Якщо тепловий потік з поверхні ізоляції не регламентований, то теплова ізоляція необхідна як засіб, що забезпечує нормальну температуру повітря в робочих приміщеннях, або охороняє обслуговуючий персонал від опіків.
Вихідними даними для розрахунку товщини теплоізоляційного шару є:
- місцезнаходження ізолюються об'єкта і температура навколишнього повітря;
- температура теплоносія;
- геометричні розміри ізолюються об'єкта;
- необхідна температура на поверхні ізоляції.
Як правило, температура на поверхні ізоляції приймається:
- 45 ° С - в приміщеннях;
- 60 ° С - на відкритому повітрі при штукатурному або неметалічному покривному шарі;
- 50-55 ° С - при металевому покривному шарі.
Товщина теплової ізоляції. розрахована за нормами щільності теплового потоку, значно відрізняється від товщини теплової ізоляції, виконаної з метою захисту персоналу від опіків.
У табл. 3 приведена товщина теплової ізоляції для циліндрів URSA, що відповідає вимогам безпечної експлуатації (заданої температури на поверхні ізоляції).
Теплова ізоляція обладнання і трубопроводів з негативними температурами теплоносія може виконуватися:
- відповідно до технологічних вимог;
- з метою запобігання або обмеження випаровування теплоносія, запобігання конденсації на поверхні ізольованого об'єкта, розташованого в приміщенні, і запобігання підвищенню температури теплоносія не вище заданого значення;
- за нормами щільності теплового потоку (холодопотері).
Найчастіше для трубопроводів з температурою нижче навколишнього повітря, розташованих в приміщенні, ізоляцію виконують з метою запобігання конденсації вологи на поверхні теплоізоляційної конструкції. На величину товщини теплоізоляційного шару в цьому випадку впливають відносна вологість навколишнього повітря (f), температура повітря в приміщенні (to) і вид захисного покриття.
Теплова ізоляція повинна забезпечити температуру на поверхні ізоляції (tк) вище точки роси при температурі і відносній вологості навколишнього повітря (φ) в приміщенні.
Допустимий перепад між температурою поверхні ізоляції і температурою навколишнього повітря (to - tк) наведено в табл. 4.
Вплив відносної вологості на товщину теплової ізоляції проілюстровано в табл. 5, де наведена розрахункова товщина ізоляції зі спіненого каучуку марки K-Flex ЄС без покривного шару при вологості навколишнього повітря 60 і 75%.
На величину товщини теплоізоляційного шару для запобігання конденсації вологи з повітря на поверхні теплоізоляційної конструкції впливає вид покриття. При використанні покриття з високим коефіцієнтом випромінювання (неметалевої) розрахункова товщина ізоляції нижче.
У табл. 6 приведена розрахункова товщина ізоляції зі спіненого каучуку для трубопроводів, розташованих в приміщенні з відносною вологістю повітря 60%, в конструкції без покриття та з покриттям алюмінієвою фольгою.
Теплова ізоляція трубопроводів холодної води може виконуватися з метою запобігання:
- конденсації вологи на поверхні трубопроводу, розташованого в приміщенні;
- замерзання води при зупинці її руху в трубопроводі, розташованому на відкритому повітрі. Як правило, це важливо для трубопроводів малого діаметра, що мають малий запас акумульованого тепла.
Вихідними даними для розрахунку товщини теплоізоляційного шару для запобігання замерзання води при зупинці її руху є:
а) температура навколишнього повітря;
б) температура речовини до зупинки його руху;
в) внутрішній і зовнішній діаметри трубопроводу;
г) максимально можлива тривалість перерви в русі речовини;
д) матеріал стінки трубопроводу (його щільність і питома теплоємність);
е) теплофізичні параметри речовини, що транспортується (щільність, питома теплоємність, температура замерзання, прихована теплота замерзання).
Чим більше діаметр трубопроводу і вище температура рідини, тим менше ймовірність замерзання.
Як приклад в табл. 7 наведено час до початку замерзання води в трубопроводах холодного водопостачання температурою +5 ° С, теплоізольованих шкарлупами ISOTEC KK-ALK (відповідно до їх номенклатури) при температурі зовнішнього повітря -20 і -30 ° С.
Якщо температура навколишнього повітря нижче зазначеної, то вода в трубопроводі замерзне швидше.
Чим більше швидкість вітру і нижче температура рідини (холодної води) і навколишнього повітря, менше діаметр трубопроводу, тим більша ймовірність замерзання рідини. Зменшує вірогідність замерзання холодної води застосування ізольованих неметалевих трубопроводів.