Jdi na obsah Jdi na menu
 


Výpočet tepelných ztrát

27. 4. 2015

 

1.    Použité značky a jednotky

Poř. č.

Značka

Název veličiny

1.

Qztr

tepelná ztráta potrubí

2.

ko

součinitel prostupu tepla válcovou stěnou

3.

Diz

průměr potrubí s izolací

4.

D

vnější průměr potrubí

5.

d

vnitřní průměr potrubí

6.

s

tloušťka stěny trubky

7.

siz

tloušťka izolace

8.

l

délka potrubí

9.

tin

teplota média

10.

tout

vnější teplota

11.

λ

součinitel tepelné vodivosti všeobecně

12.

λt

součinitel tepelné vodivosti trubky

13.

λiz

součinitel tepelné vodivosti izolace

14.

αi

součinitel přestupu tepla mezi médiem a vnitřním povrchem trubky

15.

αe

součinitel přestupu tepla mezi povrchem potrubí a okolního vzduchu

16.

 

 

 
 

2. Teorie výpočtu tepelné ztráty potrubí
            Tepelná ztráta potrubí kruhového průřezu je způsobena vedením tepla jednotlivými vrstvami potrubí a přestupem tepla do okolního prostředí. Je vyjádřena vzorcem:

vz1.jpg

Součinitel prostupu tepla válcovou stěnou ko  je ovlivňován v malé míře materiálem trubky a ve větší míře materiálem izolace, je též ovlivňován součinitelem přestupu tepla mezi povrchem potrubí a okolního prostředí.

             Pro vyčíslení součinitele prostupu tepla válcovou stěnou ko musíme znát vzorec:

vz2.jpg 

Tento součinitel závisí také na teplotě daného materiálu, a to tak, že lambda materiálu trubky je ve výpočtu uvažována jako konstanta, lambda materiálu tepelné izolace je vypočtena z rovnice teplotní závislosti daného materiálu a součinitele při teplotě 0 °C. Uvažovaná teplota, pro kterou je lambda vypočtena, je teplota uprostřed izolační vrstvy. Tato teplota je aritmetickým průměrem teploty média a teploty na povrchu izolace. Z důvodu zjednodušení stačí, když  výpočet probíhá pouze 2x.

           Při první iteraci je vypočtena povrchová teplota, z lambdy při teplotě 0 °C a při druhém přůběhu již výpočet uvažuje lambdu při teplotě uprostřed izolační vrstvy. Pokud není výrobcem tepelné izolace stanovena jiná teplotní závislost, uvažujeme teplotní závislost součinitele tepelné vodivosti jako λ(t) = λ0 (1 + 0.0025 . t). Zadáte-li vlastní součinitel tepelné vodivosti materiálu izolace, potom již nedochází k jeho přepočítání podle střední teploty a výpočet proběhne pouze jednou.

           Součinitel přestupu tepla αi mezi médiem a vnitřním povrchem trubky semůže při běžných výpočtech zanedbat, protože tepelný odpor při tomto přestupu tepla je relativně malý.
            Hodnota součinitele přestupu tepla αe mezi povrchem potrubí a okolního vzduchu se mění v závislosti na hustotě, tepelné vodivosti, měrné tepelné kapacitě okolního vzduchu, na typu proudění apod. Vzhledem k tomu, že se jedná o komplikovaný výpočet, můžeme pro přibližné výpočty tepelné ztráty potrubí uvažovat hodnotu cca 10 W / m2 K.
            Po zjednodušení (zanedbáme-li tepelný odpor při přestupu tepla mezi médiem a stěnou trubky) dostaneme vzorec:
vz3.jpg
 
 
3. Minimální tloušťka tepelné izolace     
            Minimální tloušťku tepelné izolace je možné určit dvěma způsoby. Jednodušším způsobem dle následující tabulky nebo optimalizačním výpočtem. Následující tabulka slouží pro rychlý návrh kratších úseků potrubní sítě:

DN
[mm]

siz,min
[mm]

do DN 20

≥ 20

DN 20 až DN 35

≥ 30

DN 40 až DN 100

≥ DN

nad DN 100

≥ 100

 
             Při nižších hodnotách součinitele tepelné vodivosti λ  (u rozvodů menší nebo roven 0,045 W / m K při teplotě 0 °C), lze tloušťku izolace stanovit optimalizačním výpočtem. Maximální hodnota součinitele prostupu tepla ko, vypočteného optimalizačním výpočtem, je  0,35 W / m K. 
            Program pro výpočet tepelných ztrát a určení optimální tloušťky izolace najdete ne stránkách některých dodavatelů izolací, viz např. program isodim, http://www.programbyggerne.no/IsodimCZ/
 

4. Literatura a odkazy pro další a podrobnější informace

Steidl H., Neužil L., Fořt I., Vlček J.: Úvod do proudění tekutin a sdílení tepla, Academia Praha, 1975

Jelínek V., Bradáčová A.:  Posuzování tepelně izolačních vlastností teplovodního potrubí,

Část 1. Prostup tepla stěnou potrubí, 2016, http://vytapeni.tzb-info.cz/potrubi-a-armatury/14301-posuzovani-tepelne-izolacnich-vlastnosti-teplovodniho-potrubi

Část 2. Teoretické zásady ochlazování vody při průtoku, 2016, http://vytapeni.tzb-info.cz/potrubi-a-armatury/14362-posuzovani-tepelne-izolacnich-vlastnosti-teplovodniho-potrubi

Část 3. Příklad výpočtu exponenciálního průběhu ochlazování, 2016,  http://vytapeni.tzb-info.cz/potrubi-a-armatury/14420-posuzovani-tepelne-izolacnich-vlastnosti-teplovodniho-potrubi-iii

Část 4. Navrhování tepelné izolace podle ČSN EN 12 828, 2016, http://vytapeni.tzb-info.cz/potrubi-a-armatury/14459-posuzovani-tepelne-izolacnich-vlastnosti-teplovodniho-potrubi-iv

Část 5. Příklady ochlazování potrubí u teplovodního vytápění, 2016, http://vytapeni.tzb-info.cz/potrubi-a-armatury/14514-posuzovani-tepelneizolacnich-vlastnosti-teplovodniho-potrubi

ČSN EN ISO 12241 (72 7006) Tepelně izolační výrobky pro zařízení budov a průmyslové instalace – Pravidla výpočtu

ČSN EN ISO 13787 (73 0313) Tepelně izolační výrobky pro zařízení budov a průmyslové instalace – Stanovení deklarované hodnoty součinitele tepelné vodivosti

ČSN EN 12828 (060205) Tepelné soustavy v budovách - Navrhování teplovodních tepelných soustav

ČSN EN 12667 (730569) Tepelné chování stavebních materiálů a výrobků - Stanovení tepelného odporu metodami chráněné topné desky a měřidla tepelného toku - Výrobky o vysokém a středním tepelném odporu