Рассмотрение видов тепловой изоляции

Основными видами тепловой изоляции трубопроводов тепловых сетей в наши дни являются:

- изоляция из прошивных минераловатных матов;

- изоляция из базальтового волокна;

- изоляция из армопенобетона (АПБ);

- пенополиуретановая (ППУ) изоляция;

- пенополимерминеральная (ППМ) изоляция;

Рассмотрим каждый вид тепловой изоляции в отдельности.

Изоляция из прошивных минераловатных матов.

Данный вид тепловой изоляции имеет весьма неплохие тепломеханические характеристики, а именно:

 - коэффициент теплопроводности изменяется в пределах от 0,03 до 0,052 Вт/м·К, в зависимости от толщины и плотности слоя;

- длина волокон составляет от 15 до 50 мм, а их диаметр – 5-15 мкм;

- максимальная предельная температура эксплуатации от +6000С до +10000С;

- материал волокон: стекло, горные породы (базальт, доломит и др.), шлак из доменных печей;

- ширина плит и рулонов составляет 0,6-1 м, а толщина от 30 до 200 мм;

- плотность материала от 25 до 200 кг/м3.

Также имеются неплохие свойства, как:

1) гибкость, позволяющая выполнять монтаж на поверхности практически с любой геометрией и формировать герметичные швы;

2) высокая огнестойкость, за счёт которой достаточно легко можно обеспечить контакт нагреваемых конструкций с легко воспламеняемыми материалами;

3) полностью натуральный состав, отсутствие в процессе эксплуатации выделения токсичных или вредных веществ;

4) оптимальная паропроницаемость, не допускающая образования конденсата на поверхности с контактируемым материалом в результате резкого перепада температур;

5) стойкость к биологическим воздействиям: грибку, плесени, грызунам и другим вредителям.

Но имеется весьма большой недостаток, при котором использовать данный вид тепловой изоляции нецелесообразно это гигроскопичность, данный материал при попадании влаги теряет все свои изоляционные свойства, которые перечислены выше, а в условиях эксплуатации в подземных сооружениях, имеется большая вероятность того, что материал придет в негодность в кратчайшие сроки.

Рисунок 10 –Рулонная минеральная вата

 

Изоляция из базальтого волокнаявляется одной из видов минеральных ват и не смотря на самый низкий уровень гигроскопичности из всех видов минеральных ват, является нежелательной для использования в данных условиях эксплуатации.

 

Рисунок 11 – Базальтовая минеральная вата в форме плит

Изоляция из армопенобетона (АПБ).

Изоляция труб АПБ (армопенобетон) представляет собой конструкцию, состоящую из теплоизоляционного армированного пенобетонного слоя (толщина 60-150 мм в зависимости от диаметра трубы и температуры теплоносителя) с нанесенным на него гидрозащитным покрытием. Теплоизоляционный слой наносится методом формования в кассетных формах путем заполнения пенобетонной смесью пространства между стальной трубой и стенками формы с последующей автоклавной обработкой (при t=180 С и давлении 10 атм.). На рис. изображена в разрезе структура данного вида тепловой изоляции.

Рисунок 12 – Изоляция из армопенобетона (АПБ)

 

Армопенобетонная (АПБ) изоляция применяется в основном для строительства промышленных высокотемпературных паропроводов с температурным режимом до +500 С. Используется как для подземной (канальной, бесканальной) прокладки, так и для надземной (воздушной) прокладки.

Тепловая изоляция из пенобетона производится новой технологии и обладает исключительными эксплуатационными характеристиками, отсутствующими у традиционных теплоизоляционных материалов: абсолютной пожаробезопасностью, экологической чистотой, высокими прочностью и теплостойкостью (до +500С°), повышенными теплоизоляционными свойствами.

Гидросиликаты кальция, входящие в его состав, образуют на поверхности стальной трубы защитную пленку, которая предотвращает коррозию металла даже на увлажненных участках трубопроводов.

Теплоизоляционный слой наносится методом формования в кассетных формах путем заполнения пенобетонной смесью пространства между стальной трубой и стенками формы с последующей автоклавной обработкой.

Для защиты от увлажнения и механических воздействий на пенобетонный теплоизоляционный слой наносится водонепроницаемое гидрозащитное покрытие, которое выполняет функцию защиты теплопровода от увлажнения, являясь при этом паропроницаемым элементом конструкции, что позволяет в случае увлажнения производить высушивание конструкции теплопровода в эксплуатационных условиях.

Расчетный срок эксплуатации теплопровода в пенобетонной изоляции с водонепроницаемым покрытием не менее 30 лет.

Не смотря на большое количество преимуществ, но данный вид тепловой изоляции не применяется в тепловых сетях.

Пенополиуретановая (ППУ) изоляция.

Трубы с пенополиуретановой (ППУ) изоляцией имеют двухслойное покрытие, состоящее из вспененного изолятора с содержанием воздуха в пределах 98 процентов и наружной довольно прочной оболочки, состоящей из полиэтилена в качестве защитного слоя. Бывает,что технология производства предусматривает трехслойное покрытие из двух полиэтиленовых оболочек, между которыми расположен ППУ-изолятор.

В ответственных магистралях используются трубы с уже внедренным кабелем системы контроля (ОДК), который выполняет функции индикаторного диагностического проводника. Это помогает осуществлять контроль целостности линии на всем протяжении и легко находить проблемные участки эксплуатации оборудования.

Достоинства данного вида тепловой изоляции являются:

1. Низкий коэффициент теплопроводности, который фактически не превышает 0,035 превышающий аналогичный показатель минеральной ваты (0,055).

2. Невысокая плотность и масса, которые ниже чем у АПБ или ППМ изоляции.

3. Отсутствие необходимости в дополнительной антикоррозийной обработке труб.

Недостатки:

1. Невысокая термостойкость (обычно не превышает 130 градусов), что существенно ограничивает область применения ППУ-изоляции.

2. Низкая механическая стойкость предел прочности не превышает 0,3-0,4 МПа, что согласно СНиПу соответствует лишь частично, из этого следует сделать вывод о достаточно низкой стойкости к механическим воздействиям.

3. Очень низкая ремонтопригодность (в случае повреждения или увлажнения ППУ-изоляции проблемный участок необходимо полностью заменить, из-за этого растет удорожание эксплуатации).

Данный вид тепловой изоляции тем не менее широко используется в тепловых сетях.

Рисунок 13 – Пенополиуретановая (ППУ) изоляция.

 

Пенополимерминеральная (ППМ) изоляция.

Рассматриваемый вид теплоизоляции представляет собой массу вспененного пенополиуретана, с введенным в нее минеральным наполнителем (песок, зола и т.п.). Химической реакции между наполнителем и компонентами полимера при изготовлении ППМ изоляции не происходит, из этого следует что композиция полимера и минерального наполнителя в ППМ изоляции представляет собой смесь.

ППМ изоляция имеет ряд следующих преимуществ по сравнению с многими другими видами тепловой изоляции:

- высокие теплоизоляционные свойства материала;

- расчетный срок эксплуатации, превышающий 30 лет;

- паропроницаемость и влагостойкость конструкции;

- идеальная защита металлических труб от внешней коррозии;

- диэлектрические свойства материала, исключающие воздействие блуждающих токов на трубопровод;

- расчетный срок эксплуатации, превышающий 30 лет;

- высокая адгезия к поверхности металлических труб.

Но и у данного вида изоляции есть свои и недостатки:

- невозможность выполнения полного цикла изготовления на строительной площадке;

- необходимость устройства индивидуальной защиты сварных стыков;

- технологические усложнения разрезания длинных труб на меньшие отрезки;

- необходимость зачистки концевых участков.

 

Рисунок 14 – Пенополимерминеральная (ППМ) изоляция.

Проведя сравнительный анализ 5 видов тепловой изоляции, оценив все достоинства и недостатки, наиболее востребованными и подходящими видами являются: ППУ-изоляция и ППМ-изоляция.

На участке от ТК-34Д до э/к «Байкальская» почти по всей длине трубопроводов  тепловая изоляция выполнена из минеральной ваты, поэтому выполним расчет тепловых потерь для двух выбранных типов изоляции (ППУ и ППМ) и по результатам расчета выберем наиболее оптимальный.