Тепловая изоляция трубопроводов и сосудов

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.

Смотрите актуальный СНиП в формате pdf – СП 61.13330.2012 Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. Актуализированная редакция СНиП 41-03-2003

Рассмотрим факторы, влияющие на выбор изоляционных материалов.

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

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

Какую функцию выполняет защита?

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

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

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

Тепловая изоляция трубопроводов и её суть

Применяя изоляцию теплового вида, производители облегчают себе осуществление тех или иных процессов по технологии. Это решение широко используется во многих сферах промышленности:

1. Металлургической.
2. Пищевой.
3. Нефтеперерабатывающей.
4. Химической.

Но большего внимания изоляция удостаивается от представителей энергетики. В данном случае объекты теплоизоляции имеют вид:

• Труб для дыма.
• Устройств по обмену тепла.
• Аккумуляторных баков, где хранится горячая вода.
• Турбин с газом и паром.

Тепловая изоляция трубопроводов используется на аппаратах, которые располагаются как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях. Это актуальное решение для теплоизоляции оборудования, например резервуаров, в которых хранится вода вместе с теплоносителями. Ряд жёстких требований предъявляется к эффективности изоляционных покрытий.

Какие именно требования предъявляются в данной сфере?

Перечень необходимых требований к материалам составляется на основе влажностных, механических, температурных и вибрационных нагрузок, которые испытывают конструкции во время монтажа. К теплоизоляционному покрытию предъявляется следующий ряд требований:

• Эффективность в теплотехническом смысле.
• Высокие показатели безопасности, в плане экологии и воздействия огня.
• Долговечность вместе с эксплуатационной надёжностью.

Изоляция и СНиПы

СНиПы – это разновидности нормативных документов. В производстве они получили достаточно широкое распространение. Благодаря использованию СНиПов есть возможность выполнить теплоизоляцию по всем нормам относительно плотности. Учитывается и такой показатель, как коэффициент теплопроводности для различных типов.

Например, отдельные требования СНиП предъявляют к поверхностям, которые имеют температуру не больше 12 градусов. В данном случае обязательным требованием становится наличие пароизоляционного слоя.

Расчёт проводится по специальной процедуре с поверхностями, у которых нет определённого температурного режима. И которые слишком быстро меняют технические характеристики.

Порядок проведения расчётов

Без выполнения расчётов нельзя выбрать оптимальный материал, определить подходящую толщину. Без этого невозможно определить, какой плотностью будет обладать тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. Среди факторов, оказывающих влияние на конечный результат подсчётов:

• проведение тепла.
• Способность защищать от деформаций.
• Воздействия механического типа.
• То, какой является температура на изолируемых поверхностях.
• Вибрация на оборудовании и возможность его появления.
• Температурный показатель в окружающей среде.
• Предел по допустимой нагрузке.

Не обойтись и без учёта нагрузки, которая возникает при взаимодействии оборудования или трубопроводов с окружающим грунтом и транспортными средствами, которые проходят по поверхности. Специальные формулы используются для любых систем по передаче тепла, которые бывают стационарными, нестационарными.

Представляем серию формул для самостоятельного расчета толщины теплоизоляции.

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

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

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

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

О толщине изоляции трубопровода и оборудования

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

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

Полиуретановая изоляция

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

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

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

ППМ и АПБ изоляция

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

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

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

АПБ обладает следующим набором преимуществ:

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

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

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

О коэффициенте теплопроводности

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

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

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

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

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

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

Оптимальная толщина и дополнительные рекомендации

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

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

Каких ещё правил надо придерживаться?

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

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

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

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

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

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

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

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

Любые инженерные системы имеют свои нюансы монтажа. Например, магистрали, использующиеся для транспортировки газа, горячей и холодной воды, нефтепродуктов, обязательно изолируют. Этот этап проводят или на заводе, или во время сооружения трубопровода. Грамотный подход к конструкции и выбору материала даст возможность значительно увеличить срок эксплуатации труб. Если рассматривать только трассы, предназначенные для ГВС, то здесь главной задачей становится предохранение теплоносителя от снижения температуры. Для ХВС нужна защита зимой от замерзания. Поэтому перед самостоятельным монтажом системы владельцам здания лучше узнать, какова технология изоляции трубопроводов: такая осведомленность поможет им избежать многих ошибок.

Почему нельзя экономить на изоляции?

Главные коммуникации, сооружаемые самостоятельно, нередко собирают из труб, имеющих высокий коэффициент теплопроводности. Такие материалы довольно легко отдают тепло, охотно перенимая температуру внешней среды. Эта операция исправляет такое поведение труб. Технология изоляции трубопроводов требует детального рассмотрения, так как этот этап пропустить нельзя. В противном случае впоследствии хозяева столкнутся с очень неприятными фактами.

1. Трубопроводы ГВС. Неизолированная система станет причиной серьезного снижения температуры воды. Следствием станет некомфортность использования сетей, большие расходы, появляющиеся из-за необходимости дополнительного подогрева воды. Кроме того, более низкая температура превратит жидкость в идеальную среду для размножения бактерий в автономных системах, где вода не защищена от микроорганизмов «улучшайзерами».
2. Системы холодного водоснабжения. Нагрев прохладной воды летом — первое, от чего предохраняет теплоизоляция. Появление конденсата угрожает металлическим трубопроводам, которые из-за контакта с жидкостью получают повреждения, а значит, в любое время в системе может возникнуть протечка. Замерзание воды нередко становится причиной лопнувших труб.
3. Самотечная канализация. В этом случае обычно не требуется утепление. Однако исключение есть: это системы, проложенные неглубоко, с небольшим уклоном. Если канализация имеет большую протяженность или много поворотов, то риск только возрастает. Таким трубопроводам всегда грозят пробки и засоры.
4. Теплогенераторы в котельной. Если пренебречь изоляцией обвязки прибора, то можно столкнуться со значительными потерями тепла. К тому же для владельцев всегда существует риск получить ожоги.

Таким образом, теплоизоляция решает две основные задачи: предупреждает аварийные ситуации и дает возможность сократить расходы на энергию, использующуюся для нагрева теплоносителя. Поэтому необходимость этой операции не будет оспаривать никто. Защита труб — мероприятие неотъемлемое. Оно позволяет не только повысить эффективность систем, но и избежать незапланированных трат на ремонт, который потребует времени и сил. Помимо двух главных задач есть еще функция, которую способна выполнять теплоизоляция. Иногда ее организуют, чтобы снизить шумность системы.

Требования к материалам для теплоизоляции

Технология изоляции трубопроводов предполагает использование достаточно широкого ассортимента материалов. На выбор самого подходящего претендента влияет множество факторов. К ним относится:

• предназначение конкретной магистрали;
• климатические особенности региона;
• температура теплоносителя;
• место расположения трассы;
• диаметр трубопровода.

Немаловажный фактор — условия эксплуатации. Например, для подземных коммуникаций подбирают утеплители, которым не страшен постоянный контакт с разрушительной влагой. Если материал будет защищать отопительные трубы, то требование другое: он не должен быть привлекателен для грызунов, которые зимой любят находиться там, где тепло и комфортно.

Однако и это еще не все. Независимо от вида, трубный теплоизоляционный материал обязан отвечать нескольким требованиям, он должен:

• обеспечивать максимально простой монтаж, независимо от степени готовности трубопровода: только сооружаемого или уже эксплуатируемого;
• иметь низкий коэффициент теплопроводности, чтобы уметь задерживать холод и хранить тепло;
• не только не бояться, но и не впитывать влагу, которая значительно ухудшает свойства изоляции;
• уметь противостоять любым механическим воздействиям, химическим веществам;
• быть огнестойким или, по крайней мере, иметь «склонность» к самозатуханию;
• отличаться достаточной термостойкостью.

Способность оставаться эффективным на протяжении всего заявленного срока эксплуатации — еще один важный критерий. Не так много материалов может удовлетворить все эти требования, поэтому список кандидатов несколько ограничен.

Виды изоляторов для трубопроводов

Сейчас выпускают специальные изделия, предназначенные именно для трубопроводов: они имеют армирование, защитную оболочку, их пропитывают влаго- и огнезащитой. Но «в строю» остаются и давно известные, зарекомендовавшие себя материалы.

Волокнистые утеплители

Можно сказать, что данный вид относится к самым популярным утеплителям. По крайней мере, так было до недавнего времени. Причина такого предпочтения — хорошие теплосберегающие качества. Волокнистый материал имеет несколько разновидностей, которые отличаются исходным сырьем.

1. Стекловата. На ее изготовление идут отходы стекольного производства. Этот теплоизолятор стоек к химическим веществам, не огнеопасен, не становится «жертвой» почти вездесущих грызунов.
2. Шлаковата. Данный утеплитель делают из отходов другой промышленности — металлургической. По причине небезопасности материала его используют только для определенных целей — для изоляции трубопроводов, расположенных вне зданий.
3. Минеральная вата, особенно ее базальтовая (каменная) разновидность. У этого продукта практически нет слабых мест. Базальтовые изделия отличаются низкой теплопроводностью, огнестойкостью, способностью противостоять механическим воздействиям.

Без недостатков волокнистые материалы не обошлись. Главный их минус — хорошая впитывающая способность, а значит, потеря теплоизоляционных свойств. Устраняют его несколькими способами: либо вату пропитывают гидрофобными составами, либо делают наружную защиту из фольгоизолона, рубероида, пергамина. В случае самостоятельной работы такой монтаж требует дополнительных вложений, а сама операция усложняется и затягивается.

Еще один недостаток касается материалов, выпускаемых недобросовестными производителями. Например, чтобы улучшить защитные характеристики базальтовой ваты, ее пропитывают формальдегидными смолами. Такие изделия уже не подходят для монтажа в помещениях. Поэтому изучение сертификата соответствия перед покупкой материала становится если не обязательным, то рекомендуемым этапом.

Поскольку рулонные теплоизоляторы не слишком удобны, сейчас выпускают другой вид волокнистых утеплителей. Это цилиндры, разрезанные вдоль. Соединяют элементы с помощью клеевого слоя, нанесенного на места соединения, и закрытого защитной пленкой. Ее перед монтажом удаляют.

Пенопласт и пенополистирол

Использование этих «родственников» — еще один распространенный вариант для теплоизоляции трубопроводов. Утепление пенопластом — самый недорогой способ достичь желаемого. Материал почти не впитывает воду, не горит, хорошо справляется с нагрузками и не представляет серьезной опасности для человека и окружающей среды.

Монтаж его прост, использовать пенопласт можно неоднократно. Недостаток у этого претендента есть: это неравнодушие грызунов. Однако данный минус становится несущественным, если его выбирают для подземных трубопроводов. Экструдированный пенополистирол в этом случае фаворит. Он отличается более высокой плотностью, влагостойкостью, хорошо противостоит влиянию ультрафиолета.

Оба материала максимально удобны: для труб выпускают специальные элементы, называемые скорлупой. Это две половинки цилиндра, но в продаже есть изделия с одной прорезью. У некоторых видов для защиты предусмотрено покрытие — фольгированная оболочка. Соединяют их с помощью пазогребневой системы. Плюс вариантов — простой монтаж и демонтаж в том случае, если потребуется проверка или ремонт участка системы.

Эта теплоизоляция может использоваться как для наружных трубопроводов, так и для подземных трасс. Для сложных участков (поворотов, узлов) выпускают фасонные скорлупы. При прокладке нескольких труб приобретают многопрофильные элементы. Альтернатива — самостоятельное разрезание материала и создание короба. Детали его склеивают монтажной пеной.

Пеностекло — относительно новый материал, из которого также изготавливают аналогичные изделия. Среди его положительных качеств — полная водонепроницаемость, негорючесть, нейтральность к химическим веществам. Минус — более высокая цена пеностекла.

Пенополиуретан

Этот материал считается самым оптимальным. Это пористый полимер, ячейки которого заполнены углекислым газом. Поскольку пенополиуретан используется при изоляции трубопроводов любого назначения, промышленностью выпускаются несколько видов изделий.

Примеры — трубы, уже утепленные материалом, или скорлупы, имеющие защитную оболочку. Последний элемент бывает двух видов. Для прокладки коммуникаций под землей используют полиэтиленовую оболочку, для монтажа на поверхности — оцинкованную сталь.

Если рассматривать самостоятельную работу, то технология изоляции трубопроводов пенополиуретаном отличается. Материал можно напылять на участки магистрали, или заключать их в теплоизоляционную скорлупу.

Использование скорлупы

В этом случае элементы надевают на трубы, затем стягивают проволокой, хомутами либо полипропиленовой лентой, имеющей пряжку. Ее вдевают вручную, а для надежной фиксации используют специальный инструмент — натяжитель.

Напыление

Данная технология изоляции трубопроводов отличается от предыдущего метода абсолютной герметичностью. Однако для такой операции потребуется специальное оборудование. Толщина напыляемого слоя зависит от климатических условий в местности.

Вспененный полиэтилен

Этот материал является самым популярным, когда речь идет о теплоизоляторах, применяемых для обустройства коммуникаций в загородных домах. Преимущества вспененного полиэтилена — гибкость, простота монтажа, широкий выбор размеров. Такая теплоизоляция выпускается двух видов:

• рулоны: длина — 10-30 м, толщина утеплителя — 2-3 мм;
• трубы: длина — 2 м, толщина стенок — от 6 до 25 мм, внутренний диаметр — 18-160 мм.

Последний вариант максимально удобен. Любое из изделий эластично, поэтому подходит для трубопроводов различных конфигураций. Вспененный полиэтилен не разрушается, не впитывает влагу. Однако недостаток у этого теплоизолятора все-таки есть: это боязнь высоких температур.

При 70° материал начинает деформироваться. По этой причине он не подходит на роль утеплителя труб отопительных систем. Другие минусы материала — токсичность при плавлении, высокая пожароопасность. Большое преимущество, если сравнивать с пенополистиролом и пенополиуретаном, — более низкая цена. Она нередко побеждает, особенно когда трубопровод имеет большую протяженность.

Вспененный каучук — отличная замена полиэтилену. Этот утеплитель лишен главного недостатка предыдущего кандидата. Материал устойчив к высоким температурам, он способен работать в экстремальных условиях: от -200 до +150°. Поэтому вспененный каучук — материал универсальный, подходящий для защиты любой инженерной системы. Минус его — «невкусная» цена.

Жидкие теплоизоляционные материалы

Речь здесь идет не о напылении пенополиуретана. Этот «жидкий вид» утеплителей относится к самым последним изобретениям. Данная теплоизоляция — специальная акриловая теплокраска, в составе которой есть наполнители-утеплители, обеспечивающие защиту труб. Это полые микросферы, изготовленные из стеклокерамики, перлит и т. д. От обычных составов такие смеси отличаются густой консистенцией, однако наносят эти «пасты» аналогично — кистью или краскопультом.

Плюс такого утепления — максимально тонкий слой теплоизоляции, что важно, если участки трубопровода находятся в небольшом помещении. Жидкая защита толщиной 2 мм аналогична слоям минеральной ваты или полиэтилена в 20-30 мм. Такие материалы становятся идеальными вариантами для стальных коммуникаций. Благодаря абсолютной герметичности слоя металлу не будет грозить коррозия, теплокраски с легкостью выдерживают серьезные перепады температур. Минус новинок — их малопривлекательная цена.

Технология изоляции трубопроводов

Способ монтажа теплоизоляции зависит от вида материала, формы его выпуска, от отсутствия или наличия защитной оболочки. Надо отметить, что, даже используя качественные утеплители, для металлических труб нельзя пропускать очень важный этап — антикоррозийную обработку. Причина — конденсация, от которой не защитит любое соединение. Это относится к подземному бесканальному размещению трубопроводов.

Правила теплоизоляции труб

Есть несколько правил, которых настоятельно рекомендуют придерж?