Kalkulačka rosného bodu pro izolaci potrubí
Zadejte médium, okolní prostor a potrubí a nástroj vám hned řekne, zda povrch zůstane suchý, jaká je minimální tloušťka izolace a o kolik se vzduch na trase ohřeje nebo ochladí.
Stacionární jednorozměrný model válcové stěny podle EN ISO 12241. Vše se přepočítává během psaní, nikam se nic neodesílá.
Rez potrubím
Teploty na rozhraniach; farba prstenca = stav.
Povrchová teplota vs. hrúbka izolácie
Hrúbka, pri ktorej modrá krivka prekročí čiaru rosného bodu, je minimum. Červené pole = kondenzácia.
Zmena teploty média po dĺžke úseku
—
Podrobné výsledky teplotný profil · hranica vlhkosti · tepelný tok
Teplotný profil v reze
Priebeh teploty od média cez stenu a izoláciu do okolia vrátane prestupových filmov.
Prevádzková hranica vlhkosti
Do akej relatívnej vlhkosti okolia zostane povrch suchý pri zadanej hrúbke.
Tepelný tok
Tepelný zisk/strata na metre potrubia v závislosti od hrúbky steny.
Výpočtové medzivýsledky prestupové súčinitele, tepelné odpory, prietok
Tabuľka hodnôt priebeh podľa hrúbky — na kopírovanie do dokumentácie
Metodika a obmedzenia použité vzťahy a čo model neuvažuje
- Rosný bod — rozšírená Magnusova rovnica (Alduchov & Eskridge 1996) nad vodou, s presnosťou lepšou ako 0,4 % v rozsahu −40 až +60 °C; nad 60 °C odchýlka rastie. Pre teploty pod 0 °C ide o rosný bod nad prechladenou vodou, nie o bod námrazy.
- Vedenie tepla — stacionárny 1D radiálny model valcovej steny: R = ln(d2/d1) / (2π·λ), séria odporov médium → stena → izolácia → okolie.
- Vonkajší prestup — voľná konvekcia podľa Churchill–Chu (vodorovný valec), nútená podľa Churchill–Bernstein, zložená ako h = (hfree³ + hforced³)1/3. Sálanie hr = ε·σ·(Ts²+To²)(Ts+To).
- Vnútorný prestup — pri výpočte povrchovej teploty sa zanedbáva, teda vnútorná stena má teplotu média. Ide o konzervatívny predpoklad podľa EN ISO 12241, na ktorom sú postavené aj tabuľky výrobcov izolácií, a jediný správny pre vodu a glykol. Zohľadnenie filmu by povrchovú teplotu nadhodnotilo a vyšla by tenšia izolácia, než je bezpečné. Film sa počíta iba na kontrolu kondenzácie na vnútornej stene — podľa Gnielinského (turbulentné), resp. Nu = 3,66 (laminárne), a platí len pre vzduch. Vlastnosti vzduchu zo Sutherlandovho vzťahu pri strednej teplote filmu.
- Neuvažuje sa: difúzia vodnej pary do izolácie (vnútorná kondenzácia — pri chladných potrubiach s paropriepustnou izoláciou treba parozábranu a posúdenie podľa μ / sd), tepelné mosty na podperách a armatúrach, stlačenie izolácie, dvojrozmerné efekty na kolenách a odbočkách.
- Množstvo kondenzátu je odhad podľa Lewisovej analógie (Le ≈ 1) a slúži len na predstavu o rozsahu, nie na dimenzovanie odvodu.
- Minimálna hrúbka uvedená vyššie je hrúbka proti kondenzácii. Hrúbku izolácie často určuje až druhé, náročnejšie kritérium — prípustná tepelná strata či zisk podľa energetických požiadaviek (vyhláška MH SR 364/2012 Z. z., resp. EN 12828). Porovnajte obe a použite vyššiu.
- Výsledok je návrhová pomôcka. Pre záväzný návrh použite údaje λ a μ z technického listu konkrétneho výrobku a platnú normu.
Co kalkulačka počítá
Chladné potrubí vedené teplou vlhkou místností si ochlazuje vlastní povrch. Jakmile povrch klesne pod rosný bod vzduchu v místnosti, sráží se na něj voda — kape na podhled, nasakuje do izolace a časem potrubí koroduje. Úkolem izolace je udržet povrch dost teplý na to, aby k tomu nikdy nedošlo.
Nástroj poskládá tepelné odpory do série — médium, stěna potrubí, izolace, vnější film — a iteruje povrchovou teplotu, protože na ní závisí jak tepelná vodivost izolace, tak vnější součinitel přestupu tepla. Volná konvekce se počítá podle Churchill–Chu pro vodorovný válec, nucená podle Churchill–Bernstein a sálání se přidává přes emisivitu povrchu.
Druhá otázka, kterou řeší, není vlhkostní, ale tepelná: o kolik se přepravovaný vzduch na trase přiblíží teplotě okolí. Je to podstatné u rozvodu chladu vedeného horkým krovem, kde tence izolované potrubí stihne odevzdat většinu chladicího výkonu ještě před vyústěním do místnosti.
Co je třeba vědět
- Tloušťku izolace určují dvě kritéria — kondenzace a přípustná tepelná ztráta či zisk. Použijte to přísnější.
- Lesklé kovové opláštění činí povrch chladnějším, nikoli teplejším, takže vyžaduje silnější izolaci.
- Stojatý vzduch v podhledu je nejnepříznivější případ; proudění povrch ohřívá a riziko snižuje.
- EPP potrubí je jedna nosná i izolační vrstva, bez kovové stěny pod ní.
- U chladných potrubí s paropropustnou izolací je parozábrana nadále nutná; tento nástroj posuzuje povrch, nikoli difuzi páry.
Časté dotazy
Kdy vzniká kondenzace na potrubí?
Kondenzace vzniká, jakmile vnější povrch izolace klesne pod rosný bod okolního vzduchu. Povrchová teplota leží vždy mezi médiem a okolním vzduchem, takže pokud je rosný bod okolí nižší než teplota média, kondenzace nemůže nastat při žádné tloušťce izolace.
Jak silná musí být izolace?
Dost silná na to, aby povrch zůstal nad rosným bodem okolí, běžně s rezervou 1 K, v kritických prostorách 2 až 3 K. Kalkulačka tuto tloušťku dopočítá pro zadané podmínky a zaokrouhlí ji nahoru na nejbližší běžně dostupnou velikost. Mějte na paměti, že energetický požadavek na přípustnou tepelnou ztrátu či zisk často vyžaduje větší tloušťku než ochrana proti kondenzaci.
Proč lesklé kovové opláštění zvyšuje riziko?
Lesklý hliníkový plášť má emisivitu okolo 0,05 oproti přibližně 0,90 pro holý povrch izolace. Přijímá tedy výrazně méně tepla sáláním z okolí a zůstává chladnější, takže opláštěné chladné potrubí potřebuje za stejných podmínek citelně silnější izolaci než neopláštěné.
O kolik se vzduch po délce potrubí ohřeje?
Teplota se k hodnotě okolí blíží exponenciálně: t(x) = t_okolí + (t_vstup − t_okolí) · e^(−x / (ṁ · cp · R)), kde ṁ je hmotnostní průtok, cp měrná tepelná kapacita a R tepelný odpor na metr. Tence izolované chladicí potrubí v horkém krovu se na třiceti metrech ohřeje i o více než deset kelvinů.
Počítá se EPP potrubí jinak?
Ano. EPP potrubí je jedna vrstva, která je nosná i izolační zároveň, takže pod ní není samostatná kovová stěna. Pole tloušťky stěny se skryje a celý tepelný odpor nese samotné EPP, takže vnější průměr je vnitřní průměr plus dvojnásobek tloušťky EPP.
Co kalkulačka neřeší?
Difuzi vodní páry do izolace, která rozhoduje o vnitřní kondenzaci u chladných potrubí s paropropustnou izolací a vyžaduje parozábranu, tepelné mosty na podpěrách a armaturách, stlačení izolace, dvojrozměrné efekty na kolenech a latentní teplo uvolněné, když se médium ochladí pod svůj rosný bod.
Výsledek je návrhová pomůcka. Pro závazný návrh použijte hodnoty tepelné vodivosti a difuzního odporu z technického listu konkrétního výrobku spolu s platnou normou.