Толщина изоляции тепловых сетей. Изоляция трубопроводов

Для сокращения уровня теплопотерь в системах отопления, которые происходят в холодный период, производится утепление труб. Теплоизоляционные материалы способствуют сбережению необходимой температуры в сети, исключая возникновение конденсата на трубопроводной поверхности и утеплителе. Применение данных типов средств, предотвращает обледенение воды при застое, и замедляет процесс коррозии, которая со временем образуется на компонентах трубопровода, что изготовлены из металла, продлевая срок их службы.

При выборе утеплителя необходимо изначально определится с местом, где он будет использоваться, снаружи или внутри дома. На избрание теплоизоляционного материала влияет:

• диаметр расположенных труб;
• температура нагрева носителя тепла;
• условия, при которых совершается эксплуатирование системы отопления.

Разновидности используемых утеплителей отличаются в зависимости от диаметра имеющихся труб. Компании изготовители предлагают полуцилиндры, мягкие рулонные утеплители и цилиндры с определенной формой жесткого выполнения.

Для трубопроводов с мелким диаметром подходят полуцилиндры и цилиндры с характерной жесткостью. Данный вид выполнения обладает пазами, которые значительно упрощают монтажные работы. Этот материал имеет превосходный уровень устойчивость относительно высоких температур, располагая минимальным поглощением воды. Жесткий теплоизолятор постоянно удерживает свою первичную форму, обеспечивая дополнительно сохранность от возможных механических повреждений.

При выборе необходимо обратить внимание на следующие характеристики теплоизолятора:

• класс возгораемости, особенно следует учитывать при дальнейшем размещении внутри жилых и промышленных сооружений;
• уровень водопоглощения, от которого напрямую зависит срок эксплуатации материала, ведь при высоком уровне впитывания влаги утеплитель поддается гниению, начиная разлагаться, впоследствии не представляя никакой эффективности;
• степень устойчивости к воздействию ультрафиолетом, ведь материал с низким показателем, что располагается за пределами дома, начнет поддаваться разрушениям посредством солнечных лучей;
• уровень теплопроводимости должен быть как можно меньше, ведь при низком показателе теплоизолятор лучше сберегает тепло, позволяя использовать утеплитель с меньшей толщиной слоя.

Разновидности утеплительных материалов

Теплоизоляция труб отопления осуществляется после приобретения материала, но до этого момента необходимо узнать о характеристиках и преимуществах утеплителя, а также области его применения. После этих данных удастся подобрать наиболее подходящий и эффективный вариант.

Данный утеплитель состоит из ребер и стенок, которые образуют цельную конструкцию твердой формы. Он создает теплоизоляционную скорлупу, которая обладает высоким уровнем прочности, при этом достаточно эффективно удерживая тепло внутри отопительной сети. Пенополиуретан обладает такими положительными качествами:

• не имеет запаха и не является токсичным;
• не поддается гниению;
• он экологически безвреден для организма человека;
• имеет превосходные диэлектрические качества;
• материал устойчив к разному роду климатических воздействий, благоприятно подходя для использования вне помещения;
• достаточно крепкий утеплитель, исключающий возможность поломок трубопровода под воздействия механических нагрузок снаружи.

Его единственным ощутимым недостатком является высокая стоимость.

Минвата

Обладая существенным уровнем эффективности, является довольно востребованной среди теплоизоляторов. Она состоит из минеральной ваты, и имеет ряд своих особенностей:

• вата обладает низким поглощением влаги, благодаря обработке специальными составами в процессе изготовления;
• высокая степень термоустойчивости, что при нагреве обеспечивает сохранение теплоизоляционных и механических параметров на первичном уровне;
• является экологически безвредной, не содержа в составе токсических веществ;
• ей не страшны воздействия со стороны кислот, растворителей и других химических растворов.

Минеральная вата отлично подходит для использования в качестве теплоизолятора для труб отопительных сетей. Она довольно часто устанавливается на трубопроводах, что подвергаются беспрерывному нагреву большой силы.

Вспененный полиэтилен

Не наносит вреда человеческому организму. Он не боится существенных перепадов температур и является устойчивым к воздействию влаги. Утеплитель достаточно популярен среди покупателей. Имеет форму трубки с конкретной толщиной, в которой проделан надрез. Используется в качестве теплоизоляционного материала для труб отопительной сети, а еще при утеплении теплого и холодного водопровода.

Он сберегает свои свойства при использовании совместно с другими стройматериалы, среди которых бетон, известь и прочие.

Этот утеплитель для труб отопления появился на рынке совсем недавно, являясь отражающим теплоизолятором, который состоит из фольги из алюминия и ячеистого полиэтилена. Благодаря 2-м слоям материал обладает превосходными тепловыми показателями, из-за чего он довольно востребован среди покупателей. Фольгоизол имеет ряд особенностей:

• довольно легкий монтаж, не требующий специальных средств защиты;
• он экологически безвредный, не выделяющий токсичных веществ;
• обладает продолжительным сроком службы;
• имеет широкую сферу использования, подходя для применения как внутри помещения, так и снаружи.

Пенофол распространяется в рулонах с разнообразным уровнем плотности полиэтиленового слоя. При выборе толщины следует отталкиваться от будущих условий использования теплоизолятора. Двойной слой способствует удерживанию тепла в закрытом пространстве, достигая максимально допустимой эффективности.

Этапы теплоизоляции труб отопления

Минеральной ватой

Процессы по утеплению отопительного трубопровода минватой необходимо производить в одетых перчатках.

1. В первую очередь материал режется в соответствии с нужными размерами.
2. Производиться наматывание на трубу, при этом не нужно ее сильно затягивать.
3. Через промежутки времени следуют останавливаться, совершая фиксирование посредством изоленты, проволоки или твердой веревки.
4. Окончив покрытие трубопровода минеральной ватой необходимо приготовить защитную обшивку, которая изготовляется из рубероида или гофрированной фольги, что предварительно нарезается кусками.
5. Установив оболочку из фольги или рубероида, производится ее закрепление при помощи пластиковых стяжек или веревок.

Пенополиуретановой скорлупой

При небольшом диаметре можно использовать цилиндрическую или полуцилиндрическую форму скорлупы.

1. На трубопровод одевается теплоизоляционный материал.
2. Производится его фиксирование посредством клея, скотча, проволоки или самоклеящейся ленты.

Если трубы имеет большой диаметр, то необходимо подобрать скорлупу, которая состоит из нескольких частей. Такая разновидность материала закрепляется по принципу паз-шип.

Произведя качественное утепление отопительных сетей, удастся сохранить значительное количество тепла внутри помещения. По этому, к выбору утеплителя следует подойти ответственно, взвесив все преимущества имеющихся на рынке теплоизоляционных стройматериалов до совершения покупки.

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?

Тепловая изоляция оборудования и перспективы развития отрасли

Рациональное применение и использование топливных и энергетических ресурсов — это одна из самых приоритетных задач в развитии любой экономики.

Изоляция для трубопровода и оборудования обуславливает технические возможности и экономическую эффективность в осуществлении технологических процессов.

Главная роль в решении подобной проблемы принадлежит эффективной тепловой промышленной изоляции. Изоляцию для трубопровода широко используют в энергетике и жилищно-коммунальном хозяйстве. Применяется также в металлургической, нефтеперерабатывающей, пищевой и химической отраслях.

В энергетике тепловая изоляция для трубопроводов используется в паровых котлах, газовых и паровых турбинах, теплообменниках, а также, в баках, аккумулирующих горячую воду, и в дымовых трубах. В промышленности изолируют технологические аппараты (вертикальные и горизонтальные), насосы и теплообменные аппараты. Тепловой изоляции подлежат резервуары для хранения нефтепродуктов, нефти и воды. Повышенные требования предъявляются к тепловой изоляции криогенного оборудования и прочих низкотемпературных агрегатов. Изоляция для трубопроводов обеспечит проведение различных процессов, в том числе и технологических, позволить создавать исключающие опасность травм и повреждений условия труда. Она снизит потери от испарений нефтепродуктов из резервуаров и позволит хранить природные и сжиженные газы в изотермическом хранилище.

Технологические требования к изоляционным конструкциям

В процессе монтажа и последующей эксплуатации изоляция для трубопроводов подвергается водяным и температурным, вибрационным и механическим воздействиям. Эти воздействия и определяют список требований, которые предъявляются к этим конструкциям. Теплоизоляционные материалы и конструкции должны обладать:

• теплотехнической эффективностью;
• эксплуатационной долговечностью и надежностью;
• пожарной и экологической безопасностью.

Существует несколько основных показателей, которые определяют эксплуатационные и технико-физические свойства таких материалов. К их числу относятся: сжимаемость, упругость, стойкость к агрессивным средам, прочность при 10%-ой деформации, теплопроводность и плотность. Немаловажное значение имеет биологическая стойкость и величина содержания органических веществ. Эффективность тепловых изоляторов в первую очередь определяется коэффициентом теплопроводности. Этот коэффициент определяет необходимую толщину изолирующего слоя, и, как следствие, монтажные и конструктивные особенности конструкции, нагрузки на объект, которые нужно изолировать. При производимых вычислениях применяют расчетный коэффициент теплопроводности. Он учитывает температуру, наличие деталей крепежа и уплотнение теплоизолирующих материалов в данной конструкции. При теоретическом выборе теплоизолирующего материала учитывают:

• его линейную усадку в процессе эксплуатации, размеры материала могут уменьшиться при нагреве;
• потери массы и прочности, при нагреве может произойти разрушение материала;
• степень частичного выгорания связующего вещества при увеличении температуры;
• предельные допускаемые нагрузки на изолируемые поверхности и опоры, определяется предельная масса изолирующего материала.

Срок эксплуатации теплоизоляционных материалов и конструкции во многом зависит от условий, в которых они работают и конструктивных особенностей. К условиям эксплуатации относят:

• место, в котором расположен объект;
• режим функционирования оборудования;
• агрессивность окружающей среды;
• механические воздействия и их интенсивность.

Наличие и качество защитного покрытия у теплоизоляционных материалов и у теплоизолирующей конструкции в значительной степени определяют срок их службы.

Тепловая изоляция трубопроводов сегодняшнего дня

На сегодняшний день рынок теплоизолирующих материалов наполнен продукцией как зарубежных производителей, так и отечественных торговых марок. Номенклатура представленных на рынке волокнистых утеплителей для оборудования включает список таких материалов для изоляции трубопровода:

• маты минеральные прошивные теплоизоляционные;
• маты минеральные в обкладках из крафт-бумаги, стеклоткани или металлической сетки;
• для промышленной изоляции минеральные изделия с гофрированной структурой, согласно ТУ 36,16,22-8-91;
• термоизоляционные минеральные плиты плотностью 75-130 кг/куб.м на синтетическом связующем материале, в соответствии с ГОСТ 9573-96;
• изделия на синтетическом связующем материале из штапельного и стеклянного волокна, изоляция для трубопроводов.

В небольшом объеме выпускают теплоизоляционные материалы в виде изделий из базальтового и тонкого стеклянного волокна, соответствующие ТУ 21-5328981-05-92.

Материалы (изоляция для трубопроводов) широко представлены продукцией иностранных производителей. Зарубежные варианты изоляции для трубопроводов и оборудования представлены волокнистыми теплоизолирующими материалами. Это цилиндры, плиты и маты, которые покрыты с одной из сторон алюминиевой фольгой или металлической сеткой. Страны производители этой продукции: Дания, Финляндия и Словакия.

Вспененный полиуретан, выпускаемый в виде плиточных изделий, находит все большее применение в подобных конструкциях. Нужно заметить, что вышеперечисленные теплоизоляционные материалы не заменят тепловую изоляцию, их можно использовать только в качестве дополнительных элементов для увеличения теплоотражающих характеристик. При канальной прокладке трубопроводов в тепловых сетях применяют цилиндры из стеклянного волокна и минеральной ваты, мягкие плиты и теплоизоляционные маты. Для прокладки трубопроводов под землей используют трубы с гидроизоляционным покрытием, предварительно заизолированные в заводских условиях. Повысить температурную устойчивость теплоизоляционных конструкций можно с помощью полиуретана, если применить двухслойную изоляцию. Внутренний слой такой изоляции должен быть из минеральной ваты, а наружный — из вспененного полиуретана. Эти материалы для изоляции трубопроводов в данном случае могут быть использованы только комплексно.

Тепловая изоляция для трубопроводов промышленных масштабов очень разнообразна как по виду конструкций, так и по применяемым в этих конструкциям материалам.

Для изоляции горизонтальных и вертикальных теплообменных аппаратов используют конструкции с применением проволочных каркасов и теплоизоляционных волокнистых материалов. Проволочные каркасы преимущественно применяют при изоляции горизонтальных аппаратов.

Нормативные документы

Действующие сегодня экономические условия повлияли на пересмотр сегодняшней нормативно-технической базы для тепловой изоляции в промышленности. Тепловая изоляция оборудования приоритетная отрасль промышленности.

Строительные нормы и правила 41-03 от 2003 года разработаны с учетом действующей на сегодняшний день номенклатуры и стоимости защитных и теплоизоляционных материалов. В документе содержатся требования к изделиям и материалам, к теплоизоляционным конструкциям, рекомендации проектирования. В нем обозначены нормы плотности тепловых потоков с поверхностей агрегатов при условиях их расположения в помещениях или на открытом воздухе, при условиях прокладки трубопроводов под землей. В действующих СП 41-103-2000 приведены различные методы расчетов тепловой изоляции, характеристики для расчетов и номенклатура вспомогательных, покровных и теплоизоляционных материалов. Этот свод правил был переработан в 2005-2006 годах. Согласно изменениям многие действующие правила из разряда «обязательных» переходят числу «рекомендательных». При этом сохранится необходимость установки обязательных норм в таких важных вопросах, как долговечность и надежность зданий, сооружений, жилищно-коммунального хозяйства и их энергосбережение.

Теплоизоляционные материалы могут не только прямо, но и косвенно обеспечить безопасность и надежность трубопроводов и оборудования. Создают условия жизнедеятельности, энергосбережения в строительном секторе и промышленности. Тепловая изоляция оборудования и изоляция для трубопроводов обеспечивает безаварийную эксплуатацию объектов относящихся к категории пожароопасных, взрывоопасных и представляющих опасность здоровью людей и загрязнению окружающей среды.

В строительные нормы и правила 41-03 от 2003 года включены многие требования, которые не относятся к разряду «рекомендуемые». Эти требования касаются, в частности, уровня температуры поверхности изолированных трубопроводов и поверхностей, эффективности паровой изоляции криогенного оборудования и прочих низкотемпературных агрегатов. Они определяют методики для расчетов температурного максимума и степеней горючести теплоизолирующих материалов. Тепловая изоляция для трубопроводов может обеспечить возможность работы того или иного оборудования в жилищно-коммунальном хозяйстве, промышленности и энергетике. В любой сфере, где она применяется, тепловая изоляция кроме требований технологического характера, обеспечивает еще и требования по энергосбережению. Теплоизоляционные материалы и изоляция для трубопроводов в целом очень важны для всего народного хозяйства.

В разделе СНиП 41-02-2003 под названием «Тепловая изоляция» перечислены основные требования к конструкциям и материалам теплоизоляции тепловых сетей и трубопроводов канальной и бесканальной, подземных и наземных прокладок. Для тепловых сетей и трубопроводов определены нормы плотности тепловых потоков и приведены в разделе «Тепловая изоляция трубопроводов и оборудования» строительных норм и правил 41-03-2003.

В дальнейшем предполагается введение и проработка «Свода правил по тепловой изоляции для трубопроводов и оборудования» и определение территориальных норм при проектировании тепловой изоляции.

Материалы для изоляции трубопроводов

Проверка физико-технических свойств и испытания теплоизоляционных материалов для трубопроводов производятся в соответствии с методиками ГОСТ 17177-94. По ГОСТ 7076-99 и ГОСТ 30256-94 определяют коэффициент теплопроводности для теплоизоляционных материалов. ГОТ7076-99 так и называется «Материалы и строительные изделия. Метод определения термического сопротивления и теплопроводности при тепловом стационарном режиме». На сегодняшний день утвержденные установленным порядком методики по определению важных теплоизоляционных характеристик материалов отсутствуют.

Методика для определения минимальной температуры использования теплоизоляционных материалов требует дополнения и корректировки. Этот показатель очень важен для вспененных полимеров, которые используются для изоляции трубопроводов и оборудования, расположенных в низкотемпературных конструкциях или на открытом воздухе. При низких температурах и механическом воздействии происходит их разрушение. Изоляция для трубопроводов при низких температурах нестабильна.

Методика для определения максимальной температуры использования теплоизоляционных материалов. Под этой температурой принято понимать температуру, при которой неупругие деформации при фиксированных нагрузках появляются в материале. В практике отечественных производителей нагрев осуществляется в печи на всей поверхности образца. В зарубежной практике применяется нагрев образцов с одной стороны.

Методика по определению термического сопротивления изоляционных цилиндров из стеклянного и минерального волокна и коэффициента теплопроводности. За рубежом термическое сопротивление тепловой изоляции для трубопроводов определяют согласно стандарту ISO 8497:1994.

Развитие тепловой изоляции

Существует несколько основных направлений развития отрасли тепловой изоляции для трубопровода и оборудования.

Введение в проектирование и строительство новейших конструкторских решений и материалов, которые обеспечат уменьшение тепловых потерь в строительстве и в промышленности. Расширение использования современных эффективных изоляционных изделий из стеклянного и минерального волокна отечественных производителей. Достаточно высокая цена тепловых и изоляционных цилиндров, изготовленных из стекловолокна или минеральной ваты, компенсирована повышенной долговечностью, надежностью и тепловой технической эффективностью. Совершенствование направления. Материалы изоляции для трубопровода, технология изоляции трубопроводов и механизмов — 2 перспективные ветви развития отрасли на ближайшие 20-25 лет.

Дальнейшее усовершенствование нормативных баз промышленной и строительной изоляции. Приведение нормативной базы в соответствие с международными стандартами. Продвижение отечественной изоляционной продукции на рынки зарубежных стран. Проведение испытательных мероприятий по методикам идентичным международным. Эти мероприятия будут способствовать эффективному использованию изоляции для трубопроводов за рубежом.

Одной из самых важных задач современной энергетики РФ является энергосбережение. Большое значение в этом играем сокращение теплопотерь посредством и тепловых сетей, теплотрасс и труб ЖКХ. Масштабы потерь огромны: более 70% тепла теряется ежегодно. Из них около 60% в теплоцентралях, а 40% в жилых домах. Теплоизоляция большинства труб сделана по старинке, посредством стекловаты или других прошивных материалов, защищенных снаружи изолом, полимерными лентами, бризолом или армированным пенобетоном. Теплотрассы с таким типом изоляции не обеспечивают надежное и экономичное теплоснабжение потребителей вследствие большей частоты повреждений труб из-за её увлажнения и разрушения.

И хотя в Европе, Америке, Канаде уже более 50 лет как используется теплоизоляция надежным и долговечным материалом - вспененным пенополиуретаном, в Россию эта технология пришла лишь в 1994 году. Количество компаний занимающихся ППУ-изоляций до сих пор невелико, несмотря на то что прощел большой промежуток времени.

C ПОСОБЫ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ ТРУБ С ПОМОЩЬЮ ПЕНОПОЛИУРЕТАНА Существует три основных метода утепления трубопроводов:

ППУ-скорлупы

Способ "труба в трубе"

Напыление вспененного пенополиуретана

Еще называют полуцилиндрами. Изготавливаются они в заводских условиях, путем заливки ППУ в формы. Получившиеся полуцилиндры и заготовки для отводов на месте укладки трубопроводов скрепляются друг с другом различными способами (стяжками, хомутами, полипропиленовыми лентами, проволокой).

Полуцилиндры могут быть как без дополнительной изоляции, так и с ней. Такой способом изолируют нефтепроводы, газопроводы, инженерные сети химических комбинатом и т.д.

Качественный теплоизоляционный материал в два с половиной раза сокращает тепловые потери. Спрятанные в прочную влагоустойчивую упаковку, защищенные от коррозии и механического воздействия трубы служат значительно дольше. Трудоемкость же монтажных работ по установке скорлупы очень низкая. Практически каждое предприятие может установить теплоизоляцию.

Хотя процесс установки скорлупы не очень трудоемкий, но следует соблюдать некоторые технологические правила:

Во-первых установка теплоизоляции должна производиться монтажными замками перпендикулярно трубе. Если не соблюдать это правило, то образуется своего рода лоток снизу трубы, в котором находиться конденсат, который, так или иначе образуется. Продольные замки должны находиться в вертикальном положении.

Во-вторых для стыковки торцов изоляции необходимо применять композиционный клей и хомуты. Хомуты должны вставлять в скорлупы в 3х местах: в начале, в середине и в конце. При соблюдении технологических режимов установки теплоизоляция прослужит не один десяток лет.

Технология «труба в трубе". Так называют предизолированные вспененным полиуретаном трубы. Используется для изоляции трубы из нержавеющей и оцинкованной стали, из полипропилена и полиэтилена. Суть метода в следующем: на трубу, по которой будет транспортироваться вещество, надевается другая, большая по диаметру. В образовавшуюся полость между трубами заливается пенополиуретан, который, вспениваясь и затвердевая, образует теплоизоляционный слой.

В применении технологии «труба в трубе» есть важные требования :

Во-первых изолированная труба должна быть идеального качества (ведь в случае повреждения менять её придется вместе с изоляцией).

Во - вторых труба должна пройти полную подготовку для предизолирования. Кроме того, «труба в трубе должна быть оснащена электронными приборами контроля (каждые 200 метров протяженности), иначе установить «больные» места теплопровода нельзя.

Третий способ теплоизоляции - напыление пенополиуретана с помощью специального оборудования. обладает наименьшим коэффициентом теплопроводности из всех применяемых в настоящее время теплоизоляционных материалов. Для сравнения: он в 25 раз эффективнее силикатного кирпича, в 4,5 раза - керамзитного гравия, в 2 раза - плит из минеральной ваты и стеклянного штапельного волокна и в 1,5-1,7 раз эффективнее пенополистирола. 45-и мм слоя покрытия из ППУ достаточно для воздушной прокладки , даже при условии, что температура теплоносителя до +1100 С, а наружная температура до -250 С.

Монтажные работы

Состав операций и средства контроля

Технические требования

СНиП 3.04.01-87 пп. 2.32, 2.34, 2.35, табл. 7

Допускаемые отклонения:

При устройстве теплоизоляции из жестких изделий, укладываемых на­сухо, необходимо обеспечивать:

Зазор между изделиями и изолируемой поверхностью не более 2 мм;

Ширину швов между изделиями не более 2 мм;

Крепление изделий - по проекту.

При устройстве теплоизоляции с применением мягких и полужестких волокнистых изделий необходимо обеспечивать:

Коэффициент уплотнения:

для полужестких изделий - не более 1,2; для мягких - не более 1,5;

Плотное прилегание изделий к изолируемой поверхности и между собой;

Перекрытие продольных и поперечных швов при изоляции в несколько слоев;

Установку на горизонтальных трубопроводах креплений от провисания теплоизоляции.

При устройстве покровных оболочек теплоизоляции необходимо обеспечить:

Плотное прилегание оболочек к теплоизоляции;

Надежное крепление при помощи крепежных изделий;

Тщательное уплотнение стыков гибких оболочек.

При устройстве антикоррозионного покрытия металлических труб необходимо проверять сплошность, сцепление с защищенной поверхностью, толщину.

Не допускаются:

Механические повреждения;

Провисание слоев;

Неплотное прилегание к основанию.

Требования к качеству применяемых материалов

ГОСТ 10296-79*. Изол. Технические условия.

ГОСТ 23307-78*. Маты теплоизоляционные из минеральной ваты вертикально слоистые. Технические условия.

ГОСТ 16381-77*. Материалы и изделия строительные теплоизоляционные. Классификация и общие технические требования.

ГОСТ 23208-83. Цилиндры и полуцилиндры теплоизоляционные из минеральной ваты на синтетическом связующем.

Изол должен быть гибким. При изгибании полоски изола марки И-БД при температуре минус 15 «С, марки И-ПД при температуре минус 20 «С на стержне диаметром 10 мм на полоске изола не должно появляться трещин. Изол должен быть температуроустойчивым. При нагревании в вертикальном положении в течение 2 часов при температуре 150 °С не должно наблюдаться увеличение длины и появление вздутий. Полотно изола должно быть намотано на жесткий сердечник диаметром не менее 60 мм, изготовленный из материала, обеспечивающий сохранность изола при его транспортировании и хранении. Длина сердечника должна быть равна ширине полотна или меньше ее не более чем на 10 мм. Торцы рулона изола, а также края полотен в стыке рулона должны быть ровно обрезаны. Полотно изола не должно иметь дыр, разрывов, складок, надрывов кромок, а также не переработанных частиц резины и посторонних включений. Нижняя поверхность полотна изола (внутренняя в рулоне) должна быть покрыта сплошным слоем пылевидной посыпки. Полотно изола не должно быть слипшимся.

Теплоизоляционные материалы и изделия должны удовлетворять следующим общим техническим требованиям:

Обладать теплопроводностью не более 0,175 Вт/(м К) при 25 «С;

Иметь плотность (объемную массу) не более 600 кг/м 3 ;

Обладать стабильными физико-механическими итеплотехническими свойствами;

Не выделять токсические вещества и пыль в количествах, превышающих предельно допустимые концентрации.

Для тепловой изоляции оборудования и трубопроводов с температурой изолируемой поверхности свыше 100 °С должны применяться неоргани­ческие материалы.

Пенодиатомитовые и диатомитовые теплоизоляционные изделия должны иметь правильную геометрическую форму. Допускаемые отклонения от перпендикулярности граней и ребер не должны превышать 3 мм. В изделиях не допускаются дефекты внешнего вида:

Пустоты и включения шириной и глубиной более 10 мм;

Отбитости и притупленности углов и ребер глубиной более 12 мм и
длиной более 25 мм;

Сквозные трещины длиной свыше 30 мм; изделия с трещинами свыше
30 мм считаются половняком.

Указания по производству работ

СНиП 3.04.01-87 пп. 1.3, 2.1, 2.8-2.9, 2.32, 2.33,

СНиП 3.05.03-85 пп. 6.1, 6.2

Теплоизоляционные работы могут начинаться только после оформления акта (разрешения), подписанного заказчиком и представителями монтажной организации и организации, выполняющей теплоизоляционные работы.

Изоляционные работы допускается выполнять при положительных тем­пературах (до 60 °С) и отрицательных (до -30 °С).

Поверхности трубопроводов перед изоляцией должны быть очищены от ржавчины, а подлежащие антикоррозионной защите обработаны в соответствии с требованиями проекта. Теплоизоляционные работы на трубопроводах должны начинаться только после их постоянного закрепления. Изоляцию трубопроводов, расположенных в непроходных каналах и лотках, необходимо выполнять до их прокладки.

При температуре теплоносителя до 140 °С для зашиты наружной поверхности труб тепловых сетей от коррозии применяется покрытие из изола в два слоя на мастике изол. Общая толщина покрытия 5-6 мм. Для воздушной теплосети с температурой теплоносителя до 140 «С для защиты поверхности труб от коррозии применяются покрытия комбинированные краской БТ-177 по грунтовке ГФ-020. Общая толщина покрытия 0,15- 0,20 мм.

Для проверки качества работ по наклейке противокоррозионной защиты делают надрез до металла на участке размером 200 х 200 х 200. Качество считается удовлетворительным, если изоляция отделяется от трубы с не­которым усилием. Такой проверке на отрыв подвергается 5% труб.

Закрепление теплоизоляции на трубопроводах следует производить бандажами. Для зашиты основного слоя теплоизоляции от увлажнения, механических повреждений необходимо применять покровные оболочки из жестких или гибких (неметаллических) материалов.

Монтаж теплоизоляционных изделий необходимо начинать от фланцевых соединений и фасонных частей и проводить в направлении, противоположном уклону.

При промежуточной проверке осматривают поверхности, подготовленные под тепловую изоляцию, при многослойной теплоизоляции проверяют каждый слой до нанесения следующего. При окончательной проверке теплоизоляции определяют равномерность толщины изоляции по всей длине прямого и обратного трубопровода.

Толщину изоляции проверяют щупом. Особенно внимательно нужно следить за дозировкой цемента и асбеста при защите изоляции асбесто-цементным раствором. Избыток цемента в асбоцементной массе приводит после ее затвердения и нагрева к растрескиванию.