VDI 2055 Blatt 1-2008 Thermal insulation of heated and refrigerated operational installations in the industry and the building services - Calculation rules.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREWrme- und Klteschutz von betriebstechnischen Anlagen in der Industrie und in derTechnischen GebudeausrstungBerechnungsgrundlagenThermal insulation of heated and refrigerated operational installations in the industry and the building servicesCalculation rulesVDI 2055Blatt 1

2、/ Part 1Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI-Handbuch EnergietechnikVDI-Handbuch Verfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen, Band 2: Planung/ProjektierungZu beziehen durch / Available atBeuth VerlagGmbH, 10772 Berlin AlleRechtevorbehalten / Allrights reserved VereinDeutscher Ingenieuree.V.,

3、Dsseldorf2008Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedICS 27.220, 91.140.01September 2008Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5Einleitung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 Anwendungsbereich . .

4、. . . . . . . . . . . 62Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 Formelzeichen und Indizes. . . . . . . . . . 74 Grundlagen des Wrmeschutzes . . . . . . 104.1 Physikalische Gesetzmigkeiten. . . . . 104.1.1 Wrmetransport . . . . . . . . . . 104.1.2 Einfluss der Feuchtigkeit im Dmmstoff auf

5、 die Wrmeleit-fhigkeit . . . . . . . . . . . . . . 154.2 Berechnung der Wrmestrme durch Dmmschichten im stationren Zustand . 164.2.1 Wrmetransport in Dmmschichten 164.2.2 Wrmebergang . . . . . . . . . . 264.2.3 Wrmedurchgang. . . . . . . . . . 354.2.4 Temperaturen an Oberflchen undSchichtgrenzen . .

6、 . . . . . . . . . 415 Berechnung von Wrmeverlusten oder-eintrgen, Temperaturen und Wasserdampf-diffusionsvorgngen . . . . . . . . . . . . . 435.1 Gesamtwrmeverlust oder -eintrag und die Einflussgren . . . . . . . . . . 435.1.1 Praktische Gegebenheiten und Randbedingungen . . . . . . . . . 445.1.2 Z

7、uschlagswerte zur Berechnungvon B. . . . . . . . . . . . . . . 455.1.3 Gesamtwrmedurchgangs-koeffizient ki. . . . . . . . . . . . 45Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . 5Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

8、 Terms and definitions . . . . . . . . . . . . 73 Symbols and indices . . . . . . . . . . . . . 74 Principles of thermal insulation . . . . . . . 104.1 Physical laws . . . . . . . . . . . . . . . 104.1.1 Heat transfer . . . . . . . . . . . . 104.1.2 Influence of moisture in theinsulant upon the ther

9、malconductivity . . . . . . . . . . . . 154.2 Calculation of heat flow rates through insulation layers in the steady state. . . . 164.2.1 Heat transfer in insulation layers . 164.2.2 Surface heat transfer . . . . . . . . 264.2.3 Thermal transmission . . . . . . . 354.2.4 Temperatures at surfaces and

10、layer boundaries . . . . . . . . . . 415 Calculation of heat losses or ingresses, temperatures and water vapour diffusionprocesses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435.1 Total heat loss or ingress and pertinent factors. . . . . . . . . . . . . . 435.1.1 Practical matters and boundary conditions

11、 . . . . . . . . 445.1.2 Supplementary values forcalculating B. . . . . . . . . . . 455.1.3 Total thermal transmissioncoefficient ki. . . . . . . . . . . . 45VDI-RICHTLINIENDie deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this guideline shall be taken as authorita-tive.

12、No guarantee can be given with respect to the English trans-lation. Frhere Ausgabe:02.07Entwurf,deutschFormeredition:02/07 Draft, inGermanonlyVDI-Gesellschaft EnergietechnikAusschuss Wrme- und KlteschutzB974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST

13、BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2008 2 VDI 2055 Blatt 1 / Part 1Seite5.2 Wrmeverluste oder -eintrge sowieTemperaturen in Komponenten. . . . . . 535.2.1 Behlter . . . . . . . . . . . . . . 535.2.2 Rohrleitungen und Kanle . .

14、. . . 565.3 Wasserdampfdiffusion . . . . . . . . . . 605.3.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . 605.3.2 Wasserdampfdiffusion in einer Khlraumwand. . . . . . . . . . . 625.3.3 Wasserdampfdiffusion in Klte-dmmungen . . . . . . . . . . . . 635.4 Beispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . 685.4.1 Einl

15、agige Wrmedmmung einer vertikalen Rohrleitung . . . . . . . 685.4.2 Kltedmmung. . . . . . . . . . . 705.4.3 Dmmung einer Khlleitung zur Vermeidung von Tauwasser; Berechnung der Feuchteaufnahme. 715.4.4 Mehrschichtige Wrmedmmung . 745.4.5 Wrmeverlust eines Behlters . . . 765.4.6 Wrmestrom eines in ei

16、ner Fu-boden- oder Wandkonstruktion eingebetteten Rohres. . . . . . . . 816 Bemessung von Dmmschichten . . . . . . 846.1 Allgemeine Gesichtspunkte fr dieAuswahl von Dmmstoffen und dieFestlegung von Dmmschichtdicken . . . 846.1.1 Bemessungskriterien . . . . . . . . 846.1.2 Wahl des Dmmstoffes . . . .

17、 . . 856.2 Ermittlung von Dmmschichtdicken beim Wrmeschutz . . . . . . . . . . . . 856.2.1 Ermittlung von Dmmschicht-dicken nach technischen Gesichts-punkten. . . . . . . . . . . . . . . 856.2.2 Bestimmung der Dmmschicht-dicke nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten . . . . . . . . . . 916.2.3 Beispie

18、le . . . . . . . . . . . . . . 996.3 Besonderheiten beim Klteschutz . . . . 1056.3.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . 1056.3.2 Bestimmung der Dmmschicht-dicke nach betriebstechnischenGesichtspunkten . . . . . . . . . . 105Anhang A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107A1 Vergleich der Wrmele

19、itfhigkeiten . . . 107A2 Anhaltswerte fr das Produkt aller wirksamen Faktoren fgesgemGleichung (8) und Anhang A3 . . . . . . 109A3 Faktoren zur Ermittlung der Betriebs-wrmeleitfhigkeit gemAbschnitt 4.2.1.1c . . . . . . . . . . . . 115A3.1 Faktor f. . . . . . . . . . . . . . 116Page5.2 Heat losses or

20、 ingresses and temperatures in components . . . . . . . 535.2.1 Vessel . . . . . . . . . . . . . . . 535.2.2 Pipes and ducts . . . . . . . . . . 565.3 Water vapour diffusion . . . . . . . . . . 605.3.1 General . . . . . . . . . . . . . . 605.3.2 Water vapour diffusion in acold store wall . . . . . .

21、 . . . . . 625.3.3 Water vapour diffusion in coldinsulations . . . . . . . . . . . . . 635.4 Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . 685.4.1 Single-layer thermal insulation ofa vertical pipe . . . . . . . . . . . 685.4.2 Cold insulation . . . . . . . . . . 705.4.3 Insulation of a cold pipe to avo

22、idcondensation; calculation ofmoisture absorption . . . . . . . . 715.4.4 Multi-layered thermal insulation . 745.4.5 Heat loss from a vessel . . . . . . 765.4.6 Heat flow rate of a pipe embeddedin a floor or wall construction . . . 816 Dimensioning of insulation layers . . . . . 846.1 General consid

23、erations regarding theselection of insulation materials and thedetermination of insulation layerthicknesses . . . . . . . . . . . . . . . . 846.1.1 Dimensioning criteria . . . . . . . 846.1.2 Selection of the insulation material 856.2 Determination of insulation layer thicknesses for thermal protect

24、ion . . . . 856.2.1 Determination of insulationlayer thicknesses on the basis oftechnical considerations . . . . . . 856.2.2 Determination of insulation layerthickness on the basis of economicconsiderations . . . . . . . . . . . 916.2.3 Examples . . . . . . . . . . . . . 996.3 Special conditions for

25、 cold protection . . 1056.3.1 General . . . . . . . . . . . . . . 1056.3.2 Determination of insulation layerthickness on the basis of operational considerations. . . . . 105Annex A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108A1 Comparison of thermal conductivities . . 108A2 Reference values for the

26、 product of all effective factors fgesaccording toEquation (8) und Annex A3 . . . . . . . 112A3 Factors for the determination of theoperational thermal conductivity according to Section 4.2.1.1c . . . . . . 117A3.1 Factor f. . . . . . . . . . . . . 118B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF83

27、68C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2008 VDI 2055 Blatt 1 / Part 1 3 SeiteA3.2 Koeffizient acfr Mineralwollezur Berechnung von fVDim Temperaturbereich 50 C bis 600 C . . . . . . . . .

28、 . . . . . 119A3.3 Parameter fr die modifizierteNusselt-Zahl zur Ermittlung von fk. . . . . . . . . . . . . . . 119A3.4 Koeffizient azur Ermittlung des Feuchtefaktors fF. . . . . . . 120A3.5 Dickenkoeffizient asfrIR-strahlungsdurchlssige Dmmstoffe (Temperaturbereich20 C bis 60 C) . . . . . . . . . 1

29、20A4 Zuschlagswerte zur Ermittlung derBetriebswrmeleitfhigkeit gem Abschnitt 4.2.1.1c . . . . . . . . . . . . 121A5 Anhaltswerte fr Verluste ber dmm-technisch bedingte Wrmebrcken oderEinbauten . . . . . . . . . . . . . . . . 123A6 Anhaltswerte fr Dmmstoff-eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . 12

30、7A6.1 Koeffizienten zur Berechnung der Wrmeleitfhigkeitskurven nach Anhang A6 . . . . . . . . . 132A7 Stoffwerte der trockenen Luft . . . . . . 136A8 Emissionsgrad verschiedener Ober-flchen bei Temperaturen zwischen0 C und 200 C . . . . . . . . . . . . . 137A9 Einstrahlzahl 12. . . . . . . . . . . .

31、 138A10 Parameter c, n und zur Berechnungdes mittleren Wrmebergangs-koeffizienten bei freier Konvektion . . . 140A11 Gleichungen zur Berechnung des Wrmedurchlasskoeffizienten bei Luftspalten infolge freier Konvektion und Wrmeleitung. . . . . . . . . . . . 142A12 Beziehungen zur Berechnung desWrmeber

32、gangskoeffizienten bei erzwungener Konvektion k. . . . . . 144A13 Konstruktive Wrmebrcken (WB) . . . 145A14 Anhaltswerte fr Verluste ber anlagen-bedingte Wrmebrcken der Einbauten. 146A15 Anhaltswerte fr Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahlen unddiffusionsquivalente Luftschicht-dicken sd. . . . . .

33、. . . . . . . . . . . 148A16 Differenz Tauin K zwischen Luft-und Oberflchentemperatur bei Beginnder Tauwasserbildung . . . . . . . . . . 149Anhang B Diagramme . . . . . . . . . . . . . 150B1a Faktor zur Berechnung des Wrme-verlustes von auskragenden Wrme-brcken . . . . . . . . . . . . . . . . . 150P

34、ageA3.2 Coefficient acfor mineral woolfor the calculation of fVDin thetemperature range 50 C to600 C . . . . . . . . . . . . . . 119A3.3 Parameter for the modified Nusselt number for the determination of fk. . . . . . . . 119A3.4 Coefficient afor the determi-nation of the moisture factor fF. 120A3.5

35、 Thickness coefficient asforinsulants permeable for IR radia-tion (Temperature range 20 Cto 60 C) . . . . . . . . . . . . . 120A4 Supplementary values for thedetermination of operational thermal conductivity according toSection 4.2.1.1c . . . . . . . . . . . . . 122A5 Reference values for losses fro

36、m thermal-bridges or inserts. . . . . . . . 125A6 Reference values for insulation material properties . . . . . . . . . . . 127A6.1 Coefficients for the calculationof thermal conductivity curvesaccording to Annex A6 . . . . . 132A7 Properties of dry air. . . . . . . . . . . 136A8 Emissivity of vario

37、us surfaces attemperatures between 0 C and 200 C . 137A9 Irradiation factor 12. . . . . . . . . . 138A10 Parameters c, n, for the calculation of the average heat transfer coefficientwith free convection . . . . . . . . . . 140A11 Equations for the calculation of coefficient of thermal conductance fo

38、r air spaces caused by free convectionand thermal conductivity . . . . . . . . 142A12 Relationships for calculating heat transfer coefficient kwith forcedconvection. . . . . . . . . . . . . . . . 144A13 Structural thermal bridges (WB) . . . . 145A14 Reference values for plant relatedthermal bridges

39、. . . . . . . . . . . . . 146A15 Reference values for water vapourdiffusion resistance factor anddiffusion-equivalent air layer thick-ness sd. . . . . . . . . . . . . . . . . . 148A16 Difference Tauin K between air andsurface temperature at the beginning of dew formation . . . . . . . . . . . . 149A

40、nhang B Diagrams . . . . . . . . . . . . . . 150B1a Factor for calculation heat lossfrom projecting thermal bridges . . . . 150B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Alle Rechte vorbehalten Verein Deuts

41、cher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2008 4 VDI 2055 Blatt 1 / Part 1SeiteB1b Formfaktor SRzur Berechnung des Wrmeverlustes von Versteifungs-rippen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151B2 Linien konstanter Drosselkoeffizien-ten h,Dvon Wasser und Dampf in einem Druck-Temperatur-Diagramm. . 152B3.1 Berec

42、hnung der Wrmestrme von Rohrleitungen in Fubodenaufbauten . 153B3.2 Berechnung der Wrmestrme von Rohrleitungen in Wnden . . . . . . . 154B4 Bestimmung der Dmmschichtdicke fr eine Rohrleitung bei vorgegebenerWrmestromdichte . . . . . . . . . . . 155B5 Dmmschichtdicke fr Rohrleitungen in Abhngigkeit v

43、om Wrmestrom je mRohrlnge, der Temperaturdifferenz zwischen Medium und Luft, der Wrmeleitfhigkeit, der Kenngre G und dem Rohrdurchmesser . . . . . . . 156B6 Bestimmung der Dmmschichtdicke von Rohrleitungen und ebenen Wndenin Abhngigkeit von der bertempera-tur der Dmmschichtoberflche gegen-ber der Um

44、gebungsluft, dem Rohr-durchmesser, der Wrmeleitfhigkeit und dem ueren Wrmebergangs-koeffizienten . . . . . . . . . . . . . . 157Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162PageB1b Form factor SRfor the calculation ofheat losses at reinfo

45、rcing profiles . . . 151B2 Lines of constant throttle coefficientsh,Dof water and steam in a pressure-temperature diagram . . . . . . . . . . 152B3.1 Calculation of heat flow rates in pipes in floor constructions. . . . . . . . . . 153B3.2 Calculation of heat flow of pipes in walls . . . . . . . . .

46、 . . . . . . . . . 154B4 Determination of insulation layerthickness for a pipe at a set density ofheat flow rate. . . . . . . . . . . . . . 155B5 Insulation layer thickness for pipes asa function of heat flow per m pipelength, temperature difference betweenmedium and air, thermal conductivity, param

47、eter G and pipe diameter . . . . 156B6 Determination of insulating layerthickness of pipes and walls as afunction of excess temperature of theinsulating layer surface in comparisionwith the ambient air, the pipe diameter,the thermal conductivity and theexternal heat transfer coefficient . . . . 157B

48、ibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dss

49、eldorf 2008 VDI 2055 Blatt 1 / Part 1 5 VorbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richt-linie VDI 1000.Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, derFotokopie, der elektronischen Verwendung und derbersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstndig,sind vorbehalten.D