, а ликвидационная стоимость отсутствует. Танк уже спроектирован с радиусом r (м).

Шаг 2 : Сбор данных и информации . Чтобы сформулировать эту проблему оптимизации проекта, нам потребуются некоторые данные и аналитические выражения. Для расчета объема изоляционного материала нам потребуется площадь поверхности сферического резервуара, которая задается как

(а) A = 4πr2, м2

Для расчета мощности холодильного оборудования и стоимости его эксплуатации, нам необходимо рассчитать годовой прирост тепла G (Ватт-часов), который задается как

(b) G = (365) (24) (ΔT) Ac1t, Wh

, где Δ T – среднее разница между внутренней и внешней температурами в Кельвинах, c ₁ – удельное тепловое сопротивление на единицу толщины в Кельвин-метр на ватт, а t – толщина изоляции в метрах.Δ T можно оценить на основе исторических данных для температур в регионе, в котором будет использоваться резервуар. Пусть c ₂ = стоимость изоляции на кубический метр ($ / м ³ ), c ₃ = стоимость холодильного оборудования на ватт-час мощности ($ / Втч) и c ₄ = годовая стоимость эксплуатации холодильного оборудования на ватт-час ($ / Втч).

Шаг 3 : Определение проектных переменных .Для этой проблемы определена только одна расчетная переменная:

t = толщина изоляции, м.

Шаг 4 : Критерий оптимизации . Цель состоит в том, чтобы минимизировать затраты на охлаждение сферического резервуара в течение всего жизненного цикла за 10 лет. Стоимость жизненного цикла состоит из трех компонентов: изоляция, холодильное оборудование и эксплуатация в течение 10 лет. После того, как годовые эксплуатационные расходы были преобразованы в текущие затраты, общая стоимость будет выражена как

(c) Стоимость = c2At + c3G + c4G [uspwf (0.1,10)]

, где uspwf (0,1, 10) = 6,14457 – коэффициент приведенной стоимости однородного ряда, рассчитанный с использованием уравнения

(d) uspwf (i, n) = 1i [1− (1 − i ) −n]

, где i – норма прибыли на доллар за период, а n – количество периодов. Обратите внимание, что для расчета объема изоляции как На предполагается, что толщина изоляции намного меньше, чем радиус сферического резервуара; то есть t ≪ r .

Шаг 5 : Формулировка ограничений . Хотя в постановке задачи не указаны ограничения, важно потребовать, чтобы толщина изоляции была неотрицательной (т. Е. t ≥ 0). Хотя это может показаться очевидным, важно явно включить ограничение в математическую формулировку проблемы. Без его явного включения математика оптимизации может присвоить толщине отрицательные значения, что, конечно, бессмысленно.Отметим также, что на самом деле t не может быть нулевым, потому что оно фигурирует в знаменателе выражения для G . Следовательно, ограничение действительно должно быть выражено как t > 0. Однако строгих неравенств не могут быть обработаны математически или численно в процессе решения, поскольку они дают открытый допустимый набор. Мы должны допустить возможность удовлетворения неравенств как равенств; то есть мы должны допустить возможность того, что t = 0 в процессе решения.Следовательно, более реалистичным ограничением является т ≥ т _мин , где т _мин – наименьшая толщина изоляции, доступная на рынке.

Пример 2.6

Формулировка задачи о сферическом резервуаре с промежуточными переменными

Краткое изложение формулировки задачи для оптимизации конструкции изоляции для сферического резервуара с промежуточными переменными выглядит следующим образом:

Заданные данные : r , Δ T , c ₁ , c ₂ , c ₃ , c ₄ , t _мин

6 Переменная конструкции7 : t , м

Промежуточные переменные : A , м; G , Ватт-часы

(e) A = 4πr2G = (365) (24) (ΔT) Ac1t

Функция затрат : Минимизация затрат на охлаждение сферического резервуара в течение жизненного цикла,

(f) Стоимость = c2At + c3G + 6.14457c4G, $

Ограничение :

(g) t≥tmin

Обратите внимание, что A и G также рассматриваются как проектные переменные в этой формулировке. Однако A должно быть присвоено фиксированное числовое значение, поскольку r уже определено, и выражение для G в формуле. (e) следует рассматривать как ограничение равенства.

Математическая формулировка . Таким образом, проблема оптимизации конструкции изолированного сферического резервуара состоит в том, чтобы определить проектные переменные t и G , чтобы минимизировать функцию затрат по формуле.(f) с учетом ограничения равенства в формуле. (e) и неравенство на толщину в формуле. (г).

Пример 2.7

Формулировка задачи сферического резервуара только с расчетной переменной

Ниже приводится краткое изложение постановки задачи для оптимизации конструкции изоляции для сферического резервуара только с точки зрения расчетной переменной:

Указанные данные : r, ΔT, c ₁ , c ₂ , c ₃ , c ₄ , t _мин

Расчетная переменная : t , м

Функция затрат : Минимизация затрат на охлаждение в течение жизненного цикла при охлаждении сферического резервуара,

(ч) Стоимость = at + bt, a = 4c2πr2, b = (c3 + 6.14457c4) c1 (365) (24) (ΔT) (4πr2)

Ограничение :

(i) t≥tmin

Математическая формулировка . Таким образом, проблема оптимизации конструкции изолированного сферического резервуара состоит в том, чтобы определить конструктивную переменную t , чтобы минимизировать функцию затрат по формуле. (h) с учетом ограничения минимальной толщины в формуле. (я).

Как рассчитать значения изоляции?

R-значение

R-значение или коэффициент теплопроводности указывает, насколько хорошо определенный материал сохраняет тепло.Чем выше значение R, тем лучше изолирует материал. Следующая формула используется для расчета R-значения:

Значение R = толщина изоляции / значение

Пример: 10 см изоляционного материала с 0,05 Вт / мК дает значение R 2 м ² K / Вт .

Чем лучше изоляционный материал (нижний), тем тоньше должен быть слой изоляции для достижения того же результата с точки зрения теплоизоляции.

Значение U

Значение U или коэффициент теплопередачи противоположно значению R:

U = 1 / R.
Значение R, равное 2, соответствует значению U 1/2 = 0,5.

Если R-значение материала неизвестно, U-значение может быть рассчитано с использованием ƛ-значения. Для этих расчетов используется следующая формула:

Значение U = значение ƛ / толщина изоляции

Значение лямбда выражается в Вт / мК, а толщина изоляции выражается в м.Соотношение этих двух цифр (коэффициент теплопередачи) выражается в Вт / м ² K, что означает количество Вт (Вт) на квадратный метр (/ м ² ) при разнице температур, равной 1. степень Кельвина (K). Применительно к значению U _w (в данном случае коэффициент теплопроводности стеклянной конструкции) эта цифра показывает, сколько тепла теряется между двумя сторонами стеклянной конструкции в секунду, на 1 м ² и на градус разницы температур.

К-значение

K-value или K-level используется для измерения общего уровня изоляции здания.K-уровень рассчитывается на основе изоляции различных компонентов (U-значения) и компактности дома (отношение тепловых потерь защищенного объема / площади поверхности). Чем компактнее дом, тем легче достичь желаемого уровня К. Таунхаус легче утеплить, чем отдельно стоящую виллу. Правительство устанавливает стандарты для K-level. Тройное остекление и алюминиевые профили с термическим разделением являются прочной основой для достижения минимально возможного К-уровня, что означает лучшую изоляцию здания.

Как рассчитать коэффициент теплопередачи (значение U) в оболочке здания

Как рассчитать коэффициент теплопередачи (значение U) в оболочке здания

Cortesía de ArchDaily ShareShare

• Facebook

• Twitter

• Pinterest

• Whatsapp

• Почта

Или

https: // www.archdaily.com/898843/how-to-calculate-the-thermal-transmittance-u-value-in-the-envelope-of-a-building

При разработке пакета проектов мы должны уделять особое внимание каждому из элементы, которые составляют его, поскольку каждый из этих слоев имеет определенные качества, которые будут иметь решающее значение для теплового поведения нашего здания в целом.

Если мы разделим 1 м2 нашего конверта на разницу температур между его поверхностями, мы получим значение, соответствующее коэффициенту теплопередачи, также называемое U-Value.Это значение говорит нам об уровне теплоизоляции здания по отношению к проценту энергии, которая проходит через него; если результирующее число будет низким, мы получим хорошо изолированную поверхность, и, наоборот, большое число предупреждает нас о термически дефектной поверхности.

Выраженное в Вт / м² · K, значение U зависит от теплового сопротивления каждого из элементов, составляющих поверхность (процент, в котором строительный элемент препятствует прохождению тепла), и это, в В частности, подчиняется толщине каждого слоя и его теплопроводности (способности проводить тепло от каждого материала).Давайте рассмотрим формулы, необходимые для расчета коэффициента теплопередачи нашей оболочки.

Тепловая оболочка

Тепловая оболочка определяется как «оболочка» здания, которая защищает тепловой и акустический комфорт его внутренних помещений. Он состоит из его непрозрачных стен (стены, полы, потолки), его рабочих элементов (дверей и окон) и тепловых мостов, которые представляют собой все те точки, которые позволяют теплу легче проходить (точки с геометрическими вариациями или изменениями формы). материалы).

Cortesía de ArchDaily

В случае конвертов, которые не являются полностью однородными по своей длине, например, в металлических или деревянных конструкциях, можно выполнить дифференцированные расчеты для различных областей и получить более точные результаты. Итоговая сумма затем рассчитывается на основе приблизительного процента для каждого из них, которое можно найти в местных стандартах и ​​правилах, соответствующих местоположению проекта.

Расчет коэффициента теплопередачи

Общая формула для расчета значения U:

U = 1 / Rt

Где:

• U = Коэффициент теплопередачи (Вт / м² · K) *
• Rt = Общее термическое сопротивление элемента, состоящего из слоев (м² · K / Вт), получено согласно:

Rt = Rsi + R1 + R2 + R3 +… + Rn + Rse

Где:

• Rsi = Термическое сопротивление внутренней поверхности (согласно нормативам по климатическим зонам)
• Rse = Термическое сопротивление внешней поверхности (согласно нормативам по климатическим зонам)
• R1, R2, R3, Rn = термическое сопротивление каждого слоя, которое получается согласно:

R = D / λ

Где:

Коэффициент теплопередачи обратно пропорционален тепловому сопротивлению: чем больше сопротивление материалов, из которых состоит оболочка, тем меньше тепла теряется через нее.

U = 1 / R

R = 1 / U

Cortesía de ArchDaily

Климатические зоны

При получении нашего значения U мы должны сравнить его со значением максимального (или предельного) коэффициента теплопередачи, указанного для климатическая зона, в которой расположен наш проект, зимой и летом. Это число было определено официальными местными правилами, которые вы должны внимательно изучить, чтобы обеспечить надлежащее функционирование.