Виды тепловой изоляции тепловых сетей. Технология теплоизоляции труб отопления своими руками
Для трубопроводов, расположенных на открытом воздухе и наружных тепловых сетей теплоизоляция должна выполняться в обязательном порядке. Как показывает практика, гораздо рациональнее вовремя утеплить трубы, чем впоследствии, из-за пренебрежения теплоизоляцией, тратить немалые суммы денег для ремонта либо полной замены трубопровода, поврежденного из-за замерзания в трубах воды.
В данной статье рассмотрена тепло и звукоизоляция трубопроводов тепловых сетей, расположенных на улице. Вы узнаете, зачем она необходима и каким требованиям должны соответствовать используемые утеплители. Мы рассмотрим лучшие материалы для теплоизоляции – минеральную вату и вспененный полиэтилен.
Cодержание статьи
Зачем нужно утеплять трубы?
Качественная теплоизоляция необходима не только для трубопроводов тепловых сетей, но и для всех водопроводных труб, расположенных в неотапливаемых помещениях либо на улице, подвергающихся воздействию минусовых температур.
Не утепленные трубы подвергаются риску замерзания циркулирующего теплоносителя, что может стать причиной деформации трубопровода. Вода, при превращении в лед, увеличивается в объеме (расширение обуславливается разной удельной плотностью воды в жидком и твердом состоянии) и разрывает трубы изнутри . Общеизвестный факт, что львиная доля поломок коммунальных сетей теплоснабжения происходит именно в зимний период.
Используемые на сегодняшний день материалы для изготовления труб – чугун, металл, пластик (ПВХ, ПНД, ПП) имеют достаточно высокий коэффициент теплопроводности, что способствует их быстрому охлаждению.
Изоляция труб тепловых сетей также позволяет устранить потери теплоносителем температуры на пути в радиаторы – вода сохраняет одинаковую температуру на всех стадиях циркуляции, что позитивным образом сказывается на КПД отопительной системы в целом.
Характерной проблемой для металлических труб является шум циркулирующего потока, возникающий из-за неровностей на внутренних стенках трубопровода (в полимерных трубах при правильном проектировании сетей теплоснабжения шум отсутствует). Используемые для утепления материалы также выступают как звукоизоляция, они значительно снижают шум потока воды, повышая тем самым комфорт использования отопительной системы.
Требования к утеплителям для труб
Выбирая утеплитель для трубопроводов тепловых сетей необходимо обращать внимание на следующие характеристики материала:
- коэффициент теплопроводности – чем он ниже, тем лучше материал сохраняет тепло, и тем меньший по толщине слой утеплителя вы можете использовать;
- коэффициент влагопоглощения – от гидрофобности материала непосредственно зависит его долговечность. Изоляция, пропитанная влагой гниет и разлагается, тогда как утеплители, не впитывающие воду, служат максимально долго;
- класс горючести – особенно важно для труб теплоснабжения, расположенных внутри жилых и промышленных помещений;
- устойчивость к ультрафиолету – материалы, используемые для изоляции тепловых сетей на улице, не должны разрушаться под воздействием солнечных лучей.
Сама технология изоляции предельно проста в исполнении – утеплитель для труб отопления реализуется в гильзах длиной 1-2 метра, которые одеваются на трубу и фиксируются посредством либо скоб. Если труба размещена на улице, поверх изоляции одевается кожух из пластика либо листового метала, который защищает конструкцию от механических повреждений.
Обзор утеплителей для труб (видео)
Выбор теплоизоляции для труб тепловых сетей
Озвученным выше требованиям в полной мере отвечают лишь два теплоизоляционных материала – минеральная вата и вспененный полиэтилен. Рассмотрим каждый из них подробнее.
Трубная теплоизоляция из вспененного полиэтилена
Типовая форма выпуска полиэтиленовой изоляции – гильзы длиной 2 метра с толщиной стенок 6, 9, 13 и 20 см. Диаметр гильз варьируется в пределах 12-200 мм, и без дополнительного покрытия.
Полиэтиленовая теплоизоляция производится методом экструзии – этиленовое сырье загружается в бункер, где под воздействием высоких температур и катализатора (азодикарбонамида) этилен плавится, далее в бункере повышается давление, что приводит к вспениванию материала, после чего тот пропускается через экструдер, предающий сырью требуемую форму.
Вспененный полиэтилен обладает структурой из множества мелких закрытых ячеек, за счет которой материал имеет хорошие гидрофобные характеристики (влагопоглощение составляет 1.5% от объема при полном погружении в воду на 24 часа, 1.9% – при погружении на 28 суток) и практически нулевую паропроницаемость (0.001 мг/мчПа).
Полиэтилен нередко используется как отдельная звукоизоляция – материал способен снижать шум на 23-27 дБ. Такая звукоизоляция делает шум от циркуляции воды в сетях теплоснабжения полностью неслышимым. Плотность полиэтиленовой изоляции составляет 30-35 кг/м 3 . Материалу свойственна высокая эластичность, которую он не теряет даже при минусовых температурах (до -80 0).
Изоляция из вспененного полиэтилена имеет низкий коэффициент теплопроводности – 0.035 Вт/мк . Температурный режим эксплуатации от -50 до +90 0 , при повышении температуры выше нормы изоляция начинает деформироваться. Материал классифицируется по классу Г2 – умеренно горючий. Температура возгорания полиэтилена -306 0 , при горении полиэтилен не выделяет вредных для человека веществ, он распадается на воду и углекислый газ.
Трубная теплоизоляция из минеральной ваты
– один из лучший утеплителей на рынке теплоизоляционных материалов. Утепление труб отопления минватой подходит как для размещенных на улице трубопроводов, так и для сетей внутри здания. Стандартная длина минераловатных гильз составляет 1 м, диаметр – от 18 до 273 мм, также выпускается фольгированная изоляция.
Среди преимуществ минеральной ваты полная негорючесть (согласно ГОСТ №30244 материал классифицируется по группе НГ), эластичность и простота монтажа – при необходимости цилиндры легко режутся обычным канцелярским ножом.
Производство теплоизоляции из минеральной ваты выполняется в соответствии с положениями ГОСТ №23208 “Цилиндры и полуцилиндры из минваты”, согласно которому изоляция должна иметь следующие технические характеристики:
- номинальная плотность – 100 кг/м³;
- коэффициент теплопроводности – 0.034 вт/мК ;
- водопоглощение по объему (за 24 часа) – 1.5%;
- коэффициент паропроницаемости – 0.3 мг/мчПа;
- прочность на сжатие (10% деформации) – 20 кПа.
– хорошая звукоизоляция, материал толщиной в 50 мм способен снижать шум на 43-54 дБ. Эффективность поглощения шума достигается за счет множества тончайших нитей, хаотично расположенных в структуре материала, проходя которые волны шума отражаются и постепенно затухают.
Использование предизолированных труб
В промышленных условиях для монтажа размещенных на улице коммуникаций тепло и водоснабжения нередко применяются . Такие конструкции имеют “ ” структуру, состоящую из следующих слоев:
- стальная труба из черного металла либо нержавейки. Используются напорные трубы, выдерживающие давление до 16 атмосфер;
- наружная оболочка из оцинкованной листовой стали либо (полиэтилена низкого давления), которая защищает утеплитель от механических повреждений и воздействий окружающей среды;
- утеплитель – пенополиуретан, которым заполняется пространство между трубой и оболочкой.
Поскольку использование жидкого материала, которым можно заполнить любое пространство, позволяет сделать монолитную оболочку, изготовить которую невозможно при использовании отдельных гильз из минеральной ваты либо пенополиэтилена.
Технические характеристики пенополиуретанового утеплителя следующие:
- теплопроводность – 0.025 вт/мК ;
- плотность – от 25 до 300 кг/м 3 (зависит от степени уплотнения при закачке);
- гидрофобность – от 1 до 3% от объема;
- класс горючести – Г2 (трудногорючий);
- звукоизоляция (понижение шума) – 41-43 дб;
- температурный режим эксплуатации – от -50 до +130 градусов.
Предизолированные трубы выпускаются в диапазоне диаметров от 57 до 1200 мм с толщиной утеплителя от 5 до 15 см.
Изоляция трубопроводов отопления – это важный аспект в создании энергоэкономных технологий, и этот вопрос в наши дни стоит остро.
На данный момент разработано большое количество утепляющих материалов и способов их оптимального использования в разных промышленных сферах.
Но, рационально использовать энергию нужно не только в промышленности, но и в быту. Изоляция магистралей обогрева бывает не только желательной, но и превращается в жизненную необходимость.
В целом процесс тепловой изоляции направлен не только на поддержку температурного режима на стабильном уровне, но и защиту носителя тепла от замерзания в период холода.
Теплоизоляционные материалы бывают следующих видов:
- штучный;
- в рулонах;
- комбинированный;
- для заливки;
- кожуховый.
Зависимо от технических характеристик и параметров изоляции, эти материалы применяют в следующих сетях:
- вентиляционных;
- подачи холодной и горячей воды;
- техоборудования;
- парового обогрева.
К выбору защитного материала необходимо подходить с большой ответственностью, ведь это залог тепла и уюта в жилище людей.
Виды наиболее эффективного изоляционного материала следующие:
- Теплоизоляционная краска . Ее относят к достижениям науки России. Один слой данного покрытия может стать заменой нескольким сантиметрам пенополистера и минваты. При этом данный материал не несет вреда окружающей среде и устойчивый к влиянию высоких температур. Этот вид изоляции трубопроводов применяют в тяжелых условиях производства.
- . Этот материал характеризуется низкой проводимостью тепла и пожароустойчивостью. По этим причинам он нашел обширное применение при защите систем обогрева. Но, этот вид защиты относится к дорогостоящим стройматериалам.
- Утепление пенополиуретаном . Его для теплоизоляции стали применять недавно, но уже успели оценить его практичность.
- Пенополистирол . Это практически тот же пинопласт. Этот вариант отличается доступной стоимостью и простою крепежа.
- . Он является оболочкой, напоминающей по форме трубу.
Выбор изолирующего материала
Выбирая утеплитель для отопления, установленного на улице, остановите свой выбор на тех образцах, что не боятся влаги. Утеплитель, который выбирается, должен обладать:
- минимальной теплопроводностью;
- не реагировать на кислоты, щелочи и другие химически активные компоненты;
- стойкостью к окислению и коррозии;
- длительным сроком эксплуатации;
- огнеупорностью;
- безопасностью для человеческой жизни;
- простотой процесса монтажа.
Зачем нужна теплоизоляция на улице?
Ответ на данный вопрос прост. Речь идет скорее не об утеплении, а о термоизоляции отопительных систем на улице. От качества утепления будет зависеть общий коэффициент полезного действия всего отопления.
Главное не какими материалами проведено утепление, а на сколько качественно произведен монтаж!
Утепление поможет сгладить допущенные недостатки при монтаже или некоторые минусы физических и химических свойств утеплителя, из которого изготовлено само отопление.
Теплоизоляция должна закрыть весь трубопровод от негативных природных явлений и механических повреждений. Утеплитель позволит защитить трубы расположенные на открытом воздухе от преждевременного разрушения и негативного воздействия ультрафиолетовых лучей.
Полимерные образцы устойчивы к коррозии, но они требуют хорошей защиты от морозов, так как подвержены промерзанию, механических повреждений и перетирания, а металлические, более жесткие и надежные на первый взгляд, быстро окисляются и приходят в негодность.
Еще один минус металла – высокая теплопроводность, что не очень хорошо именно для отопительных систем. Правильная тепло и гидроизоляция (утепление) позволит устранить вышеуказанные недостатки, не растрачивая тепло.
Выбор утеплителя каждый выбирает по своим параметрам, основываясь на личные предпочтения и пожелания.
Примеры теплоизолирующих материалов
Процесс качественной термоизоляции или утепления отопления проводят множество компаний. Хоть этот процесс в наше время и налажен на высоком уровне, основная масса людей предпочитает осуществлять термоизоляцию своими силами.
Естественно для проведения работ данного вида потребуется запастись некоторым багажом знаний, чтобы правильно провести процедуру без привлечения профессионалов.
Вспененный утеплитель. Сегодня часто отдают предпочтение такому недорогому материалу как вспененный пенополиэтилен. Он продается в рулонах и одевается прямо на трубу как чехол, максимально удерживая в ней тепло даже на открытом воздухе.
При этом вспененный пенополиэтилен устойчив к воздействию высоких температур, является экологичным и прост в монтаже прямо на улице. Главное, после того как чехол одет, не забыть склеить между собой его торцы.
. Она может быть двух видов:
- базальтовая вата – работает при температурном режиме до 650˚С и при этом не выделяет токсичных веществ. Материал производится из горной породы с максимальным составом базальта.
- стекловолоконная вата – изготавливается из кварцевого песка и стекла. Хорошо работает при температурном режиме до 180˚С.
Следующие разновидности теплоизоляции используются параллельно с гидроизоляцией:
- в процессе утепления минеральной ватой поверх основного слоя наматывается алюминиевая фольга, которая крепится при помощи проволоки из металла;
- для инженерных конструкций могут изготавливаться формы из пенопласта, которые позволяют утеплить трубопровод своими силами.
Из-за того, что пенопласт не на 100% отталкивает воду, он не является самым оптимальным вариантом для утепления отопления на улице.
Производители выпускают данный утеплитель рулонами и пачками в виде матов. Она не плавится и не деформируется под действием высоких температур, поэтому часто используется для теплоизоляции отопительных систем.
Недостаток минеральной ваты состоит в том, что она впитывает воду и теряет при этом свои теплоизоляционные свойства. Поэтому утепление большой системы этим материалом экономически не выгодно, так как вместе с ней придется приобретать защитные средства от проникновения влаги.
Инновационный утеплитель – пенофол
Сегодня все чаще для термоизоляции магистралей на улице используют пенофол. Этот утеплитель изготовлен из вспененного полиэтилена покрытого с одной стороны алюминиевой фольгой для защиты и максимальной теплоизоляции.
Материал продается в рулонах и . Пенофол гибкий и при монтаже он плотно прилегает, хорошо перекрывая места резких поворотов и изгибов.
Его высокие теплоизолирующие свойства и небольшая цена делают утепление при помощи пенофола самым часто используемым методом при работе с отопительными системами больших размеров.
Это самый оптимальный выбор для желающих своими руками провести работы по утеплению на приусадебном участке.
Сегодня на строительном рынке представлено огромное количество теплоизоляционных материалов, использование которых не требует наличия особых инструментов и навыков.
Описание и технические характеристики пенополиуретана
Утепление пенополиуретаном подходит и для металлических и для пластиковых систем отопления, расположенных на открытом воздухе.
Этот материал подходит для утепления на улице труб различного диаметра и еще называется «скорлупой». Материал также с одной стороны покрыт алюминиевой фольгой, чтобы уменьшить общую теплопроводность покрытия.
Однако стоит заметить, что по сравнению с другими видами, утепление при помощи пенополиуретана происходит обмоткой труб даже не в три слоя, а минимум в пять, а лучше в восемь.
Хоть она и выглядит эстетично, что естественно важно для отопительных систем, что расположены на открытом воздухе, но такой расход не оправдан.
Придется заматывать минимум в пять слоев, чтобы достичь нужного результата, а это приведет к дополнительным тратам.
Еще один минус пенополиуретана – минимальная защита от морозов и тепловых потерь.
Каждый в праве выбирать подходящий, по его мнению, утеплитель, главное не экономить и серьезно подойти к вопросу, чтобы тепло дошло до получателя, а не уходило на обогрев воздуха на улице.
Заметьте, что правильно выбранный утеплитель для труб на открытом воздухе может существенно продлить срок работы отопительной системы и ее эффективность!
Толщина теплоизоляции отопительных систем
Толщина изоляции трубопроводов отопления определяется путем расчета, в основе которого лежат требования нормативной документации.
Произвести данные расчеты непросто. Чтобы получить верный результат нужно запастись терпением и вниманием. Наиболее распространенный метод – это подсчеты по показателям потерь тепла.
При этом правила СНИП указывают, что изоляция всех трубопроводов отопления должна быть рассчитана так, чтобы потери тепла не превышали значений, указанных в СНИП.
Кроме СНИП толщина изоляции регламентируется Сводом Правил, и он предоставляет более простую методику. Это такие упрощения:
- потеря тепла при нагревании стенок магистрали протекающей средой не такие большие, как в слое наружной защиты, по этим причинам их можно не брать в расчет.
- большинство конструкций изготавливают из стали, а ее сопротивление к проводимости тепла маленькое, поэтому сопротивление стенок конструкции из металла тоже можно не брать в расчет.
Толщину изоляции однослойной конструкции рассчитывают по сложным формулам, их легко можно найти в интернете. При этом нормативы СНИП предлагают разные формулы для определения расчета для круглых труб и для плоской поверхности.
Толщина изоляции в несколько слоев просчитывается формулами, причем это выполняют для каждого слоя отдельно.
Когда рассчитывается толщина изоляции, то нужно иметь в виду, что СНИП устанавливает точные величины тепловых потерь для трубопроводов разных объемов, и для различных способов их прокладки.
Все эти расчеты вести трудно, и дабы сэкономить время многие используют персональный компьютер и специальное программное обеспечение. При этом быстро и успешно получают нужный результат. Предлагаем скачать бесплатную программу для windows.
Защита наружных систем
Изоляция наружных трубопроводов отопления нужна, чтобы носитель тепла максимально долго сохранял тепло. Особенно актуальна она, для наружных магистралей обогрева.
На прогрев воды уходит большое количество тепла, и если не выполнить изоляцию наружных систем, то значительная его часть просто растратится по пути до точки назначения.
Утепление трубопровода в зданиях
Изоляция действующих трубопроводов отопления в помещении не теряет своей актуальности. Понятно, что в тех зонах, где трубопровод должен отдавать свою тепловую энергию, изолировать его не стоит.
Но, зоны в помещении, где трубы проходят, например, в стене, нужно утеплить. Иначе тепло будет уходить на обогрев стенки.
Такую защиту в помещении используют не очень часто, и нужно отметить, что без нее страдает качество отопления.
Для системы, расположенной в полу, нужно применять защитные материалы с высокой плотностью. Например, в помещении эффективным будет любой вид вспененных утеплителей. Они отлично подходят для изоляции, а для простоты работы лучше брать трубчатые варианты.
Это мягкие и гибкие трубки, оснащенные продольным разрезом. Они легко одеваются и фиксируются специальным зажимом. Если монтаж такого утеплителя в помещении выполнить правильно, то он прослужит очень длительное время.
Теплозащита на улице
Изоляция трубопроводов отопления на улице требует особого подхода. Прежде всего, при такой работе следует просчитывать возможное влияние влаги. На улице это идущий снег или дожди. Также укладывая теплоизоляцию на улице, необходимо предусмотреть гидрозащитный слой.
Общепринятые варианты теплозащиты теплоподводящей сети на улице такие:
- Обмотка, которую составляют шелковые нити.
- Рубероид.
- Намотка из стойкой к коррозийным процессам проволоки.
Варианты защиты на улице обязаны отвечать таким требованиям:
- Незначительная теплопроводимость.
- Устойчивость к влиянию влаги. В защите не должна скапливаться влага, это особенно важно для магистрали, проходящей в земле.
- Стойкость к влиянию агрессивной среды. Он не должен разрушаться от влияния низкой температуры и ветра.
- Длительное время использования.
- Простая прокладка.
Правила утепления
Правила изоляции трубопроводов отопления довольно многочисленные, вот некоторые важные моменты из них:
- Прежде всего, необходимо изучить правила и нормы СНИП.
- Приобретать изоляционные материалы следует у официальных поставщиков. Они изготавливают продукцию, соблюдая все правила и требования стандартов.
- Выполнять теплозащиту трубопроводов нужно с целью концентрации тепловой энергии в области радиаторов. Если проигнорировать правила утепления трубопровода центрального отопления, то тепло будет направленно на стены и оконные проемы.
- Дизайнеры, которые занимаются обустройством помещений, могут облагородить вид теплоизоляции. Но, для выполнения такой работы также нужно соблюдать свои правила. Например, выполняя зашивку гипсокартонном, нельзя забывать об отверстиях для доступа к фитингам.
- Некоторые утеплители для трубопровода отопления нужно просто распиливать. А вот некоторым понадобится дополнительный материал для защиты.
Требования к выбору теплоизоляции отопления
Во время поиска теплоизоляции для тепловой сети, размещенной на открытом воздухе, помимо выше сказанных нюансов необходимо руководствоваться следующими требованиями:
- Показатель теплопроводимости материала.
- Способности противостоять окружающей среде.
- Спектр температур для работы.
- Длительность периода использования.
- Простота монтажа материала.
Видео: теплоизоляция труб на открытом воздухе
Теплоизоляция в подвале
Завершив строительство дома, его хозяин должен узнать, чем можно утеплить трубы для обогревательной сети.
Ведь решение в данной ситуации напрямую зависим от вида помещения, где они проходят. Следовательно, теплоизоляция для труб отопления в подвале тоже должна проводиться после изучения вариантов, предназначенных для таких действий.
Видео: термоизоляция в подвале
Если на чердаке повышенная продуваемость, то повышенная влажность данного помещения не возникает.
Совсем по-другому обстоят дела с подвалом. Для заготовок отопительной системы это место называют самым критичным.
Несмотря на то, что магистраль проходит ниже точки промерзания грунта, от такого мероприятия это не освобождает.
А с места вхождения теплосети в подвальное помещение до мест расположения сантехники, ее еще нужно термоизолировать.
СОВЕТ! Невзирая на вид товара, выбранного для защиты трубопроводов проходящих в земле, их дополнительно покрывают слоем гидроизоляции.
Много времени на решение вопроса, чем утеплить трубы в данном помещении, не уходит. Эксперты убеждены, что с ракурса лучшее соотношение качества и стоимости, самый хороший выбор – это пенополистирол.
Данный товар выпускается для изделий разного объема, и каждый обыватель может самостоятельно справиться с монтажом.
Применение минеральной ваты предусматривает совершение работы в два этапа:
- Первый этап. Это плотная обмотка заготовки полотном и крепеж шнуром.
- Второй этап. Из рубероида формируют защитную гидроизоляцию. Заранее нарезанный, он накладывается на минеральную вату. Фиксирует все это капроновый шнур.
Выполняя работу в подвале нельзя забывать, что правильный подбор конструкции и верно произведенная укладка, становятся залогом продолжительной службы и эффектной работы тепловой сети.
Особенности трубопровода обогрева, проходящей под землей
Теплоизоляция для труб в земле незаменима в холодное зимнее время. Без хорошего утеплителя теплоэнергия носителя тепла будет просто тратиться на прогрев воздуха, грунта и другое. Соответственно эффективность работы сети в таких условиях падает.
Чтобы у отопительной системы расположенной в земле, для снижения тепловых потерь необходимо следующее.
По нормам СНиП, материал для обогревательных труб, которые уложены в земле, обязан характеризоваться плотностью почти 400 кг/м3.
Дополнительно в этих документах указывают то, что конструкции для изоляции не должны содержать воспламеняющихся составов.
Для изоляции труб в земле до этих пор применяли только минеральную и стеклянную вату. Ее можно встретить в тепловых сетях и сейчас, но этот вариант имеет некоторые недостатки.
Они становятся причиной для принятия в работу других утеплителей с лучшими характеристиками. Существенным недостатком в данном случае становиться высокая гигроскопичность, которая приводит к снижению защиты заготовок в земле.
Также минеральная вата после длительного использования терпит нарушения своей структурной целостности, а это понижает ее возможности удерживать тепло.
ВАЖНО! Существенным преимуществом стекловаты становится ее возможность работать при высоких температурах. Также сюда относится и отличная переносимость химического влияния, отличные огнеупорные свойства и невысокая цена.
Новейший технологии принесли утеплители на основе пенополистирола, вспененного каучука с дополнением огнеупорных дополнений.
Они отличаются гигроскопичностью, но простота монтажа и невысокая стоимость привели к тому, что их укладывают чаще всего.
Особого внимания заслуживает вспененный полиэтилен, который на данный момент пользуется высокой популярностью у потребителей.
Достоинством данного продукта называют его экологическую безопасность. Большой ряд положительных характеристик ставят его на лидирующие позиции рейтинга самых лучших товаров.
Немного реже теплоизоляцию труб в земле проводят синтетическим каучуком. Этот материал имеет тоже большой ряд положительных качеств, но отличается повышенной ценой.
Отопительные тубы и изоляция в квартире
Многие ошибочно полагают, что теплоизоляция отопительной системы в квартире не нужна. Это объясняют тем, что уходящее тепло остается в той же комнате.
В реальности все происходит так, что основным источником тепла в квартире являются радиаторы, но не патрубки, которые подают теплоноситель.
Особенно эта проблема заостряется в ситуации, когда трубомагистраль скрыта в стенах или в полу, или же укрыта гипсокартонной постройкой.
Такие каналы греют не только квартиру, но и стены. Следовательно, тепло теряется, уходя на улицу. Аналогично все происходит с бетонной стяжкой. Тепло просто уходит в почву.
Из выше сказанного напрашивается вывод, что система, проходящая в квартире, нуждается в теплоизоляции.
На сегодняшний день чаще всего для разводки обогревательной системы берут пластик. Он плохо проводит тепло, но, тем не менее, к минимуму они не падают.
Производя данное утепление в квартире, вспененный пенополиэтилен разрезают вдоль. Так он удобно одевается на экопласт.
Каждая палка такого изделия содержит нарисованную линию, по которой совершают надрез. После насадки на заготовку данная теплоизоляция принимает свою прежнюю форму.
Для того, чтобы укладка получилась плотной, и не содержала зазоров, срез необходимо производить с особой точностью.
ВАЖНО! Тема утепления системы обогрева в квартире поднимается регулярно. Но, при обсуждениях не всегда вспоминают региональные особенности. Если в некоторых южных регионах можно позволить себе обойтись без изоляции отопительной системы, которая скрыта в стене, то в любом северном районе такие действия равносильны вредительству.
Теплоизоляция в квартире без потерь, благодаря современным материалам может быть выполнена без особого труда.
Видео: утеплитель Стенофлекс 400
И, говоря о таких мерах, нельзя не вспомнить о жидкой теплоизоляции, которая является альтернативой другим способам. Этот состав характеризуется особой устойчивостью теплопередачи.
Данную краску наносят тоненьким слоем на патрубок. Один такой слой заменяет защиту из полиуретана или полиэтилена толщиною до 5 см.
Насколько нужна защита отопительной магистрали
Есть определенное количество людей, которые ставят этот вопрос под сомнение. Они спрашивают: «Зачем укладывать тепловую защиту на и так теплую отопительную сеть?».
Нужно понимать, что тепловая защита не только повышает эффективность работы отопления, сохраняя тепло. Она также предотвращает негативное влияние внешней среды на трубопровод, не позволяет конструкциям перегреваться или образовываться конденсату.
К сказанному нужно добавить и то, что эффективная тепловая защита является важным моментом экономии финансов, причем довольно в крупных масштабах.
ВАЖНО! Тепловая защита самого высокого качества может стать неэффективной, если мастерами проведены непрофессиональные действия по установке.
Выбрать нужный материал не сложно. Строительный рынок предлагает массу вариантов для этих целей, и все они отличаются доступной ценой и хорошим качеством.
ЗаписиТеплоизоляционные материалы и конструкции предназначены для уменьшения потерь тепла трубопроводами и оборудованием тепловых сетей, поддержания заданной температуры теплоносителя, а также недопущения высокой температуры на поверхности теплопроводов и оборудования.
Уменьшение транспортных потерь тепла является главнейшим средством экономии топлива Учитывая сравнительно небольшие затраты на теплоизоляцию трубопроводов (5...8% от капиталовложений в строительство тепловых сетей), очень важным в вопросах сохранения транспортируемого тепла по трубопроводам является их покрытие высококачественными и эффективными теп- лоизоляциоиными материалами.
Теплоизоляционные материалы и конструкции непосредственно контактируют с окружающей средой, характеризующейся колебаниями температуры, влажности, а при подземных прокладках - агрессивными действиями грунтовых вод по отношению к поверхности труб
Теплоизоляционные конструкции изготавливают из специальных материалов, главное свойство которых - малая теплопроводность Различают три группы материалов в зависимости от теплопроводности: низкой теплопроводности до 0,06 Вт/(мв°С) при средней температуре материала в конструкции 25°С и не более 0,08 Вт/(м*°С) при 125°С; средней теплопроводности 0,06.. 0,115 Вт/(м-°С) при 25°С и 0,08.. .0,14 Вт/(мв°С) при 125°С; повышенной т сплопровод- ности 0,115...ОД75 Вт/(м-°С) при 25°С и 0,14 .0,21 Вт/(м-°С) при 125°С .
В соответствии с для основного слоя теплоизоляционных конструкций для всех видов прокладок кроме бескаиалыюй, следует применять материалы со средней плотностью не более 400 кг/м3, и теплопроводностью не более 0,07 Вт/(м*°С) при температуре материала 25°С. При бесканальнойй прокладке - соответственно не более 600 кг/м3 и 0,13 Вт/(мв°С)
Другим важным свойством теплоизоляционных материалов является их устойчивость к действию температур до 200°С, при этом они не теряют своих физических свойств и структуры. Материалы не должны разлагаться с выделением вредных веществ, а также веществ, способствующих коррозии поверхности труб и оборудования (кислоты, щелочи, агрессивные газы, сернистые соединения и тп.)
По этой причине для изготовления тепловой изоляции не допускается применение котельных шлаков, содержащих в своем составе сернистые соединения.
Также важным свойством является водопоглощение и гидро- фобность (водоотталкиванис) Увлажнение тепловой изоляции резко повышает ее коэффициент теплопроводности вследствие вытеснения воздуха водой. Кроме того, растворенные в воде кислород и углекислота способствуют коррозии наружной поверхности труб и оборудования.
Воздухопроницаемость теплоизоляционною материала также необходимо учитывать при проектировании и изготовлении теплоизоляционной конструкции, которая должна обладать соответствующей герметичностью, не допуская проникновения влажного воздуха
Теплоизоляционные материалы также должны обладать повышенным электросопротивлением, не допускающим попадания блуждающих токов к поверхности трубопроводов, особенно при бесканальных прокладках, что вызывает электрокоррозию труб
Теплоизоляционные материалы должны быть достаточно био- стойкимн, те не подвергаться гниению, действию грызунов и изменениям структуры и свойств во времени
Индустриальность в изютовлсшш теплоизоляционных конструкций является одним из главных характеристик теплоизоляционных материалов Покрытие трубопроводов тепловой изоляцией но возможности должно осуществляться на заводах механизированным способом. Это существенно уменьшает трудозатраты, сроки монтажа и повышает качество теплоизоляционной конструкции. Изоляция стыковых соединений, оборудования, ответвлений и запорной арматуры должна производиться ранее заготовленными частями с механизированной сборкой на месте монтажа.
Теплотехнические свойства теплоизоляционных материалов ухудшаются при увеличении их плотности, поэтому минераловатные изделия не следует подвергать чрезмерному уплотнению Детали крепления тепловой изоляции (бандажи, сетка, проволока, стяжки) должны применять из агрессивно стойких материалов или с соответствующим покрытием, противостоящим коррозии.
И, наконец, теплоизоляционные материалы и конструкции должны иметь невысокую стоимость, применение их должно быть экономически оправданным.
ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ИЗДЕЛИЯ И КОНСТРУКЦИИ ПРИ НАДЗЕМНОЙ И ПОДЗЕМНОЙ ПРОКЛАДКАХ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ В КАНАЛАХ
Теплоизоляционные материалы
Основным теплоизоляционным материалом в настоящее время для тепловой изоляции трубопроводов и оборудования теплосетей является минеральная вата и изделия из нее. Минеральная вата представляет собой тонковолокнистый материал, получаемый из расплава горных пород, металлургических шлаков или их смеси. В частности, широкое применение находит базальтовая вата и изделия из нее.
Из минеральной ваты изготавливают путем уплотнения и добавки синтетических или органических (битум) связующих или прошивки синтетическими нитями различные маты, плиты, полуцилиндры, сегменты и шнуры.
Маты минераловатные прошивные изготавливают без обкладок и с обкладками из асбестовой ткани, стеклоткани, стеклово- локнистого холста, гофрированного или кровельного картона; упаковочной или мешочной бумаги.
В зависимости от плотности различают жесткие, полужесткие и мягкие изделия. Из жестких материалов изготавливают цилиндры с разрезом по образующей, полуцилиндры для изоляции труб малых диаметров (до 250 мм) и сегменты - для труб диаметром более 250 мм. Для изоляции труб больших диаметров применяют маты вертикальнослоистые, наклеенные на покровный материал, а также маты прошивные из минеральной ваты на металлической сетке.
Для теплоизоляции на месте монтажа стыков трубопроводов, а также компенсаторов, запорной арматуры изготавливается шнур теплоизоляционный из минеральной ваты, который представляет собой сетчатую трубку, как правило, из стеклоткани, плотно наполненную минеральной ватой. Теплопроводность изделий из минеральной ваты зависит от марки (по плотности) и колеблется в пределах 0,044...0,049 Вт/(м*°С) при температуре 25°С н 0,067. ..0,072 Вт/(м*°С) при температуре 125°С
Стеклянная вата представляет собой тонковолокнистый материал, получаемый из расплавленной стеклянной шихты путем непрерывного вытягивания стекловолокна, а также центробеж- но-фильерно-дутьевым способом Из стеклянной вагы методом формования и склеивания синтетическими смолами изготавливают плиты и маты жесткие, полужесткие и мягкие. Изготавливаются также маты н плиты без связующего, прошивные стеклянной или синтетической нитью
Величина коэффициента теплопроводности изделий из стекловаты также зависит от плотности и колеблется в пределах 0,041...0,074 Вт/(м-°С)
Находят широкое применение в качестве оберточного и покровного материала холст стскловолокнистый (нетканый рулонный материал на синтетическом связующем) и полотно холстопрошив- иое из отходов стекловолокна, представляющее собой mhoi ослой- ный холст, прошитый стеклонитями
Вулканитовые изделия получают смешиванием диатомита, негашеной извести и асбеста, формованием и с обработкой в автоклавах. Изготавливают плиты, полуцилиндры и сегменты для изоляции трубопроводов Ду 50 ..400 Теплопроводность изделий от 0,077 Вт/(м*°С) при 25°С до 0,1 Вт/(м-°С)при 125°С Известково-крсмнистыс материалы -тонкоизмсльчеиная смесь негашеной извести, кремнеземистого материала (диаюмит, трепел, кварцевый песок) и асбеста Выпускают изделия также в виде плит, сегментов и полуцилиндров для изоляции трубопроводов Ду 200.. .400. Теплопроводность материала от 0,058 Вг/(м-°С) при 25°С до 0,077 Вт/(м*°С) при 125°С
Перлит - пористый материал, получаемый при термической обработке вулканического стекла с включениями полевых шпатов, кварца, плагиоклазов Сырьем для получения вспученного перлита служат и другие силикатные породы вулканического происхождения (обсидиан, пемза, туфы и пр) В виде щебня и песка перлит используется как заполнитель для приготовления теплоизоляционных бетонов и других теплоизоляционных изделий, как например, битумоперлит.
Смешивая перлитный песок с цементом и асбестом путем формования получают перлитоцементные изделия в виде полуцилиндров, плит и сегментов. Коэффициент теплопроводности от 0,058 Вт/(м*°С) при 25°С до 128 Вт/(м*°С) при 300°С .
Все более широкое применение в качестве основного теплоизоляционного слоя находят пенопласты. Пенопласты представляют собой пористый газонаполненный полимерный материал. Технология их изготовления основана на вспенивании полимеров газами, образующимися в результате химических реакций между отдельными смешивающимися компонентами. К пенопла- стам, допускаемым к применению для изоляции теплопроводов, следует отнести фенолформальдегидные пенопласты ФРП-1 и резопен, изготавливаемые из резольной смолы ФРВ-1А или резо- цела и вспенивающего компонента ВАГ-3. Из этого материала изготавливаются цилиндры, полуцилиндры, сегменты, изолированные фасонные части марок ФРП-1 и резопен . Теплопроводность составляет 0,043...0,046 при 20°С.
Также перспективно применение пенополиуретановых материалов, получаемых в результате смешения различных полиэфиров, изоцианатов и вспенивающих добавок .
Нанесение пенопластовой изоляции производится на заводах путем заливки в формы или набрызга на поверхность труб. Изоляция стыков, фасонных частей, арматуры и др. возможна на месте монтажа трубопровода путем заливки в опалубки или в скорлупы жидкой вспененной массы с последующим быстрым твердением пеноизоляции.
Например, разработанная ВНИПИэнергопром пенополиуретано- вая теплогидроизоляция ППУ 308 Н имеет коэффициент теплопроводности, равный 0,032 Вт/(м*°С) при плотности 40.. .90 кг/м3, наносится на трубы механизированным способом, при этом не требуется антикоррозийное покрытие. Наружный слой плотностью 150...400 кг/м3 с пределом прочности на сжатие 50 кг/см2 используется в качестве покровного слоя
Теплоизоляционные конструкции
Теплоизоляционные конструкции включают в себя защитное покрытие поверхности труб от коррозии, основной слой изоляции (несколько слоев) и защитное покрытие (покровный слой), предохраняющий основной слой теплоизоляции от механических повреждений, воздействия атмосферных осадков и агрессивных сред. К защитному покрытию относятся также средства и детали крепления покровного слоя и изоляции в целом
Выбор защитного покрытия поверхности труб от коррозии производится в зависимости от способа прокладки, от вида агрессивных воздействий на поверхность и от конструкции тепловой изоляции (прил. 5).
Наиболее распространенным являются масляно-битумные покрытия по грунту, а также покрытия изолом или бризолом по изоль- ной мастике.
Весьма эффективным является стеклоэмалсвое покрытие, состоящее из смеси кварцевого песка, полевого шпата, глинозема, буры и соды. Для повышения сцепления с металлом в состав вводят оксиды никеля, хрома, меди и другие добавки Водный густой состав наносится на поверхность трубы, высушивается и оплавляется на поверхности трубы в кольцевом электромагнитном индукторе при температуре около 800°С. Стыковые соединения труб могут покрываться эмалыо при помощи передвижных установок. Недорогим антикоррозийным средством является покрытие краской ЭФАЖС на эпоксидной смоле Находят применение другие эпоксидные эмали Для теплопроводов, находящихся в жестких температурно-влажностиых условиях, весьма эффективна металлизация поверхности алюминием газо1ср- мическим способом Алюминиевое покрытие наносится па поверхность трубы при помощи газопламенных или электродуго- вых аппаратов газовой или воздушной струей Установка по металлизации алюминием может входить в поточно-механизированную линию по теплоизоляции труб
Перед нанесением антикоррозионного покрытия поверхность труб зачищается от коррозии и окалины механическими щетками или пескоструйными аппаратами и при необходимости обезжиривается органическими растворителями
Полносборные теплоизоляционные конструкции-наиболее индустриальный вид изоляции - изготавливаются на заводе с противокоррозионной обработкой труб и с креплением покровного слоя поверх основного слоя изоляции Изоляция стыков, фасонных частей, арматуры, компенсаторов и др. производится после монтажа всех элементов участка теплосети из заготовленных на заводе штучных теплоизоляционных изделий.
Сборные комплектные теплоизоляционные конструкции представляют собой полный комплектный набор теплоизоляционных изделий, элементов покрытия и крепежных деталей по размерам и диаметрам.
В приложении 4 приведены конструкции теплоизоляционные полносборные и комплектные для тепловых сетей.
Подвесные теплоизоляционные конструкции - основной способ теплоизоляции теплопроводов надземной и подземной канальной прокладок. Выполняется из изделий минеральной ваты, стекловаты, вулканитовых изделий, известково-кремниевых и других материалов. В приложениях 1 и 2 приведены допускаемые материалы для основного слоя изоляции в зависимости от способа прокладки теплосети.
В настоящее время изготовление подвесных теплоизоляционных конструкций, как правило, осуществляется сборкой штучных заготовок с закреплением покровным слоем и деталями крепления. Сборка изоляционных конструкций на объекте монтажа из готовых элементов (сегментов, полос, матов, скорлуп и полуцилиндров) связана с большой затратой ручного труда.
При монтаже теплоизоляции из мягких материалов (плит, матов) при нанесении покровного слоя неизбежно уплотнение материала теплоизоляционного слоя. Это должно учитываться при расчете необходимого количества материала коэффициентом уплотнения (прил. 8).
Для изоляции запорной арматуры находят применение съемные конструкции набивной изоляции в виде тюфяков, заполненных минеральной или стеклянной ватой, перлитом и другим теплоизоляционным материалом. Оболочка тюфяков изготавливается из стеклоткани.
Покровный слой при надземной прокладке на открытом воздухе, как правило, выполняет функции защитного покрытия от проникновения атмосферной влаги. Используется фольгоизол, фоль- горубероид, армопластмассовые материалы, стеклотекстолит, стеклопластик, сталь листовая углеродистая и листовая оцинкованная, листы, ленты и фольга из алюминиевых сплавов (прил. 6 и 7).
При прокладке в непроходных каналах используют более дешевые армопластмассовые материалы, стеклотекстолит, стеклопластик, стеклорубсроид, рубероид. В тоннелях допускается также применять фольгоизол, фольгорубсроид и алюминиевую фольгу дублированную.
При выборе материала для защитного покрытия в зависимости от способа прокладки теплопроводов следует руководствоваться нормами .
Крепление покровного слоя из листового металла производят самонарсзающими винтами, планками или бандажами из упаковочной ленты или лентами из алюминисвою сплава, оболочки из стеклопластика, фольги и других материалов, крепят бандажами из алюминиевой или упаковочной ленты, оцинкованной стальной ленты и проволоки. Покрытие из кровельной стали окрашивакн атмосферостойкими красками.
На рис. 1 приведен пример теплоизоляции трубопровода мннераловатными плитами.
Оберточные конструкции выполняют из прошивных матов или из мягких плит на синтетической связке, которые сшивают поперечными и продольными швами. Покровный слой крепится также, как и в подвесной изоляции
Оберточные конструкции в виде теплоизоляционных жгутов из минеральной или стеклянной ваты после наложения их на поверхность также покрывают защитным слоем. Изолируют стыки, фасонные части, арматуру.
Мастичная изоляция применяется также для теплоизоляции на месте монтажа арматуры и оборудования. Применяют порошкообразные материалы: асбест, асбозурт, совелит. Замешенная на воде масса накладывается на предварительно нагретую изолируемую поверхность вручную. Применяется мастичная изоляция редко, как правило, при ремонтных работах.
Тепловая изоляция оборудования и перспективы развития отрасли
Рациональное применение и использование топливных и энергетических ресурсов — это одна из самых приоритетных задач в развитии любой экономики.
Изоляция для трубопровода и оборудования обуславливает технические возможности и экономическую эффективность в осуществлении технологических процессов.
Главная роль в решении подобной проблемы принадлежит эффективной тепловой промышленной изоляции. Изоляцию для трубопровода широко используют в энергетике и жилищно-коммунальном хозяйстве. Применяется также в металлургической, нефтеперерабатывающей, пищевой и химической отраслях.
В энергетике тепловая изоляция для трубопроводов используется в паровых котлах, газовых и паровых турбинах, теплообменниках, а также, в баках, аккумулирующих горячую воду, и в дымовых трубах. В промышленности изолируют технологические аппараты (вертикальные и горизонтальные), насосы и теплообменные аппараты. Тепловой изоляции подлежат резервуары для хранения нефтепродуктов, нефти и воды. Повышенные требования предъявляются к тепловой изоляции криогенного оборудования и прочих низкотемпературных агрегатов. Изоляция для трубопроводов обеспечит проведение различных процессов, в том числе и технологических, позволить создавать исключающие опасность травм и повреждений условия труда. Она снизит потери от испарений нефтепродуктов из резервуаров и позволит хранить природные и сжиженные газы в изотермическом хранилище.
Технологические требования к изоляционным конструкциям
В процессе монтажа и последующей эксплуатации изоляция для трубопроводов подвергается водяным и температурным, вибрационным и механическим воздействиям. Эти воздействия и определяют список требований, которые предъявляются к этим конструкциям. Теплоизоляционные материалы и конструкции должны обладать:
- теплотехнической эффективностью;
- эксплуатационной долговечностью и надежностью;
- пожарной и экологической безопасностью.
Существует несколько основных показателей, которые определяют эксплуатационные и технико-физические свойства таких материалов. К их числу относятся: сжимаемость, упругость, стойкость к агрессивным средам, прочность при 10%-ой деформации, теплопроводность и плотность. Немаловажное значение имеет биологическая стойкость и величина содержания органических веществ. Эффективность тепловых изоляторов в первую очередь определяется коэффициентом теплопроводности. Этот коэффициент определяет необходимую толщину изолирующего слоя, и, как следствие, монтажные и конструктивные особенности конструкции, нагрузки на объект, которые нужно изолировать. При производимых вычислениях применяют расчетный коэффициент теплопроводности. Он учитывает температуру, наличие деталей крепежа и уплотнение теплоизолирующих материалов в данной конструкции. При теоретическом выборе теплоизолирующего материала учитывают:
- его линейную усадку в процессе эксплуатации, размеры материала могут уменьшиться при нагреве;
- потери массы и прочности, при нагреве может произойти разрушение материала;
- степень частичного выгорания связующего вещества при увеличении температуры;
- предельные допускаемые нагрузки на изолируемые поверхности и опоры, определяется предельная масса изолирующего материала.
Срок эксплуатации теплоизоляционных материалов и конструкции во многом зависит от условий, в которых они работают и конструктивных особенностей. К условиям эксплуатации относят:
- место, в котором расположен объект;
- режим функционирования оборудования;
- агрессивность окружающей среды;
- механические воздействия и их интенсивность.
Наличие и качество защитного покрытия у теплоизоляционных материалов и у теплоизолирующей конструкции в значительной степени определяют срок их службы.
Тепловая изоляция трубопроводов сегодняшнего дня
На сегодняшний день рынок теплоизолирующих материалов наполнен продукцией как зарубежных производителей, так и отечественных торговых марок. Номенклатура представленных на рынке волокнистых утеплителей для оборудования включает список таких материалов для изоляции трубопровода:
- маты минеральные прошивные теплоизоляционные;
- маты минеральные в обкладках из крафт-бумаги, стеклоткани или металлической сетки;
- для промышленной изоляции минеральные изделия с гофрированной структурой, согласно ТУ 36,16,22-8-91;
- термоизоляционные минеральные плиты плотностью 75-130 кг/куб.м на синтетическом связующем материале, в соответствии с ГОСТ 9573-96;
- изделия на синтетическом связующем материале из штапельного и стеклянного волокна, изоляция для трубопроводов.
В небольшом объеме выпускают теплоизоляционные материалы в виде изделий из базальтового и тонкого стеклянного волокна, соответствующие ТУ 21-5328981-05-92.
Материалы (изоляция для трубопроводов) широко представлены продукцией иностранных производителей. Зарубежные варианты изоляции для трубопроводов и оборудования представлены волокнистыми теплоизолирующими материалами. Это цилиндры, плиты и маты, которые покрыты с одной из сторон алюминиевой фольгой или металлической сеткой. Страны производители этой продукции: Дания, Финляндия и Словакия.
Вспененный полиуретан, выпускаемый в виде плиточных изделий, находит все большее применение в подобных конструкциях. Нужно заметить, что вышеперечисленные теплоизоляционные материалы не заменят тепловую изоляцию, их можно использовать только в качестве дополнительных элементов для увеличения теплоотражающих характеристик. При канальной прокладке трубопроводов в тепловых сетях применяют цилиндры из стеклянного волокна и минеральной ваты, мягкие плиты и теплоизоляционные маты. Для прокладки трубопроводов под землей используют трубы с гидроизоляционным покрытием, предварительно заизолированные в заводских условиях. Повысить температурную устойчивость теплоизоляционных конструкций можно с помощью полиуретана, если применить двухслойную изоляцию. Внутренний слой такой изоляции должен быть из минеральной ваты, а наружный — из вспененного полиуретана. Эти материалы для изоляции трубопроводов в данном случае могут быть использованы только комплексно.
Тепловая изоляция для трубопроводов промышленных масштабов очень разнообразна как по виду конструкций, так и по применяемым в этих конструкциям материалам.
Для изоляции горизонтальных и вертикальных теплообменных аппаратов используют конструкции с применением проволочных каркасов и теплоизоляционных волокнистых материалов. Проволочные каркасы преимущественно применяют при изоляции горизонтальных аппаратов.
Нормативные документы
Действующие сегодня экономические условия повлияли на пересмотр сегодняшней нормативно-технической базы для тепловой изоляции в промышленности. Тепловая изоляция оборудования приоритетная отрасль промышленности.
Строительные нормы и правила 41-03 от 2003 года разработаны с учетом действующей на сегодняшний день номенклатуры и стоимости защитных и теплоизоляционных материалов. В документе содержатся требования к изделиям и материалам, к теплоизоляционным конструкциям, рекомендации проектирования. В нем обозначены нормы плотности тепловых потоков с поверхностей агрегатов при условиях их расположения в помещениях или на открытом воздухе, при условиях прокладки трубопроводов под землей. В действующих СП 41-103-2000 приведены различные методы расчетов тепловой изоляции, характеристики для расчетов и номенклатура вспомогательных, покровных и теплоизоляционных материалов. Этот свод правил был переработан в 2005-2006 годах. Согласно изменениям многие действующие правила из разряда «обязательных» переходят числу «рекомендательных». При этом сохранится необходимость установки обязательных норм в таких важных вопросах, как долговечность и надежность зданий, сооружений, жилищно-коммунального хозяйства и их энергосбережение.
Теплоизоляционные материалы могут не только прямо, но и косвенно обеспечить безопасность и надежность трубопроводов и оборудования. Создают условия жизнедеятельности, энергосбережения в строительном секторе и промышленности. Тепловая изоляция оборудования и изоляция для трубопроводов обеспечивает безаварийную эксплуатацию объектов относящихся к категории пожароопасных, взрывоопасных и представляющих опасность здоровью людей и загрязнению окружающей среды.
В строительные нормы и правила 41-03 от 2003 года включены многие требования, которые не относятся к разряду «рекомендуемые». Эти требования касаются, в частности, уровня температуры поверхности изолированных трубопроводов и поверхностей, эффективности паровой изоляции криогенного оборудования и прочих низкотемпературных агрегатов. Они определяют методики для расчетов температурного максимума и степеней горючести теплоизолирующих материалов. Тепловая изоляция для трубопроводов может обеспечить возможность работы того или иного оборудования в жилищно-коммунальном хозяйстве, промышленности и энергетике. В любой сфере, где она применяется, тепловая изоляция кроме требований технологического характера, обеспечивает еще и требования по энергосбережению. Теплоизоляционные материалы и изоляция для трубопроводов в целом очень важны для всего народного хозяйства.
В разделе СНиП 41-02-2003 под названием «Тепловая изоляция» перечислены основные требования к конструкциям и материалам теплоизоляции тепловых сетей и трубопроводов канальной и бесканальной, подземных и наземных прокладок. Для тепловых сетей и трубопроводов определены нормы плотности тепловых потоков и приведены в разделе «Тепловая изоляция трубопроводов и оборудования» строительных норм и правил 41-03-2003.
В дальнейшем предполагается введение и проработка «Свода правил по тепловой изоляции для трубопроводов и оборудования» и определение территориальных норм при проектировании тепловой изоляции.
Материалы для изоляции трубопроводов
Проверка физико-технических свойств и испытания теплоизоляционных материалов для трубопроводов производятся в соответствии с методиками ГОСТ 17177-94. По ГОСТ 7076-99 и ГОСТ 30256-94 определяют коэффициент теплопроводности для теплоизоляционных материалов. ГОТ7076-99 так и называется «Материалы и строительные изделия. Метод определения термического сопротивления и теплопроводности при тепловом стационарном режиме». На сегодняшний день утвержденные установленным порядком методики по определению важных теплоизоляционных характеристик материалов отсутствуют.
Методика для определения минимальной температуры использования теплоизоляционных материалов требует дополнения и корректировки. Этот показатель очень важен для вспененных полимеров, которые используются для изоляции трубопроводов и оборудования, расположенных в низкотемпературных конструкциях или на открытом воздухе. При низких температурах и механическом воздействии происходит их разрушение. Изоляция для трубопроводов при низких температурах нестабильна.
Методика для определения максимальной температуры использования теплоизоляционных материалов. Под этой температурой принято понимать температуру, при которой неупругие деформации при фиксированных нагрузках появляются в материале. В практике отечественных производителей нагрев осуществляется в печи на всей поверхности образца. В зарубежной практике применяется нагрев образцов с одной стороны.
Методика по определению термического сопротивления изоляционных цилиндров из стеклянного и минерального волокна и коэффициента теплопроводности. За рубежом термическое сопротивление тепловой изоляции для трубопроводов определяют согласно стандарту ISO 8497:1994.
Развитие тепловой изоляции
Существует несколько основных направлений развития отрасли тепловой изоляции для трубопровода и оборудования.
Введение в проектирование и строительство новейших конструкторских решений и материалов, которые обеспечат уменьшение тепловых потерь в строительстве и в промышленности. Расширение использования современных эффективных изоляционных изделий из стеклянного и минерального волокна отечественных производителей. Достаточно высокая цена тепловых и изоляционных цилиндров, изготовленных из стекловолокна или минеральной ваты, компенсирована повышенной долговечностью, надежностью и тепловой технической эффективностью. Совершенствование направления. Материалы изоляции для трубопровода, технология изоляции трубопроводов и механизмов — 2 перспективные ветви развития отрасли на ближайшие 20-25 лет.
Дальнейшее усовершенствование нормативных баз промышленной и строительной изоляции. Приведение нормативной базы в соответствие с международными стандартами. Продвижение отечественной изоляционной продукции на рынки зарубежных стран. Проведение испытательных мероприятий по методикам идентичным международным. Эти мероприятия будут способствовать эффективному использованию изоляции для трубопроводов за рубежом.
Важное значение в устройстве теплопровода имеет тепловая изоляция. От качества изоляционной конструкции теплопровода зависят не только тепловые потери, но, что не менее важно, его долговечность. При соответствующем качестве материалов и технологии изготовления тепловая изоляция может одновременно выполнять роль антикоррозионной защиты наружной поверхности стального трубопровода. К таким материалам, в частности, относятся полиуретан и производные на его основе – полимербетон и бион.
Тепловая изоляция устраивается на трубопроводах, арматуре, фланцевых соединениях, компенсаторах и опорах для следующих целей:
уменьшения потерь тепла при его транспортировании, что снижает установленную мощность источника тепла и расход топлива;
уменьшения падения температуры теплоносителя, подаваемого к потребителям, что снижает требуемый расход теплоносителя и повышает качество теплоснабжения;
понижения температуры на поверхности теплопровода и воздуха в местах обслуживания (камерах, каналах), что устраняет-опасность ожогов и облегчает обслуживание теплопроводов.
Основные требования к теплоизоляционным конструкциям заключаются в следующем:
1) низкая теплопроводность как в сухом состоянии, так и в состоянии естественной влажности;
2) малое водопоглощение и небольшая высота капиллярного подъема жидкой влаги;
3) малая коррозионная активность;
4) высокое электрическое сопротивление;
5) щелочная реакция среды (рН > 8,5);
6) достаточная механическая прочность!
Не допускается использовать материалы, подверженные горению и гниению, а также содержащие вещества, способные выделять кислоты, крепкие щелочи, вредные газы и серу.
Наиболее тяжелые условия для работы теплопроводов возникают при подземной канальной и особенно бесканальной прокладке вследствие увлажнения тепловой изоляции грунтовыми и поверхностными водами и наличия в грунте блуждающих токов. В связи с этим к важнейшим требованиям к теплоизоляционным материалам относятся малое водопоглощение, высокое электросопротивление, а при бесканальной прокладке высокая механическая прочность.
В качестве тепловой изоляции в тепловых сетях в настоящее время применяют в основном изделия из неорганических материалов (минеральной и стеклянной ваты), известково-кремнеземистые, совелитовые, вулканитовые, а также составы, изготовляемые "из асбеста, бетона, асфальта, битума, цемента, песка или других компонентов для бесканальной прокладки: битумоперлит, асфальтоизол, армопенобетон, асфальтокерамзитобетон и др.
В зависимости от вида используемых изделий тепловую изоляцию подразделяют на оберточную (маты, полосы, шнуры, жгуты), штучную (плиты, блоки, кирпичи, цилиндры, полуцилиндры, сегменты, скорлупы), заливочную (монолитную и литую), мастичную и засыпную.
Оберточные и штучные изделия применяют для всех элементов тепловых сетей и могут быть как съемными - Для оборудования, требующего обслуживания (сальниковые компенсаторы, фланцевые соединения), так и несъемными. Крепят их при помощи бандажей, проволоки, винтов и т. п., выполненных из оцинкованных, кадмиро-ванных или коррозионно-стойких материалов, и покровного слоя. Заливочную и засыпную изоляцию применяют обычно для элементов тепловых сетей, не требующих обслуживания. Мастичную изоляцию допускается использовать для запорной и дренажной арматуры и сальниковых компенсаторов при условии выполнения съемных конструкций для патрубков сальниковых компенсаторов и сальников уплотнений арматуры.
Теплоизоляционные конструкции стальных трубопроводов при надземной и подземной канальной прокладке, а также при бесканальной прокладке в монолитной оболочке состоят обычно из трех основных слоев: противокоррозионного, теплоизоляционного и покровного. Противокоррозионный слой накладывается на наружную; поверхность стальной трубы и выполняется из обмазочных и оберточных материалов в несколько слоев (изола или бризола на изольной мастике, эпоксидных или органосиликатных эмалей и красок, стекло-эмали и др.). Поверх него укладывается основной теплоизоляционный слой из оберточных, штучных или монолитных изделий. За ним идет покровный слой, защищающий теплоизоляционный слой от воздействия влаги и воздуха и от механических повреждений. Выполняется он при подземной прокладке из двух-трех слоев изола или бризола на изольной мастике, асбестоцементной штукатурки по металлической сетке, лакостеклоткани с различными пропитками, фольгоизола, а при надземной прокладке - из листов оцинкованной стали, алюминия, сплавов алюминия, стеклоцемента, стеклорубероида, стеклопластика и т. п.
Канальные теплопроводы. В каналах с воздушным зазором изоляционный слой может выполняться в виде подвесной или монолитной конструкции. На рис. 8.25. показан пример выполнения подвесной изоляционной конструкции. Она состоит из трех основных элементов:
а) антикоррозийного защитного слоя 2 в виде наложенных в заводских условиях на стальной трубопровод 1 нескольких слоев эмали или изола, имеющих достаточную механическую прочность и обладающих высоким электросопротивлением и необходимой температуростойкостью;
б) теплоизоляционного слоя 3, выполненного из материала с низким коэффициентом теплопроводности, например минеральной ваты или пеностекла, в виде мягких матов или твердых блоков, укладываемых поверх защитного антикоррозионного слоя;
в) защитного механического покрытия 4 в виде металлической сетки, выполняющей роль несущей конструкции для теплоизоляционного слоя.
Для увеличения долговечности теплопровода несущая конструкция подвесной изоляции (вязальная проволока или металлическая сетка) покрывается сверху оболочкой из некорродирующих материалов или асбоцементной штукатуркой.
Рис. 8.25. Теплопровод в непроходном канале с воздушным зазором
1 – трубопровод; 2 – антикоррозионное покрытие; 3 – теплоизоляционный слой; 4 – защитное механическое покрытие
Бесканальные теплопроводы . Они находят оправданное применение в том случае, когда по надежности и долговечности не уступают теплопроводам в непроходных каналах и даже превосходят их, являясь более экономичными по сравнению с последними по начальной стоимости и трудозатратам на сооружение и эксплуатацию.
Требования к изоляционным конструкциям бесканальных теплопроводов такие же, как и к изоляционной конструкции теплопроводов в каналах, а именно высокое и устойчивое в эксплуатационных условиях тепло–, влаго–, воздухо– и электросопротивление.
Бесканальные теплопроводы в монолитных оболочках . Применение бесканальных теплопроводов в монолитных оболочках – один из основных путей индустриализации строительства тепловых сетей. В этих теплопроводах на стальной трубопровод наложена в заводских условиях оболочка, совмещающая тепло– и гидроизоляционные конструкции. Звенья таких элементов теплопровода длиной до 12 м доставляются с завода на место строительства, где выполняется их укладка в подготовленную траншею, стыковая сварка отдельных звеньев между собой и накладка изоляционных слоев на стыковое соединение. Принципиально теплопроводы с монолитной изоляцией могут применяться не только бесканально, но и в каналах.
Современным требованиям к надежности и долговечности достаточно полно удовлетворяют теплопроводы с монолитной теплоизоляцией из ячеистого полимерного материала типа пенополиуретана с замкнутыми порами и интегральной структурой, выполненной методом формования на стальной трубе в полиэтиленовой оболочке (типа «труба в трубе»).
При этом предварительно теплоизолированные трубопроводы выполняются с оболочкой из полиэтилена высокого давления. Пространство между оболочкой и трубой заполняется жестким пенополиуретаном. В пенополиуретане заложены медные проводники для контроля наличия влаги в теплоизоляции трубопровода.
Благодаря хорошей адгезии периферийных слоев изоляции к поверхности контакта, т.е. к наружной поверхности стальной трубы и внутренней поверхности полиэтиленовой оболочки, существенно повышается долговременная прочность изоляционной конструкции, так как при тепловой деформации стальной трубопровод перемещается в грунте совместно с изоляционной конструкцией и не возникает торцевых зазоров между трубой и изоляцией, через которые влага может проникнуть к поверхности стальной трубы.
Средняя теплопроводность пенополиуретановой теплоизоляции составляет в зависимости от плотности материала 0,03 – 0,05 Вт/(м ∙ К), что примерно втрое ниже теплопроводности большинства широко применяемых теплоизоляционных материалов для тепловых сетей (минеральная вата, армопенобетон, битумоперлит и др.).
Благодаря высокому тепло– и электросопротивлению и низким воздухопроницаем мости и влагопоглощению наружной полиэтиленовой оболочки, создающей дополнительную гидроизоляционную защиту, теплогидроизоляционная конструкция защищает теплопровод не только от тепловых потерь, но, что не менее важно, и от наружной коррозии. Поэтому при применении этой конструкции изоляции отпадает необходимость в специальной антикоррозийной защите поверхности стального трубопровода.
Использование трубопроводов с пенополиуретановой изоляцией позволяет снизить потери тепловой энергии в 3-5 раз по сравнению с существующими видами тепловой изоляции (битумперлит, битумкерамзит, пенобетон и др.) и получить годовую экономию около 700,0 Гкал/год в расчете на 1 км.
Строительство тепловых сетей с пенополдиуретановой теплоизоляцией осуществляется в несколько раз быстрее по сравнению с канальными и стоимость в 1,3-2 раза ниже, а срок службы составляет 30 лет при долговечности обычно применяемых конструкций 5-12 лет.
Битумоперлит, битумокерамзит и другие аналогичные изоляционные материалы на битумном вяжущем обладают существенными технологическими преимуществами, позволяющими сравнительно просто индустриализировать изготовление монолитных оболочек на трубопроводах. Но наряду с этим указанная технология изготовления оболочек нуждается в улучшении для обеспечения равномерной плотности и гомогенности битумоперлитной массы как по периметру трубы, так и по ее длине.
Кроме того, битумоперлитная изоляция, как и многие другие материалы на битумном вяжущем, при длительном прогреве при температуре 150°С теряет водостойкость из–за потери легких фракций, что приводит к снижению антикоррозионной стойкости этих теплопроводов. Для повышения антикоррозионной стойкости битумоперлита в процессе изготовления горячей формовочной массы вводят полимерные добавки в портландцемент, что повышает температуростойкость, влагостойкость, прочность и долговечность конструкции.
Бесканальные теплопроводы в засыпных порошках . Эти теплопроводы находят применение главным образом при трубопроводах малого диаметра – до 300 мм.
Преимущество бесканальных теплопроводов в засыпных порошках по сравнению с теплопроводами с монолитными оболочками заключается в простоте изготовления изоляционного слоя. Для сооружения таких теплопроводов не требуется наличия в районе строительства тепловых сетей завода, на который должны предварительно поступать стальные трубы для наложения монолитной изоляционной оболочки. Изоляционный засыпной порошок в соответствующей упаковке, например в полиэтиленовых мешках, легко транспортируется на большие расстояния железнодорожным или автотранспортом.
В качестве таких порошков применяют самоспекающийся пенобетон, перлитобетон, асфальт или асфальтобетон.
Как известно, в двухтрубных тепловых сетях температурные режимы, а следовательно, и температурные деформации подающего и обратного трубопроводов неодинаковы. В этих условиях адгезия слоя теплоизоляции к наружной поверхности стальных трубопроводов недопустима. Для защиты наружной поверхности стальных трубопроводов от адгезии с изоляционным массивом они покрываются снаружи слоем антикоррозионного мастичного материала, например асфальтовой мастикой, до заливки жидким пеноцементным раствором.
Литые конструкции теплоизоляции бесканальных трубопроводов. Из литых конструкций бесканальных теплопроводов некоторое применение получили теплопроводы в пенобетонном массиве в качестве материала для сооружения таких теплопроводов может быть использован перлитобетон. Смонтированные в траншеи стальные трубопроводы заливаются жидкой композицией, приготовленной непосредственно на трассе или доставленной в контейнере с производственной базы. После схватывания бетобетонный или перлитобетонный массив засыпается грунтом.
1. В чем заключаются основные требования к конструкциям современных теплопроводов? Назовите сортамент трубопроводов тепловой сети и типы применяемой арматуры.
2. Сравните подземные теплопроводы в проходных каналах, непроходных и бесканальных. Назовите преимущества и недостатки каждого типа прокладки и основные области их целесообразного применения.
3. Назовите конструкции современных компенсаторов температурных деформаций трубопроводов тепловых сетей. Как производится расчет и подбор П - образных компенсаторов?
4. Охарактеризуйте конструкции опор трубопроводов тепловых сетей. Приведите расчетную формулу для определения результирующего усилия, действующего на неподвижную опору теплопровода.
5. Каковы основные особенности и требования к теплоизоляционным конструкциям теплопроводов?