Теплоизоляция труб современными материалами

В свете тенденции роста цен на энергоносители в России задача уменьшения потерь тепла на пути от производителя к потребителю весьма актуальна. Как показывают расчеты, экономия топливно-энергетических ресурсов за счет широкого использования высокоэффективной теплоизоляции имеет более высокую рентабельность по сравнению с увеличением объемов добычи топлива и строительством новых мощностей по производству энергии.

Проблема теплопотерь давно приняла поистине всероссийские масштабы. По оценкам специалистов, до 70% тепла отечественных ТЭЦ не доходит до потребителей, из них 40% теряется в теплоцентралях и 30% - непосредственно в домах.

Всего в России насчитывается около 240 тыс. км трубопроводов теплоснабжения населения, гражданских и промышленных объектов. Около 80% всех теплотрасс в России выполнено канальным способом с применением мягких отечественных материалов - прошивных матов из стекловаты или шлаковаты с гидроизоляцией (бризол, изол, полимерные ленты) или бесканальной прокладкой трубопроводов в жесткой изоляции из армопенобетона и битумо-перлита. Помимо того что перечисленные материалы обладают недостаточными теплоизолирующими свойствами, они имеют весьма высокое влагопоглощение, что значительно уменьшает срок службы самой изоляции и увеличивает скорость коррозии металла труб.

Основной объем теплотрасс был построен или реконструирован в 70-80-е годы, и на настоящий момент износ теплосетей и сопутствующих инженерных сооружений во многих регионах превышает все допустимые нормы. Это становится причиной участившихся утечек и аварий, массовых отключений теплоснабжения жилых и муниципальных зданий.

Помимо прогрессирующего износа тепловых коммуникаций, причиной сложившегося в настоящее время столь катастрофического положения называют также и несовершенство действовавшей на протяжении десятилетий нормативной базы теплоизоляции трубопроводов.

Однако все еще не решенными остаются некоторые вопросы по сокращению теплопотерь. Например, отсутствие расчетных показателей волокнистых теплоизоляционных материалов, определяющих зависимость коэффициента теплопроводности от коэффициента уплотнения в конструкциях в рабочем диапазоне температур с учетом шовности, наличия крепежных деталей и температуры теплоносителя.

В настоящее время институтом «Теплопроект» разрабатывается свод правил по проектированию и монтажу тепловой изоляции промышленного оборудования и трубопроводов, включающий подробные рекомендации по применению материалов и принципы проектирования теплоизоляционных конструкций.

Какой же должна быть современная эффективная теплоизоляция трубопроводов? Прежде всего определим конкретные функции теплогидроизолирующего покрытия:

• уменьшение потерь тепла в трубопроводах горячего водоснабжения, отопления и т. п.;
• предотвращение конденсации влаги в изоляторе и на поверхности труб;
• обеспечение заданной температуры на поверхности изоляции (по требованиям безопасности);
• предотвращение замерзания воды при остановке ее движения в зимнее время;
• увеличение срока службы трубопроводов за счет замедления коррозии металла.

Но применение теплоизоляции не может ограничиваться магистралями централизованного отопления. Как видно из приведенных выше оценок специалистов, изоляция внутридомовых тепловых сетей для уменьшения теплопотерь имеет не меньшее значение. Следовательно, возникает задача выбора метода эффективной изоляции труб самых разных диаметров с учетом температуры теплоносителя и условий эксплуатации.

В зависимости от диаметра изолируемых труб используются жесткие формованные изделия (цилиндры,полуцилиндры)или рулонные мягкие изоляторы (маты).

Для изоляции труб небольшого диаметра подходят цилиндры, полуцилиндры или сегменты из полимерных или минераловатных теплоизолирующих материалов. Они обеспечивают весьма высокое термосопротивление, имеют низкое водопоглощение, высокую механическую прочность и точные геометрические размеры. Как правило, цилиндры и полуцилиндры снабжаются «замками», обеспечивающими удобный и быстрый монтаж на трубах.

Рассмотрим наиболее распространенные теплоизоляционные материалы и области их применения.

Минераловатные изделия из базальтовых горных пород на синтетическом связующем - весьма эффективные теплоизоляторы, пригодные для применения в самых различных условиях эксплуатации. Изделия из минеральной ваты выдерживают температуры до 650°С без потери теплоизолирующих и механических свойств; они формостабильны, негорючи, обладают высокой химической стойкостью к маслам, растворителям, кислотам, щелочам, также биостойки и нетоксичны, а благодаря гидрофобизирующей пропитке имеют пренебрежимо малое влагопоглощение.

Такие изделия используют для изоляции трубопроводов тепловых сетей канальной прокладки и трубопроводов горячего водоснабжения, в том числе в подвалах и на чердаках жилых и общественных зданий, а также трубопроводов с повышенной температурой поверхности, например,транспортирующих перегретый пар.

Соответственно конкретным задачам и нуждам в перечисленных областях применяются цилиндры, маты и плиты без покрытия или покрытые с одной стороны металлической сеткой, стеклорогожей, алюминиевой фольгой и т. д.

Для изоляции трубопроводов больших диаметров (273 мм и более) пригодны такие рулонные изоляторы, как гидрофобизирован-ные минераловатные маты.

Для трубопроводов диаметром от 18 до 273 мм предпочтительны формованные минераловатные изделия (цилиндры, полуцилиндры, сегменты).

Стекловата состоит из волокон, которые по технологии изготовления и свойствам близки к волокнам минеральной ваты. Но если волокна каменной ваты имеют среднюю толщину 5 мкм и длину 30-40 мм, то волокна стекловаты - 3-4 мкм и 1550-200 мм соответственно.

Для производства стекловаты используется то же сырье, что и при изготовлении обычного стекла, а также стеклобой.

Теплоизоляционные изделия из стеклянного штапельного волокна, характеризующиеся низкой плотностью и температурой применения до 180°С, рекомендуются для трубопроводов надземной прокладки, в том числе тепловых сетей. Техническая теплоизоляция из стекловаты имеет более ограниченную сферу применения по сравнению с минеральной ватой ввиду значительно меньшей максимальной рабочей температуры.

Качественную стекловату отличают высокая вибростойкость, биологическая и химическая стойкость, а также длительный срок службы.

Изделия из пенополиуретана с защитными покрытиями из фольгоизола или рубероида используют для теплоизоляции трубопроводов самого различного назначения. Однако недостатками пенополиуретана являются относительная дороговизна, горючесть, нестойкость к некоторым растворителям, действию прямого солнечного света, а также невозможность применения на трубах с температурой выше 130°С.

Изоляция на все элементы трубопровода (трубы, отводы, опоры, компенсаторы) наносится в заводских условиях методом заливки «труба в трубе», когда жидкие компоненты пенополиуретана впрыскиваются в пространство между стальной трубой и надетой на нее сплошной полиэтиленовой оболочкой, где затем отвердевают. В результате получается жесткая конструкция, обеспечивающая хорошие механические и теплофи-зические характеристики.

Производство теплоизолирующих скорлуп осуществляется методом вспенивания полиуретановой композиции в цилиндрических разъемных формах. Надежную гидроизоляцию стыков трубопроводов обеспечивают термоусажива-ющиеся полиэтиленовые ленты, а также муфты отечественного или зарубежного производства.

Проблема ограждения пенопо-лиуретановой теплоизолирующей оболочки от неблагоприятных факторов внешней среды решается при помощи полимерного или жесткого защитного кожуха.

Трубопроводы с полимерным защитным кожухом предохраняют изоляцию от воздействия влаги, механических повреждений, предотвращают диффузию полиуретана и обеспечивают хорошую защиту от коррозии.

В трубопроводах с жестким защитным кожухом используются спирально-шовные трубы из горя-чеоцинкованной жести. Стальные трубы в жестяном защитном кожухе имеют изоляцию из вспененного полиуретана и устанавливаются методом наземной укладки.

Номенклатура вспененных теплоизоляционных материалов весьма обширна. В основном это различные полимеры, такие, как вспененные каучуки или пенопо-лиэтилен. Их общие недостатки: горючесть (даже несмотря на антипиреновые добавки), умеренная токсичность и химическая нестойкость. Согласно противопожарным требованиям при применении теплоизоляционных конструкций из горючих материалов для трубопроводов надземной прокладки следует предусматривать вставки длиной 3 м из негорючих материалов не менее чем через 100 м длины трубопровода.

Изделия из вспененного синтетического каучука с преимущественно закрытыми порами (например, K-FLEX) больше подходят для изоляции систем холодного водоснабжения и трубопроводов с отрицательными температурами. Однако иногда этот материал используют и для изоляции труб горячего водоснабжения с температурой приблизительно до 150°С. Стоимость такой изоляции в несколько раз ниже, чем более долговечных минераловатных изделий.

Особняком стоит такой материал, как вспененное стекло, или пеностекло, с закрытыми порами, негорючий, с температурой применения от -200 до 485°С и высокими прочностными свойствами. Может использоваться для изоляции надземных и подземных трубопроводов, на российском рынке представлен формованными изделиями (скорлупы, сегменты).

Автор статьи: Михаил НЕКРАСОВ,
компания ROCKWOOL Russia - ЗАО «Минеральная Вата»
Источник: журнал "Обустройство & ремонт" №8(137) 2003

Список всех статей: