Бесканальная прокладка, выполняемая из конструкций заводского изготовления с использованием изоляции из армопенобетона и битумосодержащих масс (битумоперлит, битумовермикулит, битумокерамзит), составляет 10 % от общей протяженности тепловых сетей. Из-за увлажнения изоляционных материалов в процессе эксплуатации теплозащитные свойства теплоизоляционных конструкций резко снижаются, это приводит к потерям тепла, в два-три раза превышающим нормативные.

Общие потери тепла в системах централизованного теплоснабжения составляют около 20 % от отпускаемого тепла (78 млн т.у.т. в год), что в два раза больше аналогичного показателя стран Западной Европы. Около 90 % экономии топлива, полученной за счет комбинированных методов выработки тепла, теряется в тепловых сетях. Срок службы тепловых сетей в полтора-два раза ниже, чем за рубежом, и не превышает 12-15 лет.

Наиболее эффективным решением проблем является широкое внедрение в практику строительства тепловых сетей трубопроводов с пенополиуретановой теплоизоляцией типа «труба в трубе». Идея не нова. Еще в 1960х гг. в СССР осуществлялись опытные работы по использованию полиэтиленовых труб и вспененных полимерных материалов для изоляции подземных тепловых сетей. Но тогда это направление не получило широкого распространения из-за ограниченного производства и дороговизны используемых полимерных материалов.

Технические требования к тепловой изоляции таковы. Применяемые материалы должны обладать высокими теплоизоляционными свойствами (коэффициент теплопроводности материала не должен превышать 0,06 Вт/(м⋅°C), долговечностью (стойкостью к действию воды, химической и биологической агрессии), морозостойкостью и механической прочностью, пожарной и экологической безопасностью. Наиболее полно отвечает этим требованиям пенополиуретан.

Данная пенополиуретановая теплоизоляция обычно наносится на трубы в заводских условиях, а места стыков теплоизолируются на месте строительства после сварки и испытания трубопровода. В Западной Европе такие конструкции применяются с середины 1960х гг. и отвечают Европейским стандартам EN 253:1994, а также EN 448, EN 488 и EN 489. Они обеспечивают следующие преимущества перед существующими конструкциями: повышение долговечности (ресурса) трубопроводов в два-три раза; снижение тепловых потерь в два-три раза; снижение эксплуатационных расходов в два раза (удельная повреждаемость снижается в 10 раз); снижение капитальных затрат в строительстве в два-три раза; наличие системы оперативного дистанционного контроля за увлажнением теплоизоляции.

Предварительно изолированные трубы изготавливаются из различных материалов в зависимости от условий эксплуатации. Для теплотрасс наиболее широко используются стальные трубы. Для изготовления изолированных труб используют стальные трубы наружными диаметрами 57-1020 мм, длиной до 12 м, соответствующие ГОСТ: 550, 8731, 8733, 10705, 20295, требованиям действующих нормативных документов на тепловые сети и Правилам устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды.

Стальные отводы, тройники, переходы и другие детали должны соответствовать требованиям ГОСТ: 17375, 17376 и 17378. Главная причина широкого применения стальных труб объясняется их сравнительно низкой стоимостью, легкостью обработки в сочетании с высокой прочностью и возможностью использования традиционной сварки в качестве метода соединения труб. Чтобы избежать коррозии труб, необходимо использовать обработанную воду.

Обработка воды за висит от местных условий, но рекомендуется соблюдать требования: рН = 9,5-10; отсутствие свободного кислорода; общее содержание солей 3000 мг/л. Стандартная длина труб 6-12 м, но технология позволяет наносить теплоизоляцию на трубы любой длины и изготовленные из других материалов. Технические требования к изолированным трубам и деталям трубопровода зафиксированы в ГОСТ 30732-2001 «Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке», введенном в действие 01.07.2001.

Стандарт распространяется на стальные трубы и фасонные изделия с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке, предназначенные для подземной бесканальной прокладки тепловых сетей со следующими расчетными параметрами теплоносителя: рабочим давлением до 1,6 МПа и температурой до 130 °C (допускается кратковременное повышение температуры до 150 °C). ГОСТ 30732-2001 составлен с учетом европейских стандартов:

• EN 253-1994 «Трубопроводы сварные, предварительно изолированные для подземных систем горячего водоснабжения. Система трубопроводов, состоящая из стального магистрального трубопровода с полиуретановой теплоизоляцией и наружной оболочки из полиэтилена»;
• EN 448-1994 «Трубопроводы сварные, предварительно изолированные для подземных систем горячего водоснабжения. Сборная арматура из стальных разводящих труб с полиуретановой теплоизоляцией и наружной оболочкой из полиэтилена».

Для обеспечения максимальной эффективности (стоимость изоляции/тепловые потери) устанавливаются определенные диаметры наружной изоляции (ее толщина) трубопроводов из пенополиуретана для различных климатических поясов. Поэтому трубы и фасонные изделия могут быть с толщиной изоляции двух типов: тип 1 — стандартный, тип 2 — усиленный. Защитные кожухи обычно изготавливаются в виде тонкостенных труб (оболочек) из полиэтилена высокой плотности.

Они предназначены для трубопроводов, расположенных непосредственно в земле, обеспечивая их водонепроницаемость и механическую защиту (табл. 2). Для трубопроводов, расположенных над поверхностью земли, применяют защитную оболочку из оцинкованной стали с толщиной цинкового покрытия не менее 70 мкм. Размеры фасонных изделий (кроме диаметров стальной трубы и полиэтиленовой трубы-оболочки) являются рекомендуемыми и определяются проектным решением.

Проектные решения обычно базируются на рекомендациях заводов-изготовителей. Например, некоторые компании сопровождают свою продукцию руководством по проектированию и строительству «Стальные трубопроводы с заводской теплоизоляцией». Толщину стенки трубы и фасонных деталей определяют расчетом и округляют ее до рекомендуемых толщин, которые приведены в приложении к стандарту.

Для изготовления гидроизолирующих трубоболочек используется полиэтилен высокой плотности марок 273-79, 273-80и 273-81, классифицируемый как ПЭ63. Европейские фирмы также используют полиэтилен ПЭ80, имеющий более высокие показатели по минимальной длительной прочности и стойкости к распространению трещин. Применяемый для тепловой изоляции жесткий полиуретановый пенопласт изготавливается из высокомолекулярных спиртов — полиола и изоцианата.

Пенопласт представляет собой однородную массу, имеющую среднюю величину пор 0,5 мм. Срок службы тепловой изоляции труб и фасонных изделий должен составлять не менее 25 лет. Пенополиуретан не оказывает вредного влияния на окружающую среду и обеспечивает высококачественную эксплуатацию изоляции при температурах до 130 °C. Изолирование участков труб со сварными стыками или ремонт изоляции может производиться по одной из указанных схем:

1. Установка изолирующих накладок (скорлупы) из жесткого пенополиуретана с нанесением гидроизолирующего материала.
2. Установка полиэтиленовых муфт с заливкой в полость муфты пенополиуретана.

Для гидроизоляции стыков широкое применение получили термоусаживающиеся полиэтиленовые оболочки, отличающиеся низкой стоимостью и простотой монтажа. Для изоляции стыков теплоизолированных труб с защитной оболочкой из оцинкованной стали применяются специальные стальные муфты. Они используются на прямых участках трубопровода, на отводах и ответвлениях для труб с диаметрами внешней оболочки 63-450 мм, а также при горячей врезке, когда ответвление устанавливается без отключения подачи тепла.

Технология установки муфт проста и при этом используется минимум инструментов. Стык состоит из двух частей, которые скрепляются с помощью специальных конусов или винтов. Герметик, расположенный между внешней оболочкой трубы и муфтой, делает стык влагонепроницаемым. Теплоизоляция производится с помощью пенопакетов, они просты в обращении и дают при заливке точную дозировку и однородность пенополиуретана по всему объему.

Для изоляции и ремонта стыков труб диаметрами 90-1300 мм используются бандажные муфты из полиэтилена с закладной электроспиралью. Бандажные муфты выпускаются трех типов и отличаются способом фиксации на внешней оболочке в процессе сварки. Маленькие бандажные муфты применяются для труб с диаметрами внешней оболочки 90-200 мм. Бандажные муфты средних размеров применяются для диаметров 225-800 мм. Для внешней оболочки диаметрами 800-1200 мм используются бандажные муфты, состоящие из двух частей.

Все муфты поставляются со всеми необходимыми компонентами. Во время сварки муфты малых размеров прижимаются к полиэтиленовой оболочке трубы с помощью механических зажимов, а муфты средних и больших размеров — с помощью пневматических. Во всех случаях процесс сварки производится автоматически и контролируется с помощью специального сварочного компьютера. Для обеспечения оптимальной адгезии между стальной трубой и пеноизоляцией все стальные трубы предварительно подвергаются пескоструйной обработке.

Внешняя оболочка изготовлена из полиэтилена высокой плотности, а ее внутренняя поверхность обрабатывается коронным разрядом для получения оптимальной адгезии между полиэтиленом и пеноизоляцией. Срок службы предварительно изолированных труб в системах центрального теплоснабжения зависит от процесса старения предварительно изолированной трубы, включая возможную коррозию стальной трубы, температурное сопротивление пенополиуретанового изоляционного материала, а также полиэтиленовой оболочки.

Другие критические факторы включают изменения прочностных характеристик вышеназванных материалов на протяжении длительного периода, влияние температур и давления, а также условия деформации в системе трубопроводов. Коррозия стальной трубы зависит от того, насколько система герметично закрыта от проникновения воды извне, поскольку внутренняя коррозия рабочей стальной трубы едва ли может наблюдаться в системах, эксплуатируемых на подготовленной воде.

Следовательно, непременным условием является соблюдение герметичности стыков трубыоболочки. Напряжения и деформации зависят от условий эксплуатации, температурных режимов и давления, а также от технологии укладки труб и состояния окружающего грунта. В связи с тем, что именно свойства материала (пенополиуретановая изоляция и полиэтиленовая оболочка) оказывают решающее влияние на срок службы предварительно изолированных труб в системах центрального теплоснабжения, рассматривались характеристики двух свойств пенополиуретана, а именно: температурное сопротивление и прочность на сжатие.

В соответствии с требованиями европейского стандарта EN 253 срок службы предварительно изолированных труб должен составлять минимум 30 лет при условии постоянной эксплуатации системы с теплоносителем температурой 120 °C. В системе, где температура менее 95 °C, срок службы практически может быть неограниченным. На протяжении испытаний температура подаваемой воды варьировалась в диапазоне 100-115 °C, а температура 115 °C поддерживалась на протяжении трех самых холодных зимних месяцев.

Если предположить, что максимальная температура подаваемой воды будет 110 °C на оставшийся срок до конца года, то система будет иметь общий срок службы 75 лет, а это соответствует стандарту EN 253. Срок службы 75 лет не означает, что предварительно изолированные трубы не нуждаются в ремонте вообще. Это значит, что пенополиуретановый изоляционный материал, как предполагается, сохранит свои прочностные характеристики на протяжении указанного периода.

При проектировании системы центрального теплоснабжения просчитывается определенное число циклов нагружений — температурные колебания от рабочих температур до температур грунта и обратно до рабочих температур на протяжении 30 лет, что должно использоваться при расчетах усталостных характеристик. В России срок службы тепловой изоляции из пенополиуретана определяют по ГОСТ Р 30732, приложение «Д» (методика интегральной оценки срока службы пенополиуретановой изоляции тепловых сетей при переменном температурном графике теплоносителя).

Указанное число циклов нагружений остается, хотя пенополиуретановый изоляционный материал сохраняет свои свойства на притяжении более длительного периода. Предел прочности на сжатие для пенополиуретанового изоляционного материала ограничен и определяет условия максимального заглубления укладываемых труб и технологию укладки труб для систем центрального теплоснабжения.

Установлено, что при воздействии температуры 140 °C на протяжении длительного периода предел прочности на сжатие пенополиуретана с плотностью 75 кг/м3 падает до нуля на протяжении приблизительно 15 месяцев. При температуре, превышающей 125 °C, предел прочности на сжатие останется таким же, как и у нового пенополиуретана, приблизительно после двух лет эксплуатации.

Ограниченный предел прочности на сжатие изоляционного материала диктует ограничения по максимальному заглублению укладываемых труб в системах центрального теплоснабжения, особенно в случаях, когда требуется изменение направления трассы трубопровода. Для снижения давления грунта при горизонтальном перемещении труб в качестве альтернативы должны использоваться другие меры предосторожности.

Данные табл. 4 и 5 дают представление об экономической эффективности применения различных видов теплоизоляции. Из приведенных таблиц видны преимущества ППУ-изоляции, которые подтверждены многолетним опытом эксплуатации тепловых сетей в России и зарубежных странах.

Проектирование тепловых сетей осуществляется на основании действующих норм с использованием «Типовых решений прокладки трубопроводов в ППУ-изоляции», «Технологических карт для строителей», разработанных во ВНИПИ энергетической промышленности, и методических рекомендаций заводов-изготовителей. Методики проектирования и расчета не отличаются от традиционной бесканальной прокладки. Максимально использованы существующие типовые строительные конструкции. Также существует возможность отказаться от дренажа или перейти к его облегченным типам.

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.

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.

В процессе отопления жидкость, которая используется в качестве теплоносителя, циркулирует по всей системе. Чтобы не растерять полезное тепло и избежать излишнего перегрева помещения, проводится изоляция трубопроводов отопления.

Такие работы необходимы в загородных домах, если магистрали трубопроводов отопления проходят по улице от котельной, или же когда котёл находится в дальнем крыле здания, а трубы протянуты по холодным коридорам. Это помогает доставить в помещение больше тепла, сохранив его на всём маршруте: от котельной до радиаторов отопления.

В качестве материала используются несколько видов утеплителей, они различаются по теплопроводности и способам монтажа, и при выборе материала нужно хотя бы немного знать о его качествах.

Вспененный полиэтилен

Это гибкий утеплитель, который производится в форме труб различных размеров, с разрезом посередине (это сделано для удобства монтажа).

Монтаж

При утеплении трубопровода этим материалом, куски утеплителя накладываются на трубы по всей длине, и стягиваются строительным скотчем. Места стыков или соединения труб нужно закрыть утеплителем более толстого диаметра. Поэтому перед началом работ нужно примерно рассчитать необходимое количество утеплителя разных размеров.

Утеплитель такой марки очень удобен, его можно легко разрезать, а оставшиеся куски использовать в другом месте, составив из нескольких отрезков одну длинную часть.

Утеплители из стекловолокна

Такой утеплитель наиболее востребован у строителей. Этот материал имеет сравнительно небольшой вес и совершенно не подвержен гниению. Именно поэтому его часто используют для утепления труб расположенных на улице.

Монтаж

При монтаже утеплителем обматывают трубы и закрепляют его с помощью вязальной проволоки. Для дополнительной защиты от воздействия влаги снаружи его обвязывают рубероидом или строительной фольгой.

Базальтовая вата

Это формовые элементы утеплителя, которые изготовлены в виде плит и цилиндров. Такие утеплители пожаробезопасны, имеют хорошую прочность и не пропускают влагу. Монтаж его достаточно прост, как и в случае с утеплителем из стекловолокна его дополнительно защищают алюминиевой фольгой или рубероидом.

Пенополистирол

Такой утеплитель изготавливается в виде двух скорлуп разных размеров, они скрепляются при помощи специальных пазов, но для надёжности соединения их необходимо дополнительно закрепить специальным клеем или скотчем.

Монтаж

При соединении на трубах половинки утеплителей соединяют между собой и смещают две части в разные стороны на несколько сантиметров. Следующее звено также соединяется, и оставленные концы стыкуют между собой, получается своего рода «нахлёст» одного соединения на другое, что обеспечивает более качественное скрепление.

Для утепления неудобных участков и поворотов используются – фигурные скорлупы, которые имеют неравные размеры.

Для того чтобы качественно провести утепление этим материалом, нужно заранее подсчитать протяжённость трубопровода, количество стыков и сгибов. Это необходимо для приобретения нужного количества соединительных частей.

Пенополиуретан

Этот утеплитель наносится путём распыления. Специально подготовленный состав распыляют на смонтированный трубопровод. Он надёжно сцепляется с поверхностью и, вспениваясь, образует плотную защитную массу, обладающую высокой прочностью.

Из-за того что этот утеплитель плохо переносит воздействие солнечных лучей утепление им труб, расположенных на открытом воздухе, должно сопровождаться их защитой: обмоткой рубероидом или алюминиевой фольгой.

Для качественного изолирования труб можно комбинировать утеплители. Например, в котельной и на улице их можно закрыть минеральной ватой или базальтовым утеплителем. А в доме места подводки к батареям отопления – вспененным полиэтиленом, который выглядит более эстетично.

Этот материал, при помощи которого проводится изоляция трубопроводов отопления, позволит исключить некоторые трудности, возникающие в процессе монтажа других утеплителей.

Чем больше, тем лучше…

Этот лозунг относится к монтажу такой изоляции. Наносится он распылителем или обычной кистью, и чем больше слоёв будет нанесено на трубу, тем лучше будет сохраняться тепло. Да и сам процесс намного легче монтажа других видов утеплителя. Его можно без проблем нанести как на ровную трубу, расположенную в хорошей доступности, так и на скрытые неудобные участки.

Когда нужно позаботиться об изоляции трубопроводов

Лучше всего монтаж утеплителя произвести в процессе прокладки труб и разветвлений в помещении. На этом этапе вам будет проще подбирать размеры (при выборе рулонного или трубчатого утеплителя), и в итоге останется меньше отходов, а это соответственно – экономия средств.

Ремонт утеплителя

При всех положительных качествах всех видов материалов нелишним будет проводить профилактический осмотр всей магистрали отопления перед наступлением зимнего сезона. Чтобы в последующем избежать неприятностей, места утеплителя, которые вследствие каких-либо обстоятельств пришли в негодность, нужно обязательно заменить.

Видео

Видеоролик по монтажу цилиндров из минеральной ваты:

Фото

У российского климата есть ряд особенностей, из-за которых расходы на отопление зданий и сохранение комфортных условий для жизни требуют постоянных затрат. Экономика государства активно развивается в сфере энергетики и топлива, однако наиболее оптимальным вариантом для сохранения тепла - теплоизоляция трубопровода. В нашем интернет-магазине вы можете купить изоляцию для стальных труб по выгодной цене. Утонить ее вы можете в соответствующих прайсах или по телефону, указанному в разделе «Контакты».

Это мероприятие заключается в том, чтобы отделить одни теплопроводящие от других. В целом, теплоизоляция дает отличный эффект, позволяет сохранять температуру теплоносителя, не дает трубам замерзнуть в холодное время года. В качестве изолирующих материалов используются материалы с крайне низкой теплопроводностью. Для определения оптимальных изоляционных свойств материала необходимо обращать внимание на следующие моменты:

• Плотность
• Теплопроводность
• Сжимаемость
• Негорючесть
• Паропроницаемость
• Влагопоглощение
• Звукоизоляция
• Водоотталкивание

Современный энергетический комплекс имеет на данный момент ряд проблем, и самой важной задачей является сохранение температуры теплоносителя. Чтобы поднять эффективность трубопровода и теплоизоляции, стоит большое внимание уделять именно материалу изоляции.

Данный материал должен иметь повышенный уровень стойкости к внешним воздействиям - химическим, физическим и климатическим. Данное требование обязательно, поскольку при его несоблюдении изолирующий материал быстро придет в негодность, и не сможет выполнять возложенные на него функции. Кроме того, разрушение изоляции может нанести вред непосредственно трубопроводу, увеличит потери тепла, создаст благоприятные условия для ускорения износа и появления коррозии. Поэтому на практике применяют целый комплекс изолирующих материалов, совокупность которых сводит к минимуму потери тепла, благодаря чему расходы на эксплуатацию трубопровода значительно сокращаются.

Существует три вида изоляции для трубопровода:

• ППУ - используется в системах водопровода, отопления. Изготавливается из пенополиуретана, также бывает в оцинкованной или полиэтиленовой оболочке. Кроме того, ППУ изоляция используется в строительстве, промышленности, и является наиболее популярным материалом для теплоизоляции, поскольку при высокой прочности и долговечности обладает наименьшей теплопроводностью. Теплосеть Москвы использует данный материал в своих теплосетях, и согласно статистике, срок службы трубопровода с данным материалом в качестве изоляции повышается до 30-40 лет, а тепловые потери удается снизить в 10 раз. К тому же снижаются затраты на капитальный ремонт и эксплуатацию. Используя схему оперативно-дистанционного контроля, можно установить и устранить появляющиеся дефекты трубопровода, а значит и снизить вероятность возникновения аварии. Используя ППУ в качестве изоляции, можно дополнительно не заботиться о защите от блуждающих токов, поскольку ППУ - превосходный диэлектрик. Также ППУ отлично зарекомендовал себя в качестве изоляционного материала при работе с теплоносителями с температурой до 150 градусов.
• ВУС - используется для магистральных нефтепроводов и газопроводов, а также водопроводных сетей подводной и подземной прокладки. ВУС изоляция представляет собой покрытие стальных труб полиэтиленом в два слоя. Диапазон рабочих температур - от -20 до +60 градусов. Данный тип изоляции позволяет не только повысить антикоррозийные свойства трубы, но и усиливает ее прочность. Трубы в данном изоляционном материале крайне долговечны и надежны, а также обладают низкими показателями водопроницаемости и водопоглощения. Минимальный срок эксплуатации составляет 30 лет.
• ЦПИ - изоляция используется для водопроводов с питьевой водой, а также водой промышленного и хозяйственно-бытового назначения. Представляет собой цементно-песчаную смесь. Данный раствор под давлением наносится на трубу с внутренней стороны, после чего обрабатывается до тех пор, пока не получается гладкая поверхность. Чаще всего используется для нанесения на трубы, пригодные для транспортировки питьевой воды. Достоинств у данного типа изоляции масса: отличные антикоррозийные свойства, недорогая, экологически чистая, дополнительная защита от образования отложений в трубах, а также долговечная.

Основными типами теплоизоляционной продукции, которые используются при изоляции, являются:

• Трубы ППУ ПЭ, ППУ ОЦ
• Отводы ППУ ПЭ, ППУ ОЦ
• Трубы с ЦПП, ЦПИ
• Подвижные опоры для труб ППУ

Преимущества использования изоляции

Теплоизоляция трубопровода и резервуаров необходима в первую очередь для дополнительной защиты изолируемых элементов. И требования к характеристикам изоляционных материалов могут предъявляться самые разные, в зависимости от условий эксплуатации.

Если речь идет о холодном водоснабжении, а также трубопроводах, используемых в холодильном оборудовании и при кондиционировании, то теплоизоляция здесь необходима в первую очередь для предотвращения промерзания труб и скопления конденсата на их поверхности. В случае с горячими трубопроводами в первую очередь стремятся снизить уровень потерь тепла при транспортировке теплоносителя, а также уменьшить расходы на всю систему отопления. По совместительству, теплоизоляционные материалы также обладают отличными звукопоглощающими свойствами, и изолируют шумовые эффекты, которые могут возникнуть в трубах в результате перепада давлений.