Без рубрики
Об утверждении Московских городских строительных норм (МГСН) 6.02-03 "Тепловая изоляция трубопроводов различного назначения"
Постановление Правительства Москвы от 17.02.2004 N 92-ПП
Cтр. 1
На основании статей 22 и 53 Градостроительного кодекса Российской Федерации, Закона города Москвы от 3 октября 2001 года N 64 "О градостроительных нормативах и правилах города Москвы" и во исполнение постановления Правительства Москвы от 9 октября 2001 года N 912-ПП "О Городской программе по энергосбережению на 2001-2003 годы в г. Москве" Правительство Москвы постановляет:
1. Утвердить и ввести в действие с 15 марта 2004 года Московские городские строительные нормы (МГСН) 6.02-03 "Тепловая изоляция трубопроводов различного назначения" (приложение).
2. Контроль за выполнением настоящего постановления возложить на первого заместителя Мэра Москвы в Правительстве Москвы Ресина В.И.
Мэр Москвы Ю.М. Лужков
Приложение к постановлению Правительства Москвы от 17 февраля 2004 г. N 92-ПП
Утверждены постановлением Правительства Москвы от 17 февраля 2004 г. N 92-ПП
МОСКОВСКИЕ ГОРОДСКИЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ
ТЕПЛОВАЯ ИЗОЛЯЦИЯ ТРУБОПРОВОДОВ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
МГСН 6.02-03
(ТСН 41-306-2003 г. Москвы)
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 Москвы, Управлением научно-технической политики в строительной отрасли, Мосгорэкспертизой, Департаментом природопользования 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 постановлением Правительства Москвы от 17.02.2004 N 92-ПП.
6. Зарегистрированы Госстроем России в качестве территориальных строительных норм — ТСН 41-306-2003 г. Москвы (письмо от 18.12.2003 N 9-29/995).
Предисловие
Московские городские строительные нормы "Тепловая изоляция трубопроводов различного назначения" (МГСН 6.02-03) разработаны в соответствии с постановлением Правительства Москвы от 09.10.2001 N 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 П-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 коррозий".
СП 41-103-2000 "Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов".
СНиП 2.03.11-85 "Защита строительных конструкций от коррозий".
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
4.1. 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 открытопористой 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 менее 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 │Толщина листа при диаметре изоляции ││покровного слоя ├───────────┬──────────────┬───────────────┬──────────┤│ │350 и менее│св. 350 до 500│св. 600 до 1600│св. 1600 │├───────────────────┼───────────┼──────────────┼───────────────┼──────────┤│Ленты и листы из │ 0,35-0,5 │ 0,5 │ 0,5-0,8 │ 0,5-0,8 ││нержавеющей стали │ │ │ │ │├───────────────────┼───────────┼──────────────┼───────────────┼──────────┤│Листы из │ 0,35-0,5 │ 0,5-0,8 │ 0,8 │ 1,0 ││тонколистовой │ │ │ │ ││стали, в том числе │ │ │ │ ││с полимерным │ │ │ │ ││покрытием │ │ │ │ │├───────────────────┼───────────┼──────────────┼───────────────┼──────────┤│Листы из алюминия │ 0,25-0,3 │ 0,3-0,8 │ 0,8 │ 1,0 ││и алюминиевых │ │ │ │ ││сплавов │ │ │ │ │└───────────────────┴───────────┴──────────────┴───────────────┴──────────┘
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 IVa и V степеней огнестойкости, одно- и 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:
t - t в н q = ------------------------; (1) F n R + R + SUM R + R вн ст i=1 i нплоской однослойной: t - t в н q = ---------------------; (2) F R + R + R + R вн ст из нкриволинейной n-слойной: t - t в н q = -----------------------; (3) L L L n L L R + R + SUM R + R вн ст i=1 i нкриволинейной однослойной: t - t
в н q = --------------------, (4) L L L L L R + R + R + R вн ст из н где: q - поверхностная плотность теплового потока через плоскую Fтеплоизоляционную конструкцию, вт/кв. м; t - температура среды внутри изолируемого оборудования, °С; в t - температура окружающей среды, °С; н R - термическое сопротивление теплоотдаче на поверхности внвнутренней стенки изолируемого объекта, кв. м°С/вт; R - то же на наружной поверхности теплоизоляции, кв. м°С/вт; н R - термическое сопротивление кондуктивному переносу теплоты стстенки изолируемого объекта, кв. м°С/вт; R - то же плоского слоя изоляции, кв. м°С/вт; из n SUM R - полное термическое сопротивление кондуктивному i=1 iпереносу теплоты n-слойной плоской изоляции; R - термическое сопротивление i-го слоя, кв. м°С/вт; i q - линейная плотность теплового потока через цилиндрическую Lтеплоизоляционную конструкцию, вт/м; L R - термическое сопротивление теплоотдаче на внутренней внповерхности стенки изолируемого объекта, м°С/вт; L R - то же на наружной поверхности изоляции, м°С/вт; н L R - термическое сопротивление кондуктивному переносу теплоты стцилиндрической стенки изолируемого объекта, м°С/вт; L R - то же цилиндрического слоя изоляции, м°С/вт; из n L SUM R - полное термическое сопротивление кондуктивному i=1 iпереносу теплоты n-слойной цилиндрической изоляции; L R - термическое сопротивление i-го слоя, м°С/вт. i В уравнениях (1), (2), (3), (4) термические сопротивлениятеплоотдаче и кондуктивному переносу теплоты определяются поформулам: "дельта" 1 1 из R = ----------; R = ---------; R = -----------; вн "альфа" н "альфа" из "ламбда" вн н из "дельта" "дельта" ст i R = -----------; R = ----------; (5) ст "ламбда" i "ламбда" ст i L 1 L 1 R = ----------------; R = -----------------; вн ст н из "пи" d "альфа" "пи" d "альфа" вн вн н н из 1 d L н R = ---------------- x ln -------; (6) из ст 2"пи" "ламбда" d из н
ст 1 d L н R = ---------------- x 1n ------; ст ст 2"пи" "ламбда" d ст вн i 1 d L н R = --------------- x ln ------, (7) i i 2"пи" "ламбда" d i вн где: "альфа" , "альфа" - коэффициенты теплоотдачи на внутренней вн нповерхности стенки изолируемого объекта и на наружной поверхностиизоляции, Вт/кв. м°С; "ламбда" , "ламбда" , "ламбда" - коэффициенты ст из iтеплопроводности соответственно материала стенки изолируемогообъекта, изоляции i-го слоя, n-слойной изоляции, Вт/м°С; "дельта" , "дельта" , "дельта" - толщины соответственно ст из iстенки изолируемого объекта, однослойной изоляции, i-го слояn-слойной изоляции, м; ст ст d , d - внутренний и наружный диаметры изолируемой трубы, м; вн н из d - наружный диаметр изоляции, м; н i i d , d - наружный и внутренний диаметры i-го слоя n-слойной н внизоляции, м. Распределение температур в многослойной изоляции рассчитываетсяпо формулам: - температуры на внутренней и наружной поверхностях стенкиизолируемого объекта плоской формы: ст ст ст t = t - q x R ; t = t - q x R ; (8) вн в F вн н вн F ст н - температура t на наружной поверхности первого слоя изоляции, 1на границе 1 и 2 слоев: н ст t = t - q x R ; (9) 1 н F 1и далее, начиная со 2-го слоя, на границах (i-1)-го и i-го слоев: н н t = t - q x R ; (10) i (i=1) F i - температура на наружной поверхности i-го слоя i-слойнойстенки: н t = t + q x R . (11) i н F н Для цилиндрических многослойных изоляционных конструкцийструктуры формул для расчета распределения температур имеют вид: cт L cт cт L t = t - q x R ; t = t - q x R ; (12) вн в L вн н н L ст н ст L t = t - q x R ; (13) i н L 1 н cт L t = t - q x R ; (14) i1 (i=1) L i н н L t = t + q x R . (15) i н L н
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 температуруизоляции, равную полусумме температур внутренней и наружной среды,находят при этой температуре теплопроводность всехтеплоизоляционных слоев. Затем по (1), (3) определяют значенияq или q и по (8)-(11) для плоской, и по (12)-(15) для F Lцилиндрической стенок рассчитывают температуры на границах слоев исредние 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-м и (k-1)-м 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 конструкциитрубопроводов, граничащих с грунтом, определяется по формулам(1)-(4), в которых термические сопротивления внешней теплоотдачеR н Lи R заменяются термическим сопротивлением грунта, зависящим от нконфигурации изолируемого объекта, расположения его в массивегрунта и теплопроводности последнего (см. пп. 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 превышают 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:
(t - t ) в н q = ------------; (16) F n SUM R + R i=1 i н - для трубопроводов диаметром менее 2 м: (t - t ) в н q = ------------, (17) L n L L SUM R + R i=1 i н где: термическое сопротивление кондуктивному переносу слоев изоляциии внешней теплоотдаче в (16), (17) определяется по формулам (5), p(6), в которых расчетная теплопроводность изоляции "ламбда" изопределяется с учетом снижения ее теплозащитных свойств в процессеэксплуатации по методике, изложенной в разделе 7, а коэффициенттеплоотдачи на поверхности изоляции принимается по таблице 2.
Таблица 2
ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛООТДАЧИ, ВТ/КВ. М°С
┌───────────────┬──────────────────────────────┬────────────────────┐│Изолированный │В закрытом помещении │На открытом ││объект │ │воздухе при скорости││ │ │ветра <3>, м/с ││ ├──────────────┬───────────────┼─────┬──────┬───────┤│ │Покрытия │Покрытия │ 5 │ 10 │ 15 ││ │с малым │с высоким │ │ │ ││ │коэффициентом │коэффициентом │ │ │ ││ │излучения <1> │излучения <2> │ │ │ │├───────────────┼──────────────┼───────────────┼─────┼──────┼───────┤│Горизонтальные │ 7 │ 10 │ 20 │ 26 │ 35 ││трубопроводы │ │ │ │ │ │├───────────────┼──────────────┼───────────────┼─────┼──────┼───────┤│Вертикальные │ 8 │ 12 │ 26 │ 35 │ 52 ││трубопроводы, │ │ │ │ │ ││оборудование, │ │ │ │ │ ││плоская стенка │ │ │ │ │ │└───────────────┴──────────────┴───────────────┴─────┴──────┴───────┘
————————————
<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.
5.3. Расчет тепловой изоляции по нормированной плотности теплового потока
Определение толщины изоляции по заданной потере теплотыявляется обязательным для всех случаев расчета тепловой изоляции.Расчет может производиться, исходя из нормативных плотностей _ _теплового потока: q , q , в соответствии с приложениями А-Е и как F Lзавершающий этап более сложного расчета, в результате которогоопределяются тепловые потери, удовлетворяющиепроизводственно-техническим и технологическим требованиям. Для определения толщины однослойной плоской и цилиндрическойповерхности с диаметром 2 м и более используется формула: (t - t) p в "дельта" = "ламбда" [-------- - R]. (18) из из _ q F Для цилиндрической поверхности диаметром менее 2 мпредварительно из уравнения: (t - t) p в L lnB = 2"пи" x "ламбда" [-------- - R ]. (19) из _ q L cт d + 2"дельта" н из Определяют величину lnВ, где В = -----------------; при этом cт d L нприближенные значения R следует принимать по таблице 3. н
Таблица 3
L ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ R, М °С/ВТ н┌────────────┬───────────────────────────────────────┬──────────────────────┐│Условный │Внутри помещений │На открытом воздухе ││диаметр ├───────────────────┬───────────────────┤ ││трубы │Для поверхностей │Для поверхностей │ ││ │с малым │с высоким │ ││ │коэффициентом │коэффициентом │ ││ │излучения │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 LR определяется интерполяцией. н 2. Для температуры теплоносителя ниже 100 °С принимаютсяданные, соответствующие 100 °С. Затем по таблице натуральных логарифмов находят величину В иопределяют требуемую толщину изоляции по формуле: cт d (B - 1) н "дельта" = -----------. (20) из 2 Учитывая широкое применение в практике инженерных расчетовперсональных компьютеров, для составления программы расчетатребуемой толщины тепловой изоляции по нормированным тепловымпотерям целесообразно использовать метод последовательныхприближений, суть которого для случая однослойной цилиндрическойтеплоизоляции заключается в следующем. Задаваясь начальным значением толщины изоляции "дельта" , м, 0определяемой требуемой точностью расчета, производят с помощьюпоследовательных шагов: 1, 2, 3, 4 ... i для толщины изоляции:"дельта" = "дельта" x 1; "дельта" = "дельта" x 2; "дельта" = 1 0 2 0 3"дельта" x 3 ... "дельта" = "дельта" x i вычисление линейной 0 i 0 1 2 iплотности тепловых потоков q ; q ; ... q по уравнению: L L L 1 i -------------------------------- + q = ["пи"(t - t )]/[ cт L в н "альфа"(d + 2"дельта" x i) н 0 cт 1 d + 2"дельта" x 1 н 0 + ----------- x ln ---------------------]. (21) p cт 2"ламбда" d из н i На каждом шаге вычислений i производится сравнение q с _ Lзаданным значением нормативного удельного потока q. L При выполнении условия: i _ q - q <= 0 (22) L Lвычисления заканчиваются, а найденная величина "дельта" = i"дельта" x i является искомой, обеспечивающей заданную величину 0тепловых потерь. В качестве расчетных параметров, обуславливающих тепловоевзаимодействие окружающей среды с теплоизоляционной конструкцией,при определении толщины изоляции по нормируемым тепловым потерямследует принимать: - температуру внутренней среды t - как среднюю за год втемпературу вещества в изолируемом объекте; - температуру наружной среды t при расположении изолируемого нобъекта в помещении - на основании технического задания напроектирование, при его отсутствии равной 20 °С; при расположениина открытом воздухе - как среднюю за год температуру наружноговоздуха (СНиП 23.01); - коэффициент теплоотдачи от наружной поверхноститеплоизоляции при расположении изолируемого объекта в помещении -по таблице 2, при расположении на открытом воздухе - по таблице 2при 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 стемпературой ниже температуры окружающего воздуха. В этом случае изоляция должна обеспечивать требуемый расчетныйперепад между температурами наружного воздуха и поверхностьюизоляции (t - t ), при котором исключается конденсация влаги из н пвоздуха (таблица 4). Таблица 4 РАСЧЕТНЫЙ ПЕРЕПАД (t - t ), °С н п┌───────┬─────────────────────────────────────────────────┐│t, °С │Относительная влажность воздуха "фи", % ││ н ├────────┬──────┬─────────┬──────┬───────┬────────┤│ │ 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 "дельта", м, для плоских конструкцийопределяется по формуле: p "ламбда" t - t из н в "дельта" = ---------- (-------- - 1), (23) из "альфа" t - t н н па для цилиндрических - на основе метода последовательныхприближений. Расчетное уравнение в этом случае будет иметь вид: cт t - t d + 2"дельта" x i н в н 0 (--------) = 1 + [1n -------------------- x "альфа" x t - t cт н п i "дельта" н cт р x (d + 2"дельта" x i)]/[2"ламбда" ]. (24) н 0 из Задаваясь начальным значением толщины изоляции "дельта", м, 0определяемой требуемой точностью расчета, например 0,001 м, спомощью последовательных шагов: 1, 2, 3 ... i для толщиныизоляции: "дельта" = "дельта" x 1; "дельта" = "дельта" x 2; 1 0 2 0"дельта" = "дельта" x 3 ... "дельта" = "дельта" x i производим 3 0 i 0вычисление величин: t - t t - t t - t н в н в н в (-------); (-------); ... (-------) по уравнению (24). t - t t - t t - t н п 1 н п 2 н п i t - t н в На каждом шаге вычислений i производится сравнение (-------) с t - t н п i t - t н взаданным значением (-------), табл. 4. t - t н п p При выполнении условия: t - t t - t н в н в (-------) - (-------) >= 0 (25) t - t t - t н п i н п pвычисления заканчиваются, а найденная величина "дельта" = i"дельта" x i является с точностью до 1 мм заданной, 0обеспечивающей отсутствие конденсации. При расчете толщины изоляции по заданному перепаду температур(t - t ) принимаются следующие расчетные параметры окружающей н псреды: - температура внутренней среды t и относительная влажность ввоздуха "фи" - по техническому заданию на проектирование; - температура наружной среды t - равной температуре помещения; н - коэффициент теплоотдачи "альфа" на наружной поверхностиизоляции объекта, расположенного в помещении и на открытомвоздухе, при покровном слое с малым коэффициентом излучения (см.примечания к таблице 2) - 4 Вт/кв. м°С, с большим - 7 Вт/кв. м°С.
6. Расчет изоляции теплопроводов тепловых сетей
6.1. Надземная прокладка
Тепловые потери через изолированную поверхность подающих иобратных трубопроводов тепловых сетей при надземной прокладке, приизвестной толщине изоляции "дельта" , м, следует определять по изформуле (17), а термические сопротивления, входящие в этуформулу, - по (6). В качестве температур внутренней и наружнойсред t и t принимают расчетные температуры теплоносителя и и нокружающего воздуха, а коэффициент теплоотдачи "альфа" - по нтаблице 2. При определении толщины изоляции трубопроводов тепловых сетейпо нормированным значениям плотности теплового потока в качестверасчетных температур внутренней среды t принимаются среднегодовые нтемпературы 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 круглогодичнойработе тепловой сети - среднегодовая температура наружноговоздуха, при работе только в отопительный период - средняя заотопительный период. Расчетный коэффициент теплоотдачи "альфа" - нпо таблице 2. В настоящее время для прокладки тепловых сетей широкоиспользуются индустриальные конструкции теплопроводов -трубопроводы с тепловой изоляцией и покровным слоем, изготовленныев заводских условиях. При этом толщину изоляции на подающем иобратном трубопроводах принимают одинаковой. В этом случае ееследует определять по нормированной величине теплового потокачерез изолированную поверхность двухтрубной надземной прокладки_нq , Вт/м (в соответствии с приложением Г), методом прпоследовательных приближений с использованием уравнения: н 1 q = ["пи"(t + t - 2t )]/[----------------------------- + прi в1 в2 н cт 2"пи" (d + 2"дельта" x i) н н 0 cт 1 d + 2"дельта" x i н 0 + ---------------- ln --------------------], (26) p cт 2"пи" "ламбда" d из н где: "альфа" , Вт/кв. м°С - коэффициент теплоотдачи по таблице 2; нt , t - температуры подающего и обратного трубопровода, °С. в1 в2
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:
П (t - t ) кан н q = -----------, (27) пр к R + R кан гра температура воздуха в канале t : кан t t t в1 в2 н ---------- + --------- + ------------ L L L L к R + R R + R R + R из1 н1 из2 н2 кан гр t = ---------------------------------------, (28) кан 1 1 1 ---------- + --------- + ---------- L L L L к R + R R + R R + R из1 н1 из2 н2 кан гр где: 1 d + 2"дельта" L 1 из1 R = ---------------- ln -----------------; из1 р d 2"пи" "ламбда" 1 из 1 d + 2"дельта" L 2 из2 R = ---------------- ln -----------------; (29) из2 р d 2"пи" "ламбда" 2 из L 1 R = ---------------------------------; н1 2"пи" "альфа" (d + 2"дельта" ) к 1 из1 L 1 R = ---------------------------------; (30) н2 2"пи" "альфа" (d + 2"дельта" ) к 2 из2 1 R = -------------------------; (31) кан 2b x h "пи" "альфа" x ------- к b + h п q - линейная плотность теплового потока от двухтрубной прподземной прокладки, Вт/м; d , d - наружные диаметры подающего и обратного трубопроводов, 1 2м; t , t - температуры подающего и обратного трубопроводов, °С; в1 в2 L L R , R - термические сопротивления изоляции подающего и из1 из2обратного трубопроводов, м°С/Вт; L L R , R - термические сопротивления теплоотдачи от поверхности н1 н2изоляции подающего и обратного трубопроводов, м°С/Вт; R - термическое сопротивление теплоотдаче от воздуха к канповерхности канала, м°С/Вт; "альфа" - коэффициент теплоотдачи в канале, принимается равным н11 Вт/кв. м°С; р "ламбда" - расчетная теплопроводность изоляции в конструкции, изВт/м°С; "ламбда" - теплопроводность грунта, Вт/м°С, таблица 6; гр "дельта" , "дельта" - толщины изоляции подающего и из1 из2обратного трубопроводов, м; к R - термическое сопротивление грунта, м°С/Вт, определяется по грформуле: 0,25 Н h экв ln[3,5 ----(-) ] к h b R = ------------------------, (32) гр b (5,7 + 0,5 -)"ламбда" h гр где: Н - эквивалентная глубина заложения грунта, учитывающая эквсопротивление теплоотдаче от поверхности грунта к окружающемувоздуху в общем термическом сопротивлении грунта: "ламбда" гр Н = Н + ----------, (33) экв "альфа" н где: "ламбда" - теплопроводность грунта 1,86 Вт/м°С (таблица 6); гр "альфа" - коэффициент теплоотдачи к наружному воздуху нповерхности грунта, принимается равным 35 Вт/кв. м°С (табл. 2). Для определения методом последовательных приближений толщиныизоляции теплопроводов по заданной нормативной плотности теплового -ппотока двухтрубной подземной канальной прокладки q , Вт/м (в пр iсоответствии с приложением Д), при одинаковой толщине изоляции наподающем и обратном трубопроводе используются формулы: п t - t _ канi н q = ----------; (34) пр к i R + R кан гр t t t в1 в2 н ---------- + ----------- + ---------- L L L L к R + R R + R R + R из1 нi изi нi кан гр t = --------------------------------------, (35) кан 1 1 1 i ---------- + ----------- + ----------- L L L к R + R R + R R + R изi нi изi нi кан гр где: 1 d + 2"дельта" x i L 1 0 R = ---------------- ln -----------------; (36) из р cт i 2"пи" "ламбда" d из н L 1 R = ------------------------------------; (37) н cт i 2"пи" "альфа" (d + 2"дельта" x i) к н 0а R и R - по (31) и (32). кан гр Задаваясь начальным значением толщины изоляции "дельта" 0(например, 0,001 м), производят с помощью последовательных шагов1, 2, 3, 4 ... i по (34)-(37) для толщины изоляции "дельта" = 1"дельта" x 1; "дельта" = "дельта" x 2; "дельта" = "дельта" x 0 2 0 3 0 _п _п _п3 ... "дельта" = "дельта" x i вычисление q ; q ... q . i 0 пр1 пр2 прi _пНа каждом шаге вычислений i производится сравнение q с заданным прi _п _п _пнормативным значением по q . При выполнении условия q - q пр прi пр<= 0 (38) вычисления заканчиваются, а найденная величина "дельта" 1= "дельта" x 1 является искомой, обеспечивающей заданную величину 0тепловых потерь. Таблица 6 ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ГРУНТОВ┌─────────┬─────────────┬───────────────────┬──────────────────┐│Вид │Средняя │Весовое │Коэффициент ││грунта │плотность, │влагосодержание │теплопроводности, ││ │кг/куб. м │грунта, % │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:
L "дельта" (t - t )(R + R ) - (t - t ) x R L в1 н из2 гр2 в2 н о q = ----------------------------------------------; (39) 1 L "дельта" L "дельта" 2 (R + R )(R + R ) - R из1 гр1 из2 гр2 о L "дельта" (t - t )(R + R ) - (t - t ) x R L в2 н из1 гр1 в1 н о q = ----------------------------------------------, (40) 2 L "дельта" L "дельта" 2 (R + R )(R + R ) - R из2 гр2 из1 гр1 о где: "дельта" R - термическое сопротивление грунта при бесканальной грпрокладке, м°С/вт, определяется по формуле: 1 2H "дельта" экв R = ---------------- x ln[----- + гр 2"пи" "ламбда" d гр /--------- /2Н 2 / экв + /(-----) - 1], (41) \/ d
Страницы документа: