Б.М. Шойхет, канд.техн.наук, зав.отделом,
Л.В. Ставрицкая, гл.специалист, АО «Теплопроект»
ТЕПЛОВАЯ ИЗОЛЯЦИЯ ТРУБОПРОВОДОВ ТЕПЛОВЫХ
СЕТЕЙ В КАНАЛАХ
Реализация программы энергосбережения в РФ в значительной степени определяется надежным и экономичным функционированием систем теплоснабжения в промышленности и ЖКХ.
Тепловые сети являются одним из основных элементов систем централизованного теплоснабжения. Наиболее экономичным видом прокладки теплопроводов тепловых сетей является надземная прокладка. Однако, с учетом архитектурно-планировочных требований, требований экологии, в населенных пунктах основным видом прокладки является подземная прокладка в проходных, полупроходных и непроходных каналах. Бесканальные теплопроводы, являясь более экономичными по капитальным затратам на их сооружение, применяются в тех случаях, когда они по теплотехнической эффективности и долговечности не уступают теплопроводам в непроходных каналах.
Требования к тепловой изоляции подземных трубопроводов канальной прокладки, изложены в СНиП ……… Тепловые сети.
Методы расчета теплоизоляции и нормы тепловых потерь теплоизолированными трубопроводами в каналах в зависимости от диаметра трубопровода, температуры теплоносителя и вида прокладки (надземная или подземная) приведены в СНиП 2.04.14-88 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов» с изменением №1.
Следует отметить, что в связи с быстро изменяющейся конъюнктурой цен на тепловую энергию и теплоизоляционные материалы и значительной их дифференциацией по регионам РФ, введенные изменением №1 к СНиП 2.04.14-88 нормы тепловых потерь трубопроводов и оборудования подлежат пересмотру в 2001-2002г.г.
На первом этапе новые нормы тепловых потерь будут включаться в территориальные строительные нормы (ТСН), разрабатываемые АО «Теплопроект» для ряда регионов РФ..
Расчет тепловых потерь трубопроводов в канале с удовлетворительной для практики точностью выполняется по инженерной методике, учитывающей термическое сопротивление теплоизоляционного слоя, сопротивление теплоотдаче на границе теплоизоляции и стенок канала с воздухом в канале и термическое сопротивление грунта. Термическое сопротивление грунта рассчитывается по известной формуле Форхгеймера, учитывающей теплопроводность грунта в условиях эксплуатации, диаметр теплопровода и глубину его заложения.
При двухтрубной прокладке толщина теплоизоляционного слоя обратного трубопровода с учетом условий монтажа принимается равной толщине теплоизоляции подающего трубопровода.
Институтом «Теплопроект» для проведения указанных расчетов разработана компъютерная программа в операционной системе Excel c использованием элементов языка программирования Visual Basic, облегчающая проведение трудоемких расчетов и анализ их результатов.
Типовые конструкции теплоизоляции для трубопроводов в каналах, разработанные институтом «Теплопроект» приводились ранее в альбоме - серия ……, однако с учетом изменившихся требований к теплозащите, новой номенклатуры теплоизоляционных материалов, приведенные в нем технические решения устарели, а альбом в настоящее время отменен.
Отсутствие типовых технических решений усложняет работу проектировщиков, повышает степень их ответственности и указывает на недопустимость выполнения работ по тепловой изоляции тепловых сетей без проектной документации. За последние годы институт располагает данными о фактах необоснованного применения теплоизоляционных материалов, некачественного выполнения работ, несоблюдения норм тепловых потерь при выполнении работ неспециализированными организациями без небходимой проектной документации.
Конструкции теплоизоляции трубопроводов тепловых сетей состоят из теплоизоляционного слоя, защитного покрытия и деталей крепления.
В качестве теплоизоляционного слоя наибольшее применение в практике находят теплоизоляционные изделия на основе минерального волокна, а именно минераловатные маты и мягкие плиты, выпускаемые различными предприятиями по ГОСТ ……и Техническим условиям (ТУ) различных производителей.
Эффективными теплоизоляционными изделиями для прокладываемых в каналах трубопроводах тепловых сетей являются минераловатные цилиндры, производимые ЗАО «Минеральная вата». Сравнительно высокая стоимость этих изделий компенсируется снижением трудозатрат на монтаже и повышенным сроком службы теплоизоляционной конструкции и теплопровода в целом.
Несомненным преимуществом этих изделий является их формостабильность, которая повышает их теплотехническую эффективность за счет исключения монтажного и эксплуатационного уплотнения в конструкции.
Практика показывает, что при использовании мягких теплоизоляционных изделий в конструкциях теплоизоляции горизонтальных трубопроводов в процессе эксплуатации наблюдается снижение толщины теплоизоляционного слоя по верхней образующей трубопровода и провисание конструкции в нижней ее части, что приводит к сверхрасчетным тепловым потерям. В конструкциях на основе формостабильных минераловатных цилиндров это негативное явление практически не наблюдается.
Применение формостабильных теплоизоляционных изделий обеспечивает снижение трудозатрат при монтаже теплоизоляции тепловых сетей в каналах.
В условиях эксплуатации теплоизоляционные конструкции теплопроводов в канале подвергаются воздействию факторов, которые снижают их теплозащитные свойства и эксплуатационную надежность. Каналы обеспечивают защиту тепловых сетей от внешних механических воздействий, однако не защищают от увлажнения.
Увлажнение теплоизоляционного материала в конструкции может происходить как грунтовыми водами, так и конденсатом стекающим со стенок канала на изоляцию.
Минераловатные цилиндры ЗАО «Минеральная вата» в процессе изготовления обрабатываются гидрофобизирующими составами, после чего их водопоглощение при полном погружении не превышает … % массе, что особенно важно с учетом их возможного увлажнения в конструкции.
В конструкциях теплоизоляции подземных трубопроводов канальной прокладки, с учетом возможного попадания в конструкцию капельной влаги рекомендуется применять только гидрофобизированные теплоизоляционные материаы.Применение негидрофобизированных теплоизоляционных материалов снижает энергоэффективность и срок службы теплоизоляционных конструкций трубопроводов тепловых сетей.
Для ограничения увлажнения теплоизоляции по теплоизоляционному слою устанавливается защитное покрытие из гидроизоляционных материалов. Защитное покрытие теплоизоляции в этих условиях должно обеспечивать защиту теплоизоляционного слоя от увлажнения капельной влагой и вместе с тем обладать достаточной паропроницаемостью, чтобы обеспечить удаление влаги из изоляции в случае её увлажнения.
Появление на отечественном рынке новых высококачественных теплоизоляционных материалов создает хорошие предпосылки в реализации программы энергосбережения за счет снижения тепловых потерь в промышленности и ЖКХ. К числу таких материалов можно отнести теплоизоляционный пенобетон плотностью 200кг/м3 с коэффициентом теплопроводности 0,05 Вт/(м*К), выпускаемый по ТУ фирмой «Изоляционный завод». Теплоизоляционный пенобетон традиционно используется при бесканальной прокладке трубопроводов тепловых сетей, вследствие сильной конкуренции со стороны альтернативных материалов происходит его необоснованное вытеснение с отечественного рынка, что представляется неправильным, как с экономической, так и с технической точки зрения.
Для тепловой изоляции трубопроводов малого диаметра неплохие перспективы имеют теплоизоляционные изделия «URSA” марки М25. Эти изделия особенно эффективны при использовании в конструкциях теплоизоляции арматуры, фланцевых соединений и криволинейных участков трубопроводов.