Теплоизоляционные материалы и конструкции

Важное значение в устройстве теплопровода имеет тепловая изоляция. От качества изоляционной конструкции теплопровода зависят не только тепловые потери, но его долговечность. При соответствующем качестве материалов и технологии изготовления тепловая изоляция может одновременно выполнять роль антикоррозионной защиты наружной поверхности стального трубопровода. К таким материалам, в частности, относятся полиуретан и производные на его основе полимербетон и бион.

Основные требования к теплоизоляционным конструкциям заключаются в следующем:

1) низкая теплопроводность как в сухом состоянии, так и в состоянии естественной влажности;

2) малое водопоглощение и небольшая высота капиллярного подъема жидкой влаги;

З) малая коррозионная активность;

4) высокое электрическое сопротивление;

5) щелочная реакция среды (рН> 8,5);

6) достаточная механическая прочность.

Требования к теплоизоляционным материалам и конструкциям подземных тепло проводов существенно отличаются от требований к теплоизоляционным материалам для теплопроводов, расположенных в помещениях электростанций, котельных или производственных цехов.

Так, основными требованиями для теплоизоляционных материалов паропроводов электростанций и котельных являются низкая теплопроводность и высокая температуростойкость. Такие материалы обычно характеризуются большим содержанием воздушных пор и малой объемной плотностью.

Последнее качество этих материалов предопределяет их повышенные гигроскопичность и водопоглощение.

Одно из основных требований к теплоизоляционным материалам для подземных теплопроводов заключается в малом водопоглошении. Поэтому высокоэффективные теплоизоляционные материалы с большим содержанием воздушных пор, легко впитывающие влагу из окружающего грунта, как правило, непригодны для подземных теплопроводов.

Выбор теплоизоляционной конструкции и ее размеров зависит от типа теплопровода и располагаемых исходных материалов и выполняется на основе технико-экономических расчетов. При современных масштабах теплофикации и централизованного теплоснабжения проблема тепловой изоляции тепловых сетей имеет большое народнохозяйственное значение.

Ежегодные тепловые потери действующих в настоящее время систем теплофикации и централизованного теплоснабжения могут быть оценены в 800 млн Гдж/год, т.е. в 8 % количества передаваемой теплоты.

Даже с учетом эффекта комбинированной выработки тепловой и электрической энергии расход топлива на покрытие теплопотерь составляет 18 млн т топлива в год в условном исчислении. При снижении теплопотерь вдвое, что вполне достижимо при современных теплоизоляционных конструкциях, можно получить экономию около 9 млн т топлива в год в пересчете на условное. Кроме снижения теплопотерь тепловая изоляция облегчает обслуживание оборудования теплопроводов вследствие понижения температуры воздуха в подземных камерах и проходных каналах, а также устраняет опасность ожогов обслуживающего персонала. Одновременно со снижением тепловых потерь уменьшается падение температуры теплоносителя вдоль теплопровода, что повышает качество и экономичность теплоснабжения.

Очень важно сохранение теплоизоляционного материала в сухом состоянии. При увлажнении возрастает теплопроводность.

В сухом состоянии минеральная вата (ρ = 350 кг/м³ имеет теплопроводность l = 0,045 Вт/(м К); при объемной влажности ω = 20 % теплопроводность l = 0,14 Вт/(м К), т.е. в З раза больше.

Для тепловых сетей следует, как правило, принимать теплоизоляционные материалы и конструкции, проверенные практикой эксплуатации. Новые материалы и конструкции допускаются к применению при положительных результатах независимых испытаний, проведенных специализированными лабораториями.

11.2 Материалы тепловой изоляции и покровного слоя теплопроводов должны отвечать требованиям СНиП 41-03, норм пожарной безопасности и выбираться в зависимости от конкретных условий и способов прокладки.

При совместной подземной прокладке в тоннелях (проходных каналах) теплопроводов с электрическими или слаботочными кабелями, трубопроводами, транспортирующими горючие вещества, не допускается применять тепловую изоляционную конструкцию из горючих материалов. При отдельной прокладке теплопроводов в тоннелях (проходных каналах) применение негорючих материалов (НГ) обязательно только для покровного слоя тепловой изоляции теплопроводов.

При надземной прокладке теплопроводов рекомендуется применять для покровного слоя теплоизоляции негорючие материалы и групп горючести Г1 и Г2.

При подземной бесканальной прокладке и в непроходных каналах допускается применять горючие материалы теплоизоляционного и покровного слоев.

Тоннель (проходной канал) следует разделять через каждые 200 м на отсеки противопожарными перегородками 1-го типа с противопожарными дверями 2-го типа.

Детали крепления теплопроводов должны выполняться из коррозионно-стойких материалов или покрываться антикоррозионными покрытиями.

Выбор материала тепловой изоляции и конструкции теплопровода следует производить по экономическому оптимуму суммарных эксплуатационных затрат и капиталовложений в тепловые сети, соответствующие конструкции и сооружения.

Выбор толщины теплоизоляции следует производить по СНиП 41-03 на заданные параметры с учетом климатологических данных пункта строительства, стоимости теплоизоляционной конструкции и теплоты.

При определении тепловых потерь трубопроводами расчетная температура теплоносителя принимается для подающих теплопроводов водяных тепловых сетей:

при постоянной температуре сетевой воды и количественном регулировании максимальная температура теплоносителя;

при переменной температуре сетевой воды и качественном регулировании среднегодовая температура теплоносителя 110°С при температурном графике регулирования 180—70°С, 90°С при 150°С, 65°С при 130—70°С и 55°С при 95-—70°С среднегодовая температура для обратных теплопроводов водяных тепловых сетей принимается 50°С.

При размещении теплопроводов в служебных помещениях, технических подпольях и подвалах жилых зданий температура внутреннего воздуха принимается равной 20°С, а температура на поверхности конструкции теплопроводов не выше 45°С.

При выборе конструкций теплопроводов надземной и канальной прокладки следует соблюдать требования к теплопроводам в сборке:

при применении конструкций с негерметичными покрытиями покровный слой теплоизоляции должен быть водонепроницаемым и не препятствовать высыханию увлажненной теплоизоляции.

при применении конструкций с герметичными покрытиями обязательно устройство системы оперативного дистанционного контроля (ОДК) увлажнения теплоизоляции;

показатели температуростойкости, противостояния инсоляции должны находиться в заданных пределах в течение всего расчетного срока службы для каждого элемента или конструкции;

скорость наружной коррозии стальных труб не должна превышать 0,03 мм/год.

При выборе конструкций для подземных бесканальных прокладок тепловых сетей следует рассматривать две группы конструкций теплопроводов:

группа «а» теплопроводы в герметичной паронепроницаемой гидрозащитной оболочке. Представительная конструкция теплопроводы заводского изготовления в пенополиуретановой теплоизоляции с полиэтиленовой оболочкой по гост 30732;

группа «б» теплопроводы с паропроницаемым гидрозащитным покрытием или в монолитной теплоизоляции, наружный уплотненный слой которой должен быть водонепроницаемым и одновременно паропроницаемым, а внутренний слой, прилегающий к трубе, — защищать стальную трубу от коррозии. Представительные конструкции — теплопроводы заводского изготовления в пенополимерминеральной или армопенобетонной теплоизоляции.

Обязательные требования к теплопроводам группы «а»:

равномерная плотность заполнения конструкции теплоизоляционным материалом;

герметичность оболочки и наличие системы ОДК, организация замены влажного участка сухим;

показатели температуростойкости должны находиться в заданных пределах в течение расчетного срока службы;

скорость наружной коррозии труб не должна превышать 0,03 мм/год;

стойкость к истиранию защитного покрытия — на более 2 мм/25 лет.

обязательные требования к физико-техническим характеристикам конструкций теплопроводов группы «б»:

показатели температуростойкости должны находиться в заданных пределах в течение расчетного срока службы;

скорость наружной коррозии стальных труб не должна превышать 0,03 мм/год.

При расчете толщины изоляции и определении годовых потерь теплоты теплопроводами, проложенными бесканально на глубине заложения оси теплопровода более 0,7 м, за расчетную температуру окружающей среды принимается средняя за год температура грунта на этой глубине.

При глубине заложения теплопровода от верха теплоизоляционной конструкции менее 0,7 м за расчетную температуру окружающей среды принимается та же температура наружного воздуха, что и при надземной прокладке.

Для определения температуры грунта в температурном поле подземного теплопроводатемпература теплоносителя должна приниматься:

для водяных тепловых сетей — по температурному графику регулирования при средней месячной температуре наружного воздуха расчетного месяца;

для сетей горячего водоснабжения по максимальной температуре горячей воды.

При выборе конструкций надземных теплопроводов следует учитывать следующие требования к физико-техническим характеристикам конструкций теплопроводов:

показатели температуростойкости должны находиться в заданных пределах в течение расчетного срока службы конструкции;

скорость наружной коррозии стальных труб не должна превышать 0,03 мм/год.

При определении толщины теплоизоляции теплопроводов, проложенных в проходных каналах и тоннелях, следует принимать температуру воздуха в них не более 40 °С.

При прокладке тепловых сетей в непроходных каналах и бесканально коэффициент теплопроводности теплоизоляции должен приниматься с учетом возможного увлажнения конструкции теплопроводов.

Дата добавления: 2015-04-25