Тепловая изоляция систем теплоснабжения и инженерных коммуникаций

Реализация программы энергосбережения в РФ в значительной степени определяется надежным и экономичным функционированием систем теплоснабжения и инженерных коммуникаций в ЖКХ. Объектами тепловой изоляции в ЖКХ являются трубопроводы тепловых сетей, инженерные коммуникации и оборудование зданий включая трубопроводы систем отопления, горячего и холодного водоснабжения, канализации, воздуховоды систем вентиляции и кондиционирования воздуха.

Проектирование тепловых сетей выполняется по СНиП 41-02-2003 "Тепловые сети" (введен в действие взамен СНиП 2.04.07-86 с 01.09.2003 г.).

Проектирование систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха осуществляется по СНиП 41-01-2003 "Отопление, вентиляция и кондиционирование" (введен в действие взамен СНиП 2.04.05-91).

Проектирование тепловой изоляции трубопроводов тепловых сетей и инженерных коммуникаций зданий, требования к конструкциям и нормы плотности теплового потока в зависимости от диаметра трубопровода, температуры теплоносителя и вида прокладки (надземная или подземная) регламентируются СНиП 41-03-2003 "Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов" (введен в действие взамен СНиП 2.04.14-88 с 01.11.2003 г.).

При проектирование трубопроводов, прокладываемых в жилых, общественных, производственных зданиях, проходных каналах и тоннелях, учитываются требования норм проектирования этих объектов в части пожарной безопасности используемых теплоизоляционных и покровных материалов (горючесть, воспламеняемость, дымообразующая способность, токсичность выделяемых при горении компонентов), а также требования санитарных норм.

Тепловая изоляция трубопроводов систем отопления и горячего водоснабжения применяется с целью экономии тепла (при прокладке их в неотапливаемых и искусственно охлаждаемых помещениях, на участках, где возможно замерзание теплоносителя при его остановке), а также с целью предотвращения ожогов.

Тепловая изоляция трубопроводов холодного водоснабжения предусматривается для предотвращения замерзания воды при кратковременной остановке ее подачи в трубопроводах, расположенных на открытом воздухе или в неотапливаемых помещениях, и конденсации влаги на трубопроводах, расположенных в помещении.

Тепловая изоляция воздуховодов, расположенных в помещениях, применяется с целью экономии тепла и для предотвращения конденсации влаги на их поверхности.

Традиционные в отечественной практике конструкции тепловой изоляции инженерных коммуникаций зданий предусматривают использование теплоизоляционных изделий на основе минеральных и стеклянных волокон, выпускаемых по ГОСТ 21880-94, ГОСТ 9573-96, ГОСТ 10499-95, с металлическим или армопластмассовым защитным покрытием. В конструкциях низкотемпературной изоляции предусматривается пароизоляционный слой из полиэтиленовой пленки с герметизацией швов нетвердеющими герметиками или лентами с липким слоем.

В современных конструкциях теплоизоляции инженерных коммуникаций используются импортные и отечественные волокнистые теплоизоляционные материалы, кашированные алюминиевой фольгой или армированными полимерными пленками, которые в этих конструкциях могут выполнять функции как защитно-покровного, так и пароизоляционного слоев. Особенно эффективны в этих конструкциях теплоизоляционные цилиндры, которые дополнительно к высоким теплозащитным свойствам характеризуются высокой формостабильностью и технологичностью в монтаже. Российскими производителями этой продукции являются ЗАО "Минеральная Вата" и Назаровский ЗТ�. �мпортная продукция представлена цилиндрами фирм "�зовер", "Роквул", "УРСА Евразия" ("Флайдерер-Чудово"), "Парок".

Перспективным теплоизоляционным материалом для систем отопления, систем горячего и холодного водоснабжения, прокладываемых в технических подпольях и подвалах зданий, воздуховодов систем вентиляции и кондиционирования, трубопроводов тепловых сетей с температурным графиком 95-70 оС, в проходных и непроходных каналах являются изделия из вспененного каучука, поставляемые на отечественный рынок фирмами LISOLANTE K-FLEX (�талия) и Armacell(Германия).

�зделия К-FLEX марок ЕС, ЕСО и ST имеют коэффициент теплопроводности 0,038-0,04 т/(мoК) при 25 оС, предельную температуру применения до 105-135 оС, а при испытаниях на горючесть по ГОСТ 30244 относятся к группам Г1-Г3.

Учитывая невысокие температуры теплоносителя в инженерных коммуникациях зданий в последние годы все большее применение находят теплоизоляционные изделия на основе вспененных полимеров (пенополиэтилен, пенополипропилен). Так, для трубопроводов систем холодного водоснабжения, воздуховодов систем вентиляции и кондиционирования применяются теплоизоляционные изделия из вспененного полиэтилена, выпускаемые в России предприятиями "Завод Л�Т" (г. Переславль-Залесский), "Тверьстеклопластик" и др. под различными фирменными марками, а именно: "Пенофол", "Энергофлекс", "Фольма-пена" и др. �мпортные аналоги этой продукции поставляются на отечественный рынок компанией "Армаселл". Эти изделия характеризуются закрытой пористостью и, соответственно, низким водопоглощением и паропроницаемостью, что является важным для материалов, применяемых в конструкциях низкотемпературной изоляции. �зделия имеют низкий коэффициент теплопроводности и высокотехнологичны в монтаже. Некоторые марки этих изделий ("Пенофол", "Фольмапена") выпускаются с покрытием из алюминиевой фольги, которое повышает их теплозащитные и эксплуатационные характеристики. Ограничения в их применении в инженерных коммуникациях зданий могут быть связаны с их горючестью (группа Г4 при испытаниях по ГОСТ 30244).

Тепловая изоляция предусматривается для линейных участков трубопроводов тепловых сетей, арматуры, фланцевых соединений, компенсаторов и опор трубопроводов при надземной, подземной канальной и бесканальной прокладки.

Для изоляции арматуры, сальниковых компенсаторов и фланцевых соединений применяются преимущественно съемные теплоизоляционные конструкции.

В качестве теплоизоляционного слоя в конструкциях тепловой изоляции трубопроводов канальной прокладки наибольшее применение в практике находят теплоизоляционные изделия на основе минерального и стеклянного волокна, выпускаемые различными предприятиями по ГОСТ 21880-94, ГОСТ 9573-96, ГОСТ 10499-95 и Техническим условиям (ТУ) производителей.

Эффективными теплоизоляционными изделиями для прокладываемых в каналах трубопроводов тепловых сетей являются указанные выше цилиндры из минеральной ваты и стекловолокна. Применение формостабильных теплоизоляционных изделий обеспечивает снижение трудозатрат при монтаже теплоизоляции трубопроводов.

В конструкциях теплоизоляции подземных трубопроводов канальной прокладки, с учетом возможного попадания в конструкцию капельной влаги, рекомендуется применять только гидрофобизированные теплоизоляционные материалы. Для ограничения увлажнения волокнистой теплоизоляции при надземной и подземной канальной прокладке по теплоизоляционному слою устанавливается защитное покрытие из гидроизоляционных материалов. В отечественной практике в конструкциях с минераловатными и стекловатными утеплителями при прокладке в каналах используются стекопластики (по ТУ 6-48-87-92, ТУ 36.16.22-68-95, ТУ 6-48-00204961-14-90), изол, гидроизол, полимерные пленки и штукатурные покрытия. При надземной прокладке применяются преимущественно металлические покрытия из оцинкованной стали и алюминиевых сплавов.

Для трубопроводов тепловых сетей подземной бесканальной прокладки применяются преимущественно предварительно изолированные в заводских условиях трубы с гидроизоляционным покрытием, исключающим возможность увлажнения изоляции в процессе эксплуатации. В качестве основного теплоизоляционного слоя в конструкциях теплоизолированных трубопроводов бесканальной прокладки по СНиП 41-02-2003 "Тепловые сети" и СНиП 41-03-2003 "Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов" рекомендуется применять армопенобетон (АПБ), пенополиуретан (ППУ), пенополимерминерал (ППМ).

Применявшиеся ранее конструкции на основе битумоперлита, битумовермикулита, битумокерамзита, фенольных пенопластов (ФРП-1, ФЛ) по физико-техническим и эксплуатационным характеристикам уже не отвечают современным требованиям, в частности, нормам плотности теплового потока по СНиП 41-03-2003. Эти материалы могут использоваться при соответствующем технико-экономическом обосновании в условиях, когда отсутствуют указанные выше эффективные теплоизоляционные материалы.

Трубы с армопенобетонной изоляцией диаметром от 57 мм до 1420 мм выпускаются ЗАО "�золяционный завод" (Санкт-Петербург) по ТУ 4859-002-03984155-99. Современный армопенобетон характеризуется низкой плотностью (200-250 кг/куб. м) и теплопроводностью (0,05 Вт/(мoК)) при высокой прочности на сжатие (не менее 0,7 МПа). К преимуществам АПБ относятся: негорючесть, высокая температура применения (до 300 оС), отсутствие коррозионного воздействия на стальные трубы, паропроницаемость гидрозащитного покрытия и, как следствие, долговечность. Предварительно изолированные трубы с изоляцией из армопенобетона могут применяться во всем диапазоне температур теплоносителя как в водяных, так и в паровых тепловых сетях всех видов прокладки включая подземную бесканальную, подземную в проходных и непроходных каналах и надземную.

Предварительно изолированные в заводских условиях трубы с тепловой изоляцией на основе пенополиуретана и защитным покрытием из полиэтилена высокой плотности по ГОСТ 30732-2001 применяются для тепловых сетей подземной бесканальной прокладки с температурой теплоносителя до 130 оС. Теплопроводы оборудованы системой оперативного дистанционного контроля технического состояния теплоизоляции (СОДК), позволяющей своевременно обнаруживать и устранять возникающие дефекты.

К преимуществам теплопроводов с ППУ-изоляцией относят низкий коэффициент теплопроводности (ППУ 0,032-0,035 Вт/(мoК)), технологичность при изготовлении и при монтаже теплопроводов, долговечность (при соблюдении требований монтажа и эксплуатации).

Ограничения в применении ППУ-изоляции в тепловых сетях бесканальной прокладки определяются допустимой температурой применения (130 оС), а при канальной и надземной прокладке - горючестью (в зависимости от рецептуры относится к группам Г3 и Г4 при испытаниях по ГОСТ 30244) и токсичностью выделяемых при горении компонентов.

Предельная максимальная температура применения 130 оС не позволяет использовать ППУ для изоляции трубопроводов водяных тепловых сетей, работающих по температурным графикам 150-70 оС и 180-70 оС, и паропроводов. Следует отметить, что ГОСТ 30732-2001 допускает применение ППУ при кратковременном повышении температуры до 150 оС.

Пенополимерминерал (полимербетон) разработан ВН�П�Энергопром и более 20-ти лет применяется в конструкциях тепловой изоляции трубопроводов диаметром до 500 мм, изготавливаемых по ТУ 5768-006-00113537-2001. Он характеризуется интегральной структурой, совмещающей функции теплоизоляционного слоя и гидроизоляционного покрытия, имеет температуру применения до 150 оС, при испытаниях на горючесть по ГОСТ 30244 относится к группе Г1.

Технические характеристики материалов, рекомендуемых к применению в качестве теплоизоляционного слоя в конструкциях тепловой изоляции трубопроводов бесканальной прокладки, приведены в табл.

Наименование материала	Условный РїСЂРѕС…РѕРґ трубопровода (РјРј)	Средняя плотность (РєРі/РєСѓР±. Рј)	Теплопроводность СЃСѓС…РѕРіРѕ материала (Р’С‚/(Рјo°РЎ)	Максимальная температура применения (°РЎ)	Предел прочности РїСЂРё сжатии (РњРџР°)
Армопенобетон (АПБ)	50-100	200+50	0,05	300	0,5
Пенополимерминерал	50-500	200-250	0,047	150	1,2
Пенополиуретан (ППУ)	50-1000	60-80	0,032	130	0,3

При бесканальной прокладке трубопроводов расчетный коэффициент теплопроводности основного теплоизоляционного слоя в конструкции (-k) определяется с учетом возможного увлажнения при эксплуатации. Коэффициент, учитывающий увеличение теплопроводности теплоизоляционного материала при увлажнении, принимается по СНиП 41-03-2003 в зависимости от вида теплоизоляционного материала и влажности грунта по ГОСТ 25100. Так, для труб с ППУ-изоляцией в оболочке из полиэтилена высокой плотности и системой контроля влажности этот коэффициент принят равным 1 независимо от влажности грунта. Для труб с АПБ-изоляцией и паропроницаемым гидроизоляционным покрытием, а также труб с пенополимерминеральной изоляцией с интегральной структурой, допускающими возможность высыхания теплоизоляционного слоя в процессе эксплуатации, коэффициент увлажнения имеет значение 1,05 в маловлажных и влажных грунтах и 1,1 - в насыщенных водой грунтах (по ГОСТ 25100).

При бесканальной прокладке трубопроводов тепловых сетей не рекомендуется применение теплоизоляционных конструкций на основе штучных теплоизоляционных изделий с устройством гидроизоляционного покрытия на месте монтажа для линейных участков трубопроводов.

Практические расчеты тепловой изоляции трубопроводов в канале и при бесканальной прокладке выполняются по инженерным методикам, учитывающим термическое сопротивление теплоизоляционного слоя,термическое сопротивление стенок канала и грунта, сопротивление теплоотдаче на границе теплоизоляции и стенок канала с воздухом в канале. Термическое сопротивление грунта рассчитывается по известной формуле Форхгеймера, учитывающей теплопроводность грунта в условиях эксплуатации, диаметр теплопровода и глубину его заложения. При двухтрубной прокладке учитывается взаимное тепловое влияние подающего и обратного теплопровода.

В практике проектирования тепловых сетей при двухтрубной прокладке трубопроводов одного диаметра толщина теплоизоляционного слоя обратного трубопровода с учетом монтажных требований принимается равной толщине теплоизоляции подающего трубопровода.

Экономически оптимальная толщина теплоизоляционного слоя для заданного типа прокладки определяется по минимуму суммы капитальных затрат на устройство изоляции и эксплуатационных расходов с учетом стоимости используемых материалов и тепловой энергии в конкретном регионе. Стоимостные показатели рекомендуемых к применению теплоизоляционных материалов являются одним из определяющих факторов при оценке их сравнительной технико-экономической эффективности.

Для проведения расчетов экономически оптимальных толщин теплоизоляционного слоя и норм плотности теплового потока институтом "Теплопроект" разработана компъютерная программа на базе программного пакета Excel c использованием элементов языка программирования Visual Basic. Программа расчета использована при разработке СНиП 41-03-2003 для определения норм плотности теплового потока с учетом современной номенклатуры и стоимости теплоизоляционных материалов и изделий.

Введение в действие новых нормативных документов направлено на решение проблемы рационального использования энергетических ресурсов в промышленности и ЖКХ и экономию средств потребителей тепловой энергии путем оптимизации тепловых потерь и повышения энергоэффективности, надежности и долговечности конструкций тепловой изоляции оборудования и трубопроводов. Совершенствование нормативной базы и методов расчета тепловой изоляции инженерных коммуникаций, расширение номенклатуры и повышение эксплуатационных характеристик применяемых теплоизоляционных материалов является реальным вкладом в реализацию программы энергосбережения в ЖКХ.

Автор: Б. М. Шойхет, Л. В. Ставрицкая Дата: 26.05.2004 Журнал Стройпрофиль 4-1-04 Рубрика: теплоснабжение. жкх. отопительные системы Внимание: Публикация является архивной и на текущий момент может быть не достоверной.

«« назад