Теплоизоляционные материалы для системы горячего водоснабжения

Температура горячей воды в системе ГВС должна быть от 55 °С до 60 °С. При отсутствии теплоизоляции элементов системы вода будет терять теплоту в окружающую среду и охлаждаться. Этот процесс особенно интенсивен, если трубопроводы проложены в холодных неотапливаемых помещениях. С целью ограничения потерь передаваемой либо же накапливаемой теплоты осуществляют теплоизоляцию баков, разводящих и циркуляционных трубопроводов.

Применение соответствующей теплоизоляции систем ГВС регламентировано законодательством. В распоряжении Министерства инфраструктуры Польши относительно технических условий, которым должны соответствовать здания и их расположение, указывается: «Теплоизоляция системы ГВС должна соответствовать требованиям Польской нормы касательно теплоизоляции трубопроводов, арматуры и оборудования» [9]. Это означает, что необходимо выполнять требования нормы PN-B-02421 «Теплоизоляция трубопроводов горячей воды, арматуры и оборудования. Требования и контроль» [6] по теплоизоляции всех трубопроводов горячей воды.

Согласно указанной норме [6] теплоизоляцию следует выполнять:

- всей поверхности прямых участков трубопровода, фасонных деталей и фитингов;

- по мере технической возможности всей поверхности или отдельных участков теплообменников или накопителей тепловой энергии.

Теплоизолируют, по мере технической возможности, всю поверхность или отдельные участки арматуры, установленной на трубопроводах.

Теплоизоляцию не применяют на поверхности предохранительных клапанов, двигателей насосов, а также на электроприводах клапанов.


Соответствующую тепловую защиту применяют в теплосетях, в сетях и системах, а элементов систем, расположенных в помещениях, в тех случаях, если это требуется по технической целесообразности.

В системах ГВС осуществляют теплоизоляцию горизонтальных и вертикальных трубопроводов, в том числе циркуляционных, независимо от места их расположения.

Чтобы теплоизоляция выполняла свою функцию, она должна иметь следующие свойства:

- низкий коэффициент теплопроводности - чем меньше коэффициент, тем лучше изоляционные свойства материала;

- стойкость к высокой температуре и перепаду температур, что характеризуется сохранением свойств материала независимо от температуры;

- устойчивость к воздействию окружающей среды и воды, включая микроорганизмы и грызунов;

- негорючесть или высокую огнестойкость;

- химическую устойчивость к изолируемому материалу;

- стойкость к статическим и динамическим нагрузкам при монтаже, а также высокую эластичность.

Теплоизоляция чаще всего состоит из двух слоев:

I слой - непосредственно теплоизоляционный, характеризующийся низким коэффициентом теплопроводности;

II слой - защищающий теплоизоляционный материал от внешнего воздействия, механических повреждений, влажности, воздействия агрессивных химических веществ, а также окружающей среды.

Материалы, применяемые для теплоизоляции элементов системы ГВС, обладают схожими (описанными выше) свойствами, однако, характеризуются индивидуальными особенностями. В качестве теплоизоляционных материалов чаще всего применяют:

- пористые полимерные материалы (вспененный полиэтилен, пенопласт, синтетический каучук);

- волокнистые материалы (минеральная и стеклянная вата).

Теплоизоляционный материал может иметь вид:

- мата;

- плиты;

- войлока;

- цилиндров,

- фасонной детали.

Теплоизоляцию системы проводят на месте готовыми теплоизоляционными материалами. Либо же такой материал может быть получен непосредственно при проведении теплоизоляции элементов системы (например, при применении вспенивающегося полиуретана). Кроме того, элементы сети и системы могут быть изолированы уже в процессе их производства (например, предизолированные трубы).

На сегодняшний день для теплоизоляции трубопроводов применяют практически только теплоизоляционные цилиндры, состоящие из изоляционного слоя и защитного покрытия. Выпускаемый ассортимент теплоизоляционных цилиндров соответствует используемым в монтажной практике диаметрам трубопроводов, а толщина цилиндра позволяет проводить теплоизоляцию трубопровода с теплоносителем различной температуры.

Теплоизоляционные цилиндры, кроме своего основного задания в ограничении теплопотерь, также выполняют следующие функции:

- увеличивают долговечность и прочность системы, ограничивая воздействие внешних факторов на трубопровод;

- обеспечивают механическую защиту трубопровода, что особенно важно для медных и полимерных трубпроводов;

- обеспечивают шумоизоляцию, связанную с потоком воды в трубопроводе;

- ограничивают теплопоступление в помещение, где проходит трубопровод, если такой рост температуры нежелателен.

Качество монтажа цилиндра имеет ключевое значение для эффективности теплоизоляции. При неправильном монтаже теплоизоляционного цилиндра, фактические теплопотери могут быть даже выше на 40 %, чем при соответствующей теплоизоляции. В данном случае основное внимание следует уделять:

- правильности выбора типа, диаметра и толщины цилиндра (значительное влияние на рост теплопотерь оказывает слишком большой внутренний диаметр цилиндра по сравнению с диаметром трубопровода);

- тщательность выполнения теплоизоляции. Это особенно касается мест стыковки теплоизоляционного материала на поверхности трубопровода (стык в стык) либо же так называемое соединение на шве (продольный разрез цилиндра);

- теплоизоляции отводов, клапанов, тройников, сварочных швов и т. д.;

- теплоизоляции торцов трубопроводов (при помощи специальных манжет);

- сухости и чистоте изолируемой поверхности.

Теплоизоляционные цилиндры - это эффективное решение для теплоизоляции системы ГВС. Производители предлагают современные изоляционные системы, обеспечивающие быстрый, легкий и профессиональный монтаж. На рынке представлен широкий выбор цилиндров из различного сырья, разной толщины и диаметра, а также с разными механическими свойствами.

Толщину цилиндра выбирают по норме PN-B-02421. Она может быть от 6 до 40 мм для цилиндров, применяемых при теплоизоляции трубопроводов с температурой воды до 130 °С [6].

Защитный слой создают с целью предохранения теплоизоляционного слоя от воздействий окружающей среды и механических повреждений. Материал, из которого изготовлен защитный слой, должен обладать следующими характеристиками:

- стойкостью к воздействию воды и внешних факторов, включая микроорганизмы и грызунов;

- негорючестью или очень низкой горючестью (как минимум не распространять огонь);

- устойчивостью к статическим и динамическим нагрузкам в период монтажа и эксплуатации.

Чаще всего для изготовления теплоизоляционных цилиндров применяют такие материалы:

- вспененный полиэтилен;

- вспененный эластичный полиуретан;

- вспененный жесткий полиуретан;

- синтетический каучук;

- минеральная вата;

- стеклянная или базальтовая вата;

- пенопласт (вспененный полистирол);

- два или более вышеуказанных материала.

Ниже представлены общие характеристики каждого теплоизоляционного материала, применяемого для теплоизоляции системы ГВС. Вначале рассмотрены свойства пенок: полиэтиленовой, полиуретановой и из синтетического каучука. Затем - представителей неорганических волокнистых материалов: стеклянной и минеральной ваты. И, напоследок,- древесноволокнистых плит, относящихся к категории органических волокнистых материалов.

Полиэтиленовая пена

Цилиндры из вспененного полиэтилена используют не только для изоляции системы ГВС, но и холодного водоснабжения, центрального отопления, а также систем кондиционирования воздуха. Вспененный полиэтилен используют в температурном диапазоне от 45 °С до +105 °С. Коэффициент теплопроводности составляет от 0,035 до 0,045 Вт/(м-К). Вспененный полиэтилен характеризуется высокой эластичностью, отсутствием токсичности, высоким коэффициентом стойкости к диффузии водяного пара. Чаще всего полиэтиленовую пену производят в различных оттенках серого цвета без дополнительного защитного слоя. Некоторые производители предлагают цилиндры из полиэтиленовой пены с внешним покрытием полиэтиленовой пленкой [7].

Полиуретановая пена

Полиуретановая пена может быть твердая PUR и эластичная PUF. Полиуретан PU и полиизоцианат PI относят к уретанам. Начиная с 50-х годов, в твердой и полутвердой форме эти материалы в виде пены стали широко применять для теплоизоляции. Полиуретановую пену разделяют на:

- полученную в процессе изготовления цилиндра (полуцилиндра);

- вспененную на месте.

Твердая (жесткая) полиуретановая пена PUR - это твердый теплоизоляционный материал, состоящий из более чем на 90 % закрытых пор, заполненных газом с низкой теплопроводностью. Такую пену широко применяют для теплоизоляции поверхности трубопроводов и оборудования с температурой до 140 °С, для теплоизоляции зданий и криогенных установок, холодильных и отопительно-вентиляционных систем. Полиуретановую пену производят плотностью от 12 до 50 кг/м3, а также с повышенными параметрами прочности - 60, 80, 120 и 160 кг/м3. При плотности 50 кг/м3 и температуре 20 °С коэффициент теплопроводности пены составляет 0,023 Вт/(м-К). Пена характеризуется наличием закрытых пор, обладающих очень низким коэффициентом впитывания влаги. Пена PUR устойчива к прению и гниению, не привлекает насекомых и грызунов. Эластичная полиуретановая пена PUF - это изоляционный материал с открытыми порами, применяемый также для шумоизоляции. При плотности 100 кг/м3 и температуре 20 °С коэффициент теплопроводности пены X = 0,039 Вт/(м-К). Элементы из твердой полиуретановой пены легко поддаются обработке и монтажу, для этого не требуются специальные инструменты. Для обработки такой пены с успехом можно применять ножовку, нож или молоток. Обработку эластичной пены можно произвести при помощи ножа.

Пена из синтетического каучука

Синтетический каучук производят из кополимера бутадиена. Теплоизоляционная пена характеризуется мелкой структурой с закрытыми порами. При температуре 20 °С коэффициент теплопроводности равен 0,038 Вт/(м-К). Из пены производят цилиндры и изоляционные маты. Поры пены имеют закрытую структуру, устойчивую к поглощению влаги. Пена устойчива к прению и гниению, не привлекает насекомых и грызунов. Кроме того, пена характеризуется стойкостью к большинству органических растворителей. В противопожарной классификации данную пену относят к категории нераспространяющих огонь. Она предназначена для тепло- и холодоизоля- ции трубопроводов, арматуры и оборудования, установленного внутри и снаружи здания, тепло- и холодоносителей в температурном диапазоне от -40 °С до + 85 °С. В случае применения пены снаружи здания необходимо применять дополнительный слой изоляции или специальные малярные сетки, защищающие от солнечных лучей, атмосферного и механического воздействия. Пену легко нанести: уложенную теплоизоляцию приклеивают специальным клеем для синтетического каучука, а излишки срезают ножом.

Стеклянная вата

Сырьем для производства стеклянной ваты является натуральное, экологически чистое стекло. Такие изделия чаще всего поддаются гидрофоби- зированию. Стеклянная вата негигроскопична. Стекловолокно является негорючим и нетоксичным материалом, безопасным для окружающей среды, а также характеризуется биологической стойкостью. После монтажа стеклянная вата не требует дальнейшего ухода. Широко применяется для тепло- и звукоизоляции. При плотности 48 кг/м3 и температуре 20 °С коэффициент теплопроводности стеклянной ваты X = 0,032 Вт/(м-К). Благодаря низкой плотности и своему составу стеклянная вата характеризуется легкостью в монтаже. Для ее обработки достаточно использовать нож из нержавеющей стали с гладким или зубчатым острием. Стеклянную вату используют самостоятельно или в сочетании, например, с алюминиевой фольгой для пароизоляции.

Минеральная вата

Основным сырьем для производства минеральной ваты является базальт в сочетании с другими минеральными добавками. В процессе плавления получают диабазовое волокно, которое соединяют со связующим веществом для получения ваты. Затем полученный материал может пройти прессование, формовку и резку. При плотности 100 кг/м3 и температуре 20 °С коэффициент теплопроводности X = 0,034 Вт/(м-К). В результате получают твердый, негорючий теплоизоляционный материал. Минеральная вата обладает шумоизоляционными свойствами. Полуцилиндры из минеральной ваты характеризуются стабильностью, не изменяют своей формы и размеров в процессе эксплуатации, а также не становятся мягкими. В строительных конструкциях сохраняют свои свойства практически в течение всего срока эксплуатации объекта. Являясь продуктом натуральным и неорганическим, минеральная вата проявляет биологическую стойкость (не гниет и не подвержена разрушению насекомыми и грызунами). Кроме того, базальтовая минеральная вата устойчива к воздействию воды, негигроскопична и не способствует развитию плесени. Минеральную вату легко укладывать с помощью простых инструментов, например, ножовки, ножа и молотка.

Пенопласт

Изоляционные материалы из пенопласта (вспененного полистирола) характеризуются необычайной легкостью и точностью размеров. Их применяют для теплоизоляции трубопроводов различного типа. С этой целью достаточно воспользоваться такими инструментами, как ножовка, нож или молоток.

Температурный диапазон применения пенопласта от -100 °С до +80 °С.

По материалам сайта: http://engineeringsystems.ru