Kalkulator punktu rosy dla izolacji przewodów
Wprowadź medium, otoczenie i przewód, a narzędzie od razu powie, czy powierzchnia pozostanie sucha, jaka jest minimalna grubość izolacji i o ile powietrze ogrzeje się lub ochłodzi na trasie.
Stacjonarny jednowymiarowy model ściany cylindrycznej wg EN ISO 12241. Wszystko przelicza się na bieżąco, nic nie jest nigdzie wysyłane.
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 oblicza kalkulator
Zimny przewód prowadzony przez ciepłe, wilgotne pomieszczenie schładza własną powierzchnię. Gdy powierzchnia spadnie poniżej punktu rosy powietrza w pomieszczeniu, skrapla się na niej woda — kapie na sufit, nasiąka izolacja, a z czasem przewód koroduje. Zadaniem izolacji jest utrzymać powierzchnię na tyle ciepłą, by nigdy do tego nie doszło.
Narzędzie składa opory cieplne szeregowo — medium, ścianka przewodu, izolacja, film zewnętrzny — i iteruje temperaturę powierzchni, ponieważ zależą od niej zarówno przewodność cieplna izolacji, jak i zewnętrzny współczynnik przejmowania ciepła. Konwekcja swobodna wg Churchill–Chu dla walca poziomego, wymuszona wg Churchill–Bernstein, a promieniowanie dodawane przez emisyjność powierzchni.
Druga kwestia, którą rozwiązuje, nie jest wilgotnościowa, lecz cieplna: o ile transportowane powietrze zbliży się na trasie do temperatury otoczenia. Ma to znaczenie przy rozprowadzeniu chłodu przez gorące poddasze, gdzie cienko izolowany przewód odda większość mocy chłodniczej jeszcze przed wylotem do pomieszczenia.
Co warto wiedzieć
- Grubość izolacji wyznaczają dwa kryteria — kondensacja oraz dopuszczalne straty lub zyski ciepła. Przyjmij większą wartość.
- Błyszczące poszycie metalowe czyni powierzchnię zimniejszą, nie cieplejszą, więc wymaga grubszej izolacji.
- Powietrze nieruchome w suficie podwieszanym to najmniej korzystny przypadek; przepływ ogrzewa powierzchnię i zmniejsza ryzyko.
- Przewód EPP to jedna warstwa nośna i izolacyjna, bez ścianki metalowej pod spodem.
- Przy zimnych przewodach z izolacją paroprzepuszczalną paroizolacja jest nadal konieczna; to narzędzie ocenia powierzchnię, a nie dyfuzję pary.
Często zadawane pytania
Kiedy powstaje kondensacja na przewodzie?
Kondensacja powstaje, gdy zewnętrzna powierzchnia izolacji spadnie poniżej punktu rosy powietrza otaczającego. Temperatura powierzchni leży zawsze między medium a powietrzem otaczającym, więc jeśli punkt rosy otoczenia jest niższy niż temperatura medium, kondensacja nie wystąpi przy żadnej grubości izolacji.
Jak gruba musi być izolacja?
Na tyle gruba, aby powierzchnia pozostała powyżej punktu rosy otoczenia, zwykle z zapasem 1 K, w pomieszczeniach krytycznych 2 do 3 K. Kalkulator wyznacza tę grubość dla wprowadzonych warunków i zaokrągla ją w górę do najbliższego dostępnego rozmiaru handlowego. Pamiętaj, że wymaganie energetyczne dotyczące dopuszczalnych strat lub zysków ciepła często wymaga większej grubości niż ochrona przed kondensacją.
Dlaczego błyszczące poszycie metalowe zwiększa ryzyko?
Błyszczący płaszcz aluminiowy ma emisyjność około 0,05 wobec około 0,90 dla nagiej powierzchni izolacji. Pochłania więc znacznie mniej ciepła przez promieniowanie z otoczenia i pozostaje zimniejszy, dlatego opłaszczowany zimny przewód wymaga w tych samych warunkach zauważalnie grubszej izolacji niż nieopłaszczowany.
O ile powietrze ogrzewa się na długości przewodu?
Temperatura zbliża się do wartości otoczenia wykładniczo: t(x) = t_otoczenia + (t_wlot − t_otoczenia) · e^(−x / (ṁ · cp · R)), gdzie ṁ to strumień masy, cp ciepło właściwe, a R opór cieplny na metr. Cienko izolowany przewód chłodniczy na gorącym poddaszu potrafi na trzydziestu metrach ogrzać się o ponad dziesięć kelwinów.
Czy przewód EPP liczy się inaczej?
Tak. Przewód EPP to jedna warstwa, która jest jednocześnie nośna i izolacyjna, więc nie ma pod nią osobnej ścianki metalowej. Pole grubości ścianki znika, a cały opór cieplny przenosi samo EPP, więc średnica zewnętrzna to średnica wewnętrzna plus podwójna grubość EPP.
Czego kalkulator nie obejmuje?
Dyfuzji pary wodnej do izolacji, która decyduje o kondensacji wewnętrznej przy zimnych przewodach z izolacją paroprzepuszczalną i wymaga paroizolacji, mostków cieplnych na podporach i armaturze, ściśnięcia izolacji, efektów dwuwymiarowych na kolanach oraz ciepła utajonego uwalnianego, gdy medium ochłodzi się poniżej punktu rosy.
Wynik jest pomocą projektową. Do wiążącego projektu użyj wartości przewodności cieplnej i oporu dyfuzyjnego z karty technicznej konkretnego produktu oraz obowiązującej normy.