Тепловая изоляция является важнейшим конструктивным элементом всех звеньев систем ЦТ - теплогенерирующих, транспортных звеньев, установок теплового потребления. Снижая тепловые потери и предотвращая выстывание теплоносителей, она формирует технико-экономическую эффективность, надежность и долговечность установок в целом, возможность индустриализации и является основным средством экономии топливных ресурсов. В бесканальных прокладках теплопроводов тепловая изоляция выполняет также функции несущей конструкции.

Для тепловой изоляции оборудования, трубопроводов, воздуховодов применяют полносборные или комплектные конструкции заводского изготовления, а также трубы с тепловой изоляцией полной заводской готовности.

Для трубопроводов тепловых сетей, включая арматуру, фланцевые соединения и компенсаторы, тепловую изоляцию необходимо предусматривать независимо от температуры теплоносителя и способа прокладки. Конструктивно она выполняется из следующих элементов: теплоизоляционного слоя; армирующих и крепежных деталей; пароизоляционного слоя; покровного слоя.

В качестве теплоизоляционного слоя СНиП 41-03-2003 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов » рекомендуют к применению более 30 основных видов материалов, изделий, заводских продуктов общего назначения, обеспечивающих: тепловой поток через изолированные поверхности оборудования и трубопроводов согласно заданному технологическому режиму или нормированной плотности теплового потока; исключение выделения в процессе эксплуатации вредных, пожароопасных и взрывоопасных, неприятно пахнущих веществ в количествах, превышающих предельно допустимые концентрации; исключение выделения в процессе эксплуатации болезнетворных бактерий, вирусов и грибков.

К числу таких эффективных традиционно используемых в тепловых сетях материалов относятся армопенобетон автоклавного твердения, битумоперлит, асфальтокерамзитобетон, газосиликат, фенольные пенопласты, теплоизоляционные маты и плиты из минеральной ваты, вулканитовые и некоторые другие материалы (рис. 1). Основные усредненные данные теплоизоляционных материалов и изделий представлены в табл. 1.

Рисунок 1.

Таблица 1. Основные данные теплоизоляционных материалов и изделий

Материалы или изделия	Максимальная температура теплоносителя, °С	Теплопроводность, Вт/(м°С), при 20°С и влажности, %		Плотность, кг/м 3
Минеральная вата
Изоляция:
из минеральной ваты
из непрерывного стекловолокна				170*
из штапельного стекловолокна
совелитовые				400*
вулканитовые				400*
известково-кремнеземистые				225*
Монолитные:
армопенобетон
битумоперлит
асфальтокерамзитобетон
пенобетон
фторопласт
Самоспекающийся асфальтоизол
Плиты торфяные				220*

* Максимальное значение.

В качестве материалов для покровного слоя тепловой изоляции при новом строительстве применяют конструкции заводского изготовления:

1) из металла (листы и ленты из алюминия и его сплавов, сталь тонколистовая кровельная и оцинкованная, оболочки гофрированные, металлопласты и др.);

2) на основе синтетических полимеров (стеклотекстолит конструкционный, стеклопластик рулонный, армопластмассовые материалы и др.);

3) на основе природных полимеров (рубероид, стеклорубероид, толь, пергамин кровельный и др.);

4) минеральные (стеклоцемент, штукатурка асбоцементная и др.);

5) дублированные фольгой (фольга алюминиевая дублированная, фольгоизол и др.).

В качестве противокоррозионных и гидроизоляционных покрытий используются покрытия барьерного и протекторного типов - полимерные, металлизационные, силикатные и органосиликатные, а также защитные покрытия на битумном вяжущем.

Для бесканальной конструкции теплопроводов следует применять материалы со средней плотностью не более 600 кг/м 3 и теплопроводностью не более 0,13 Вт/(м·°С). Конструкция тепловой изоляции при этом должна обладать прочностью на сжатие не менее 0,4 МПа. Расчетные технические характеристики материалов, применяемых для изоляции трубопроводов при бесканальной прокладке, представлены в табл. 2.

Таблица 2. Расчетные технические характеристики материалов, применяемых для изоляции трубопроводов при бесканальной прокладке

Материал	Условный проход трубопровода, мм	Средняя плотность ρ, кг/м 3	Теплопроводность сухого материала λ, Вт/(м·°С), при 20°С	Максимальная температура вещества, °С
Армопенобетон
Битумоперлит				130*
Битумокерамзит				130*
Битумовермикулит				130*
Пенополимербетон
Пенополиуретан
Фенольный поропласт ФП монолитный

* Допускается применение до температуры 150 "С при качественном методе отпуска теплоты.

На рис. 2, 3 представлено несколько вариантов традиционных индустриальных конструкций теплопроводов.

Рисунок 2. 1 - труба; 2 - антикоррозийное покрытие; 3 - мат из минеральной ваты; 4 - стальная сетка; 5 - асбестоцементная штукатурка

Рисунок 3. 1 - труба; 2 - антикоррозионное покрытие; 3 - битумоперлит; 4 - гидрозащитное покрытие из стеклоткани по лаку

Пенобетонная изоляция представляет собой легкий изоляционный материал, получаемый путем приготовления пеномассы и последующего отвержения ее в кассетном автоклаве при давлении пара 8-10 кгс/см 2 в течение 11-14 ч.

Учитывая значительную хрупкость пенобетонной изоляции, ее армируют спиральным каркасом, располагаемым в наружной трети толщины изоляции.

После автоклава сушку пенобетона производят горячими газами при t = 200 °С в течение суток.

Такая конструкция получила широкое применение в прокладке распределительных и дворовых сетей.

Начиная с 1970-х годов в Подмосковье (Дмитровские и Владимирские теплосети) стали применять пенополиуретановую (ППУ) изоляцию трубопроводов теплосети, изготавливаемую первоначально примитивным способом, вручную, в ремонтно-заготовительных мастерских.

Предварительно очищенную от окалины стальную трубу укладывали в корытообразный желоб (разрезанная вдоль труба большего диаметра) и закрывали таким же желобом сверху, затем в образовавшийся кольцевой зазор заливали под уклоном жидкий полимерный состав, состоящий из смеси смолы «полиизоционата» (компонент «А») и отвердителя — «пол-иола» (компонент «Б»). Этот состав в течение нескольких минут, реагируя, вспенивался, заполняя весь объем, затем застывал и превращался в пористую губчатую массу с открытыми порами. В зависимости от выбранных пропорций компонентов удавалось получать изоляцию различной плотности — от мягкой структуры - поролона, до камнеподобной твердой губчатой массы, прочно схватывающихся с металлической поверхностью трубы. После завершения экзотермической реакции смеси компонентов и остывания конструкции желоба снимались, и изолированная таким образом труба шла в монтаж.

Описанная ручная технология легла в основу заводской с той разницей, что вместо самодельных коробов на заводах стали применять оболочки трубчатого типа из специально обработанного - экструдированного (для лучшего сцепления с пористой массой ППУ) полиэтилена или тонкостенных металлических труб. Улучшился также процесс предварительной механической очистки (до металлического блеска) наружной поверхности основной трубы и установлен входной и выходной заводской контроль качества продукции.

Основной трудностью в изготовлении такой изоляции до настоящего времени является острый дефицит исходных компонентов, так как отечественная химическая промышленность не в состоянии обеспечить потребности народного хозяйства (промышленности, транспорта, энергетики, ВПК) и их приходится закупать по дорогим ценам за рубежом. Это отражается и на цене пенополиуретановой изоляции.

Несмотря на это, в стране начали развиваться современные заводские технологии, учитывающие как отечественный, так и зарубежный опыт изоляции труб и оборудования с применением ППУ.

Современная производственная база (ЗАО «МосФлоулайн»), предоставленная российской стороной, была запроектирована и укомплектована ведущими западноевропейскими фирмами с учетом действующих на рынке технологий. Технологическое оборудование позволяет выпускать 2400 м изолированной трубы и 60 шт. изолированных фасонных изделий в сутки. Продукция выпускается двух видов: в полиэтиленовой оболочке для подземной прокладки и в оцинкованной металлической оболочке для надземной прокладки тепловых сетей.

Для трубопроводов горячего и холодного водоснабжения в качестве рабочей трубы применяют оцинкованные трубы d y = 32-219 мм. Сборка оцинкованных фасонных изделий в заводских условиях выполняется цинконеразрушающим методом - пайкой.

Для тепловых сетей поставляется продукция диаметром 32-1220 мм со всеми фасонными изделиями. ЗАО «МосФлоулайн» - пока единственное отечественное предприятие, обеспечивающее полный спектр сервисных услуг от проектирования до сдачи в эксплуатацию и выдачи 5-летней гарантии на заводские элементы, работу по изоляции стыков и работоспособность системы оперативно-дистанционного контроля (ОДК) трубопроводов. Это пример освоения и внедрения новых технологий XXI в.

На рис. 4 и 5 показаны готовые изделия теплоизолированных трубопроводов ЗАО «МосФлоулайн», которые представляют собой жесткую конструкцию типа «труба в трубе», состоящую из стальной (рабочей) трубы, изолирующего слоя из жесткого пенополиуретана (ППУ) и внешней защитной оболочки из полиэтилена низкого давления или оцинкованной стали.

ПРИМЕЧАНИЕ. У пенополиуретановой изоляции есть существенный недостаток, о котором нужно всегда помнить - этот органический материал горюч и в процессе горения его выделяются сильнодействующие ядовитые вещества (СДЯВ), которые при пожарах являются основной причиной гибели людей. Поэтому в подземных конструкциях тепловых сетей с ППУ изоляцией через каждые 300 м в тепловой изоляции устраивают негорючие вставки из минеральной изоляции .

Рисунок 4. Конструкция ППУ - изоляции трубопровода по технологии ЗАО «МосФлоулайн»

Рисунок 5. Теплоизолированные ППУ трубы для бесканальной (в полиэтиленовой оболочке) и надземной прокладки тепловых сетей (в металлической оболочке)

Тепловая изоляция трубопроводов тепловых сетей считается обязательной. Это относится также к водоснабжению и канализации. Ведь вещества или жидкости, проходящие по трубам, в холодное время года иногда замерзают или постепенно терять переносимую ими энергию. Не допустить этого помогают разные методы. О некоторых из них расскажет данная статья.

Пути решения проблемы

Защищать сети от перепадов внешней температуры и других воздействий можно следующим образом:

1. Сделать обогрев с помощью нагревательных кабелей. Приспособления крепятся поверху бытовых трубопроводов, либо заводятся вовнутрь коллектора. Работают такие приборы от электросети.

Обратите внимание! В случае необходимости постоянного обогрева применяются саморегулирующие провода, которые отключаются и включаются автоматически, не допуская перегрева конструкций.

1. Прокладывать коммуникации ниже уровня промерзания грунта. В результате они минимально контактируют с источниками холода.
2. Использовать закрытые подземные лотки. Воздушное пространство здесь относительно изолированно, поэтому воздух вокруг трубопроводов остывает медленно и не дает замерзнуть их содержимому.
3. Создать теплоизоляционный контур из пористых материалов. Такой метод защиты применяется чаще всего. При таком утеплении создается буферная зона, которая препятствует потере тепла горячих жидкостей и защищает их от замерзания.

Обогрев трубы греющим кабелем

В данной статье пойдет речь именно о последнем способе защиты коммуникаций.

Нормативная регуляция

Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов основывается на СНиПе 2.04.14-88. В нем содержится информация о материалах и методах их использования, и излагаются требования к защитным контурам.

• Независимо от температуры носителя, необходимо утеплять любую систему.
• Для создания теплоизоляционного слоя одинаково применяются готовые и сборные конструкции.
• Металлические части сетей должны защищаться от коррозии.
• Желательно использовать многослойную конструкцию контура. В ее состав входит утеплитель, пароизоляция и защитный слой из плотного полимера, нетканого полотна или металла. Иногда монтируется армирующий контур, который не дает сминаться пористым материалам и предотвращает деформацию труб.

В документе содержатся формулы, по которым рассчитывается толщина каждого слоя многослойной конструкции.

На заметку! Большинство требований к тепловой изоляции трубопроводов касается магистральных сетей большой мощности. Однако при устройстве бытовых систем водоснабжения и канализации собственными силами, стоит ознакомиться с документом и учесть его рекомендации при проектировании и монтаже.

Согласно СНиП теплоизоляция является обязательной

Анализ утепляющих материалов

Полимерные утеплители

При выборе материалов для защиты трубопроводов от потери тепла, в первую очередь обращаются к вспененным полимерам. При их ассортименте можно выбрать утеплитель, который поможет решить поставленную задачу.

Во главе списка содержатся следующие составы для изоляции:

• Пенополиэтилен. Материал характеризуется небольшой плотностью, пористостью и незначительной механической прочностью. Из него изготавливают цилиндры с разрезом, монтировать которые могут даже непрофессионалы. Недостатком трубной изоляции считается быстрый износ и слабая термостойкость.

Обратите внимание! Диаметр цилиндров должен соответствовать диаметру коллектора. В этом случае после монтажа кожухов они не могут сняться самопроизвольно.

• Пенополистирол. Утеплитель отличается малой эластичностью и значительной прочностью. Производится в виде сегментов, напоминающих «скорлупу». Детали соединяются с помощью замков с шипами и пазами, в результате чего ликвидируются «мостики холода» и можно обойтись без дополнительного крепежа.
• Пенополиуретан. Применяется для предустановленной теплоизоляции, хотя может использоваться и в быту. Выпускается в виде пены или «скорлупы», состоящей из двух или четырех сегментов. Способом напыления обеспечивается надежная герметичная теплоизоляция коммуникаций, отличающихся сложной конфигурацией.

Важно! Чтобы защитить пенополиуретановую пену от разрушения ультрафиолетом, ее покрывают краской или нетканым полотном с хорошей проницаемостью.

Трубчатая полиэтиленовая изоляция

Волокнистые материалы

Утеплители на основе минеральной ваты или ее производных популярны не менее (а иногда и более) полимерных материалов.

Изоляция из волокнистых утеплителей отличается такими достоинствами:

• малым коэффициентом теплопроводности;
• устойчивостью к действию кислот, масел, щелочей и других внешних факторов (нагреву, охлаждению);
• способностью поддерживать заданную форму без помощи дополнительного каркаса;
• умеренной стоимостью.

Обратите внимание! При устройстве тепловой изоляции оборудования и трубопроводов с помощью таких материалов следите, чтобы волокно не сжималось, и не подвергалось воздействию влаги.

Цилиндры из минеральной ваты, покрытые фольгой

Кожухи из полимерных и минераловатных утеплителей иногда покрывают стальной или алюминиевой фольгой. Такой тепловой экран снижает рассеивание тепла и отражает инфракрасное излучение.

Многослойные конструкции

Утепление по методу «труба в трубе» делается с помощью уже смонтированного теплозащитного кожуха. Задача монтажника в этом случае – правильно соединить детали в единую конструкцию. В конечном результате она выглядит таким образом:

• Основа в виде металлической или полимерной трубы. Считается несущим элементом всего устройства.
• Теплоизоляционный слой из вспененного полиуретана (ППУ). Он наносится по заливной технологии, когда специальная опалубка заполняется расплавленной массой.
• Защитный кожух. Делается из труб из оцинкованной стали или полиэтилена. Первые предназначаются для прокладывания сетей на открытом пространстве, а вторая – в грунте по бесканальной технологии.
• Помимо этого, в пенополиуретановый утеплитель часто закладываются медные проводники, предназначенные для дистанционного контроля над состоянием трубопровода, в том числе, и за целостностью теплоизоляции.

Трубы, которые поступают на место монтажа в уже собранном виде, соединяются методом сварки. Для сборки теплозащитных контуров используются специальные термоусадочные манжеты или накладные муфты из минеральной ваты, покрытые слоем фольги.

Многослойная конструкция с внешним покрытием из оцинкованной стали

Устройство теплоизоляции собственными силами

Технология устройства тепловой изоляции оборудования и трубопроводов зависит от того, прокладывается ли коллектор снаружи или монтируется в земле.

Утепление подземных сетей

Работы по монтажу и теплозащите заглубленных бытовых сетей проводятся в таком порядке:

1. Уложите на дно траншеи канализационные лотки.
2. Проложите трубы и сделайте тщательную герметизацию соединений.
3. Наденьте на них теплоизоляционные кожухи и оберните конструкцию паронепроницаемой стеклотканью. Для фиксации используйте специальные полимерные хомуты.
4. Закройте лоток крышкой и засыпьте его грунтом. Уложите в зазор между лотком и траншеей песчано-глиняную смесь и тщательно ее утрамбуйте.
5. При отсутствии лотка трубы укладываются на уплотненный грунт, подсыпанный песчано-гравийной смесью.

Утепление труб с укладкой в лоток

Теплозащита наружного трубопровода

По СНиПу тепловая изоляция трубопроводов, расположенных на поверхности земли, осуществляется таким образом:

1. Очистите все детали от ржавчины.
2. Обработайте трубы антикоррозийным составом.
3. Произведите монтаж полимерной «скорлупы» или оберните трубу рулонным утеплителем из минваты.

На заметку! Можно покрыть конструкцию слоем полиуретановой пены или нанести несколько слоев теплоизоляционной краски.

1. Оберните трубу, как в предыдущем варианте. Кроме стеклоткани применяется также фольгированная пленка с полимерным армированием.
2. Закрепите конструкцию с помощью стальных или пластиковых хомутов.

Выполнение требований к тепловой изоляции трубопроводов – залог того, что вы сделаете ее правильно. Это означает, что температура горячей воды сохранится по пути следования от котельной до дома, а холодная – не замерзнет даже в сильные морозы.

Видео-инструктаж: процесс утепления трубопровода

Если придерживаться стандартной схемы выполнения монтажных работ и применять подходящие материалы, ваш водопровод и канализация будут функционировать бесперебойно. Удачи!

Необходимо учитывать не только конструктивные особенности оборудования и трубопроводов, когда выбирается подходящей тип изоляционного материала, но и другие факторы. Этого требует СНиП для тепловой изоляции оборудования и трубопроводов.

Рассмотрим факторы, влияющие на выбор изоляционных материалов.

1. Целевое назначение самих изоляционных материалов.
2. Пространственную ориентацию.
3. Возможные атмосферные воздействия.

Какие требования предъявляются к тепловой изоляции трубопроводов и оборудования, рассмотрим ниже в данной статье.

Какую функцию выполняет защита?

Одно из назначений тепловой изоляции оборудования и трубопроводов – в снижении величин по тепловым потокам внутри конструкций. Материалы покрываются защитно – покровными оболочками, которые гарантируют полную сохранность слоя, в любых условиях эксплуатации.

Большое внимание вопросам тепловой изоляции уделяют в разных направлениях промышленности и энергетики. В сооружениях и оборудовании в этих отраслях именно тепловая изоляция становится одним из наиболее важных компонентов.

Результатом становится не только снижение потерь по теплу при взаимодействиях с окружающей средой. Но и расширение возможностей по сохранению оптимального теплового режима.

Тепловая изоляция трубопроводов и её суть

Расчёт для теплоизоляции искусственно адаптируется ко всем условиям эксплуатации, характерным для того или иного и трубопровода или оборудования. Сами условия формируются при участии:

1. Строительных материалов для подготовки к сменам времён года.
2. Влажности, способствующей ускорению теплообмена.

Профессиональные компании предоставляют исполнителям инженерные данные для будущего строительства. Какие именно требования оказывают наибольшее влияние на выбор подходящих изоляционных покрытий?

• Теплопроводность.
• Звукоизоляция.
• Возможность поглощать или отталкивать воду.
• Уровень паропроницаемости.
• Негорючесть.
• Плотность.
• Сжимаемость.

О толщине изоляции трубопровода и оборудования

Обязательно опираться на нормативы, чтобы определить допускаемую толщину для каждого конкретного оборудования. В них производители пишут о том, какая плотность сохраняется в тепловом потоке. В СНиПах приводятся алгоритмы решения разных формул вместе с самими формулами.

Для выявления минимума толщины трубопроводов в том или ином случае определяют предел по допустимым значениям потерь на тех или иных участках.

Полиуретановая изоляция

Трубопроводы с данным типом изоляции используются, когда надо укладывать конструкцию над поверхности земли, бесканального типа. При изготовлении стараются внедрить как можно больше новых технологий.

Из материалов к процессу допускаются только обладающие максимально высоким качеством. Заблаговременно их подвергают испытаниям в большом количестве, согласно СП, тепловая изоляция оборудования и трубопроводов не допускает брака.

Использование пенополиуретана позволяет снижать тепловые потери. И обеспечивает долговечность для самого материала теплоизоляции. В состав пенополиуретана входят экологически чистые компоненты. Это Изолан-345, а так же Воратек CD-100. По сравнению с минеральной ватой, теплоизоляционные характеристики пенополиуретана гораздо выше.

ППМ и АПБ изоляция

На протяжении более чем тридцати лет в трубопроводах используется так называемая пенополименарльная изоляция. Основным видом в данном случае выступает полимербетон. Его характеристики можно описать следующим образом:

• Включение в группу Г1 при испытаниях на горючесть согласно действующим ГОСТам.
• Температурный режим эксплуатации, позволяющий поддерживать 150 градусов.
• Наличие структуры интегрального типа, которая совмещает в себе функции покрытия для гидроизояции вместе со слоем изоляции от тепла.

Некоторые региональные производители до недавнего времени занимались выпуском армопенобетонной изоляцией. У этого материала очень низкая плотность. А теплопроводность, наоборот, приятно удивляет.

АПБ обладает следующим набором преимуществ:

1. Долговечность.
2. Гидрозащитное покрытие с высокой паропроницаемостью.
3. Оборудование не подвергается коррозии.
4. Способность трубопровода выдерживать высокие температуры.
5. Сопротивляемость огню.

Такие трубы хороши тем, что их можно применять для теплоносителя практически любой температуры. Это касается как сетей не только с водой, но и с паром. Вид прокладки не имеет значения.

Допустимо даже совмещение с подземной бесканальной и канальной разновидностями. Но продукция с ППУ теплоизоляцией всё ещё считается более технологичным решением.

О коэффициенте теплопроводности

Оборудование, пока оно эксплуатируется, становится возможным увлажнение – вот что больше всего влияет на расчётный коэффициент теплопроводности.

Особые правила существуют для принятия коэффициента, который предполагает увеличение теплопроводности изоляционных покрытий. Основываются при этом на ГОСТах и СНиПах, но не обойтись и без других факторов:

• влажность грунта согласно СП.
• Разновидности, к которой относится материал для теплоизоляции.

Коэффициент равняется единице, если речь идёт о трубах с ППУ-изоляцией, в оболочке из полиэтилена высокой плотности. Не важно, каков уровень влажности в грунте, где установлено оборудование. Другим будет коэффициент у оборудования и труб с изоляцией АПБ, имеющих интегральную структуру. И допускающих возможность того, что изоляционный слой может высохнуть.

1. 1,1 – уровень коэффициента для конструкций, размещённых в грунтах с большим количеством воды, согласно СП.
2. 1,05 – для грунтов, где количество воды не такое большое.

При практических расчётах используются специальные инженерные методики. Они обычно учитывают сопротивления внешним воздействиям из окружающей среды. Двухтрубная прокладка предполагает учёт взаимного теплового влияния каждого из элементов на другие.

Одним из определяющих факторов при выборе подходящей толщины становится фактор стоимости. А данные показатели могут определяться индивидуально для каждого конкретного региона.

Есть и другие параметры, которые имеют значения. Вроде расчётной температуры теплоносителя. Важно и то, на каком уровне находится температура в окружающей среде.

Каких ещё правил надо придерживаться?

Производством оборудования и труб вместе с теплоизоляцией занимаются не только российские, но и зарубежные производители.

Некоторые технологические трубопрокатные линии способны за одни сутки выпускать общего объема до трёх километров трубопроката (с длиной самой трубы до 12 метров). Диаметр продукции находится в пределах 57-1020 миллиметров. Защитная обёртка бывает полиэтиленовой, либо металлической.

Но до сих пор существуют определённые недостатки, которые не удаётся устранить на этапе производства. Их выявили специалисты, путём неоднократных практических испытаний.

1. В процессе транспортировки труб с металлическим покрытием могут появляться деформации в изоляционном покрытии.
2. Полиуретановая изоляция отслаивается от трубы, которая подвергается термической обработке.
3. Защитная конструкция отсоединяется от внешних или внутренних слоёв трубы.

Главной проблемой считается способность металлических трубопроводов расширяться. Температурный нагрев приводит к тому, что качественные характеристики портятся. Потому важным фактором становится защита от таких видов воздействия.

На стабильность и устойчивость теплоизоляции объекта наибольшее влияние оказывает длина самой трубы. Не важно, для передачи какого носителя она используется. Чем больше длина – тем выше вероятность, что слой просто разрушится.

Потому и данный параметр необходимо выбирать как можно тщательнее. Сами специалисты разработали оптимальные показатели длины и диаметров труб, которые позволят сохранить конструкцию вне зависимости от того, в каких эксплуатационных условиях она находится.

Они опираются только на СНиП, ведь тепловая изоляция оборудования и трубопроводов особенно требовательна к соблюдению правил.

Описание:

Экономия топливно-энергетических ресурсов является одной из приоритетных задач в развитии российской экономики. Существенная роль в решении проблемы энергосбережения принадлежит высокоэффективной промышленной тепловой изоляции.

Тепловая изоляция промышленного оборудования

Теплоизоляционные материалы, применяемые для оборудования с положительными температурами поверхности

Технические решения тепловой изоляции промышленного оборудования многообразны как по видам применяемых материалов, так и по конструкциям.

Так, для тепловой изоляции вертикальных и горизонтальных технологических аппаратов и теплообменников применяются конструкции на основе волокнистых теплоизоляционных материалов с применением приварных штырей или проволочного каркаса (рис. 1).

Для горизонтальных аппаратов (емкостей, теплообменников и др.) малого и среднего диаметра преимущественно предусматривается крепление теплоизоляционного слоя на проволочном каркасе.

Поверх матов или плит, закрепленных стяжками каркаса на поверхности оборудования, предусматривается установка бандажей с пряжками из металлической ленты. У фланцевых соединений и днищ аппаратов предусматриваются опорные конструкции. Эле-менты опорных конструкций в виде колец, уголков, скоб или планок могут быть приварными или крепиться с помощью болтов.

Для горизонтальных аппаратов может применяться и комбинированное крепление теплоизоляционного слоя штырями с перевязкой по штырям струнами и стяжками.

Тепловая изоляция фланцевых соединений аппаратов выполняется съемной. Съемная конструкция тепловой изоляции изготавливается в виде полносборных конструкций, в которых теплоизоляционный слой жестко прикреплен к защитному покрытию. Конструкция оснащается замками или бандажами. Могут быть применены теплоизоляционные матрацы с металлическим защитным кожухом (рис. 2).

Для вертикальных аппаратов – теплообменников, колонн, емкостей – крепление теплоизоляционного слоя из минераловатных и стекловатных плит осуществляется с применением проволочного каркаса в виде колец, струн и стяжек, устанавливаемых по поверхности аппарата и теплоизоляционного слоя. У фланцевых соединений и днищ аппаратов устанавливают разгружающие устройства (кольца, кронштейны).

Крепление теплоизоляционного слоя штырями предусматривается для вертикальных и горизонтальных поверхностей с большим радиусом кривизны и плоских поверхностей (резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов (рис. 3), баков-аккумуляторов горячей воды, резервуаров для питьевой воды и для технических нужд, в том числе противопожарных, металлических стволов дымовых труб, другого крупногабаритного оборудования).

Штыри для крепления теплоизоляционного слоя могут быть вставными (если предусмотрены скобы для крепления штырей) или приварными.

Дымовые трубы тепловых электростанций и промышленных предприятий являются сложными инженерными сооружениями, требующими эффективной тепловой изоляции несущих конструкций.

В настоящее время на объектах энергетики и в промышленности находятся в эксплуатации дымовые трубы различного конструктивного исполнения, включая:

Дымовые трубы с наружной несущей железобетонной оболочкой и внутренними стальными газоотводящими стволами;

Металлические трубы, свободно стоящие или в стальном несущем каркасе.

Дымовые трубы работают в сложных условиях, сочетающих перепады температуры, давления, влажности, агрессивное химическое воздействие дымовых газов, ветровые нагрузки и нагрузки от собственной массы.

В указанных конструкциях дымовых труб тепловая изоляция предусматривается по наружной поверхности металлических стволов и предназначена для защиты несущих железобетонных и металлических конструкций труб от теплового и химического воздействия отходящих газов.

Изотермические хранилища сжиженных газов являются уникальными инженерными сооружениями, в том числе и по тепловой изоляции. Объем этих хранилищ достигает 100–150 тыс. м 3 . Хранение сжиженных газов осуществляется при атмосферном давлении и пониженной относительно окружающей среды температуре. Так, сжиженный аммиак хранится при температуре -34°C, этилен – при -104°C, метан – при -164°C, кислород – при -183°C, азот – при -196°C. Для тепловой изоляции стен и купола изотермических резервуаров для хранения сжиженных газов применяются теплоизоляционные конструкции на основе вспученного перлитового песка, пенополиуретана и полированной алюминиевой фольги. Для тепловой изоляции днища применяются блоки из пеностекла или перлитобетона.

Для криогенного оборудования применяются конструкции на основе экранно-вакуумной тепловой изоляции, представляющие собой многослойные пакеты из полированной алюминиевой фольги с прослойками из минеральных волокон.

Расчет и проектирование тепловой изоляции оборудования выполняется по инженерным методикам в соответствии с требованиями СНиП 2.04.14-88 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов».

Расчетная толщина теплоизоляционного слоя определяется в зависимости от назначения тепловой изоляции оборудования, а именно: по нормированной плотности теплового потока, регламентируемой указанным СНиП, либо по заданной плотности теплового потока, обусловленной технологическими факторами; с целью предотвращения конденсации влаги на поверхности изолируемого объекта; для обеспечения заданной температуры на поверхно-сти изолированного объекта по условиям обеспечения безопасности персонала и др.

Тепловая изоляция является необходимым элементом промышленного оборудования, обеспечивающим принципиальную возможность проведения высоко- и низкотемпературных технологических процессов в энергетике и промышленности при оптимальном потреблении топливно-энергетических ресурсов.

Повышение энергоэффек-тивности, эксплуатационной на-дежности и долговечности теплоизоляционных конструкций промышленного оборудования достигается за счет применения высококачественных теплоизоляционных и защитно-покровных материалов, совершенствования конструктивных решений, повышения качества монтажа тепловой изоляции и является одним из важных направлений в реализации программы энерго-сбережения.

При прокладке трубопроводов обязательным условием является выполнение работ по теплоизоляции сетей. Касается это всех трубопроводов - не только водоснабжения, но и систем канализации. Необходимость в этом связана с тем, что в зимнее время вода, проходящая по трубам, может замерзать. А если по коммуникациям циркулирует теплоноситель, то это приводит к снижению его температуры. Чтобы свести к минимуму потери тепла, при прокладке трубопроводов и прибегают к устройству теплоизоляционного слоя. Какие материалы и методы можно использовать для тепловой изоляции сетей - об этом пойдет речь в этой статье.

Тепловая изоляция трубопроводов: пути решения проблемы

Обеспечить эффективную защиту для систем трубопроводов от факторов внешней среды главным образом от температуры наружного воздуха можно, если принять следующие меры:

Так как последний способ чаще всего используется, то имеет смысл поговорить о нем более подробно.

Нормативы к тепловой изоляции трубопроводов

Требования к тепловой изоляции трубопроводов оборудования сформулированы в СНиП. В нормативных документах содержится подробная информация о материалах, которые могут использоваться для теплоизоляции трубопроводов, а кроме этого методах проведения работ. Кроме этого, в нормативных документах обозначены стандарты к контурам теплоизоляции , которые часто применяются для изоляции трубопроводов.

• вне зависимости от того, какую температуру имеет теплоноситель, любая система трубопроводов должна утепляться;
• применять для создания теплоизоляционного слоя можно как готовые, так и сборные конструкции;
• защита от коррозии должна быть предусмотрена для металлических частей трубопроводов.

Желательным является использование при изоляции трубопроводов многослойной конструкции контура. В ее состав обязательно должны входить следующие слои:

• утеплитель;
• пароизоляция;
• защита из плотного полимера, нетканого полотна или металла.

В некоторых случаях может быть построено армирование , которое исключает смятие материалов, а помимо этого предотвращает деформацию труб.

Отметим, что большая часть требований, содержащихся в нормативных документах, касается изоляции магистральных трубопроводов большой мощности. Но даже в случае монтажа бытовых систем, нелишним будет ознакомиться с ними и учитывать их при монтаже систем водоснабжения канализации своими силами.

Материалы для тепловой изоляции трубопроводов

В настоящий момент на рынке предлагается большой выбор материалов, которые могут использоваться для изоляции трубопроводов. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, а кроме этого и особенности применения. Для правильного выбора теплоизолятора необходимо все это знать.

Полимерные утеплители

Когда стоит задача создать эффективную систему теплоизоляции трубопроводов, чаще всего внимание обращают на полимеры на вспененной основе. Большой ассортимент позволяет подобрать подходящий материал, благодаря которому можно обеспечить эффективную защиту от внешней среды и исключить потери тепла.

Если говорить более подробно о полимерных материалах, то из доступных на рынке можно выделить следующие.

Пенополиэтилен.

Главной характеристикой материала является невысокая плотность. Кроме того, он пористый и обладает высокой механической прочностью. Этот утеплитель применяют для изготовления цилиндров с разрезом. Их монтаж могут выполнить даже люди, далекие от сферы теплоизоляции трубопроводов. Однако, для этого материала характерен один недостаток: конструкции, выполненные из пенополиэтилена, обладают быстрым износом и вдобавок к этому имеют слабую термостойкость.

Если для тепловой изоляции трубопроводов выбраны цилиндры из пенополиэтилена, то особое внимание необходимо обращать на их диаметр. Он должен соответствовать диаметру коллектора. Учитывая это правило при выборе конструкции утепления, можно исключить самопроизвольное снятие кожухов из пенополиэтилена.

Пенополистирол.

Главной особенностью этого материала является эластичность. Также для него характерны высокие показатели прочности. Защитные изделия для теплоизоляции трубопроводов из этого материала выпускают в виде сегментов, которые своим видом напоминает скорлупу. Специальные замки используются для соединения деталей. Они имеют шипы и пазы, благодаря которым обеспечивается быстрота монтажа этих изделий. Использование скорлупы из пенополистирола с техническими замками исключает возникновение после монтажа «мостиков холода». Кроме этого, при установке нет необходимости в использовании дополнительного крепежа.

Пенополиуретан.

Этот материал применяют главным образом для предустановленной тепловой изоляции трубопроводов тепловых сетей. Однако использовать его можно и для утепления бытовых систем трубопроводов. Этот материал выпускается в виде пены или скорлупы , которая состоит из двух или четырех сегментов. Утепление методом напыления обеспечивает надежную теплоизоляцию с высокой степенью герметичности. Применение такого утепления наиболее подходит для систем коммуникаций, отличающихся сложной конфигурацией.

Используя для теплоизоляции трубопроводов тепловых сетей ППУ в виде пены, необходимо знать о том, что она разрушается под воздействием ультрафиолетовых лучей. Поэтому, чтобы изоляционный слой прослужил долго, необходимо обеспечить его защиту. Для этого поверх пены наносят слой краски или укладывают нетканое полотно с хорошей проницаемостью.

Волокнистые материалы

Утеплители этого типа представлены в основном минеральной ватой и ее разновидностями. В настоящий момент среди потребителей они наиболее популярны в качестве утеплителя. Материалы этого типа также хорошо востребованы, как и полимерные материалы.

Для тепловой изоляции, выполняемого с применением волокнистых утеплителей, характерны определенные преимущества. К таковым можно отнести следующие:

• незначительный коэффициент теплопроводности;
• стойкость теплоизоляционного материала к воздействию таких агрессивных веществ, как кислоты, щелочи, масло;
• материал в состоянии без дополнительного каркаса поддерживать заданную форму;
• стоимость утеплителя довольно приемлемая и доступна для большинства потребителей.

Обращаем внимание, что во время работ по тепловой изоляции трубопроводов такими материалами необходимо исключить сжимание волокна при укладке утеплителя. Также важно обеспечить защиту материала от воздействия влаги.

Изготавливаемые из полимерных и минераловатных утеплителей изделия для тепловой изоляции в некоторых случаях могут покрываться фольгой из алюминия или стали. Использование таких экранов обеспечивает снижение рассеивания тепла.

Многослойные конструкции для защиты трубопроводов

Нередко для утепления трубопроводов устраивается теплоизоляция по методу «труба в трубе». При использовании этой схемы выполняется монтаж теплозащитного кожуха. Главная задача специалистов, осуществляющих монтаж такого контура, заключается в том, чтобы правильно соединить все детали в единую конструкцию.

По завершении работы получается конструкция, которая выглядит следующим образом:

• в качестве основы теплозащитного контура выступает труба из металла или полимерного материала. Она является несущим элементом всего устройства;
• из вспененного ППУ выполнены теплоизоляционные слои конструкции. Нанесение материала производится по заливной технологии, расплавленной массой заполняется специально созданная опалубка;
• защитный кожух. Трубы из оцинкованной стали или полиэтилена используются для его изготовления. Первые служат для прокладки сетей на открытом пространстве. Вторые применяются в тех случаях, когда системы трубопроводов прокладываются в грунте по безканальной технологии. Кроме этого, часто при создании такого типа защитного кожуха в утеплитель на основе пенополиуретана закладываются медные проводники , основным предназначением которых является дистанционный контроль состояния трубопровода, в том числе и целостности слоя теплоизоляции;
• если на место монтажа трубы поступают в собранном виде, то для их соединения используют метод сварки. Специальные термоусадочные манжеты специалисты применяют для сборки теплозащитного контура. Или же могут использоваться накладные муфты , изготовленные на основе минеральной ваты, которые покрыты слоем фольги.

Устройство тепловой изоляции трубопроводов своими руками

Есть ряд факторов, от которых может зависеть технология создания теплоизоляционного слоя на трубопроводах. Одним из самых важных является то, как прокладывается коллектор - снаружи или его монтаж выполняется в земле.

Утепление подземных сетей

Для решения задачи по обеспечению теплозащиты заглубленных коммуникаций работы по утеплению проводятся в следующем порядке:

Тепловая изоляция наружного трубопровода

В соответствии с существующими нормативами, трубопроводы, расположенные на поверхности земли, теплоизолируют следующим образом:

• работы по утеплению начинаются с того, что все детали очищают от ржавчины;
• далее выполняют обработку труб антикоррозионным составом. После этого переходят к установке полимерной скорлупы с последующим обертыванием труб рулонным утеплителем из минеральной ваты;
• обращаем внимание, что для покрытия конструкции можно использовать слой полиуретановой пены или же можно покрыть конструкции несколькими слоями теплоизоляционной краски;
• следующим шагом является обертывание трубы как в предыдущем варианте.

Наряду со стеклотканью могут применяться и другие материалы, например, фольгированная пленка с полимерным армированием. Когда эта работа выполнена, осуществляют закрепление конструкций, используя хомуты из стали или пластика.

Тепловая изоляция трубопроводов – важная задача, которая обязательно должна проводиться при прокладке коммуникаций. Для её выполнения существует немало материалов и технологий. Выбрав подходящий способ тепловой изоляции, необходимо придерживаться технологии работ. В этом случае потери тепла будет минимальными , а кроме этого будет обеспечена защита конструкции трубопроводов от различных факторов, что положительно скажется на сроке их службы.