Теплоизоляционные материалы Isover для тепловых сетей подземной прокладки в каналах

Б. М. Шойхет, канд. техн. наук, заместитель директора ЗАО «Сан-Гобэн Изовер»

Тепловые сети надземной и подземной канальной и бесканальной прокладки – один из основных элементов систем централизованного теплоснабжения. Общая протяженность тепловых сетей в Российской Федерации составляет более 257 000 км.

Основным видом прокладки тепловых сетей (более 85 % общей протяженности) в России является подземная прокладка в непроходных и проходных каналах. По мнению ведущих организаций и специалистов в этой области [1, 2], канальная прокладка тепловых сетей имеет ряд неоспоримых преимуществ, которые делают ее основным видом применительно к условиям России как на сегодняшний день, так и на долгосрочную перспективу.

К преимуществам канальной прокладки (рисунок) относят: возможность свободного расширения трубопроводов и, как следствие, уменьшение напряжений в металле, защита трубопроводов от повреждений при раскопках других коммуникаций, предотвращение выброса теплоносителя на поверхность земли при разрыве трубопроводов, отсутствие затрат на реконструкцию тепловых сетей (для существующих сетей) [1].

Бесканальная прокладка с применением предварительно изолированных труб используется там, где технически невозможно или экономически нецелесообразно устройство дренажных систем для предотвращения затопления каналов грунтовыми водами и атмосферными осадками. Выбор типа прокладки определяется условиями участка [1].

Рисунок. (подробнее) Тепловая изоляция трубопроводов тепловых сетей в непроходных каналах А – одноячейковый канал Б – двухъячейковый канал

Нормы и правила проектирования подземных трубопроводов тепловых сетей всех способов прокладки, в том числе канальной, регламентируются СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети». Требования к конструкциям тепловой изоляции и нормы тепловых потерь теплоизолированными трубопроводами в зависимости от диаметра трубопровода, температуры теплоносителя и вида прокладки (надземная или подземная) определяются СНиП 41-03-2003 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов».

Большинство тепловых сетей в России эксплуатируется многие годы, и их проектирование осуществлялось в соответствии с действовавшими в период строительства нормативными требованиями к тепловой изоляции трубопроводов, которые были существенно ниже современных (СНиП 41-03-2003 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов»).

В действующих тепловых сетях канальной прокладки тепловая изоляция трубопроводов выполнена преимущественно теплоизоляционными изделиями на основе стеклянного и минерального волокна, произведенными по ГОСТ 10499-95; ГОСТ 21880-94; ГОСТ 9573-96 и Техническим условиям (ТУ) производителей.

Практика показывает, что применение теплоизоляционных материалов без учета их технических характеристик, несоблюдение требований нормативных документов, выполнение работ неспециализированными организациями, отсутствие систематического контроля и своевременного ремонта тепловой изоляции приводит к сверхнормативным потерям тепловой энергии в промышленности и ЖКХ.

Введение новых, более жестких нормативов по тепловой изоляции трубопроводов тепловых сетей в непроходных каналах требует увеличения толщины теплоизоляционного слоя с учетом фиксированного расстояния между осями труб, что вызывает технические трудности, связанные с необходимостью монтажа изоляции в стесненных условиях, а в некоторых случаях и необходимостью реконструкции опор трубопроводов и самого канала.

Применение новых эффективных материалов обеспечивает выполнение этих требований без реконструкции или замены конструктивных элементов самих непроходных каналов. На сегодняшний день применительно к водяным тепловым сетям канальной прокладки этим требованиям в наибольшей степени отвечают теплоизоляционные изделия из стеклянного штапельного волокна, производимые компанией «Сан-Гобэн Изовер».

В 2003 году институт «Теплопроект» разработал альбом «Теплоизоляционные изделия Isotec марок KK-ALK, KT-11-TWIN, KIM-AL, KVM-50, KLS-K в конструкциях тепловой изоляции оборудования и трубопроводов» с рекомендациями по применению теплоизоляционных материалов и изделий компании «Сан-Гобэн Изовер» в промышленности и ЖКХ.

Температура теплоносителя в подающих и обратных трубопроводах водяных тепловых сетей в зависимости от графика отпуска тепла имеет значения 95–70, 150–70 и 180–70 °C, при этом средняя температура теплоизоляционного слоя составляет 50–100 °C. Данный диапазон температур является оптимальным для теплоизоляционных изделий из стеклянного волокна как по показателю теплопроводности, так и по допустимой температуре применения.

В этом диапазоне теплоизоляционные изделия Isotec имеют минимальную для данного класса материалов теплопроводность, которая определяется оптимальной плотностью изделий 50–80 кг/м³ и оптимальным диаметром волокна 4–6 мкм. Высокие деформативные характеристики теплоизоляционных изделий Isotec обусловлены их гофрированной структурой, оптимальным диаметром и упругостью волокон.

С учетом высокой прочности на сжатие и формостабильности теплоизоляционных цилиндров и гофрированных матов Isotec они могут применяться в конструкциях тепловой изоляции трубопроводов со штукатурным покрытием без дополнительных опорных элементов.

Для прокладываемых в каналах трубопроводов тепловых сетей диаметром 25–324 мм рекомендуется применять цилиндры Isotec марок KK, KK-AL, KK-ALC (техническое свидетельство ТС-07-1002-04). Номенклатурный ряд продукции включает цилиндры длиной 1 200 мм, внутренним диаметром 25–324 мм при толщине стенки 20–60 мм. Теплоизоляционные цилиндры имеют оптимальную плотность 65–75 кг/м³, соответствующую минимальным значениям коэффициента теплопроводности для волокнистых теплоизоляционных материалов. Коэффициент теплопроводности теплоизоляционных цилиндров при температурах 50 и 100 °C имеет значения l₅₀ = 0,035 Вт/м•К и l₁₀₀ = = 0,043 Вт/м•К соответственно, что является одним из наиболее низких показателей для материалов этого класса в данном диапазоне температур. Это обеспечивает снижение требуемой толщины теплоизоляционного слоя, что особенно важно при замене изоляции действующих тепловых сетей.

Теплоизоляционные цилиндры Isotec гидрофобизированы в процессе изготовления, что особенно важно с учетом их возможного увлажнения в конструкции. Они выпускаются с покрытием из алюминиевой фольги и могут применяться в непроходных каналах без дополнительного защитного покрытия.

Расчетная толщина цилиндров в зависимости от диаметра трубопровода, температурного графика тепловой сети и количества часов работы по СНиП 41-03-2003 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов» приведена в табл. 1.

Оптимальным решением тепловой изоляции для трубопроводов большого диаметра (324–1 020 мм) в тепловых сетях канальной прокладки в соответствии с рекомендациями ОАО «Теплопроект» является применение прошивных матов гофрированной структуры с односторонней обкладкой из оцинкованной металлической сетки Isotec КVМ-50 (техническое свидетельство ТС-07-1001-04). Маты,  номинальной плотностью 50 кг/м³, выпускаются в виде изделий шириной 1 200 мм и толщиной 40, 50, 60, 80, 100, 120 мм.

Маты Isotec КVМ-50 характеризуются наименьшими в данном классе материалов значениями теплопроводности в рабочем для тепловых сетей диапазоне температур 50–100 °C  l₅₀ = 0,04 Вт/м•К;  l₁₀₀ = 0,045 Вт/м•К.

Маты Isotec КVМ-50 выпускаются в обкладке из стеклохолста и гальванизированной металлической плетеной сетки с шестигранной ячейкой с прошивкой оцинкованной проволкой. За счет гофрированной структуры и преимущественно вертикальной ориентации волокон мат имеет высокую прочность на сжатие (3 кПа при 10 %-й деформации), что обеспечивает его формостабильность и стабильность теплозащитных свойств в процессе эксплуатации. Мат КVM-50 технологичен в монтаже, а именно легко изгибается в продольном направлении и сохраняет форму в поперечном. Эти изделия могут быть эффективно применены в конструкциях теплоизоляции арматуры, фланцевых соединений и криволинейных участков трубопроводов.

Расчетная толщина теплоизоляционного слоя из матов KVM-50 в зависимости от диаметра трубопровода, температурного графика тепловой сети и количества часов работы по СНиП 41-03-2003 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов» приведена в табл. 2.

Данные, приведенные в табл. 1 и 2, могут быть использованы при проектировании тепловой изоляции тепловых сетей подземной прокладки в непроходных каналах.

Широкое применение современных высокоэффективных теплоизоляционных изделий Isotec позволяет сократить тепловые потери и повысить эффективность использования действующих тепловых сетей подземной канальной прокладки, являющихся одним из основных элементов систем теплоснабжения в России.

Литература

1. Семенов В. Г. Тепловые сети систем централизованного теплоснабжения // Энергосбережение, 2004. №5. С. 50–52.

2. Шойхет Б. М, Ставрицкая Л. В, Ковылянский Я. А. Тепловая изоляция трубопроводов тепловых сетей // Энергосбережение. 2002. № 5. С. 43–45.

3. Теплоизоляционные изделия Isover марок КК-ALC, KT-11-TWIN, KIM-AL, KVM-50, KLS-K в конструкциях тепловой изоляции оборудования и трубопроводов. Рекомендации по применению с альбомом технических решений / ОАО «Теплопроект». М., 2003.