Выбор вида изоляции для монтажа на трубопровод

1Фомин Д.П. Штым А.С. Черненков В.П. Теплоизоляционные материалы широко используются в строительстве и промышленности для снижения теплопотерь через ограждающие конструкции зданий, сооружений, оборудования и теплопроводов.

Существующие в настоящее время в России теплоизоляционные конструкции теплопроводов в многоквартирных жилых зданиях имеют ряд недостатков. Эти недостатки, в большинстве случаев, обусловлены применением для теплоизоляции внутридомовых теплопроводов материалов на основе минеральной и стеклянной ваты, подверженных слеживанию и обладающих гигроскопичностью. Такие конструкции быстро теряют теплоизоляционные свойства в результате намокания, что неизбежно при использовании в условиях высокой влажности, имеющей место в подвалах и технических подпольях жилых зданий, а так же вследствие постепенного уплотнения и утончения слоя теплоизоляции в верхней части горизонтального изолируемого теплопровода под воздействием силы тяжести.

Из-за низкого качества теплоизоляции, во внутридомовых теплопроводах теряется значительная часть выработанной теплоты, что приводит к ощутимому перерасходу топливно-энергетических ресурсов.

Для устранения вышеуказанных недостатков необходима повсеместная замена устаревших теплоизоляционных конструкций и материалов внутридомовых сетей горячего водоснабжения и отопления на современные.

Задача данной статьи – анализ свойств современных теплоизоляционных материалов, представленных на рынке и выбор изделий, наиболее полно соответствующих требованиям, предъявляемым к теплоизоляции внутридомовых теплопроводов.

В соответствии с СНиП 2.04.14-88* «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов», тепловая изоляция трубопроводов должна отвечать следующим требованиям:

Для теплоизоляционного слоя трубопроводов с положительными температурами содержащихся в них веществ для всех способов прокладок, кроме бесканальной, должны применяться материалы и изделия со средней плотностью не более 400 кг/м3и теплопроводностью не более 0,07 Вт/(м×°С) (п.

2.3);Не допускается предусматривать теплоизоляционные конструкции из горючих материалов для трубопроводов, расположенных в зданиях, кроме зданий IV a и V степеней огнестойкости (п. 2.15). К таким типам зданий относятся жилые здания высотой не более 5 м, не считая верхнего технического этажа (в числе других требований).

Данным нормативным требованиям соответствуют следующие известные материалы, пригодные для теплоизоляции трубопроводов:

Изделия из пенопласта ФРП-1, резопена и некоторых типов пенополистирола;Изделия из минеральной и стеклянной ваты;Песок перлитовый вспученный мелкий, ГОСТ 10832-83, марок 75, 100 и 150.Пенопласт термореактивный ФК-20 и ФФ, жесткий, ТУ 6-05-1303-76, марки ФФ;Покрытия из пенополиуретана; Изделия из вспененного синтетического каучука;Изделия из вспененного полиэтилена с огнегасящими добавками.

Анализируя список теплоизоляционных материалов, удовлетворяющих нормативным требованиям, можно сделать вывод о том, что сырьем для их изготовления служит минеральное волокно, пенопласт на основе фенолоформальдегидных смол и некоторых типов пенополистирола, резопен, пенополиуретан, вспененный каучук, а так же вспененный полиэтилен с огнегасящими добавками.

Преимуществами теплоизоляционных материалов из минеральной и стеклянной ваты являются широкий температурный диапазон применения (до +1000ºС), негорючесть и относительно низкая стоимость. Этот тип теплоизоляционного материала имеет и недостатки:

а) Способность впитывать воду, что ухудшает теплоизоляционные свойства материала, хотя при сравнительно высокой рабочей температуре изоляции влага будет испаряться;

б) Нарушение структуры теплоизоляционного слоя в результате слеживания, что приводит к ухудшению теплоизоляционных свойств материала, что характерно для всех мягких волокнистых теплоизоляционных материалов.

Как показала практика, указанные недостатки не позволяют отнести изделия из минеральной и стеклянной ваты к эффективным теплоизоляторам для внутридомовых теплопроводов и рекомендовать их к использованию.

Изделия из пенопласта на основе фенолоформальдегидных смол и пенополистирола обычно горючи, хотя некоторые типы признаны трудно горючими и могут быть применены для теплоизоляции трубопроводов в жилых зданиях. Этот тип теплоизоляционных материалов имеет сравнительно невысокую стоимость, удобен в монтаже, но гигроскопичен.

Пенополиуретановая теплоизоляция разрушается под воздействием прямых солнечных лучей, при горении выделяет ядовитый газ, содержащий цианистоводородную смесь (HCN – hydrogen-cyanide) и поэтому не может быть применена в жилых зданиях.

Теплоизоляция на основе вспененного синтетического каучука обладает закрытой ячеистой структурой, что обеспечивает высокую степень сопротивления проникновению влаги. Температурный диапазон применения данного типа тепловой изоляции от -57 ºС до +150 ºС.

Вспененные каучуки относятся к категории трудно сгораемых, хотя и не распространяют пламя. Достоинство – удобство монтажа. Теплоизоляционные материалы из вспененного каучука имеют сравнительно высокую цену, но приемлемы по соотношению цена/качество.

Теплоизоляция на основе вспененного полиэтилена имеет закрытую ячеистую структуру, что обеспечивает высокую степень сопротивления проникновению влаги, температурный диапазон применения от -200 до +175°С. Вспененные полиэтилены с огнегасящими добавками могут быть применены в качестве теплоизоляции трубопроводов в жилых зданиях. Достоинство – удобство монтажа и сравнительно невысокая цена.

Следовательно, для применения в качестве тепловой изоляции трубопроводов систем отопления и горячего водоснабжения многоквартирных жилых зданий пригодны следующие типы теплоизоляционных материалов:

Изделия из трудно горючего пенополистирола;Теплоизоляция на основе вспененного синтетического каучука;Теплоизоляция на основе трудно горючего вспененного полиэтилена.

Как показал практический опыт, для потребителя наиболее важны следующие свойства тепловой изоляции:

Низкий коэффициент теплопроводности;Отсутствие способности впитывать воду;Стойкость к ультрафиолетовому излучению;Высокая химическая стойкость;Термостойкость (максимально допустимая температура в системах отопления жилых зданий 105°С, в соответствии с п. 1 прил. 11 СНиП 2.04.05-91* «Отопление, вентиляция и кондиционирование»);Разрешение к применению служб санитарного и пожарного контроля; Простота монтажа;Многократное использование;Невысокая цена.

Авторами было произведено исследование рынка теплоизоляционных материалов, удовлетворяющих требованиям к теплоизоляции трубопроводов систем отопления и горячего водоснабжения жилых зданий. В таблице 1 приведен перечень теплоизоляционных материалов, наиболее полно соответствующих вышеуказанным требованиям.

Таблица 1.

Наименование материала Трубки из вспененного синтетического каучука Скорлупы из фенольно-резольного пенопласта ФРП 1. Трубки и листы из вспененного полиэтилена Скорлупы из пенополистирола ПСБ-С Termaflex Мирелон Энергофлекс Коэф-т теплопроводности, Вт/(м К) при +25°С в сухом состоянии. 0,04 0,037-0,040 0,034 0,038 0,032 0,035 Впитывание воды нет слабое нет слабое Стойкость к воздействию прямых солнечных лучей высокая высокая высокая высокая Химическая стойкость высокая высокая высокая высокая Диапазон рабочих температур, °С От -200 до +175 От -150 до +150 От -80 до +95 От -65 до +90 От -40 до +100 От -188 до +85 Разрешение к применению служб санитарного и пожарного контроля Имеются российские сертификаты: соответствия, пожарный и санитарно – эпидемиологический (источник – build.rin.ru).

Пожарный класс Г1 по ГОСТ 30244-94 (допускается примене-ние в жилых зданиях), при сгорании не выделяет токсичных газов. Пожарный класс Г1 по ГОСТ 30244-94 (допу-скается применение в жилых зданиях), при сгорании не выделяет токсичных газов. (источник – www.termaflex.ru).

Самозатухающий (т. е. трудногорючий материал, допускается применение в жилых зданиях), при сгорании не выделяет токсичных газов.

Простота монтажа Надеваются на трубу при монтаже трубопро-водов или с использованием замка-защелки при установке на смонтированные трубопроводы. Устанавливаются на смонтированные рубопроводы. Устанавливаются как на смонтированные рубопроводы, так и во время монтажа.

Устанавливаются на смонтированные трубопроводы. Многократное использование Да, если при монтаже не использовался клей. Да, если при монтаже не использовался клей.

Да, если при монтаже не использовался клей. Да, если при монтаже не использовался клей. Цена 1,18 – 18,1 $ за 1 метр, в зависимости от диаметра, приемлема по соотноше-нию цена/качество (источник – www.arizol.ru/ cd-price-d.html) От 38 руб/м для трубы Ду50.

0,35-9,94 eur за 1 п. м, в зависимости от диаметра и толщины изоляционного слоя. (источник –  www.termaflex.ru) 0,21 – 1,83 $ за 1 п.

м, в зависимости от диаметра и толщины (источник –  www.gtp.ru) 20,1 руб/м2при толщине 6 мм, 43,5 руб/м2при толщине 10 мм; 0,19-7,12 $/п. м (трубка) (источник – uteplitel-tms.ru/) От 16 до 128 руб/п. м, в зависимости от диаметра и толщины изоляционного слоя.

(источник – www.sever-polimer.ru/) Фирма – производитель Armaflex (Польша) и др. ЗАО “ТОКЕМ” и др. Termaflex (Польша) Мирелон (Чехия) ЛИТ Трейдинг ООО «Север-полимер»

Библиографическая ссылка

Фомин Д.П., Штым А.С., Черненков В.П. ВЫБОР ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ДЛЯ ТРУБОПРОВОДОВ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ МНОГОКВАРТИРНЫХ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ // Современные наукоемкие технологии. – 2004. – № 2. – С. 165-167;URL: http://www.top-technologies.ru/ru/article/view?id=21725 (дата обращения: 12.10.2018).

Теплоизоляция трубопроводов — это комплекс мероприятий, направленных на то, чтобы воспрепятствовать теплообмену транспортируемого по ним носителя с окружающей средой. Тепловая изоляция трубопроводов применяется не только в системах отопления и поставки горячей воды, но и там, где по технологии требуется транспортировка веществ с какой-то определенной температурой, например, хладагентов.

Смысл теплоизоляции – использование средств, оказывающих термическое сопротивление теплообмену любого рода: контактному и осуществляемому посредством инфракрасного излучения.

Наибольшее применение, выраженное в числах, имеет тепловая изоляция трубопроводов тепловых сетей.

В отличие от Европы, централизованная система отопления господствует на всем постсоветском пространстве. Только в одной лишь России суммарная протяженность теплосетей составляет более 260 тыс. километров.

Значительно реже изоляция для труб отопления находит применение у частных домовладений, имеющих автономную систему отопления. Лишь в нескольких северных регионах частные дома подключаются к центральной теплотрассе с размещением труб отопления на улице.

Некоторым типам котлов, к примеру, мощным газовым или дизельным, требованиями свода правил СП 61.13330.2012 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов» предписано отдельное от здания размещения – в котельной, отстоящей от обогреваемого объекта на несколько метров. В их случае фрагмент обвязки, проходящий через улицу, обязательно нуждается в утеплении.

Способы прокладки труб

На улице изоляция трубопроводов отопления требуется и при открытом наземном размещении, и при скрытой прокладке – под землей.

Последний способ бывает канальным – в траншею сперва укладывается железобетонный желоб, а в нем уже размещаются трубы. Бесканальный способ размещения – непосредственно в грунте. Применяемые изоляционные материалы различаются не только по теплопроводности, но и паро-, водонепроницаемости, долговечности и способам монтажа.

Не столь очевидна необходимость утепления труб холодного водоснабжения. Однако без нее не обойтись в том случае, когда водопровод проложен открытым наземным способом — трубы требуется защищать от промерзания и последующего повреждения. Но и внутри зданий изолировать трубы водопровода тоже приходится –- для предотвращения конденсации влаги на них.

Стекловата, минеральная вата

Проверенные практикой эксплуатации изоляционные материалы. Отвечают требованиям СП 61.13330.2012, СНиП 41-03-2003 и нормам пожарной безопасности при любом способе прокладки. Представляют собой волокна диаметром 3-15 мкм, по структуре близкие к кристаллам.

Стекловата изготавливается из отходов стекольного производства, минвата из кремнийсодержащих шлаков и силикатных отходов металлургии. Различия их свойств незначительны. Выпускаются в виде рулонов, прошивных матов, плит и опрессованных цилиндров.

С материалами важно соблюдать осторожность и уметь правильно обращаться. Любые манипуляции должны выполняться в защитном комбинезоне, перчатках и респираторе.

Монтаж

Трубу оборачивают или обкладывают ватой, обеспечивая равномерную плотность заполнения по всей поверхности. Затем изоляцию, не слишком передавливая, фиксируют с помощью вязальной проволоки. Материал гигроскопичен и легко намокает, поэтому изоляция наружных трубопроводов из минеральной или стеклянной ваты требует установки пароизоляционного слоя из материала с низкой паропроницаемостью: рубероида или полиэтиленовой пленки.

Поверх него размещается покровный слой, препятствующий проникновению осадков – кожух из кровельной жести, оцинкованного железа или листового алюминия.

Базальтовая (каменная) вата

Более плотная, чем стекловата.

Волокна изготавливаются из расплава габбро-базальтовых пород. Абсолютно негорюча, кратковременно выдерживает воздействие температур вплоть до 900° C. Далеко не любые изоляционные материалы могут как базальтовая вата длительно контактировать с поверхностями, нагретыми до 700°С.

Теплопроводность сопоставима с полимерами, варьируется от 0,032 до 0,048 Вт/(м·K). Высокие эксплуатационные показатели позволяют использовать ее теплоизоляционные свойства не только для трубопроводов, но и при обустройстве горячих дымоходов.

Выпускается в нескольких вариантах:

как и стекловата, рулонами;в форме матов (прошитых рулонов);в виде цилиндрических элементов с одной продольной прорезью;в виде прессованных фрагментов цилиндра, так называемых скорлуп.

Последние два исполнения имеют разные модификации, отличающиеся плотностью и наличием теплоотражающей пленки. Прорезь цилиндра и края скорлуп могут быть выполнены в виде шипового соединения.

СП 61.13330.2012 содержит указание о том, тепловая изоляция трубопроводов обязана соответствовать требованиям безопасности и защиты окружающей среды. Сама по себе базальтовая вата этому указанию соответствует в полной мере.

Производители часто прибегают к хитрости:чтобы улучшить потребительские показатели – придать ей гидрофобность, большую плотность, паропроницаемость они используют пропитки на основе фенолоформальдегидных смол. Поэтому 100% безопасной для человека ее назвать нельзя. Перед применением базальтовой ваты в жилом помещении желательно изучить ее гигиенический сертификат.

Монтаж

Волокна утеплителя прочнее, чем у стекловаты, поэтому попадание его частиц в организм через легкие или кожу почти исключено. Однако при работах все же рекомендуется использовать перчатки и респиратор.

Монтаж рулонного полотна не отличается от того способа, каким осуществляется изоляция труб отопления стекловатой.Теплозащита в виде скорлуп и цилиндров крепится на трубы с помощью монтажного скотча или широкого бандажа. Несмотря на некоторую гидрофобность базальтовой ваты, на изолированные с ее помощью трубы также требуется гидрозащитная паропроницаемая оболочка из полиэтилена или рубероида, и дополнительная, из жести либо плотной алюминиевой фольги.

Вспененный полиуретан (пенополиуретан, ППУ)

Более чем в два раза сокращает тепловые потери по сравнению со стекловатой и минеральной ватой.

К числу его преимуществ относят: низкую теплопроводность, отличные гидроизоляционные свойства. Заявляемый производителями срок службы – 30 лет;. Диапазон рабочей температуры от -40 до +140 °С, максимальная выдерживаемая в течении короткого времени – 150 °С.

Основные марки ППУ относятся к группе горючести Г4 (сильногорючие). При изменение состава с помощью добавки антипиренов им присваивается Г3 (нормальногорючие).

Хотя пенополиуретан отлично подходит как изоляционный материал для труб отопления, имейте ввиду, что СП 61.13330.2012 разрешает применение подобной теплоизоляции только в одноквартирных жилых домах, а СП 2.13130.2012 ограничивает их высоту двумя этажами.

Теплоизоляционное покрытие выпускается в виде скорлуп – полукруглых сегментов со шпунтовыми замками на торцах. В продаже имеются и готовые стальные трубы в изоляции из пенополиуретанас предохраняющей оболочкой из полиэтилена.

Монтаж

Скорлупы закрепляются на отопительной трубе с помощью стяжек, хомутов, пластикового или металлического бандажа. Как и многие полимеры, материал не переносит длительного воздействия солнечного света, поэтому открытый наземный трубопровод при использовании ППУ-скорлуп нуждается в покровном слое, к примеру, из оцинкованной стали.

Для подземного бесканального размещения теплоизоляционные изделия укладывают на водостойких и температусточивых мастиках либо клеях, а снаружи изолируют водонепроницаемым покрытием.Необходимо также позаботиться об антикоррозионной обработке поверхности металлических труб – даже проклеенное замковое соединение скорлуп недостаточно плотно, чтобы предотвратить конденсацию водяного пара из воздуха.

Пенополистирол (пенопласт, ППС)

Выпускается в виде скорлуп, внешне практически не отличающихся от пенополиуретановых – те же размеры, такое же замковое соединение «шип-паз». Но диапазон температуры применения, от -100 до +80 °С, при всей этой внешней схожести делает невозможным или ограниченным его применение для тепловой изолировки трубопровода отопления.

В СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» указано, что в случае двухтрубной системы теплоснабжения максимальная температура подачи может достигать 95°С. Что же касается обратных стояков отопления, то здесь не все так однозначно: считается, что в них температура не превышает 50 °С.

Утепление пенопластом чаще используется для труб холодного водопровода и канализации.Однако он может быть использован поверх других утеплителей с более высокой допустимой температурой применения.

Материалу присущ ряд некоторых недостатков: сильногорюч (даже с добавкой антипиренов), плохо переносит химические воздействия (растворяется в ацетоне), осыпается шариками при длительном воздействии солнечного излучения.

Существуют и другие, не полистирольные пенопласты – формальдегидные, или коротко, фенольные. По сути это совершенно другой материал. Он лишен указанных недостатков, успешно применяется как теплоизоляция трубопроводов, но не настолько широко распространен.

Монтаж

Скорлупы закрепляются на трубе с помощью бандажа либо фольгированным скотчем, допускается приклеивание их к трубе и между собой.

Вспененный полиэтилен

Диапазон температур, при которых допускается применение вспененного полиэтилена высокого давления, от -70 до +70 °С. Верхняя граница не сочетается с максимальной температурой трубы отопления, обычно принимаемой при расчетах. Это значит, что как тепловая изоляция трубопроводов материал малопригоден, но может использоваться в роли изолирующего слоя поверх жаростойкого.

Пенополиэтиленовая изоляция нашла практически безальтернативное применение в качестве защиты от промерзания труб водопроводных.Очень часто она используется как пароизоляция и гидроизоляция.

Выпускается материал в виде листов либо в виде гибкой толстостенной трубы. Последняя форма чаще применяется, так как более удобна для утепления водопровода. Стандартная длина – 2 метра.

Цвет варьируется от белого до темно-серого. Возможно наличие покрытия из алюминиевой фольги, отражающей ИК излучение. Различия касаются внутренних диаметров (от 15 до 114 мм), толщины стенок (от 6 до 30 мм).

Применение обеспечивает температуру на трубе выше точки росы, а значит препятствует появлению конденсата.

Монтаж

Простой путь с худшими пароизоляционными результатами – разрезать пенистый материал по небольшому углублению вдоль боковой поверхности, раскрыть кромки и одеть на трубу. Затем обмотать по всей длине монтажным скотчем.

Более сложное решение (и далеко не всегда осуществимое) – перекрыть воду, полностью разобрать утепляемые участки водопровода и надеть цельные отрезки. Затем собрать все обратно.

Полиэтилен закрепить стяжками. В этом случае уязвимым местом станется только стык отрезков. Его можно склеить либо также замотать скотчем.

Вспененный каучук

Вспененный синтетический каучук с закрытопористой структурой – наиболее универсальный материал для сохранения тепла и холода. Рассчитан на диапазон температур от -200 до +150 °С. Соответствует всем требованиям экологической безопасности.

Применяется как изоляция трубопроводов холодной воды, изоляция труб отопления, часто встречается в холодильных системах и системах вентиляции.Трубы для отопления, проложенные внутри зданий и изолированные каучуком, не требуют установки пароизоляционного слоя.

Внешне похож на вспененный полиэтилен, выпускается также в виде листов и гибких толстостенных труб. Монтаж тоже практически не отличается, за исключением того, что такая тепловая изоляция труб может крепиться на клей.

Жидкие утеплители

Успешно применяется технология, которая позволяет самостоятельно напылять пену из полиуретанового состава на уже готовые конструкции. Отличные адгезионные свойства позволяют использовать его не только для изоляции трубопроводов, но и наносить на прочие элементы, нуждающиеся в утеплении: фундамент, стены, кровлю. Покрытие, помимо теплозащиты, обеспечивает гидро, пароизоляцию, обеспечивает антикоррозионную устойчивость.

Заключение

Правильно выполненный монтаж тепловой изоляции — залог того, что труба не потеряет тепло, а потребитель не замерзнет. Замерзание же трубопровода холодного водоснабжения неизменно приводит к его разрыву.

Вплоть до последнего времени на скрытых и открытых теплотрассах обычными изоляционным материалом была стекловата. Ее недостатки проистекают один из другого. Такое покрытие требует постоянного контроля.

Даже при незначительном повреждении защищающего поверхностного слоя паропроницаемость и гигроскопичность сводят всю экономию на нет. Влага является причиной низкого термического сопротивления и преждевременного разрушения. Значительно улучшить ситуацию помогут современные изоляционные материалы с ячеистой структурой, инертные к воздействию пара и воды: пенополиуретан, вспененный каучук, пенополиэтилен.

Источники:

• www.top-technologies.ru
• teplota.guru