Тепловая изоляция труб, наружных трубопроводов

 

Тысячи километров трубопроводов, паропроводов протянулись по всей России. По одним трубам транспортируется газ, по другим нефть, некоторые транспортируют тепло, воду в наши жилища, другие удаляют из них использованную жидкость. Трубы трудятся везде, на заводах, фабриках, школах, институтах, больницах, прачечных, охлаждают турбины ГРЭС, трубопроводы, паропроводы словно вены человеческого организма опоясали всю Россию, без них никуда.

Трубопроводом называется устройство предназначенное для транспортировки жидких, газообразных или сыпучих веществ. В зависимости от транспортируемой среды применяются термины: водопровод, газопровод, паропровод, нефтепровод, воздухопровод, маслопровод, кислотопровод, кислородопровод, бензопровод, молокопровод и т.д. Основными общими параметрами трубопровода и арматуры являются: условный диаметр прохода трубы DN (Dy), мм, условное давление РN (ру), МПа и рабочая температура tp, С среды в трубопроводе или паровпроводе. Большая часть из перечисленных трубопроводов требует надежного утепления с применением современных качественных утеплителей.

Производители утеплителей предлагают различную теплоизоляцию и технические решения для утепления труб водопроводов и паропроводов. Утепление водопроводов и паропроводов возможно с применением различных утеплителей. Но все материалы для теплоизоляции труб, трубопроводов, паропроводов, какой бы выбор Вы не сделали, объединяет единый принцип утепления. Теплоизоляцией водопровода или паропровода является воздух, находящийся в пространстве используемого утеплителя. Таким образом, с точки зрения теплопроводности практически неважно, какой утеплитель использован для теплоизоляции труб или трубопроводов – все качественные утеплители имеют практически одинаковый уровень теплоизоляции. Отличаются прочие характеристики утеплителей – пожаробезопасность, паропроницаемость при утеплении, долговечность, стоимость утеплителя и т.д. Теплоизоляция для утепления труб, паропроводов производится в виде скорлуп, цилиндров, полуцилиндров, плит, матов или шнура, выбор за Вами.

Универсального утеплителя для изоляции труб, трубопроводов не бывает. Для каждого отдельного проекта утепления необходимо сделать выбор своего утеплителя, который обеспечит необходимые задачи изоляции трубопровода.

Задачи теплоизоляции труб, трубопроводов, расчет толщины изоляции

Расчет толщины тепловой изоляция труб в зависимости от назначения трубопровода и требований СНиП может выполнятся и соответственно решать одну из задач:

Теплоизоляция с целью обеспечения заданной плотности теплового потока

Допустимое значение плотности теплового потока с поверхности изолированного трубопровода может определяться требованиями технологического процесса, общим тепловым балансом предприятия или нормативными значениями плотности теплового потока по Приложению 4 СНиП 2.04.14-88 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов». Расчет толщины тепловой изоляции трубопроводов надземной прокладки выполняется по заданной плотности теплового потока, зависит от расположения изолируемого трубопровода (на открытом воздухе или в помещении), температуры окружающего воздуха, температуры теплоносителя, наружного диаметра трубы и величины заданного или нормального теплового потока.

Теплоизоляция с целью обеспечения заданной температуры на поверхности

Расчет тепловой изоляции по заданной температуре на поверхности трубопровода выполняют в случае, когда тепловые потери не регламентированы, но, в соответствии с требованиями техники безопасности, необходимо защитить обслуживающий персонал от ожогов или снизить тепловыделения в помещении. В соответствии с санитарными нормами и требованиями СНиП 41-03-2003 температура на поверхности изоляции труб, расположенных в помещении, не должна превышать 35С при температуре теплоносителя ниже 100С и 45С при температуре теплоносителя 100С и более. В обслуживаемой зоне на открытом воздухе температура поверхности изоляции должна быть по СНиП не выше 55С при металлическом защитном покрытии и 60С для других видов покрытий теплоизоляции трубы. Толщина изоляции, определяемая расчетом по заданной температуре на ее поверхности, зависит от расположения изолируемого трубопровода (на открытом воздухе или в помещении), температуры окружающего воздуха (to), температуры теплоносителя (tm), наружного диаметра трубы (dн) и коэффициента теплоотдачи от поверхности тепловой изоляции трубы к окружающему воздуху (αн), Вт/(м2*К). При выборе и расчете защитного покрытия тепловой изоляции трубопровода, расположенного в помещении, следует учитывать радиационные свойства его поверхности. Для снижения толщины слоя теплоизоляциии труб рекомендуется применять неметаллическое защитное покрытие с высоким коэффициентом излучения. Для тех же условий расчета при металлическом защитном покрытии изоляции расчетная толщина теплоизоляции трубы существенно выше.

Изоляция трубопровода от замерзания содержащихся в них жидкостей

Расчет толщины теплоизоляция трубопроводов, расположенных на открытом воздухе, осуществляется с целью предотвращения замерзания жидкости при прекращении ее движения. Как правило, такой расчет утеплителя важен для трубопроводов малого диаметра, имеющих малый запас аккумулированного тепла. Время, на которое изоляция может предохранить транспортируемую жидкость от замерзания при остановке ее движения, зависит от температуры жидкости и окружающего воздуха, скорости ветра, внутреннего диаметра, толщины и материала стенки трубы, параметров транспортируемой жидкости. Чем больше диаметр и выше температура жидкости, тем меньше вероятность замерзания. С повышением относительной влажности воздуха при отсутствии вентиляции толщина изоляции значительно возрастает.

Теплоизоляция трубопровода от конденсации влаги на поверхности теплоизоляции

Расчет толщины теплоизоляции трубопроводов с целью предотвращения конденсации влаги из воздуха на поверхности изоляции выполняют для оборудования, расположенного в помещении, содержащего вещества с температурой ниже температур окружающего воздуха, в том числе холодную воду. Для объектов, расположенных на открытом воздухе такой расчет утеплителя не выполняют. На величину толщины теплоизоляции для предотвращения конденсации влаги из воздуха на поверхности теплоизоляционной конструкции влияют относительная влажность окружающего воздуха, температура воздуха в помещении и вид защитного покрытия утеплителя. С повышением относительной влажности воздуха при отсутствии вентиляции толщина изоляции по расчету значительно возрастает.

Теплоизоляция трубопроводов тепловых сетей двухтрубной подземной канальной прокладки.

Толщина теплоизоляции труб при двухтрубной подземной канальной прокладке выбирается по требованиям СНиП и расчитывается исходя из характеристик теплоизоляции, температуры теплоносителя, температуры грунта на глубине заложения, характеристик трубы и ряда других показателей. Расчет толщины теплоизоляции для подающей и обратной трубы как правило выполняется одинаково.

Выбор утеплителя для теплоизоляции труб, трубопроводов

При монтаже и во время эксплуатации в теплоизоляционной конструкции теплоизоляция для утепления водопроводных и канализационных труб, резервуаров, дымоходов, технологических трубопроводов и оборудования подвергается температурным, влажностным, механическим, вибрационным и прочим воздействиям. Это определяет перечень предъявляемых требований к утеплению трубопровода и применяемым трубным теплоизоляционным материалам (их прочности, теплопроводности), формирует их цену.

Физико - механические свойства и теплопроводность теплоизоляции для утепления труб водопровода, канализации, дымоходов, резервуаров и оборудования оказывают определяющее влияние на энергоэффективность, надежность и долговечность конструкций промышленного утепления трубопроводов, трудоемкость монтажа утепления, возможность ремонта теплоизоляции труб в процессе эксплуатации водопровода, канализации и других конструкций.

Основными показателями, характеризующими физико - технические, эксплуатационные свойства теплоизоляции для утепления водопровода, канализации, дымоходов и пр. являются: плотность трубного утеплителя, теплопроводность, температуростойкость, сжимаемость, упругость материала, прочность на сжатие утеплителя при 10% деформации, вибростойкость, формостабильность, горючесть, водостойкость и стойкость к воздействию химически агрессивных сред, содержание в утеплителе для трубопроводов органических веществ, их биостойкость и долговечность.

Характеристики теплоизоляции для утепления трубопроводов, оборудования и конструкций

Теплопроводность теплоизоляционных материалов для утепления труб при прочих равных условиях определяет необходимую толщину слоя утепления труб, а следовательно и нагрузки от утеплителя на трубопровод, конструктивные, монтажные характеристики теплоизоляционной конструкции водопровода, канализации, дымохода и т.д.

Теплопроводность утеплителя для труб возрастает с повышением температуры теплоизоляционного материала водопровода, канализации и пр. Расчетные значения теплопроводности мягкой и полужесткой теплоизоляции трубопроводов различных производителей в конструкции утепления определяются с учетом степени монтажного уплотнения трубного утеплителя, шовности конструкции, наличия крепежных деталей.

При использовании теплоизоляции для утепления водопроводных или канализационных труб оклеенной с одной стороны фольгой или стеклохолстом, монтаж теплоизоляции трубопровода осуществляется оклеенной стороной наружу. В процессе эксплуатации теплоизоляционного материала в конструкции, максимальная температура на наружной поверхности слоя теплоизоляции труб с фольгой или стеклохолстом не должна превышать 100ºС.

Прочностные, деформационные характеристики объекта теплоизоляции, расчетные допустимые нагрузки от утеплителя на опоры конструкции, другие элементы изолируемой поверхности водопровода или канализации обязательно учитывают при выборе теплоизоляционного материала для утепления труб.

Так при утеплении пластмассовых трубопроводов, с учетом пластичности материала трубы водопровода или канализации при повышенных температурах, наиболее эффективны легкие теплоизоляционные материалы с низкой теплопроводностью.

При утеплении стальных трубопроводов канализации или водопровода, конструкций вертикальных резервуаров для хранения воды, нефти и нефтепродуктов, энергетического оборудования допустимая нагрузка от теплоизоляции ограничивается значениями 32 ÷ 34 кг/м2, следовательно могут применяться теплоизоляционные материалы большей плотности (до 125 кг/м3), такие как утеплители Роквул Тех Мат, Вайред Мат, прошивные теплоизоляционные маты Назаровского завода и т.д.

Прекрасным теплоизоляционным материалом для утепления труб и трубопроводов имеющим высокую прочность и низкую теплопроводность являются навивные теплоизоляционные цилиндры ROCKWOOL, представляющие из себя базальтовую скорлупу плотностью от 80 до 150 кг/м3.

Требования пожарной безопасности определяют выбор теплоизоляционного материала для утепления труб, газовых трубопроводов, иных конструкций в соответствии с нормами технологического проектирования соответствующих отраслей промышленности с учетом положений СНиП 2.04.14-88 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов».

Для таких отраслей промышленности, как газовая, нефтехимическая, химическая, производство минеральных удобрений, ведомственные нормы допускают утепление труб, наружных трубопроводов, резервуаров, оборудования и других конструкций только негорючими (НГ) или трудногорючими (Г1) теплоизоляционными материалами. При выборе теплоизоляционных материалов слоя утепления и защитного покрытия для теплоизоляционных конструкций учитывается поведение теплоизоляционной конструкции в целом в условиях пожара.

Пожарная опасность теплоизоляционных конструкций наряду с другими факторами зависит от горючести и температуростойкости утеплителя и защитного покрытия, его механической прочности в условиях огневого воздействия. Негорючие или трудногорючие волокнистые теплоизоляционные материалы при определенных условиях могут поглощать горючие вещества (нефтепродукты, масла и др.), которые влияют на горючесть утеплителя и материала конструкции, способны самовоспламеняться. Это также учитывается при проектировании системы утепления и выборе утеплителя.

Долговечность теплоизоляционного материала зависит от особенностей конструкции, месторасположения изолируемого объекта, режима работы оборудования, агрессивности окружающей среды, механических нагрузок на утеплитель, наличия вибраций. Долговечность утепления и теплоизоляционной конструкции в целом, в значительной степени определяется долговечностью материала защитного покрытия слоя утепления.

Санитарно-гигиенические требования к утеплителю особенно важны при проектировании объектов с технологическими процессами, требующими высокой чистоты, например, в микробиологии, радиоэлектронике, фармацевтической промышленности. В этих условиях применяются теплоизоляционные материалы или конструкции, не допускающие при утеплении труб, трубопроводов, резервуаров и оборудования загрязнения воздуха в помещениях.

Производители трубной теплоизоляции предлагают различные технические решения для утепления водопроводных, канализационных, газовых труб, дымоходов основанные на использовании различных трубных утеплителей.

Но всю теплоизоляцию объединяет единый принцип действия, при котором теплоизолятором является воздух, находящийся в пространстве используемого трубного утеплителя. Таким образом, с точки зрения теплопроводности практически неважно, какой утеплитель и какого производителя использован для теплоизоляции водопроводных, канализационных или газовых труб – все качественные трубные утеплители имеют практически одинаковый уровень теплопроводности.

Отличаются прочие характеристики трубных утеплителей разных производителей – пожаробезопасность, паропроницаемость, долговечность, стоимость и т.д. Теплоизоляция округлых поверхностей производится в виде скорлуп, цилиндров, полуцилиндров, плит, матов или шнура.