7.2 Расчёт тепловой изоляции для стальных трубопроводов

О значении теплоизоляции труб сегодня известно каждому, при этом многие владельцы частных домов неоднократно сами сталкивались с проблемой промерзания системы водоснабжения и отопления. Кроме этого, игнорирование защиты элементов теплосети неизбежно ведет к значительным потерям тепла, что неизбежно приведет к неоправданным финансовым затратам.

Предупреждение аварийных ситуаций

Основной причиной повреждения или разрыва пластиковых, медных или стальных труб систем водоснабжения является замерзшая вода, способная в состоянии кристаллизации прибавить в объеме более 10 %. Взаимодействие разных сред может оказаться настолько велико, что материалы легко теряют свою целостность.

Единственным решением проблемы может стать теплоизоляция для труб водоснабжения, посредством которой сокращается контакт и нагрузки на стенки коммуникационных систем, а, следовательно, и жидкости циркулирующей по ним, с внешней окружающей средой. Главным образом речь идет об отрицательных температурах. Это достигается согласно действующим ГОСТам и актам, в которых регламентируется порядок и правила создания теплоизолирующей среды в технологических сетях. Наилучшим выбором считается защита при помощи вакуума или газа.

Самым простым и доступным считается использование волокнистых материалов, имеющих особенную структуру, благодаря которой обеспечивается необходимое удержание тепловых масс. Здесь достигается минимальная потеря тепла в носителе и поддержание его в состоянии по ГОСТу, в котором исключается его промерзание.

Трудной и неудобной задачей может оказаться система трубопровода со стоячей водой. Отсутствие циркуляции жидкости по технологическим линиям неизбежно приведет к медленному понижению ее температуры. В конечном итоге она может начать кристаллизоваться. Правильным решением может стать повышение давления коммуникаций, выполнение сброса воды или принудительный подогрев, который выполняется согласно существующим актам и проектам.

Расчет теплоизоляции трубопроводов и характеристика прокладки сетей

Вычисление толщины и объема теплоизоляции трубопроводов – трудозатратный и нелегкий процесс. Распространенная и часто используемая методика расчета – выполнение вычислений с помощью нормируемых показателей теплопотерь. Строительными нормами и правилами (СНиПом) рассчитаны величины тепловых потерь для разнодиаметровых трубопроводов с учетом нескольких способов их прокладывания:

  • открытым методом, на улице;
  • открытым способом, в помещении/тоннеле;
  • бесканальным методом;
  • прокладка в непроходных каналах.

Расчет теплоизоляции (толщины и объема) происходит так, чтобы уровень теплопотерь не превышал значение, указанное в СНиП. Вычисления проводятся также с использованием различных нормативных документов, в числе которых Свод Правил. Он имеет некоторые упрощения, которые заключаются в следующих моментах:

  1. Тепловые потери при нагревании стен труб внутренней средой значительно меньше, чем потери тепла, теряющиеся в слоях наружной теплоизоляции. Это позволяет не учитывать их при проведении вычислений и расчетов.
  2. Множество сетевых трубопроводов производится посредством использования стали, сопротивление теплоотдачи которой крайне невысокое. Особенно, если привести в сравнение с характеристиками теплоизоляционного материала.

Именно поэтому сопротивление теплопередачи в расчетах и вычислительных процессах использовать не требуется. Для получения точного результата рекомендуется обратиться к специалистам, самостоятельное вычисление будет неточным.

Особенности. Снижение уровня затрат на энергоносители

Самым доступным и простым считается утеплитель для труб водоснабжения (читай, теплоизолятор для водопровода), созданный на основе волокнистых материалов с особенной структурой, благодаря которой осуществляется удержание тепловых воздушных масс. Здесь потери тепла в носителе минимальны, а сам он поддерживается в состоянии, которое исключает возможность его же промерзания.

Самыми эффективными являются изолирующие материалы с пористой или волокнистой структурой

Неудобной, трудной проблемой является трубопроводная система со стоячей водой. Когда жидкость не циркулирует по технологическим линиям, её температура, хоть очень медленно, но неизбежно понизится. В конечном итоге вода может начать кристаллизоваться. В этом случае можно:

  • повысить давление в коммуникации;
  • выполнить сброс жидкости;
  • принудительно подогреть.

Важно! Последний вариант, исходя из требований противопожарной безопасности, выполняется согласно существующим проектам и актам.

Читайте также:  Готовимся к жаркому лету: рейтинг лучших мини-кондиционеров 2020 года

Сегодня теплоизоляция для труб холодного и горячего водоснабжения весьма актуальна и важна. Игнорирование требований ГОСТов, а также других нормативных документов может вызвать в зимний период поломки в централизованной системе подачи воды. Все функционирующие в настоящее время трубопроводы проложены как в земле, так и над её поверхностью. Контактируя с воздушными массами, трубы отдают тепло, что вызывает снижение температуры рабочей среды. Отсутствие необходимого покрытия обусловит существенные бюджетные потери и снизит качество предоставляемых населению услуг.

Контроль соответствия тепловой изоляции предъявляемым требованиям является основной обязанностью работников специальных государственных органов. Обычный гражданин тоже не должен закрывать глаза на очевидные упущения в этом вопросе. Например, его может заинтересовать, почему конкретный участок трубопровода не покрыт теплоизолятором и прочие факты, свидетельствующие о халатном отношении чиновников к выполнению своих обязанностей и их расточительстве.

Что нужно знать, выбирая изоляцию водопровода?

Для частников работы, связанные с изоляцией трубопроводов, можно отнести к проектам из серии «сделай сам». Но даже с учётом самодельного проекта следует учитывать выбор изоляции по «R»-значению для различных вариантов.

Параметр «R»-значение — метрика, количественно определяющая сопротивление тепловому потоку для конкретного материала.

Очевидный момент — чем выше «R», тем большей считается изолирующая способность материала. Параметр «R» не во всех случаях отображается на готовой изоляции для труб, поэтому необходимо уточнять этот момент в магазине сантехники, когда покупается материал.

Если использовалось чистящее средство с водой для удаления загрязнений, перед началом изоляции трубы нужно хорошо просушить.

Используемые материалы

Для водопровода могут использоваться жесткие, мягкие, а также рулонные и трубные утеплители. К первой группе относятся такие варианты:

  1. Пенополистирол, или пеноплекс. Его преимуществом является закрытопористая структура. Это позволяет существенно снижать теплопотери. Кроме того, пенополистирол отличается высокой плотностью, прочностью. Теплопроводность этого материала ниже, чем у большинства аналогов – менее 0,39 Вт/(м*К). Он характеризуется низким показателем паропроницаемости.
  2. Пенополиуретан. По прочности этот вариант выигрывает при сравнении с аналогами. Показатель теплопроводности самый низкий. Недостатком ППУ является необходимость применения дорогостоящего оборудования. По данной причине материал в большинстве случаев используется для защиты промышленных коммуникаций.
  3. Базальтовая вата. Характеризуется средним показателем теплопроводности: от 0,39 до 0,47 Вт/(м*К). Такой материал подходит для утепления труб в помещении, т. к. впитывает влагу, что может привести к потере свойств. В сухом виде он служит долго, благодаря структуре используется для защиты трубопроводов сложной конфигурации.
  4. Стекловата. Этот материал соответствует базальтовой вате по показателю теплопроводности. Однако он более интенсивно впитывает влагу. Рекомендуется использовать стекловату в сухих помещениях, при выполнении этого условия обеспечивается длительный период службы утеплителя.
  5. Вспененный полиэтилен, каучук. В продаже доступны трубчатые материалы. Изделия представляют собой полые цилиндры, которые надеваются на коммуникации. Из всех разновидностей рулонных материалов полиэтилен и каучук являются наиболее предпочтительными, т. к. не впитывают влагу.

Вариантов утеплителя для труб достаточно много – важно выбирать качественный материал среди массы предложений, не сильно ориентируясь на цену.

Пенополистирол выпускается в форме полых цилиндров. Для сравнения, пенополиуретан используется путем напыления материала на трубы. Мягкие покрытия легко оборачиваются вокруг коммуникаций. Дополнительно рекомендуется использовать фольгированный материал, который будет способствовать снижению теплопотерь.

Греющий кабель – правила и секреты установки

Интересующий нас кабель дает возможность эффективно изолировать трубы, уложенные в землю на небольшую (0,5–0,6 м) глубину. Греющий провод на каждый погонный метр обогреваемого водопровода расходует порядка 20 Вт мощности. Вам нужно заранее рассчитать длину и мощностные характеристики кабеля, а затем приступать к его укладке. Она выполняется по такому алгоритму:

  1. 1. Проклеиваете по спирали скотчем с фольгированным слоем трубу, ведущую в дом (квартиру) от точки водораздачи. Нюанс! Чересчур плотно приклеивать скотч не нужно.
  2. 2. Монтируете кабель по сделанной из скотча спирали. Ее шаг обычно берется в пределах 0,10–0,15 м.
  3. 3. Фиксируете провод еще одним слоем скотча.
  4. 4. Берете выбранный утеплитель. Нарезаете его по требуемым размерам, оборачиваете трубу материалом.
  5. 5. Обматываете (теперь уже максимально плотно) всю трубу сантехническим скотчем. Его использование является обязательной частью процесса. Такой скотч исключает риск попадания через небольшие щели грунтовых вод в систему.
  6. 6. На участке входа трубы в жилище нужно дополнительно защитить трубопровод пленкой из полиэтилена, специальным коробом. В последний обычно помещают базальтовый теплоизолятор либо стекловату, а потом накрывают его влаго- и ветрозащитным пленочным материалом.
Читайте также:  Вентиляция в бане своими руками: как сделать правильно

Греющий кабель фиксируется на трубе скотчем с фольгированным слоем

При желании греющий провод несложно оснастить датчиками, которые будут передавать сведения о температуре в системе. В этом случае вы сможете выбирать уровень нагрева вручную или же доверить эту работу автоматике. Она сама включит кабель при достижении заранее заданной температуре воздуха на улице.

Сейчас в специализированных магазинах предлагаются готовые комплекты для обустройства систем водоснабжения, снабженные греющим кабелем. Провод в них изначально интегрирован в трубы. Вам нужно лишь уложить такой трубопровод и подключить кабель.

Утепляйте трубы по любой из описанных технологий и пусть в вашем жилище никогда не будет перебоев с подачей воды!

Вопрос утепления водопроводных труб особенно актуален среди владельцев загородной недвижимости. Часто в дачных поселках и селениях беспокоиться о многих составляющих комфортного проживания вынуждены сами хозяева.

Особенно, когда речь идет о домах/коттеджах с круглогодичным проживанием – здесь без утепления коммуникаций не обойтись. И в первую очередь предстоит подобрать и уложить утеплитель для труб водопровода – без воды, привычно текущей из крана, сложно наслаждаться прелестями загородной жизни.

Теплоизоляционные материалы для подземного водопровода и их особенности

Материалы для теплоизоляции водопроводных труб представлены на рынке в довольно широком ассортименте. Здесь можно увидеть материалы, пользующиеся популярностью и прошедшие проверку временем, а также новые предложения, отличающиеся технологичностью и высокой стоимостью. Поэтому, прежде чем утеплить водопроводную трубу в частном доме, нужно ознакомиться с классификацией теплоизоляционных материалов.

Все теплоизоляционные материалы по их типу можно разделить на несколько групп:

  • Волокнистый утеплитель представлен минеральной ватой и стекловолокном. При использовании такого варианта для утепления водопроводных труб требуется дополнительная гидроизоляция.
  • Пенополиуретан представлен в жидком и твердом состоянии. В первом случае утеплитель наносится в виде напыления, второй вариант имеет вид скорлупы.
  • Краска с теплоизоляционными свойствами – относительно новый материал. Если вы не знаете, чем утеплить водопроводную трубу в земле, краска вам подойдет. В ней содержатся специальные включения, обеспечивающие хорошую теплоизоляцию. Применяется для утепления труб и в качестве дополнительной защиты от коррозии. Одним из преимуществ теплоизоляционной краски считается максимальная теплоизоляция без утяжеления трубы, толщина трубопровода в этом случае также существенно не меняется.
  • Пенопласт используется очень редко для утепления труб, так как подобная изоляция на трубы водоснабжения ломается при малейшем механическом воздействии.
  • Вспененный полиэтилен. Благодаря отличным эксплуатационным характеристикам и простоте укладки, теплоизоляционный материал получил множество положительных рекомендаций и стал наиболее популярным.

В строительной сфере применяют разнообразные утеплители, которые выпускает в рулонах или листах, понятно, что для изоляции труб лучше подойдут оболочки, имеющие форму их поверхности. Практически все материалы, применяемое для теплоизоляции, выпускают в виде трубных оболочек, некоторые из них имеют встроенные каналы для укладки электронагревательного кабеля.

Пенопластовая трубная оболочка

Требования к теплоизоляции труб отопления

Технические требования к теплоизоляции трубопроводов устанавливают СП В процессе эксплуатации она подвергается воздействиям разного характера — механическим, химическим, термическим, влажностным, поэтому должна быть не только энергоэффективна, но и надежна, долговечна, безопасна.

Характеристики материалов, которые учитывают при выборе:

  • Теплопроводность, плотность — определяют толщину слоя утеплителя, нагрузку на трубу, ее опоры.
  • Термостойкость — обуславливает неизменность первоначальных свойств при контакте с горячей поверхностью.
  • Упругость, прочность на сжатие — отвечают за стабильность формы и структуры при слеживании, прокладке в грунте.
  • Водостойкость — исключает впитывание воды, позволяет сохранять теплоизоляционные свойства.
  • Биостойкость, стойкость к воздействию агрессивных сред — важны для длительной эксплуатации.
  • Горючесть, содержание вредных веществ — должны отвечать санитарно-гигиеническим требованиями, нормам пожарной безопасности.

С практической точки зрения значение имеет удобный, простой монтаж. Он экономит время, избавляет от дополнительных трат на материалы для установки.

Метод определения по заданной температуре поверхности утепляющего слоя

Данное требование актуально на промышленных предприятиях, где различные трубопроводы проходят внутри помещений и цехов, в которых работают люди. В этом случае температура любой нагретой поверхности нормируется в соответствии с правилами охраны труда во избежание ожогов. Расчет толщины теплоизоляционной конструкции для труб диаметром свыше 2 м выполняется в соответствии с формулой:

Читайте также:  Как правильно смонтировать коньковый прогон на фронтоны стен

Формула определения толщины теплоизоляции.

δ = λ (tт – tп) / ɑ (tп – t0), здесь:

  • ɑ – коэффициент теплоотдачи, принимается по справочным таблицам, Вт/(м2 ⁰C);
  • tп – нормируемая температура поверхности теплоизоляционного слоя, ⁰C;
  • остальные параметры – как в предыдущих формулах.

Расчет толщины утеплителя цилиндрической поверхности производится с помощью уравнения:

ln B =(dиз + 2δ) / dтр = 2πλ Rн (tт – tп) / (tп – t0)

Обозначения всех параметров как в предыдущих формулах. По алгоритму данный просчет схож с вычислением толщины утеплителя по заданному тепловому потоку. Поэтому дальше он выполняется точно так же, конечное значение толщины теплоизоляционного слоя δ находят так:

δ = dиз (B – 1) / 2

Предложенная методика имеет некоторую погрешность, хотя вполне допустима для предварительного определения параметров утепляющего слоя. Более точный расчет выполняется методом последовательных приближений с помощью персонального компьютера и специализированного программного обеспечения.

Теплоизолирующая краска для труб

Об этом способе теплоизоляции стоит поговорить отдельно. Он представляет из себя новейшую разработку российских ученых в области теплоизоляции.Краска производится из следующих компонентов: микросферы из керамики, пеностекло, перлит и другие теплоизоляционные вещества.

Теплоизолирующая краска для труб

Покрытие трубы теплоизолирующей краской дает тот же эффект, что и утепление несколькими слоями пенополистирола или минеральной ваты.

Краска нетоксична, безопасна для человека и природы, практически не имеет запаха, потому при ее применении не требуется проветривание.

Она устойчива к нагреву до высоких температур, а также защищает металл от коррозии. Краска может использоваться как в бытовых, так и в производственных и промышленных условиях.

Теплоизолирующая краска для труб

Такой утеплитель выпускается в виде аэрозоля, это максимально облегчает нанесение и позволяет покрыть краской даже самые труднодоступные участки трубопровода.

Что такое конденсат на инженерных сетях и сто с ним делать

Конденсатом называют оседание влаги из воздуха на холодных предметах. Подобное явление можно наблюдать в горячей бане. При соприкосновении с холодными стенами водяные пары переходят из газообразного состояния в жидкое, а затем собираются (конденсируются) на поверхности в виде капель. То же самое, но в замедленном режиме, происходит и с металлическими элементами системы холодного водоснабжения. Так как сталь является превосходным проводником тепла, температура наружных поверхностей труб равна температуре холодной воды, проходящей по ним. Она намного ниже температуры окружающего воздуха и имеющихся в нем водяных паров, особенно если вблизи проходит труба с горячей водой. Эта разница и вызывает образование конденсата.

Полипропилен обладает низкой проводимостью тепла, поэтому наружная поверхность холодного водопровода из этого материала охлаждается меньше, чем у стальной трубы. Вследствие этого, конденсация паров на полимерных конструкциях не происходит, или происходит в незначительных количествах. В случае если все-таки влага конденсируется, достаточно изолировать такие места тонким слоем утеплителя – можно использовать полусферы из вспененного полимера.

Принципы установки утеплительных материалов водоснабжения на даче

Схема устройства утепления водопроводных труб пенополиреулетаном.

Рассмотрим утепление стекловатой на даче. Водопроводные трубы обертывают слоем стекловаты и закрепляют, к примеру, пластиковой лентой.

Благодаря этому гарантирована теплозащита водопровода.

Затем необходимо делать гидроизоляцию. Для этих целей используется рубероид или другие материалы, подходящие по характеристикам. Это повлияет на объем работ и, соответственно, стоимость.

Этот вариант подходящий, если необходимо сделать утепление водоснабжения на даче.

Для утепления пенопластом труб изготавливаются скорлупы, которые охватывают максимально водопроводные трубы.

Пенополистирольные плиты устанавливают с использованием добавочного покрытия или же без него.

Установить на водопровод пенопластовые скорлупы просто:

  • части скорлупы устанавливают с небольшим смещением;
  • элементы утеплителя закрепляют строительным скотчем;
  • места стыков пенопласта закрывают скотчем;
  • повороты труб, выступы стыков, водопроводные краны изолируются при помощи фасонных скорлуп.

Утепление труб водоснабжения нельзя откладывать на завтра. Иначе всегда есть опасность, что дом зимой останется без воды. Проводить зимой ремонт и утепление водопровода весьма трудно.

В таком случае придется отогревать грунт, выкапывать полопавшийся водопровод и заменять их. В подобных условиях выполнить эту работу качественно нереально.