X

Ta strona używa cookies (ciasteczek). Więcej informacji

Prędkość wiatru a projektowanie instalacji przemysłowych. Przykładowe obliczenia z Paroc Calculus

Prędkość wiatru a projektowanie instalacji przemysłowych. Przykładowe obliczenia z Paroc Calculus

Prędkość wiatru a projektowanie instalacji przemysłowych. Przykładowe obliczenia z Paroc Calculus 

Projektowanie rurociągów i innych przewodów przemysłowych ma to do siebie, że wpływa na nie cały szereg zmiennych. Szczególnie, jeśli planowana sieć przebiegać będzie na zewnątrz budynków. Jednym z najbardziej problematycznych czynników środowiskowych dla inżynierów instalacji jest wpływ prędkość wiatru na temperaturę powierzchni płaszcza. Podpowiadamy, jak optymalnie uwzględnić prędkość wiatru przy doborze grubości izolacji. 

Projektant instalacji, szczególnie w ujęciu przemysłowym, powinien dobierać izolację tak, aby spełnić dwa zasadnicze cele. Po pierwsze: uzyskać ekonomicznie uzasadniony, zakładany minimalny współczynnik przenikania ciepła przegrody, jaką jest ściana rurociągu. Po drugie: zapewnić bezpieczeństwo osób, których fizyczny kontakt z obiektem lub jego elementem mógłby spowodować poparzenie skóry – nawet, jeśli ze względów stricte technologicznych takowa izolacja nie jest wymagana. 

Zarówno w jednym, jak i drugim przypadku stosuje się warstwy izolacji cieplnej o coraz większej grubości i coraz niższym współczynniku przewodzenia ciepła. Grubość izolacji termicznej określamy zgodnie z normą PN-EN ISO 12241:2010, m.in. z uwagi na konieczność spełnienia wymagania maksymalnej temperatury zewnętrznej powierzchni izolowanego wyposażenia lub instalacji. 

Specyfika izolacji wełną kamienną 

W przypadku izolowania przewodów przemysłowych powszechnie stosuje się wełnę kamienną, Projektant powinien pamiętać o tym, że na przewodność cieplną materiału (a w dalszej kolejności na współczynnik przenikania ciepła U gotowego przewodu) składają się cztery czynniki. Stopień izolacyjności termicznej wełny zależy od przewodności cieplnej włókien, przewodności cieplnej nieruchomego powietrza znajdującego się pomiędzy włóknami, konwekcji powietrza wynikającej z ruchu powietrza w wełnie oraz promieniowania cieplnego. 

Do tego wszystkiego należy uwzględnić czynnik wiatru, który wzmaga wymianę ciepła między powierzchnią izolacji, a otaczającym powietrzem. Wiatr chłodzi, kiedy temperatura powietrza jest niższa, a grzeje, gdy jest wyższa od temperatury medium. 

Niech przemówią liczby 

Niepełne obliczenia grubości izolacji mogą znacząco wpłynąć na temperaturę powierzchni płaszcza, co odbija się negatywnie zarówno na ostatecznej efektywności energetycznej instalacji, jak i bezpieczeństwa osób pracujących w jej pobliżu. Aby sprawdzić, jak istotną rolę pełni prędkość wiatru, skorzystajmy z profesjonalnego kalkulatora Paroc Calculus1. 

Do przykładowych obliczeń na warsztat wzięliśmy rurociąg o średnicy zewnętrznej 406,4 mm. Grubość jego ścian wynosi 8,8 mm. Rurociąg transportuje parę wodną – zakładana temperatura procesu to 550°C. Umowny przewód biegnie na zewnątrz budynku przemysłowego. Średnia temperatura otoczenia wynosi 25°C, a wilgotność względna powietrza – 50%. 

W ramach eksperymentu wykorzystaliśmy niepalną matę z wełny kamiennej do izolacji cieplnej przewodów wysokotemperaturowych PAROC Pro Wired Mat 130. Deklarowana przewodność cieplna produktu w temperaturze 600°C wynosi 0,161 W/mK. 

Nie uwzględniając w obliczeniach prędkości wiatru, aby osiągnąć temperaturę powierzchni równą lub poniżej dopuszczalnych ze względów BHP 50°C, potrzebujemy izolacji o grubości 240 mm (przy zastosowaniu płaszcza ze stali ocynkowanej) lub 330 mm (w przypadku płaszcza z blachy aluminiowej). Obliczenia te ilustrują rysunki poniżej. 

 Paroc Calculus http://85.76.241.40/paroc-calculus/index_pl.html 

 

To, jak gwałtownie zmienia się temperatura na powierzchni płaszcza w warunkach odmiennej prędkości wiatru przy zachowaniu tej samej grubości izolacji, obrazuje kolejny wykres. 

 Wpływ prędkości wiatru na obliczeniową grubość izolacji przedstawiają poniższe tabele. Wyczytać można z nich grubość izolacji, która zapewni temperaturę na powierzchni płaszcza nie przekraczającą 50°C, w warunkach zmiennej prędkości wiatru. Jak z niej wynika, uwzględnienie w obliczeniach prędkości wiatru na poziomie zaledwie 1 m/s diametralnie zmienia grubość wymaganej izolacji. 

Prędkość wiatru [m/s] 

Stal ocynkowana Blacha aluminiowa Grubość izolacji [mm] Temp. na pow. płaszcza [°C] Grubość izolacji [mm] Temp. na pow. płaszcza [°C] 0 240 49,6 330 49,6 1 130 47,4 140 48,8 2 80 47,4 80 49,1 3 60 46,9 60 48 4 50 45,8 50 46,7 5 40 46,8 40 47,5 6 30 50 40 44,1 7 30 46,9 30 47,4 8 30 44,5 30 44,9 9 30 42,6 30 42,9 10 30 41 30 41,3 

Jak jednak przekuć powyższe obliczenia na rzeczywisty projekt instalacji? Jaką prędkość wiatru należy przyjąć w danym miejscu instalacji? 

Generalnie zaleca się przyjmowanie następujących wartości prędkości wiatru: 0,5-1 m/s wewnątrz pomieszczeń, 1-2 m/s dla instalacji osłoniętych na zewnątrz, 4-8 m/s dla pozostałych instalacji na zewnątrz oraz 8-10 m/s dla instalacji usytuowanych na zewnątrz w warunkach wietrznych, na przykład na północy i południu Polski.

 
 

 

Przeczytaj także

Dla producentów | Formy reklamowe | Regulamin | Polityka prywatności | Kontakt