Как выбрать оптимальную теплоизоляцию труб для проекта и не допустить ошибок при монтаже

Технические требования к теплоизоляционным материалам

Физико-механические свойства применяемых теплоизоляционных материалов оказывают решающее влияние не только на уровень теплопотерь трубопроводов, но и на их эксплуатационную надёжность и безопасность. В связи с этим теплоизоляционные материалы должны соответствовать ряду требований:

1. Иметь низкую теплопроводность [коэффициент теплопроводности теплоизоляционного материала должен составлять λ = 0,03–0,04 Вт/(м·К)]. При этом следует учитывать, что необходимые показатели теплопроводности должны сохраняться как в сухом состоянии, так и в состоянии повышенной влажности.

2. Иметь высокую термостойкость. Это особенно актуально при использовании в системах отопления и ГВС, а также при изоляции промышленного оборудования, работающего при высоких температурах. Термостойкость материала характеризует предельная температура применения, при которой материал не воспламеняется, не происходит нарушения его структуры, не снижается прочность.

3. Соответствовать требованиям пожарной безопасности (определяются нормами технологического проектирования для каждого конкретного объекта строительства с учётом положений СНиП 41-03-2003 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов»).

4. Обладать низким водопоглощением, поскольку с повышением влажности утеплителя увеличивается и его теплопроводность. Данное свойство в первую очередь касается минеральной ваты, которая является достаточно гигроскопичным материалом.

5. Отличаться достаточной биологической стойкостью, то есть не выступать в качестве среды для развития патогенных микроорганизмов (грибков, плесени). Теплоизоляция также не должна представлять интерес для грызунов.

6. Обладать устойчивостью к действию химических и органических веществ.

7. Иметь высокую прочность на сжатие и разрыв, чтобы выдерживать нагрузки при эксплуатации.

8. Быть экологически безопасными, не выделять вредные вещества в окружающую среду.

Виды теплоизолирующих трубных материалов

Выбор материала для изоляции труб осуществляется с учётом конструктивных особенностей объекта и требований, действующих в его отношении, а также внешних атмосферных воздействий.

В целом для большинства строительных задач применяется следующие четыре вида изоляции:

• минеральная вата;
• вспененный каучук;
• вспененный полиэтилен;
• пенополиуретан.

Минеральная вата

Широко распространённый материал, популярность которого обусловлена хорошими теплоизолирующими свойствами и сравнительно низкой стоимостью. Выпускается в виде рулонов, цилиндров, матов и плит. Благодаря мягкой и эластичной структуре подходит для утепления труб разного диаметра и назначения. Толщина теплоизоляционного слоя варьируется в диапазоне от 50 до 150 мм.

Минеральная вата используется для утепления инженерных сетей внутри и снаружи помещений, включая трубопроводы в каналах, траншеях и под открытым небом. Высокий порог термостойкости делает её хорошим решением для изоляции отопительных систем, трубопроводов в котельных и дымоходов в частных домах.

Теплоизоляция промышленного трубопровода фольгированной минеральной ватой

При использовании минеральной ваты для изоляции трубопроводов, проложенных наземным или подземным способами, необходима организация дополнительного парои гидроизоляционного слоя, поскольку волокнистые материалы с открытой структурой при попадании влаги быстро намокают. Помимо потери теплоизоляционных свойств, это может привести к ржавлению трубы из-за постоянного попадания влаги. Как правило, в качестве защитного слоя выступает фольгированное покрытие.

Монтаж теплоизоляции на основе минеральной ваты не требует специальных знаний. Перед началом работ необходимо очистить трубу от загрязнений, просушить её и обработать антикоррозийной защитой. После этого утеплитель наматывается на трубу. Для фиксации используются стяжки или скотч. Если у ваты отсутствует покровный слой, теплоизоляция дополнительно оборачивается рубероидом или полиэтиленовой плёнкой. В тех случаях, когда необходимо уберечь теплоизоляционный слой от механических воздействий, устанавливается защитный кожух из металла.

Теплоизоляция трубопровода фольгированной минеральной ватой

Плюсы:

• низкий коэффициент теплопроводности [0,04 Вт/(м·К)];
• негорючесть;
• сравнительно невысокая стоимость.

Минусы:

• высокое водопоглощение, паропроницаемость;
• слёживание, потеря свойств;
• трудоёмкость монтажа из-за необходимости установки защитного слоя.

Вспененный каучук

Вспененный каучук — синтетический закрытопористый материал, характеризующийся низкой теплопроводностью, а также минимальной гигроскопичностью и паропроницаемостью. Отличается высокой износостойкостью — срок его службы может превышать нормативные значения, установленные в отношении трубопроводов. При этом в периодическом обновлении каучуковой изоляции нет необходимости.

Теплоизоляция из вспененного каучука

Теплоизоляция из вспененного каучука выпускается в трубах, а также в рулонах с разной толщиной. Вспененный каучук в форме труб предназначен для теплоизоляции стальных, пластиковых и медных трубопроводов, наружный диаметр которых составляет 60–160 мм.

Для листового материала ограничения по максимально возможному диаметру отсутствуют. Основные сферы применения включают в себя использование в системах отопления, кондиционирования и вентиляции и трубопроводах пониженных температур.

В процессе монтажа каучуковая трубка разрезается в продольном направлении, а затем оборачивается вокруг изолируемой трубы таким образом, чтобы края трубки не соприкасались. На стыковые соединения наносится специальный клей, после чего необходимо выждать время готовности адгезии (обычно две-три минуты) и по его истечению плотно сжать края трубки. Для обеспечения герметичности изолируемой конструкции все стыковые соединения проклеиваются клейкой лентой, соответствующей марке изоляционного материала.

При монтаже особенно важно учитывать толщину трубы и толщину стенки теплоизоляции — если эти параметры не будут совпадать с диаметром трубы (например, окажутся больше, чем необходимо), то преимущества использования теплоизоляционного слоя будут сведены на нет. Следует также принимать во внимание, что если теплоизоляция монтируется для защиты от конденсата, то должны быть изолированы и фитинги, и стыки между трубами. Это необходимо для того, чтобы предотвратить выпадение конденсата на фасонных деталях и, как следствие, возникновение коррозии.

Плюсы:

• низкий коэффициент теплопроводности [0,038–0,045 Вт/(м·К)];
• высокая эластичность;
• минимальная гигроскопичность и паропроницаемость;
• высокая износостойкость;
• хорошая огнестойкость;
• защищает от шума и вибрации в трубопроводах;
• защищает от конденсата;
• удобство монтажа.

Минусы:

• высокая стоимость материала;
• необходимость строгого соблюдения технологических требований при монтаже.

Вспененный полиэтилен

Отличительной особенностью вспененного полиэтилена является его упругая закрытая пористая структура, которая определяет высокие показатели влагои паронепроницаемости материала. Она же позволяет добиться низких значений теплопроводности.

Трубчатая теплоизоляция из вспененного полиэтилена

Изоляция этого типа выпускается в формате трубок, рулонов и матов. Изделия могут применяться в помещениях, тепловых пунктах, при прокладке труб (как на открытом воздухе, так и в грунте). При наземном монтаже требуется предусмотреть покровный слой, при подземном — защитный кожух.

Выполнение теплоизоляционных работ не представляет сложности: если используются трубки, то они разрезаются и надеваются на трубопроводы (некоторые изделия поставляются уже с разрезами), после чего шов проклеивается армированным серым скотчем.

Как и в случае с каучуковой теплоизоляцией, полиэтиленовая труба должна максимально плотно прилегать к трубопроводу, в связи с чем рекомендуется внимательно сверять диаметры трубы и теплоизоляции для неё.

Плюсы:

• низкий коэффициент теплопроводности [0,032 Вт/(м·К)];
• высокая механическая прочность (по сравнению с вспененным каучуком);
• отличная звукоизоляция — полиэтилен толщиной в 2 см уменьшает уровень шума в шесть раз;
• устойчивость к воздействиям химического, биологического и механического происхождения;
• долговечность — срок службы вспененного полиэтилена может достигать 100 лет;
• способность сохранять свои свойства при низких температурах (до −60°C);
• низкая стоимость относительно каучука;
• безопасность для людей и для природы (теплоизоляция из полиэтилена не имеет токсичных включений, поэтому полиэтилен рекомендован для установки в детских и медицинских учреждениях, в пищевой промышленности).

Минусы:

• эластичность ниже, чем у вспененного каучука;
• уязвимость к ультрафиолету — если материал используется без покровного слоя, то он быстро разрушается под действием солнечных лучей.

Пенополиуретан

Пенополиуретановый утеплитель изготавливается отдельно в виде жёстких «скорлуп», либо им теплоизолируются трубы непосредственно на производстве, это относится в первую очередь к предварительно теплоизолированным трубопроводам для наружных тепловых сетей. За счёт закрыто-пористой структуры способен защищать трубопроводы не только от промерзания, но и от образования конденсата.

Пенополиуретан применяется для теплоизоляции магистралей систем отопления и горячего водоснабжения (как в надземной, так и в подземной прокладке), трубопроводов технологического назначения, нефтеи газопроводов, коммуникаций, проложенных в условиях Крайнего Севера и районах вечной мерзлоты. Трубы в пенополиуретановой изоляции с гидрозащитной оболочкой дают возможность вести строительство систем теплоснабжения бесканальным способом, что удешевляет прокладку.

Современная пенополиуретановая теплоизоляция легко и быстро монтируется на трубы благодаря конструкции «паз — гребень». Однако из-за низкой эластичности «скорлупу» можно свободно монтировать только на прямолинейные участки. Для утепления тройников и поворотов требуются фасонные элементы или короба. Это может ухудшить герметичность. Проблема решается посредством использования жидкой теплоизоляции, но этот способ требует специального оборудования, знаний и навыков.

Плюсы:

• минимальная теплопроводность материала [0,022–0,03 Вт/(м·К)];
• не гниёт, не ржавеет;
• создаёт герметичную оболочку на конструкциях;
• устойчив к воздействию слабых кислот и щелочи;
• обладает адгезией к большинству материалов при строительстве;
• имеет сравнительно малый вес, что удобно при монтаже;
• возможность повторного использования (для скорлуп).

Минусы:

• горючесть — материал разрешено использовать только в подвалах, на открытом воздухе и под землёй;
• для теплоизоляции сложных участков необходимы фасонные элементы;
• лишние расходы на монтаж из-за дополнительных деталей.

Сравнение различных видов утеплителей представлено в табл. 1.

Риски использования некачественной теплоизоляции

1. Увеличение теплопотерь. Если при монтаже системы отопления для изоляции трубопроводов используется некачественный материал, то затраты на поддержание необходимой температуры теплоносителя будут выше. Это влечёт за собой повышенные расходы за отопление и водоснабжение. Низкая температура в системе ГВС превратит воду в среду для размножения бактерий. Некачественная теплоизоляция водопровода может послужить причиной замерзания жидкости в трубах и их протечки в дальнейшем.

2. Угроза безопасности. Некачественная теплоизоляция в системах отопления и ГВС может стать причиной ожогов.

3. Дополнительные затраты на ремонт — плохо утеплённые трубы раньше выйдут из строя в процессе эксплуатации, что потребует ремонта или замены.

4. Выделение вредных веществ в окружающую среду. Для того чтобы минимизировать риски, теплоизоляция должна быть изготовлена из экологически безопасного сырья.

Теплоизоляция и экологическая безопасность

При применении теплоизоляционных материалов в современных условиях нельзя обойти стороной такой аспект, как экологичность строительства. Для соответствия действующим требованиям и рекомендациям при выборе теплоизоляции следует учитывать такие факторы, как:

1. Экологическая эффективность. Качественный, правильно смонтированный материал с низким коэффициентом теплопроводности позволяет расходовать меньше топлива в системах отопления, а также помогает сократить выбросы углекислого газа в атмосферу.

2. Безопасность в эксплуатации. При подборе утеплителя важно не только снизить нецелевой расход энергии, но и минимизировать другие факторы, способные представлять угрозу для человека и окружающей среды. Так, материал должен быть максимально безопасен во всех смыслах: как в процессе эксплуатации, так и в экстремальных ситуациях, например, при возгорании.

3. Долговечность. Большинство теплоизоляционных материалов имеет долгий срок службы, превышающий срок службы самих трубопроводов.

В качестве заключения можно отметить, что утепление трубопроводов — это не тот процесс, на котором следует экономить. Ошибки, допущенные при выборе материала и монтаже, могут привести к нежелательным последствиям в будущем — вплоть до замены трубопровода и компенсации нанесённого ущерба.