Расчёт теплопотерь трубопровода

Калькулятор считает потери тепла в трубопроводе: сколько ватт уходит с 1 м трубы и со всей длины, с изоляцией и без нее. По умолчанию это стальная труба DN50 (60 мм) длиной 100 м в помещении, теплоноситель 70 °С, воздух 20 °С, минеральная вата 30 мм. Потери 16,5 Вт/м, на всей длине с добавкой на арматуру 1985 Вт. Та же труба голая теряла бы 94,2 Вт/м, почти в шесть раз больше.

Поля:

• Диаметр трубы – список от DN15 до DN200 с наружными диаметрами стальных труб. Для другой трубы выбирают «Свой диаметр» и вводят наружный диаметр в мм.
• Длина трубопровода.
• Где проложен – в помещении, в канале или подвале, на улице. От этого зависит теплоотдача поверхности α: 10, 8 и около 20 Вт/(м²·°С) для улицы с ветром 3 м/с.
• Температура теплоносителя и воздуха вокруг. Для улицы ставят минимальную зимнюю.
• Материал изоляции – минвата, ППУ, пенополиэтилен, вспененный каучук или «Без изоляции». Выбор подставляет теплопроводность в Вт/(м·°С); точное значение есть у производителя. Отдельно задают толщину изоляции.
• Добавка на задвижки, фланцы и опоры, обычно 1,2.

Расчет идет по цилиндрической стенке: сопротивление R = ln(d2/d1)/(2πλ) + 1/(π·d2·α) на метр, потери ql = Δt/R. Для голой трубы ql = π·d·α·Δt. Толщина изоляции влияет не линейно: для той же DN50 при 20 мм минваты 21,3 Вт/м, при 30 мм 16,5, при 40 мм 13,9, при 50 мм 12,2. Каждый следующий слой дает все меньше.

По СП 41-103-2000 для трубопроводов диаметром менее 2 м то же записывают так. Линейное термическое сопротивление слоя изоляции:

R_из = 1 / (2π × λ) × ln(d_н / d_вн) (1)

Теплопотери трубопровода:

Q = (T_вн − T_н) × K / (R_из + R_н) × L (2)

Если подставить (1) в (2), получается итоговая формула:

Q = (T_вн − T_н) × K / (1 / (2π × λ) × ln(d_н / d_вн) + R_н) × L (3), где

• R_из – линейное термическое сопротивление теплоотдаче слоя изоляции, м·°С/Вт;
• R_н – линейное термическое сопротивление теплоотдаче наружной поверхности стенки изолируемого объекта, м·°С/Вт;
• T_вн – температура жидкости в трубопроводе, °С;
• T_н – температура окружающей среды, °С;
• d_вн – диаметр трубопровода без теплоизоляции, м;
• d_н – диаметр трубопровода с теплоизоляцией, м;
• K – коэффициент дополнительных потерь, учитывающий теплопотери через теплопроводные включения в теплоизоляционных конструкциях, обусловленных наличием в них крепежных деталей и опор;
• λ – коэффициент теплопроводности изоляции, Вт/м·°С;
• L – длина трубы, м;
• π – константа (~ 3,14).

Коэффициент дополнительных потерь, K – таблица

Способ прокладки трубопроводов	Коэффициент K
На открытом воздухе, в непроходных каналах, тоннелях и помещениях:
для стальных трубопроводов на подвижных опорах, условным проходом, до 150 мм	1,2
для стальных трубопроводов на подвижных опорах, условным проходом, 150 мм и более	1,15
На подвесных опорах:	1,05
Для неметаллических трубопроводов на подвижных и подвесных опорах:	1,7
Бесканальная:	1,15

Теплоотдача 1 метра стальной трубы без изоляции в помещении, таблица в ваттах на метр (по той же формуле, α = 10), Δt – разница температур воды и воздуха:

Труба	Наружный Ø, мм	Δt 50 °С	Δt 60 °С	Δt 70 °С
DN15	21,3	33,5	40,1	46,8
DN20	26,8	42,1	50,5	58,9
DN25	33,5	52,6	63,1	73,7
DN32	42,3	66,4	79,7	93,0
DN40	48	75,4	90,5	105,6
DN50	60	94,2	113,1	131,9
DN65	75,5	118,6	142,3	166,0
DN80	88,5	139,0	166,8	194,6
DN100	114	179,1	214,9	250,7

Эта же таблица пригодится, если голая стальная труба работает как регистр отопления: калькулятор теплоотдачи трубы здесь тот же, только изоляцию ставят «Без изоляции». Для расчета потерь тепловой энергии в тепловых сетях на улице не забудьте выбрать прокладку и зимнюю температуру. Расчет теплопотерь трубопровода онлайн сохраняется в ссылке на расчет, результат можно распечатать или скачать в PDF.

Теплопроводность теплоизоляционного материала, λ – таблица

Материал, изделие	Средняя плотность в конструкции, кг/м3	Теплопроводность теплоизоляционного материала в конструкции λ, Вт/(м·°С) для поверхностей с температурой, °С
		20 и выше	19 и ниже
Плиты минераловатные прошивные	120	0,045+0,00021tm	0,044-0,035
	150	0,049+0,0002tm	0,048-0,037
Плиты теплоизоляционные из минеральной ваты на синтетическом связующем	65	0,04+0,00029tm	0,039-0,03
	95	0,043+0,00022tm	0,042-0,031
	120	0,044+0,00021tm	0,043-0,032
	180	0,052+0,0002tm	0,051-0,038
Теплоизоляционные изделия из вспененного этиленполипропиленового каучука	60	0,034+0,0002tm	0,033
Полуцилиндры и цилиндры минераловатные	50	0,04+0,0003tm	0,039-0,029
	80	0,044+0,00022tm	0,043-0,032
	100	0,049+0,00021tm	0,048-0,036
	150	0,05+0,0002tm	0,049-0,035
	200	0,053+0,00019tm	0,052-0,038
Шнур теплоизоляционный из минеральной ваты	200	0,056+0,00019tm	0,055-0,04
Маты из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем	50	0,04+0,0003tm	0,039-0,029
	70	0,042+0,00028tm	0,041-0,03
Маты и вата из супертонкого стеклянного волокна без связующего	70	0,033+0,00014tm	0,032-0,024
Маты и вата из супертонкого базальтового волокна без связующего	80	0,032+0,00019tm	0,031-0,024
Песок перлитовый, вспученный, мелкий	110	0,052+0,00012tm	0,051-0,038
	150	0,055+0,00012tm	0,054-0,04
	225	0,058+0,00012tm	0,057-0,042
Теплоизоляционные изделия из пенополистирола	30	0,033+0,00018tm	0,032-0,024
	50	0,036+0,00018tm	0,035-0,026
	100	0,041+0,00018tm	0,04-0,03
Теплоизоляционные изделия из пенополиуретана	40	0,030+0,00015tm	0,029-0,024
	50	0,032+0,00015tm	0,031-0,025
	70	0,037+0,00015tm	0,036-0,027
Теплоизоляционные изделия из бутадиен-акрилонитрила марок:
ЕС	60-80	0,036	0,034
ST	60-80	0,036	0,034
ЕСО	60-95	0,040	0,036
Теплоизоляционные изделия из пенополиэтилена	50	0,035+0,00018tm	0,033

• t_m = (t_w + 40) / 2 – средняя температура теплоизоляционного слоя на открытом воздухе в летнее время, в помещении, в каналах, тоннелях, технических подпольях, на чердаках и в подвалах зданий, °С;
• t_m = t_w / 2 – средняя температура теплоизоляционного слоя на открытом воздухе в зимнее время, °С;
• t_w – температура среды внутри изолируемого оборудования.

Линейное термическое сопротивление теплоотдаче стенки, R_н – таблица

Условный диаметр трубы, мм	Внутри помещений						На открытом воздухе
	Для поверхностей с малым коэффициентом излучения			Для поверхностей с высоким коэффициентом излучения
	при температуре теплоносителя, °С
	100	300	500	100	300	500	100	300	500
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

Для промежуточных значений диаметров и температуры величина определяется интерполяцией. Для температуры теплоносителя ниже 100 °С принимаются данные, соответствующие 100 °С.

Теплопотери трубопроводов в зависимости от толщины трубы и разницы температур между поверхностью трубы и внешним воздухом

Толщина теплоизоляции, мм	tвн–tнар	Диаметр трубопровода, дюйм / мм
		1/2	3/4	1	1,25	1,5	2	3	4	6	8	10
		13	19	25	32	38	51	76	102	152	203	254
10	20	5,3	7,0	8,7	10,3	11,9	15,1	21,6	28,0	40,8	53,5	66,3
	30	8,0	10,5	13,0	15,4	17,9	22,7	32,4	42,0	61,1	80,3	99,5
	40	10,6	14,0	17,3	20,6	23,8	30,3	43,1	55,9	81,5	107,1	132,6
	50	13,3	17,5	21,6	25,7	29,8	37,9	53,9	69,9	101,9	133,9	165,8
	60	15,9	21,0	26,0	30,9	35,7	45,4	64,7	83,9	122,3	160,6	199,0
20	20	3,5	4,4	5,3	6,2	7,0	8,7	11,9	15,1	21,6	28,0	34,4
	30	5,3	6,7	8,0	9,2	10,5	13,0	17,9	22,7	32,4	42,0	51,6
	40	7,1	8,9	10,6	12,3	14,0	17,3	23,8	30,3	43,1	55,9	68,7
	50	8,8	11,1	13,3	15,4	17,5	21,6	29,8	37,9	53,9	69,9	85,9
	60	10,6	13,3	15,9	18,5	21,0	26,0	35,7	45,4	64,7	83,9	103,1
30	20	2,9	3,5	4,1	4,7	5,3	6,4	8,7	10,8	15,1	19,4	23,7
	30	4,3	5,3	6,2	7,1	8,0	9,7	13,0	16,2	22,7	29,1	35,6
	40	5,8	7,1	8,3	9,5	10,6	12,9	17,3	21,7	30,3	38,9	47,4
	50	7,2	8,8	10,4	11,8	13,3	16,1	21,6	27,1	37,9	48,6	59,3
	60	8,6	10,6	12,4	14,2	15,9	19,3	26,0	32,5	45,4	58,3	71,1
40	20	2,5	3,0	3,5	4,0	4,4	5,3	7,0	8,7	11,9	15,1	18,4
	30	3,8	4,6	5,3	6,0	6,7	8,0	10,5	13,0	17,9	22,7	27,5
	40	5,1	6,1	7,1	8,0	8,9	10,6	14,0	17,3	23,8	30,3	36,7
	50	6,3	7,6	8,8	10,0	11,1	13,3	17,5	21,6	29,8	37,9	45,9
	60	7,6	9,1	10,6	12,0	13,3	15,9	21,0	26,0	35,7	45,4	55,1
50	20	2,3	2,7	3,1	3,5	3,9	4,6	6,0	7,3	10,0	12,6	15,1
	30	3,5	4,1	4,7	5,3	5,9	6,9	9,0	11,0	14,9	18,8	22,7
	40	4,6	5,5	6,3	7,1	7,8	9,2	12,0	14,7	19,9	25,1	30,3
	50	5,8	6,9	7,9	8,8	9,8	11,5	15,0	18,3	24,9	31,4	37,9
	60	6,9	8,2	9,4	10,6	11,7	13,9	18,0	22,0	29,9	37,7	45,4
100	20	1,8	2,1	2,3	2,5	2,7	3,1	3,9	4,6	6,0	7,3	8,7
	30	2,7	3,1	3,5	3,8	4,1	4,7	5,9	6,9	9,0	11,0	13,0
	40	3,6	4,1	4,6	5,1	5,5	6,3	7,8	9,2	12,0	14,7	17,3
	50	4,5	5,1	5,8	6,3	6,9	7,9	9,8	11,5	15,0	18,3	21,6
	60	5,4	6,2	6,9	7,6	8,2	9,4	11,7	13,9	18,0	22,0	26,0