Тепловая изоляция
При современных темпах развития теплофикации и централизованного теплоснабжения на экономичность систем большое влияние оказывает тепловая изоляция тепловых сетей, которая служит для уменьшения тепловых потерь. Благодаря тепловой изоляции тепловые потери снижаются в 5—10 раз и более по сравнению с неизолированными теплопроводами и при транспортировке теплоносителя на большие расстояния составляют порядка 3—8%. При этом обеспечивается допустимая температура изолируемой поверхности, что облегчает условия труда обслуживающего персонала. Одновременно со снижением тепловых потерь уменьшается падение температуры теплоносителя вдоль теплопровода, что повышает качество теплоснабжения.
Тепловую изоляцию трубопроводов тепловых сетей, арматуры, фланцевых соединений, компенсаторов и опор труб применяют при всех способах прокладки независимо от температуры теплоносителя. Допускается при соответствующем технико-экономическом обосновании обратные трубопроводы водяных тепловых сетей при прокладке в непроходных каналах и» бесканальной прокладывать без тепловой изоляции. Выбор теплоизоляционных конструкций необходимо производить с учетом типов прокладки теплопроводов, расположения и условий эксплуатации изолированных объектов, а также условий монтажа тепловой изоляции. Теплоизоляционные конструкции характеризуются объемной массой основного теплоизоляционного слоя, предельной температурой применения и коэффициентом теплопроводности, в зависимости от которого определяется толщина изоляции.
При расчете тепловых сетей толщину тепловой изоляции определяют исходя из норм потерь тепла, заданного перепада температур на участке тепловой сети, допустимой температуры на поверхности конструкции и технико-экономического расчета. При надземной прокладке водяных тепловых сетей и при прокладке их в тоннелях и коллекторах предельную толщину тепловой изоляции в зависимости от условного прохода трубопровода (25—1400 мм) принимают от 70 до 200 мм, а для прокладки в непроходных каналах — от 60 до 120 мм. Предельная толщина тепловой изоляции при бесканальных прокладках не нормируется. При определении толщины основного слоя теплоизоляционной конструкции по нормам потерь тепла или на основе технико-экономических расчетов за расчетную температуру теплоносителя для водяных сетей принимают среднюю за год температуру воды.
За расчетную температуру окружающей среды при этом принимают: в тоннелях —40°С; для надземной прокладки—вреднюю за год температуру наружного воздуха; для подземной прокладки в непроходных каналах или бесканальной— среднюю за год температуру почвы на глубине заложения оси трубопровода. Условия работы теплоизоляционных конструкций подземных теплопроводов, укладываемых в непроходных каналах и особенно бесканальным способом, крайне неблагоприятны, поскольку они характеризуются переменным температурно-влажностным режимом окружающей среды и другими явлениями. Ввиду этого теплоизоляционные материалы и конструкции должны удовлетворять целому ряду требований.
Конструкции должны иметь низкую объемную массу и высокие теплоизоляционные свойства. Коэффициент теплопроводности не должен резко увеличиваться в процессе эксплуатации (от изменения структуры материала или его увлажнения) и превышать для надземной прокладки, прокладки в непроходных каналах, тоннелях и коллекторах 0,1 Вт/м-°С [0,12 ккал/(м-ч-град)] (при объемной массе до 550 кг/м3). При бесканальной прокладке объемная масса и коэффициент теплопроводности основного слоя теплоизоляционных конструкций не нормируются. Материалы должны обладать высокой темпер атуростойкостью и не терять своих свойств при длительной эксплуатации. Им должны быть присущи малая величина водопоглощения и небольшая высота капиллярного подъема влаги, гидрофобность (свойство поверхностного водоотталкивания), малая коррозионная активность, высокое сопротивление. Материалы и конструкции должны быть огнестойкими и биостойкими. Они должны быть недефицитными, транспортабельными и позволять проведение монтажа индустриальными методами.
Конструкция тепловой изоляции состоит из основного теплоизоляционного слоя, наружного защитного покрытия и креплений. Основной теплоизоляционный слой обеспечивает защиту изолируемой поверхности от потерь тепла. Наружное защитное покрытие предохраняет основной теплоизоляционный слой от механических повреждений, увлажнения и воздействия агрессивных сред. Оно должно быть прочным, монолитным, без трещин. В зависимости от способа и места прокладки тепловых сетей наружное защитное покрытие выполняют из различных материалов.
При подземной прокладке в непроходных каналах применяют рулонный стеклопластик. Допускается применять стеклотекстолит конструкционный, стеклопластик марки ФСП, стеклорубероид, полуцилиндры асбестоцементные, асбестоцементную штукатурку по металлической сетке и другие материалы. При подземной бесканальной прокладке с изоляцией битумоперлитом, битумокерамзитом и битумовермикулитом используют полимерную оболочку из полиэтилена высокого давления, а также ленту поливинилхлоридную липкую ПВХ, изол или бризол в два слоя по битумной мастике. При бесканальной прокладке с изоляцией труб автоклавным пенобетоном рекомендуется делать первый гидроизоляционный слой из изола (2—3 слоя) на изольной мастике и второй защитный слой из асбестоцементной штукатурки по металлической сетке. При надземной прокладке в качестве защитного слоя применяют листы из алюминия и алюминиевых сплавов или сталь оцинкованную тонколистовую.
Детали крепления служат для плотного прилегания тепловой изоляции к изолируемой поверхности. В качестве крепежных изделий применяют металлические сетки, проволочные кольца и прошивки, бандажи из полосовой стали. Для обеспечения долговечности подвесной изоляции детали ее крепления к трубопроводу должны иметь антикоррозионное покрытие (оцинкованы, кадмированы и т. п.) или изготовляться из коррозионностойких материалов.
Конструкции тепловой изоляции можно разбить на несколько видов: засыпные, мастичные, подвесные, оберточные, монолитные. Засыпные (набивные) конструкции тепловой изоляции наиболее простые и дешевые. Их изготовляют из сыпучих, волокнистых или порошкообразных изоляционных материалов, засыпаемых в пространство между изолируемой поверхностью и ограждающей стенкой. Применяют их в непроходных каналах без воздушного зазора и при бесканальных прокладках. В процессе эксплуатации большинство засыпных (набивных) конструкций могут легко увлажняться и слеживаться, поэтому их применение ограничено.
Мастичные конструкции выполняют из мастик, изготовленных из порошкообразных или волокнистых материалов.
При этом способе теплоизоляционную мастику накладывают несколькими слоями по 10—15 мм на горячий трубопровод по мере высыхания предшествующего слоя. Высыхание каждого последующего слоя происходит все медленнее и медленнее, в результате чего процесс изоляции занимает много времени. Кроме того, он требует большого количества ручного малопроизводительного труда. В силу этого мастичные конструкции тепловой изоляции находят крайне ограниченное применение, например при ремонтных работах в помещениях и в проходных каналах, на коротких участках труб малого диаметра, подверженных сотрясениям и вибрациям, или на участках с большим количеством фасонных частей и арматуры.
Подвесные теплоизоляционные конструкции выполняют из жестких или мягких формованных изделий заводского изготовления — полуцилиндров, сегментов, матов и др. Эти элементы закрепляют на трубах по слою мастики или насухо при помощи проволочной стяжки. Один из вариантов подвесной теплоизоляционной конструкции показан на
рис. 2.25. Оберточная изоляция осуществляется из прошивных матов в обкладках и без обкладок или из мягких плит на синтетической связке.
Маты с обкладками прошивают мягкой отожженной проволокой или стеклонитью. На трубопроводах маты закрепляют проволочной скруткой и дополнительной сшивкой продольных и поперечных швов наружной обкладки. Оберточную изоляцию широко применяют для арматуры и фасонных частей теплопроводов. Она удобна как съемная изоляция для фланцевых соединений.
Монолитные конструкции тепловой изоляции являются наиболее прогрессивными, так как они в наибольшей степени пригодны для организации индустриального изготовления и монтажа трубопроводов. Монолитную изоляцию наносят на трубы в основном в заводских условиях по технологии, зависящей от применяемых в каждом конкретном случае видов теплоизоляции. Основные виды теплоизоляционных конструкций, применяемых для тепловых сетей, приведены в табл. 2.2.
При проектировании тепловых сетей необходимо учитывать различные специфические требования, предъявляемые к теплоизоляционным материалам и конструкциям, выбирать наиболее прогрессивные, обеспечивающие производство теплоизоляционных работ скоростными и индустриальными методами. Правильный выбор теплоизоляционных материалов и конструкций и высокое качество теплоизоляционных работ повышают надежность и долговечность тепловых сетей в эксплуатационных режимах.
Авдолимов Е. М., Шальнов А. П. Водяные тепловые сети. — М.: Стройиздат, 1984.
