В практике частного строительства не столь часто, но все же встречаются ситуации, когда коммуникации отопления требуется не только развести по помещениям основного дома, но и протянуть их к другим, рядом расположенным зданиям. Это могут быть жилые флигели, пристройки, летние кухни, хозяйственные или сельскохозяйственные постройки, например, пользующиеся для содержания домашних животных или птицы. Не исключается вариант, когда, наоборот, сама автономная котельная расположена в отдельном здании, на некотором удалении от основного жилого корпуса. Бывает, что дом подключается к центральной теплотрассе, от которой к нему протягиваются трубы.
Прокладка труб отопления между зданиями возможна двумя вариантами – подземная (канальная или бесканальная) и открытая. Менее трудоёмким видится процесс монтажа локальной теплотрассы над землей, и к этому варианту в условиях самостоятельного строительства прибегают чаще. Одно из основных условий эффективности работы системы – это правильно спланированная и качественно исполненная теплоизоляция для труб отопления на открытом воздухе. Именно этот вопрос будет рассмотрен в настоящей публикации.
Для чего нужна термоизоляция труб и основные требования к ней
Казалось бы, нонсенс – зачем утеплять и без того почти всегда горячие трубы отопительной системы? Возможно, кого-то может ввести в заблуждение своеобразная «игра слов». В рассматриваемом случае, конечно, корректнее будет вести разговор, оперируя понятием «термоизоляция».
Термоизоляционные работы на любых трубопроводах преследуют две основные цели:
- Если трубы используются в системах отопления или горячего водоснабжения, то на первый план выходит снижение тепловых потерь, поддержание требуемой температуры перекачиваемой жидкости. Этот же принцип справедлив и для производственных или лабораторных установок, где по технологии требуется поддержание определенной температуры передаваемого по трубам вещества.
- Для трубопроводов холодного водоснабжения или канализационных коммуникаций главным фактором становится именно утепление, то ест недопущения падения в трубах температуры ниже критической отметки, предотвращения промерзания, ведущего к выходу системы из строя и деформации труб.
Кстати, такая мера предосторожности требуется и для теплотрасс, и для труб ГВС – никто полностью не застрахован от аварийных ситуаций на котельном оборудовании.
Сама цилиндрическая форма труб предопределяет весьма немалую площадь постоянного теплообмена с окружающей средой, а значит – значительные теплопотери. И они, естественно, растут по мере повышения диаметров трубопровода. Приведенная ниже таблица наглядно показывает, как изменяется величина теплопотерь в зависимости от разницы температур внутри и снаружи трубы (столбец Δt°), от диаметра труб и от толщины термоизоляционного слоя (приведены данные с учетом использования утеплительного материала со средним коэффициентом теплопроводности λ = 0,04 Вт/м×°С).
| Толщина слоя теплоизоляции. мм | Δt.°С | Внешний диаметр трубопровода (мм) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 15 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 150 | ||
| Величина тепловых потерь (на 1 погонный метр трубопровода. Вт). | |||||||||||
| 10 | 20 | 7.2 | 8.4 | 10 | 12 | 13.4 | 16.2 | 19 | 23 | 29 | 41 |
| 30 | 10.7 | 12.6 | 15 | 18 | 20.2 | 24.4 | 29 | 34 | 43 | 61 | |
| 40 | 14.3 | 16.8 | 20 | 24 | 26.8 | 32.5 | 38 | 45 | 57 | 81 | |
| 60 | 21.5 | 25.2 | 30 | 36 | 40.2 | 48.7 | 58 | 68 | 86 | 122 | |
| 20 | 20 | 4.6 | 5.3 | 6.1 | 7.2 | 7.9 | 9.4 | 11 | 13 | 16 | 22 |
| 30 | 6.8 | 7.9 | 9.1 | 10.8 | 11.9 | 14.2 | 16 | 19 | 24 | 33 | |
| 40 | 9.1 | 10.6 | 12.2 | 14.4 | 15.8 | 18.8 | 22 | 25 | 32 | 44 | |
| 60 | 13.6 | 15.7 | 18.2 | 21.6 | 23.9 | 28.2 | 33 | 38 | 48 | 67 | |
| 30 | 20 | 3.6 | 4.1 | 4.7 | 5.5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 11 | 16 |
| 30 | 5.4 | 6.1 | 7.1 | 8.2 | 9 | 10.6 | 12 | 14 | 17 | 24 | |
| 40 | 7.3 | 8.31 | 9.5 | 10.9 | 12 | 14 | 16 | 19 | 23 | 31 | |
| 60 | 10.9 | 12.4 | 14.2 | 16.4 | 18 | 21 | 24 | 28 | 34 | 47 | |
| 40 | 20 | 3.1 | 3.5 | 4 | 4.6 | 4.9 | 5.8 | 7 | 8 | 9 | 12 |
| 30 | 4.7 | 5.3 | 6 | 6.8 | 7.4 | 8.6 | 10 | 11 | 14 | 19 | |
| 40 | 6.2 | 7.1 | 7.9 | 9.1 | 10 | 11.5 | 13 | 15 | 18 | 25 | |
| 60 | 9.4 | 10.6 | 12 | 13.7 | 14.9 | 17.3 | 20 | 22 | 27 | 37 | |
По мере роста толщины слоя изоляции общий показатель теплопотерь снижается. Однако, обратите внимание, что даже достаточно толстый слой в 40 мм не исключает теплопотерь полностью. Вывод один – необходимо стремиться к тому, чтобы использовать утеплительные материалы с минимально возможным коэффициентом теплопроводности – это одно из главных требований к термоизоляции трубопроводов.
Иногда требуется и система подогрева трубопроводов!
При прокладке водопроводных или канализационных коммуникаций случается, что в силу особенностей местного климата или конкретных условий монтажа одной термоизоляции явно недостаточно. Приходится прибегать к принудительному , к установке греющих кабелей – подробнее эта тема рассмотрена в специальной публикации нашего портала.
- Материал, который используется для термоизоляции труб, по возможности, должен обладать гидрофобными качествами. Мало току будет от утеплителя, пропитавшегося водой – он и теплопотерь не предотвратит, и сам вскоре разрушится под действием отрицательных температур.
- Термоизоляционная конструкция должна иметь надежную внешнюю защиту. Во-первых, она нуждается в защите от атмосферной влаги, особенно если применен утеплитель, способный активно впитывать воду. Во-вторых, материалы следует закрыть от воздействия ультрафиолетового спектра солнечного света, действующего на них губительно. В-третьих, не следует забывать про ветровую нагрузку, способную нарушить целостность термоизоляции. И, в-четвертых, остается фактор внешнего механического воздействия, ненамеренного, в том числе со стороны животных, или из-за банальных проявлений вандализма.
Кроме того, для любого хозяина частного дома, наверняка, небезразличны и моменты эстетичного внешнего вида проложенной теплотрассы.
- Любой применяемы на теплотрассах термоизоляционный материал должен иметь диапазон рабочих температур, соответствующий реальным условиям применения.
- Важное требование к утеплительному материалу и внешней его облицовке – это долговечность использования. Никому не захочется возвращаться к проблемам термоизоляции труб даже раз в несколько лет.
- С практической точки зрения одним из основных требований выступает простота монтажа термоизоляции, причем в любом положении и на любом сложном участке. Благо, в этом плане производители не устают радовать удобными в применении разработками.
- Важное требование к термоизоляции – ее материалы должны и сами быть химически инертными, и не вступать ни в какие реакции с поверхностью труб. Подобная совместимость – залог длительности безаварийной эксплуатации.
Вопрос стоимости бывает тоже очень важен. Но в этом плане разброс цен у специализированных – очень большой.
Какие материалы используются для утепления надземных теплотрасс
Выбор термоизоляционных материалов для труб отопления при их наружной прокладке – достаточно велик. Они бывают рулонного типа или в виде матов, им может придаваться удобная для монтажа цилиндрическая или иная фигурная форма, есть утеплители, которые наносятся в жидком виде и приобретают свои свойства лишь после застывания.
Утепление с помощью вспененного полиэтилена
Вспененный полиэтилен справедливо относят к очень эффективным термоизоляторам. И что еще очень важно, стоимость этого материала – одна из самых низких.
Коэффициент теплопроводности вспененного полиэтилена обычно в области 0,035 Вт/м×°С – это очень хороший показатель. Мельчайшие изолированные друг от друга пузырьки, заполненные газом, создают эластичную структуру, и с таким материалом, если приобретена его рулонная разновидность, очень удобно работать на сложных по конфигурации участках труб.
Такая структура становится надежной преградой для влаги – при правильном монтаже ни вода, ни водяные пары через нее проникнуть к стенкам трубы не смогут.
Плотность пенополиэтилена невысока (около 30 – 35 кг/м³), и термоизоляция никак не утяжелит трубы.
Материал с некоторым допущением можно отнести к категории малоопасных с точки зрения возгораемости – он обычно относится к классу Г-2, то есть его очень непросто воспламенить, а без внешнего пламени он быстро затухает. Причем продукты горения, в отличие от многих других термоизоляторов, не представляют сколь-нибудь серьезной токсической опасности для человека.
Рулонный вспененный полиэтилен для утепления наружных теплотрасс будет и неудобен, и нерентабелен – придется наматывать несколько слоем, чтобы добиться требуемой толщины термоизоляции. Гораздо удобнее в работе материал в виде гильз (цилиндров), в которых предусмотрен внутренний канал, соответствующий диаметру утепляемой трубы. Для надевания на трубы обычно по длине цилиндра на стенке сделан надрез, который после монтажа можно заклеить надежным скотчем.
Надеть изоляцию на трубу — труда не составляет
Более эффективная разновидность пенополиэтилена – пенофол, у которого с одной стороны имеется . Это блестящее покрытие становится своеобразным термоотражателем, что существенно повышает утеплительные качества материала. Кроме того – это дополнительный барьер от проникновения влаги.
Пенофол также может быть рулонного типа или в виде профильных цилиндрических элементов – специально для термоизоляции труб различного предназначения.
И все вспененный полиэтилен для термоизоляции именно теплотрасс используется нечасто. Он, скорее, подойдет для других коммуникаций. Причина тому – довольно невысокий температурный диапазон эксплуатации. Так. если взглянуть на физические характеристики, то верхний предел балансирует где-то на грани 75 ÷ 85 градусов — выше возможны нарушения структуры и появление деформаций. Для автономного отопления, чаще всего, этакой температуры бывает достаточно, правда, на грани, а для центральной – термоустойчивости явно маловато.
Утеплительные элементы из пенополистирола
Всем известный пенополистирол (в обиходе его чаще называют пенопластом) очень широко применяется для самых разных видов термоизоляционных работ. Не является исключением и утепление труб – для этого из пенопласта изготавливаются специальные детали.
Обычно это полуцилиндры (для труб больших диаметров могут быть сегменты в треть длины окружности, по 120°), которые для сборки в единую конструкцию оснащаются замковым соединением по типу «шип-паз». Такая конфигурация позволяет полностью, по всей поверхности трубы, обеспечить надёжную термоизоляцию, без остающихся «мостиков холода».
В повседневной речи такие детали получили название «скорлупы» — за явное сходство с ней. Выпускается множество ее типов, под различный внешний диаметр утепляемых труб и разную толщину термоизоляционного слоя. Обычно длина деталей 1000 или 2000 мм.
Для изготовления используется пенополистирол типа ПСБ–С различных марок – от ПСБ–С-15 до ПСБ–С-35. Основные параметры этого материала приведены в таблице ниже:
| Оцениваемые параметры материала | Марка пенополистирола | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| ПСБ-С-15У | ПСБ-С-15 | ПСБ-С-25 | ПСБ-С-35 | ПСБ-С-50 | |
| Плотность (кг/м³) | до 10 | до 15 | 15,1 ÷ 25 | 25,1 ÷ 35 | 35,1 ÷ 50 |
| Прочность на сжатие при 10% линейной деформации (МПа, не менее) | 0.05 | 0.06 | 0.08 | 0.16 | 0.2 |
| Предел прочности при изгибе (МПа, не менее) | 0.08 | 0.12 | 0.17 | 0.36 | 0.35 |
| Теплопроводность в сухом состоянии при температуре 25°С (Вт /(м×°К)) | 0,043 | 0,042 | 0,039 | 0,037 | 0,036 |
| Водопоглощение за 24 часа (% по объему, не более) | 3 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Влажность (%, не более) | 2.4 | 2.4 | 2.4 | 2.4 | 2.4 |
Достоинства пенопласта, как утеплительного материала известны давно:
- Он обладает низким коэффициентом теплопроводности.
- Малый вес материала существенно упрощает утеплительные работы, для которых не требуется никаких специальных механизмов или приспособлений.
- Материал биологически инертен – он не будет питательной средой для образования плесени или грибка.
- Влагопоглощение – незначительно.
- Материал легко поддается резке, подгонке под нужный размер.
- Пенопласт химически инертен, абсолютно безопасен для стенок труб, из какого материала они ни были бы изготовлены.
- Одно из ключевых достоинств – пенопласт относится к наиболее недорогим утеплителям.
Однако, немало у него и недостатков:
- Прежде всего — это низкий уровень пожарной безопасности. Материал нельзя назвать негорючим и не распространяющим пламя. Именно поэтому при его использовании для утепления наземных трубопроводов обязательно следует оставлять пожарные разрывы.
- Материал не обладает эластичность, и его удобно применять лишь на прямых участках трубы. Правда, можно подыскать и специальные фигурные детали.
- Пенопласт не относится к прочным материалам – он легко поддается разрушению под внешним воздействием. Негативно на него действует и ультрафиолетовое излучение. Одним словом, надземные участки трубы, утепленные пенополистирольной скорлупой, обязательно потребуют дополнительной защиты в виде металлического кожуха.
Обычно в магазинах, где продается пенопластовая скорлупа, предлагают и листы оцинковки, нарезанные в нужный размер, соответствующий диаметру утеплителя. Можно использовать и алюминиевую оболочку, хотя она, безусловно, намного дороже. Листы могут закрепляться саморезами или хомутами – получающийся кожух создаст одновременно антивандальную, противоветровую, гидроизоляционную защиту и преграду от солнечного света.
- И все же даже не это главное. Верхний предел нормальных для эксплуатации температур – всего в районе 75°С, после чего может начаться линейная и пространственная деформация деталей. Как ни крути, для отопления этого значения может и не хватить. Наверное, есть смысл поискать более надежный вариант.
Утепление труб минеральной ватой или изделиями на ее основе
Самый «древний» способ термоизоляции внешних трубопроводов – с использованием минеральной ваты. Он, кстати, и самый бюджетный, если нет возможности приобрети пенопластовую скорлупу.
Для термоизоляции трубопроводов используют различные виды минеральной ваты – стекловату, каменную (базальтовую) и шлаковую. Шлаковата – наименее предпочтительна: она, во-первых, наиболее активно впитывает влагу, а во-вторых, ее остаточная кислотность весьма разрушительно может действовать на стальные трубы. Даже дешевизна этой ваты нисколько не оправдывает рисков ее применения.
А вот минеральная вата на основе базальтовых или стеклянных волокон подойдет в полной мере. У нее хорошие показатели термического сопротивления теплопередаче, высокая химическая устойчивость, материал эластичен, и его легко укладывать даже на сложные участки трубопроводов. Еще одно достоинство – можно быть, в принципе, совершенно спокойным в плане пожаробезопасности. Разогреть минеральную вату до степени воспламенения в условиях наружной теплотрассы – практически нереально. Даже воздействие открытого пламени не станет причиной распространения возгорания. Именно поэтому минвату и применяют для заполнения пожарных разрывов при использовании других утеплителей труб.
Главный недостаток минеральной ваты – высокая впитываемость воды (базальтовая в меньшей степени подвержена этому «недугу»). Значит, любой трубопровод потребует обязательной защиты от воздействия влаги. Кроме того, структура ваты нестойка к механическим воздействиям, легко разрушается, и ее следует защитить прочным кожухом.
Обычно используют прочную полиэтиленовую пленку, которой надёжно укутывают слой утепления, с обязательным перехлестом полос на 400 ÷ 500 мм, а затем сверху все это закрывается металлическими листами – точно по аналогии с пенополистирольной скорлупой. В качестве гидроизоляции также может использоваться рубероид – при этом будет достаточно 100 ÷ 150 мм нахлеста одной полосы на другую.
Существующими ГОСТами определена толщина защитных металлических покрытий для открытых участков трубопроводов при любом типе используемых термоизоляционных материалов:
| Материал защитного покровного слоя | Минимальная толщина металла, при внешнем диаметре изоляции | ||
|---|---|---|---|
| 350 и менее | Свыше 350 и до 600 | Свыше 600 и до 1600 | |
| Ленты и листы из нержавейки | 0.5 | 0.5 | 0.8 |
| Листы из тонколистовой стали, оцинкованные или с полимерным покрытием | 0.5 | 0.8 | 0.8 |
| Листы алюминиевые или из алюминиевых сплавов | 0.3 | 0.5 | 0.8 |
| Ленты алюминиевые или из алюминиевых сплавов | 0.25 | - | - |
Таким образом, несмотря на кажущуюся недорогую цену самого утеплителя, его полноценная укладка потребует немалых дополнительных затрат.
Минеральная вата для утепления трубопроводов может выступать и в ином качестве – она служит материалом для изготовления готовых термоизоляционных деталей, по аналогии с цилиндрами из пенополиэтилена. Причем такие изделия выпускаются как для прямых участков трубопроводов, так и для поворотов, тройников и т.п.
Обычно такие утеплительные детали изготавливаются из наиболее плотной – базальтовой минеральной ваты, имеют внешнее фольгированное покрытие, которое сразу снимает проблему гидроизоляции и повышает эффективность утепления. Но вот от внешнего кожуха все равно уйти не удастся – тонкий слой фольги от случайного или намеренного механического воздействия не защитит.
Утепление теплотрассы пенополиуретаном
Один из самых эффективных и безопасных в эксплуатации современных утеплительных материалов – это пенополиуретан. У него – масса всевозможных достоинств, поэтому материал используют практически на любых конструкциях, требующих надежного утепления.
Каковы особенности пенополиуретана — утеплителя?
Пенополиуретан для утепления трубопроводов может быть применен в различных видах.
- Широко используется ППУ-скорлупа, обычно имеющая внешнее фольгированное покрытие. Она может быть разборная, состоящая из полуцилиндров с пазо-гребневыми замками, либо, для труб небольшого диаметра – с разрезом по длине и специальным клапаном с самоклеящейся тыльной поверхностью, который существенно упрощает монтаж изоляции.
- Еще один способ термоизоляции теплотрассы пенополиуретаном – это напыление его в жидком виде с помощью специального оборудования. Создающийся слой пены после полного отвердевания становится отменным утеплителем. Особенно удобна подобная технология на сложных развязках, поворотах труб, в узлах с запорно-регулировочной арматурой и т.п.
Достоинство подобной технологии еще и в том, что благодаря отменной адгезии пенополиуретанового напыления с поверхностью труб, создается отличная гидроизоляция и антикоррозионная защита. Правда, сам пенополиуретан также требует обязательной защиты – от ультрафиолетовых лучей, поэтому без кожуха опять обойтись не удастся.
- Ну а если требуется прокладка достаточно длинной теплотрассы, то, наверное, самым оптимальным выбором станет использование предизолированных (предварительно изолированных) труб.
По сути, такие трубы представляют собой многослойную конструкцию, собранную в заводских условиях:
— Внутренний слой – это, собственно, сама стальная труба требуемого диаметра, по которой и осуществляется перекачка теплоносителя.
— Внешнее покрытие – защитное. Оно может быть полимерным (для прокладки теплотрассы в толще грунта) либо металлическим оцинкованным – то, что требуется для открытых участков трубопровода.
— Между трубой и кожухом залит монолитный, бесшовный слой пенополиуретана, выполняющего функцию эффективной термоизоляции.
С обеих оконечностей трубы оставлен монтажный участок для проведения сварочных работ при сборке теплотрассы. Его длина рассчитана таким образом, что тепловой поток от сварочной дуги не повредит пенополиуретановой прослойки.
После проведения монтажа оставшиеся не заизолированными участки грунтуют, закрывают пенополиуретановой скорлупой, а затем – металлическими поясами, сравнивая покрытие с общим внешним кожухом трубы. Нередко именно на таких участках организуют пожарные разрывы – их плотно заполняют минватой, затем гидроизолируют рубероидом и все так же закрывают сверху стальным или алюминиевым кожухом.
Стандартами установлен определенный сортамент таких сэндвич-труб, то есть имеется возможность приобрести изделия нужного условного диаметра с оптимальной (обычной или усиленной) термоизоляцией.
| Наружный диаметр стальной трубы и минимальная толщина ее стенки (мм) | Размеры оболочки из тонколистовой оцинкованной стали | Расчетная толщина термоизоляционного слоя пенополиуретана (мм) | |
|---|---|---|---|
| номинальный внешний диаметр (мм) | минимальная толщина стального листа (мм) | ||
| 32 × 3,0 | 100; 125; 140 | 0.55 | 46,0; 53,5 |
| 38 × 3,0 | 125; 140 | 0.55 | 43,0; 50,5 |
| 45 × 3,0 | 125; 140 | 0.55 | 39,5; 47,0 |
| 57 × 3,0 | 140 | 0.55 | 40.9 |
| 76 × 3,0 | 160 | 0.55 | 41.4 |
| 89 × 4,0 | 180 | 0.6 | 44.9 |
| 108 × 4,0 | 200 | 0.6 | 45.4 |
| 133 × 4,0 | 225 | 0.6 | 45.4 |
| 159 × 4,5 | 250 | 0.7 | 44.8 |
| 219 × 6,0 | 315 | 0.7 | 47.3 |
| 273 × 7,0 | 400 | 0.8 | 62.7 |
| 325 × 7,0 | 450 | 0.8 | 61.7 |
Производители предлагают такие сэндвич-трубы не только для прямых участков, но и для тройников, поворотов, компенсаторов и т.п.
Стоимость подобных предизолированных труб – достаточно высока, но зато с их приобретением и монтажом решается сразу целый комплекс проблем. Так что такие затраты видятся вполне оправданными.
Видео: процесс производства предизолированных труб
Утеплитель – вспененный каучук
Очень популярными в последнее время становятся термоизоляционные материалы и изделия из синтетического вспененного каучука. Этот материал имеет целый ряд достоинств, которые выводят его на лидерские позиции в вопросах утепления трубопроводов, в том числе не только теплотрасс, но и более ответственных – на сложных технологических линиях, в машино-, авиа- и судостроении:
- Вспененный каучук – очень эластичен, но в то же время обладает большим запасом прочности на разрыв.
- Плотность материала – всего от 40 до 80 кг/м³.
- Низкий коэффициент теплопроводности обеспечивает очень эффективную термоизоляцию.
- Материал со временем не дает усадки, полностью сохраняя свою первоначальную форму и объем.
- Вспененный каучук трудновоспламеняем и обладает свойством быстрого самозатухания.
- Материал химически и биологически инертен, в нем никогда не появляется ни очагов плесени или грибка, ни гнезд насекомых или
- Важнейшее качество – практически абсолютная водо- и паронепроницаемость. Таким образом, утеплительный слой сразу становится и отличной гидроизоляцией для поверхности трубы.
Такая термоизоляция может выпускаться в виде полых трубок с внутренним диаметром от 6 и до 160 мм и толщиной слоя утепления от 6 до 32 мм, или же в форме листов, которым зачастую с одной из сторон придаётся функция «самоклейки».
| Наименование показателей | Значения |
|---|---|
| Длина готовых трубок, мм: | 1000 или 2000 |
| Цвет | черный или серебристый, в зависмости от типа защитного покрытия |
| Температурный диапазон применения: | от - 50 до + 110 °С |
| Теплопроводность, Вт/(м ×°С): | λ≤0,036 при температуре 0°С |
| λ≤0,039 при температуре +40°С | |
| Коэффициент сопротивления паропроницанию: | μ≥7000 |
| Степень пожароопасности | Группа Г1 |
| Допустимое изменение длины: | ±1,5% |
Но для расположенных на открытом воздухе теплотрасс особо удобны готовые утеплительные элементы, изготовленные по технологии «Armaflex ACE», имеющие специальное защитное покрытие «ArmaChek».
Покрытие «ArmaChek» может быть нескольких типов, например:
- «Arma-Chek Silver» — представляет собой многослойную оболочку на основе ПВХ, имеющую серебристое отражающее напыление. Такое покрытие обеспечивает отличную защиту изоляции и от механических воздействий, и от ультрафиолетовых лучей.
- Черное покрытие «Arma-Chek D» имеет стекловолоконную высокопрочную, но сохраняющую отличную гибкость основу. Это – отличная защита от всех возможных химических, погодных, механических воздействий, которая сохранит трубу отопления в неприкосновенности.
Обычно такие изделия по технологии «ArmaChek» имеют самоклеящиеся клапаны, герметично «запечатывающие» утеплительный цилиндр на теле трубы. Выпускаются и фигурные элементы, позволяющие проводить монтаж на сложных участках теплотрассы. Умелое использование такой термоизоляции позволяет быстро и надежно ее смонтировать, не прибегая к созданию дополнительного внешнего защитного кожуха — в нем просто нет необходимости.
Единственное, наверное, что тормозит широкое применение таких термоизоляционных изделий для трубопроводов – пока еще запредельно высокая цена на настоящую, «брендовую» продукцию.
Цены на теплоизоляцию для труб
Теплоизоляция для труб
Новое направление в утеплении – теплоизоляционная краска
Нельзя пропустить и еще одну современную технологию утепления. И о ней тем более приятно говорить, так как она является разработкой российских ученых. Речь идет о керамическом жидком утеплителе, который еще известен, как теплоизоляционная краска.
Это, безо всякого сомнения, «пришелец» из сферы космических технологий. Именно в этой научно-технической отрасли вопросы термоизоляции от критически низких (в открытом космосе) или высоких (при запуске кораблей и приземлении спускаемых аппаратов) стоят особенно остро.
Термоизоляционные качества сверхтонких покрытий кажутся просто фантастическими. Одновременно такое покрытие становится отменно гидро- и пароизоляцией, защитой трубы от всех возможных внешних воздействия. Ну а сама теплотрасса принимает ухоженный, приятный глазу вид.
Сама краска представляет собой суспензию из микроскопических, заполненных вакуумом силиконовых и керамических капсул, взвешенных в жидком состоянии в специальном составе, включающем акриловые, каучуковые и иные компоненты. После нанесения и высыхания состава на поверхности трубы образуется тонкая эластичная пленка, обладающая выдающимися термоизоляционными качествами.
| Наименования показателей | Единица измерения | Величина |
|---|---|---|
| Цвет краски | белый (может быть изменен под заказ) | |
| Внешний вид после нанесения и полного застывания | матовая, ровная, однородная поверхность | |
| Эластичность плёнки при изгибе | мм | 1 |
| Адгезия покрытия по силе отрыва от окрашенной поверхности | ||
| - к бетонной поверхности | МПа | 1.28 |
| - к кирпичной поверхности | МПа | 2 |
| - к стали | МПа | 1.2 |
| Стойкость покрытия к воздействию перепада температур от -40 °С до + 80 °С | без изменений | |
| Стойкость покрытия к воздействию температуры +200 °С за 1 ,5 часа | пожелтения, трещин, отслоений и пузырей нет | |
| Долговечность для бетонных и металлических поверхностей в умеренно-холодном климатическом районе (Москва) | лет | не менее 10 |
| Теплопроводность | Вт/м °С | 0,0012 |
| Паропроницаемость | мг/м × ч × Па | 0.03 |
| Водопоглощение за 24 часа | % по объёму | 2 |
| Температурный диапазон эксплуатации | °С | от - 60 до + 260 |
Такое покрытие не потребует дополнительных защитных слоев – оно достаточно прочное, чтобы самостоятельно справиться со всеми воздействиями.
Реализуется такой жидкий утеплитель в пластиковых банках (вёдрах), как и обычная краска. Есть несколько производителей, и среди отечественных можно особо отметить марки «Броня» и «Корунд».
Наносить такую термокраску можно путем аэрозольного напыления или же привычным способом – валиком и кистью. Количество слоев зависит от условий эксплуатации теплотрассы, климатического региона, диаметра труб, средней температуры перекачиваемого теплоносителя.
Многие специалисты полагают, что подобные утеплители со временем заменять привычные термоизоляционные материалы на минеральной или органической основе.
Видео: презентация сверхтонкой термоизоляции марки «Корунд»
Цены на теплоизоляционную краску
Теплоизоляционная краска
Какая толщина утепления теплотрассы необходима
Подводя итог по обзору использующихся для термоизоляции труб отопления материалов, можно эксплуатационные показатели наиболее популярных из них свети в таблицу – для наглядности сравнения:
| Термоизоляционный материал или изделие | Средняя плотность в готовой конструкции, кг/м3 | Теплопроводность теплоизоляционного материала (Вт/(м×°С)) для поверхностей с температурой (°С) | Диапазонт рабочих температур, °С | Группа горючести | |
|---|---|---|---|---|---|
| 20 и выше | 19 и ниже | ||||
| Плиты минераловатные прошивные | 120 | 0,045 | 0,044 ÷ 0,035 | От - 180 до + 450 для матов, на ткани, сетке, холсте из стекловолокна; до + 700 - на металлической сетке | Негорючие |
| 150 | 0,05 | 0,048 ÷ 0,037 | |||
| Плиты теплоизоляционные из минеральной ваты на синтетическом связующем | 65 | 0.04 | 0,039 ÷ 0,03 | От - 60 до + 400 | Негорючие |
| 95 | 0,043 | 0,042 ÷ 0,031 | |||
| 120 | 0,044 | 0,043 ÷ 0,032 | От - 180 + 400 | ||
| 180 | 0,052 | 0,051 ÷ 0,038 | |||
| Теплоизоляционные изделия из вспененного этиленполипропиленового каучука «Аэрофлекс» | 60 | 0,034 | 0,033 | От - 55 до + 125 | Слабогорючие |
| Полуцилиндры и цилиндры минераловатные | 50 | 0,04 | 0,039 ÷ 0,029 | От - 180 до + 400 | Негорючие |
| 80 | 0,044 | 0,043 ÷ 0,032 | |||
| 100 | 0,049 | 0,048 ÷ 0,036 | |||
| 150 | 0,05 | 0,049 ÷ 0,035 | |||
| 200 | 0,053 | 0,052 ÷ 0,038 | |||
| Шнур теплоизоляционный из минеральной ваты | 200 | 0,056 | 0,055 ÷ 0,04 | От - 180 до + 600 в зависимости от материала сетчатой трубки | В сетчатых трубках из металлической проволоки и нити стеклянной - негорючие, остальные слабогорючие |
| Маты из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем | 50 | 0,04 | 0,039 ÷ 0,029 | От - 60 до + 180 | Негорючие |
| 70 | 0,042 | 0,041 ÷ 0,03 | |||
| Маты и вата из супертонкого стеклянного волокна без связующего | 70 | 0,033 | 0,032 ÷ 0,024 | От - 180 до + 400 | Негорючие |
| Маты и вата из супертонкого базальтового волокна без связующего | 80 | 0,032 | 0,031 ÷ 0,024 | От - 180 до + 600 | Негорючее |
| Песок перлитовый, вспученный, мелкий | 110 | 0,052 | 0,051 ÷ 0,038 | От - 180 до + 875 | Негорючие |
| 150 | 0,055 | 0,054 ÷ 0,04 | |||
| 225 | 0,058 | 0,057 ÷ 0,042 | |||
| Теплоизоляционные изделия из пенополистирола | 30 | 0,033 | 0,032 ÷ 0,024 | От - 180 до + 70 | Горючие |
| 50 | 0,036 | 0,035 ÷ 0,026 | |||
| 100 | 0,041 | 0,04 ÷ 0,03 | |||
| Теплоизоляционные изделия из пенополиуретана | 40 | 0,030 | 0,029 ÷ 0,024 | От - 180 до + 130 | Горючие |
| 50 | 0,032 | 0,031 ÷ 0,025 | |||
| 70 | 0,037 | 0,036 ÷ 0,027 | |||
| Теплоизоляционные изделия из пенополиэтилена | 50 | 0,035 | 0,033 | От - 70 до + 70 | Горючие |
Но наверняка пытливый читатель спросит: а где ответ на один из основных возникающих вопросов – какая же должна быть толщина утеплителя?
Вопрос этот – достаточно сложный, и однозначного ответа на него нет. При желании можно воспользоваться громоздкими формулами расчетов, но они, наверное, понятны только квалифицированным специалистам-теплотехникам. Однако, не все так страшно.
Производители готовых термоизоляционных изделий (скорлуп, цилиндров и т.п.) обычно закладывают необходимую толщину, рассчитанную для конкретного региона. А если применяется минераловатный утеплитель, то можно воспользоваться данными таблиц, которые приведены в специальном Своде Правил, который разработан именно для термоизоляции трубопроводов и технологического оборудования. Этот документ несложно найти в сети, задав поисковый запрос «СП 41-103-2000».
Вот, к примеру, таблица из этого справочника, касающаяся надземного размещения трубопровода в Центральном регионе России, при использовании матов из стеклянного штапельного волокна марки М-35, 50:
| Наружный диаметр трубопровода, мм | Тип труборовода отопления | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| подача | обратка | подача | обратка | подача | обратка | |
| Усредненный температурный режим теплоносителя, °С | ||||||
| 65 | 50 | 90 | 50 | 110 | 50 | |
| Требуемая толщина изоляции, мм | ||||||
| 45 | 50 | 50 | 45 | 45 | 40 | 40 |
| 57 | 58 | 58 | 48 | 48 | 45 | 45 |
| 76 | 67 | 67 | 51 | 51 | 50 | 50 |
| 89 | 66 | 66 | 53 | 53 | 50 | 50 |
| 108 | 62 | 62 | 58 | 58 | 55 | 55 |
| 133 | 68 | 68 | 65 | 65 | 61 | 61 |
| 159 | 74 | 74 | 64 | 64 | 68 | 68 |
| 219 | 78 | 78 | 76 | 76 | 82 | 82 |
| 273 | 82 | 82 | 84 | 84 | 92 | 92 |
| 325 | 80 | 80 | 87 | 87 | 93 | 93 |
Аналогичным образом можно найти нужные параметры и для других материалов. Кстати, существенно превышать указанную толщину тот же Свод Правил не рекомендует. Мало того, определены и максимальные значения утеплительного слоя для трубопроводов:
| Наружный диаметр трубопровода, мм | Предельная толщина слоя термоизоляции, мм | |
|---|---|---|
| температура 19 ° С и ниже | температура 20 ° С и более | |
| 18 | 80 | 80 |
| 25 | 120 | 120 |
| 32 | 140 | 140 |
| 45 | 140 | 140 |
| 57 | 150 | 150 |
| 76 | 160 | 160 |
| 89 | 180 | 170 |
| 108 | 180 | 180 |
| 133 | 200 | 200 |
| 159 | 220 | 220 |
| 219 | 230 | 230 |
| 273 | 240 | 230 |
| 325 | 240 | 240 |
Однако, не стоит забывать об одном важном нюансе. Дело в том, что любой утеплитель с волокнистой структурой со временем неизбежно дает усадку. А это значит, что по прошествии какого-то срока его толщины может стать недостаточно для надёжной термоизоляции теплотрассы. Выход один – еще при монтаже утепления сразу учитывать эту поправку на усадку.
Для расчета можно применить такую формулу:
Н = ((D + h ) : (D + 2 h )) × h × Kc
Н – толщина слойя минваты с учетом поправки на уплотнение.
D – внешний диаметр трубы, подлежащей утеплению;
h –требуемая толщина утепления по данным таблицы Свода Правил.
Кс – коэффициент усадки (уплотнения) волокнистого утеплителя. Является рассчитанной константой, значение которой можно взять из расположенной ниже таблицы:
| Теплоизоляционные материалы и изделия | Коэффициент уплотнения Kc. |
|---|---|
| Маты минераловатные прошивные | 1.2 |
| Маты теплоизоляционные «ТЕХМАТ» | 1,35 ÷ 1,2 |
| Маты и холсты из супертонкого базальтового волокна при укладке на трубопроводы и оборудование условным проходом, мм: | |
| Ду | 3 |
| 1,5 | |
| Ду ≥ 800 при средней плотности 23 кг/м3 | 2 |
| ̶ то же, при средней плотности 50-60 кг/м3 | 1,5 |
| Маты из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем марки: | |
| М-45, 35, 25 | 1.6 |
| М-15 | 2.6 |
| Маты из стеклянного штапельного волокна «URSA» марки: | |
| М-11: | |
| ̶ для труб с Ду до 40 мм | 4,0 |
| ̶ для труб с Ду от 50 мм и выше | 3,6 |
| М-15, М-17 | 2.6 |
| М-25: | |
| ̶ для труб с Ду до 100 мм | 1,8 |
| ̶ для труб с Ду от 100 до 250 мм | 1,6 |
| ̶ для труб с Ду свше 250 мм | 1,5 |
| Плиты минераловатные на синтетическом связующем марки: | |
| 35, 50 | 1.5 |
| 75 | 1.2 |
| 100 | 1.10 |
| 125 | 1.05 |
| Плиты из стеклянного штапельного волокна марки: | |
| П-30 | 1.1 |
| П-15, П-17 и П-20 | 1.2 |
В помощь заинтересованному читателю, ниже размещен специальный калькулятор, в котором уже заложено указанное соотношение. Стоит ввести запрашиваемые параметры – и сразу получить требуемую толщину минераловатного утепления с учетом поправки.
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.
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.
- Целевое назначение самих изоляционных материалов.
- Пространственную ориентацию.
- 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:
- Строительных материалов для подготовки к сменам времён года.
- 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:
- Долговечность.
- Гидрозащитное покрытие с высокой паропроницаемостью.
- Оборудование не подвергается коррозии.
- Способность трубопровода выдерживать высокие температуры.
- 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 – уровень коэффициента для конструкций, размещённых в грунтах с большим количеством воды, согласно СП.
- 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.
- В процессе транспортировки труб с металлическим покрытием могут появляться деформации в изоляционном покрытии.
- Полиуретановая изоляция отслаивается от трубы, которая подвергается термической обработке.
- 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.
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.
Контрольные вопросы
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?
