Calculateur de pertes thermiques de conduite nue ou isolée
Pertes par mètre, pertes totales, énergie annuelle et température extérieure d’une conduite nue ou isolée. Coefficient extérieur saisi ou calculé pour l’air immobile.
Pertes thermiques d’une conduite
Le fluide chaud cède sa chaleur par conduction dans la paroi et l’isolant, puis convection et rayonnement extérieurs. Les résistances s’ajoutent :
q_L = (t_fluid − t_ambient) / R
Une couche cylindrique donne ln(D_outer / D_inner) / (2π × λ) par unité de longueur, la surface extérieure 1 / (h × π × D_outer). Le résultat est en watts par mètre. Multipliez par la longueur pour les pertes totales, puis la durée pour l’énergie annuelle.
Exemple
Une conduite acier nue de diamètre 60,3 mm, eau à 80 °C, local à 20 °C et coefficient extérieur 10 W/(m²·K) donne une résistance 1 / (10 × π × 0,0603) = 0,528 m·K/W et 60 / 0,528 = 114 W/m. Dix mètres perdent environ 9950 kWh par an.
Avec 30 mm d’isolant à 0,04 W/(m·K), la résistance augmente de 2,75 m·K/W. Les pertes tombent à environ 20 W/m, soit 82 % de réduction. La surface passe d’environ 80 °C à 25 °C.
Coefficient extérieur
C’est la donnée la plus incertaine, déterminante pour une conduite nue et moins pour une conduite bien isolée. L’outil peut calculer convection naturelle par Churchill et Chu et rayonnement par Stefan-Boltzmann. L’aluminium brillant rayonne peu, donc l’émissivité influence sensiblement le résultat.
Rayon critique
L’isolation augmente la résistance de conduction mais aussi la surface. Sur les très petits tubes et câbles, le second effet peut dominer. La limite est r_cr = λ_insulation / h_outside. En installations de bâtiment, ce rayon est généralement de quelques millimètres, l’isolation restant utile en pratique.
Limites
Calcul préliminaire sans vannes, brides, variation de conductivité, humidité, vent ni conduite enterrée. Sur une ligne froide, vérifiez aussi la condensation de surface.
Questions fréquentes
Comment calculer les pertes d’une conduite isolée ?
La méthode des résistances cylindriques donne 120,8 W/m pour un fluide à 320 °C, ambiance à 5 °C et 30 mm d’isolant sur une conduite de 55 mm. Conductivités : conduite 80 W/(m·K), isolant 0,05 W/(m·K). Coefficients : intérieur 60 W/(m²·K), extérieur 18 W/(m²·K). Vannes, vent et humidité sont exclus.
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