Kalkulačka rosného bodu pre izoláciu potrubia
Zadajte médium, okolitý priestor a potrubie a nástroj vám hneď povie, či povrch zostane suchý, aká je minimálna hrúbka izolácie a o koľko sa vzduch na trase ohreje alebo ochladí.
Stacionárny jednorozmerný model valcovej steny podľa EN ISO 12241. Všetko sa prepočítava počas písania, nikam sa nič neodosiela.
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.
Čo kalkulačka počíta
Chladné potrubie vedené teplou vlhkou miestnosťou si ochladzuje vlastný povrch. Len čo povrch klesne pod rosný bod vzduchu v miestnosti, zráža sa naň voda — kvapká na podhľad, nasakuje do izolácie a časom potrubie korodujе. Úlohou izolácie je udržať povrch dosť teplý na to, aby k tomu nikdy nedošlo.
Nástroj poskladá tepelné odpory do série — médium, stena potrubia, izolácia, vonkajší film — a iteruje povrchovú teplotu, pretože od nej závisí aj tepelná vodivosť izolácie aj vonkajší súčiniteľ prestupu tepla. Voľná konvekcia sa počíta podľa Churchill–Chu pre vodorovný valec, nútená podľa Churchill–Bernstein a sálanie sa pridáva cez emisivitu povrchu.
Druhá otázka, ktorú rieši, nie je vlhkostná, ale tepelná: o koľko sa prepravovaný vzduch na trase priblíži teplote okolia. Je to podstatné pri rozvode chladu vedenom horúcim krovom, kde tenko izolované potrubie stihne odovzdať väčšinu chladiaceho výkonu ešte pred vyústením do miestnosti.
Čo treba vedieť
- Hrúbku izolácie určujú dve kritériá — kondenzácia a prípustná tepelná strata či zisk. Použite to prísnejšie.
- Lesklé kovové opláštenie robí povrch chladnejším, nie teplejším, takže vyžaduje hrubšiu izoláciu.
- Stojaci vzduch v podhľade je najnepriaznivejší prípad; prúdenie povrch zohrieva a riziko znižuje.
- EPP potrubie je jedna nosná aj izolačná vrstva, bez kovovej steny pod ňou.
- Pri chladných potrubiach s paropriepustnou izoláciou je parozábrana naďalej nutná; tento nástroj posudzuje povrch, nie difúziu pary.
Časté otázky
Kedy vzniká kondenzácia na potrubí?
Kondenzácia vzniká, len čo vonkajší povrch izolácie klesne pod rosný bod okolitého vzduchu. Povrchová teplota leží vždy medzi médiom a okolitým vzduchom, takže ak je rosný bod okolia nižší než teplota média, kondenzácia nemôže nastať pri žiadnej hrúbke izolácie.
Aká hrubá musí byť izolácia?
Dosť hrubá na to, aby povrch zostal nad rosným bodom okolia, bežne s rezervou 1 K, v kritických priestoroch 2 až 3 K. Kalkulačka túto hrúbku dopočíta pre zadané podmienky a zaokrúhli ju nahor na najbližšiu bežne dostupnú veľkosť. Majte na pamäti, že energetická požiadavka na prípustnú tepelnú stratu či zisk často vyžaduje väčšiu hrúbku než ochrana proti kondenzácii.
Prečo lesklé kovové opláštenie zvyšuje riziko?
Lesklý hliníkový plášť má emisivitu okolo 0,05 oproti približne 0,90 pre holý povrch izolácie. Prijíma teda výrazne menej tepla sálaním z okolia a zostáva chladnejší, takže opláštené chladné potrubie potrebuje pri rovnakých podmienkach citeľne hrubšiu izoláciu než neopláštené.
O koľko sa vzduch po dĺžke potrubia ohreje?
Teplota sa k hodnote okolia blíži exponenciálne: t(x) = t_okolia + (t_vstup − t_okolia) · e^(−x / (ṁ · cp · R)), kde ṁ je hmotnostný prietok, cp merná tepelná kapacita a R tepelný odpor na meter. Tenko izolované chladiace potrubie v horúcom krove sa na tridsiatich metroch ohreje aj o viac než desať kelvinov.
Počíta sa EPP potrubie inak?
Áno. EPP potrubie je jedna vrstva, ktorá je nosná aj izolačná naraz, takže pod ňou nie je samostatná kovová stena. Pole hrúbky steny sa skryje a celý tepelný odpor nesie samotné EPP, takže vonkajší priemer je vnútorný priemer plus dvojnásobok hrúbky EPP.
Čo kalkulačka nerieši?
Difúziu vodnej pary do izolácie, ktorá rozhoduje o vnútornej kondenzácii pri chladných potrubiach s paropriepustnou izoláciou a vyžaduje parozábranu, tepelné mosty na podperách a armatúrach, stlačenie izolácie, dvojrozmerné efekty na kolenách a latentné teplo uvoľnené, keď sa médium ochladí pod svoj rosný bod.
Výsledok je návrhová pomôcka. Pre záväzný návrh použite hodnoty tepelnej vodivosti a difúzneho odporu z technického listu konkrétneho výrobku spolu s platnou normou.