Рекомендации по применению теплоизоляционных материалов и конструкций для трубопроводов, оборудования и емкостей

В статье рассмотрены условия и области применения теплоизоляционных материалов и конструкций. Даны рекомендации по использованию минеральной ваты, полистиролбетона и пенополиуретана.

Тепловая изоляция из минеральной ваты

Большая часть магистральных и распределительных тепловых сетей до последнего времени прокладывалась в непроходных подземных каналах с тепловой изоляцией из минеральной ваты (шлаковаты).

Опыт эксплуатации показал, что теплотрассы с таким типом изоляции не обеспечивают надежное и экономичное теплоснабжение потребителей вследствие большой частоты повреждений труб из-за наружной коррозии и значительных потерь тепла через изоляцию из-за ее увлажнения и разрушения.

Шлаковата, являясь материалом гидрофильным, увлажняется от капиллярной влаги даже при отсутствии непосредственного контакта с водой. В результате – ее теплоизоляционные свойства значительно ухудшаются.

В соответствии с требованиями нормативно-технических документов (НТД) при подземной прокладке теплопроводов в непроходных каналах в качестве защитного слоя тепловой изоляции используется асбоцементная штукатурка по металлической сетке или пластиковые материалы с проклейкой швов. На практике, как правило, защитный слой не выполняется или выполняется некачественно, в результате чего увлажняется минеральная вата, а следовательно увеличиваются тепловые потери. Наличие же в шлаковате окислов серы приводит к интенсивной наружной коррозии труб.

Необходимо отметить, что при сильном увлажнении изоляции из минеральной ваты ее теплоизоляционные свойства снижаются и не восстанавливаются в течение всего срока эксплуатации, а при непосредственном контакте с водой (при свищах и разрывах труб, при отсутствии оклеечной гидроизоляции перекрытия каналов, при подтоплении каналов) тепловая изоляция полностью разрушается.

Как показывает опыт эксплуатации фактическая теплопроводность тепловой изоляции из минеральной ваты на эксплуатируемых теплотрассах превышает расчетную в 1,5 - 2,5 раза. К примеру, сверхнормативные потери тепла теплотрассы Ду=500 мм протяженностью 100 п. м. при различных состояниях изоляции из минеральной ваты составляют от 48 до 975 Гкал за отопительный период.

Годовые сверхнормативные тепловые потери теплотрассы Ду=500 мм протяженностью 100 п. м. при сильном увлажнении изоляции составляют 366 Гкал (более 83 тыс. руб. при стоимости 227 руб. с НДС за 1 Гкал. Выше изложенное подтверждается опытом эксплуатации тепловых сетей г. Иваново.

Несмотря на ежегодную замену труб в больших количествах, коэффициент превышения фактических тепловых потерь над нормативными для подземной прокладки в результате проведенных испытаний в 2000 г. составил 2,24.

С целью повышения надежности работы тепловых сетей и уменьшения тепловых потерь, при сооружении и ремонтах сетей целесообразно использовать более эффективные теплоизоляционные материалы, например, полистиролбетон и пенополиуретан, а также теплоизоляционные конструкции из этих материалов, выпускаемых предприятиями Ивановской области.

Минеральная вата может применяться для тепловой изоляции теплопроводов, расположенных в помещениях, в проходных тоннелях и при надземной прокладке на высоких опорах, при этом покровный слой изоляции должен выполняться в соответствии с НТД и исключать увлажнение минеральной ваты.

Стоимость тепловой изоляции двухтрубной прокладки теплопроводов Ду=500 мм из минеральной ваты составляет 468 руб.(с НДС) за 1 п.м.

Тепловая изоляция из полистиролбетона

Полистиролбетон разработан научно-исследовательским проектно-конструкторским и технологическим институтом бетона и железобетона (НИИ ЖБ) как теплоизоляционный материал для изоляции надземных и подземных трубопроводов тепловых сетей, а также для устройства утепления наружных стен, кровель и других элементов ограждения зданий различного назначения.

Тепловая изоляция из пенополиуретана (ППУ)

В мировой практике для изоляции тепловых сетей с начала 1970-х гг. используются жесткие пенополиуретаны (ППУ), имеющие существенные преимущества перед другими теплоизоляционными материалами.

Тепловая изоляция из пенополиуретана по сравнению с изоляцией из минеральной ваты имеет существенные преимущества:

- значительное снижение потерь тепла вследствие более низкого коэффициента теплопроводности как в сухом состоянии, так и в состоянии естественной влажности;

- достаточная механическая прочность, исключающая ухудшение теплоизоляционных характеристик от уплотнения при монтаже;

- долговечность без ухудшения теплоизоляционных характеристик;

- коррозионная пассивность по отношению к металлу;

- малое водопоглощение;

- экологическая безопасность.

ППУ относится к горючим веществам, но горит только при наличии источника пламени (степень пожароопасности определяется маркой ППУ по ОСТ 6-55-455-90). ППУ взрывобезопасен.

Показатели ППУ изоляции определяются применяемыми при изготовлении компонентами и их соотношением.

Пенополиуретан в качестве тепловой изоляции используется:

- в теплоизоляционной конструкции типа «труба в трубе»;

- в виде скорлуп для изоляции трубопроводов;

- в виде плит для изоляции теплообменного оборудования и емкостей;

- в виде напыления на трубопроводы и теплообменное оборудование.

Теплоизоляционная конструкция «труба в трубе»

При такой конструкции изолированные пенополиуретаном стальные трубы защищаются наружной гидроизоляционной трубой-оболочкой из полиэтилена при бесканальной прокладке или оцинкованной сталью при надземной прокладке. Гидротеплоизолирование труб производится в заводских условиях, а на месте монтажа выполняются работы по изоляции сварных соединений скорлупами из ППУ и термоусадочной лентой.

Использование пенополиуретана обеспечивает надежность и долговечность конструкции без ухудшения показателей в течение не менее 30 лет при температуре теплоносителя до 135 °С, при этом допускается кратковременное воздействие температуры до 150 °С.

По сравнению с использованием традиционных теплоизоляционных материалов в трубопроводах с ППУ изоляцией:

- тепловые потери ниже в 2-2,5 раза;

- удельная повреждаемость конструкции «труба в трубе» почти в 10 раз меньше;

- годовые затраты на эксплуатацию ниже в 9-10 раз.

Надежность теплотрассы возрастает при оснащении ее системой оперативного дистанционного контроля за состоянием изоляции, которая позволяет осуществлять непрерывный или периодический контроль состояния изоляции и своевременно выявлять места повреждений с высокой точностью. В тепловых сетях АО «Мосэнерго», где бесканальная прокладка из предварительно теплогидроизолированных труб применяется с 1995 г., теплотрассы в обязательном порядке оснащаются системой контроля состояния изоляции, хотя она и существенно удорожает сооружение теплотрасс.

Применение предварительно теплогидроизолированных труб рекомендуется для подземных бесканальных, канальных и надземных прокладок при соблюдении следующих условий:

1. Качество сетевой воды по содержанию растворенного кислорода и углекислоты должно быть не ниже требований «Правил технической эксплуатации электростанций и сетей».

2. Теплотрассы должны обязательно оснащаться системой контроля за состоянием изоляции.

К списку статей