какие требования неприменимы к тепловой изоляции аппаратов
Какие требования неприменимы к тепловой изоляции аппаратов
СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ТЕПЛОВАЯ ИЗОЛЯЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ И ТРУБОПРОВОДОВ
Designing of thermal insulation of equipment and pipe lines
____________________________________________________________________
Текст Сравнения СНиП 41-03-2003 с СП 61.13330.2012 см. по ссылке.
— Примечание изготовителя базы данных.
____________________________________________________________________
Дата введения 2003-11-01
1 РАЗРАБОТАНЫ ОАО «Инжиниринговая компания по теплотехническому строительству ОАО «Теплопроект» и группой специалистов
2 ВНЕСЕНЫ Управлением технического нормирования, стандартизации и сертификации в строительстве и ЖКХ Госстроя России
3 ПРИНЯТЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ с 1 ноября 2003 г. постановлением Госстроя России от 26 июня 2003 г. N 114
ВВЕДЕНИЕ
Настоящие строительные нормы и правила разработаны с учетом современных тенденций в проектировании промышленной тепловой изоляции и рекомендаций международных организаций по стандартизации и нормированию.
Нормативный документ содержит требования к теплоизоляционным конструкциям, изделиям и материалам, входящим в состав конструкций, нормы плотности теплового потока с изолируемых поверхностей оборудования и трубопроводов с положительными и отрицательными температурами при их расположении на открытом воздухе, в помещении, непроходных каналах и при бесканальной прокладке. В документе приведены правила определения объема и толщины уплотняющихся волокнистых теплоизоляционных материалов в зависимости от коэффициента уплотнения.
В работе принимали участие: канд. техн. наук. Е.Г.Овчаренко, B.C.Жолудов (Союз «Концерн СТЕПС»); А.С.Мелех (ЗАО «Холдинговая Компания «Ростеплоизоляция»); канд. техн. наук Я.А.Ковылянский, А.И.Коротков, канд. техн. наук Г.Х.Умеркин (ОАО ВНИПИЭнергопром); В.Н.Якуничев (СПКБ филиал АО «Фирма «Энергозащита»); канд. техн. наук А.В.Сладков (ГУП «НИИ Мосстрой»).
1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Настоящие нормы и правила следует соблюдать при проектировании тепловой изоляции наружной поверхности оборудования, трубопроводов, газоходов и воздуховодов, расположенных в зданиях, сооружениях и на открытом воздухе с температурой содержащихся в них веществ от минус 180 до 600 °С, в том числе трубопроводов тепловых сетей при всех способах прокладки, и предназначенной для обеспечения их эксплуатационной надежности, безопасной эксплуатации и необходимого уровня энергосбережения. При проектировании необходимо соблюдать требования к тепловой изоляции, содержащиеся в нормах технологического проектирования и других нормативных документах, утвержденных или согласованных Госстроем России.
Настоящие нормы не распространяются на проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, содержащих и транспортирующих взрывчатые вещества, изотермических хранилищ сжиженных газов, зданий и помещений для производства и хранения взрывчатых веществ, атомных станций и установок.
2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ
Перечень нормативных документов, на которые приведены ссылки, дан в приложении А.
3 ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
4 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
4.1 Теплоизоляционная конструкция должна обеспечивать нормативный уровень тепловых потерь оборудованием и трубопроводами, безопасную для человека температуру их наружных поверхностей, требуемые параметры теплохолодоносителя при эксплуатации.
4.2 Конструкции тепловой изоляции трубопроводов и оборудования должны отвечать требованиям:
— безопасности для окружающей среды и обслуживающего персонала при эксплуатации.
Материалы, используемые в теплоизоляционных конструкциях, не должны выделять в процессе эксплуатации вредные, пожароопасные и взрывоопасные, неприятно пахнущие вещества в количествах, превышающих предельно допустимые концентрации, а также болезнетворные бактерии, вирусы и грибки.
4.3 При выборе материалов и изделий, входящих в состав теплоизоляционных конструкций для поверхностей с положительными температурами теплоносителя (20 °С и выше), следует учитывать следующие факторы:
— месторасположение изолируемого объекта;
— температуру изолируемой поверхности;
— температуру окружающей среды;
— требования пожарной безопасности;
— агрессивность окружающей среды или веществ, содержащихся в изолируемых объектах;
— материал поверхности изолируемого объекта;
— допустимые нагрузки на изолируемую поверхность;
— наличие вибрации и ударных воздействий;
— требуемую долговечность теплоизоляционной конструкции;
— температуру применения теплоизоляционного материала;
— теплопроводность теплоизоляционного материала;
— температурные деформации изолируемых поверхностей;
— конфигурацию и размеры изолируемой поверхности;
— условия монтажа (стесненность, высотность, сезонность и др.).
Теплоизоляционная конструкция трубопроводов тепловых сетей подземной бесканальной прокладки должна выдерживать без разрушения:
— воздействие грунтовых вод;
— нагрузки от массы вышележащего грунта и проходящего транспорта.
При выборе теплоизоляционных материалов и конструкций для поверхностей с температурой теплоносителя 19 °С и ниже и отрицательной дополнительно следует учитывать относительную влажность окружающего воздуха, а также влажность и паропроницаемость теплоизоляционного материала.
4.4 В состав конструкции тепловой изоляции для поверхностей с положительной температурой в качестве обязательных элементов должны входить:
4.5 В состав конструкции тепловой изоляции для поверхностей с отрицательной температурой в качестве обязательных элементов должны входить:
Пароизоляционный слой следует предусматривать при температуре изолируемой поверхности ниже 12 °С. Необходимость устройства пароизоляционного слоя при температуре выше 12 °С следует предусматривать для оборудования и трубопроводов с температурой ниже температуры окружающей среды, если расчетная температура изолируемой поверхности ниже температуры «точки росы» при расчетном давлении и влажности окружающего воздуха.
Необходимость установки пароизоляционного слоя в конструкции тепловой изоляции для поверхностей с переменным температурным режимом (от положительной к отрицательной температуре и наоборот) определяется расчетом для исключения накопления влаги в теплоизоляционной конструкции.
Антикоррозионные покрытия изолируемой поверхности не входят в состав теплоизоляционных конструкций.
4.6 В зависимости от применяемых конструктивных решений в состав конструкции дополнительно могут входить:
Предохранительный слой следует предусматривать при применении металлического покровного слоя для предотвращения повреждения пароизоляционных материалов.
5 ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ И КОНСТРУКЦИЯМ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ
5.1 В конструкциях теплоизоляции оборудования и трубопроводов с температурой содержащихся в них веществ в диапазоне от 20 °С до 300 °С для всех способов прокладки, кроме бесканальной, следует применять теплоизоляционные материалы и изделия с плотностью не более 200 кг/м и коэффициентом теплопроводности в сухом состоянии не более 0,06 Вт/(м·К) при средней температуре 25 °С.
Допускается применение асбестовых шнуров для изоляции трубопроводов условным проходом до 50 мм включительно.
5.2 В качестве первого теплоизоляционного слоя многослойных конструкций теплоизоляции оборудования и трубопроводов с температурами содержащихся в них веществ в диапазоне от 300 °С и более допускается применять теплоизоляционные материалы и изделия с плотностью не более 350 кг/м и коэффициентом теплопроводности при средней температуре 300 °С не более 0,12 Вт/(м·К).
5.3 В качестве второго и последующих теплоизоляционных слоев конструкций теплоизоляции оборудования и трубопроводов с температурой содержащихся в них веществ 300 °С и более для всех способов прокладки, кроме бесканальной, следует применять теплоизоляционные материалы и изделия с плотностью не более 200 кг/м и коэффициентом теплопроводности при средней температуре 125 °С не более 0,08 Вт/(м·К).
Какие требования неприменимы к тепловой изоляции аппаратов
ТЕПЛОВАЯ ИЗОЛЯЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ И ТРУБОПРОВОДОВ
Designing of thermal insulation of equipment and pipe lines
Дата введения 2013-01-01
Предисловие
Сведения о своде правил
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 «Строительство»
3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом архитектуры, строительства и градостроительной политики
5 ЗАРЕГИСТРИРОВАН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт). Пересмотр СП 61.13330.2010 «СНиП 41-03-2003 Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов»
ВНЕСЕНЫ: опечатка, опубликованная в Информационном Бюллетене о нормативной, методической и типовой проектной документации N 6, 2012 г. и опечатки, размещенные на официальном сайте ФАУ «ФЦС», www.certif.org/fcs/sp_malomob.html (по состоянию на 01.10.2014).
Опечатки внесены изготовителем базы данных
Изменение N 1 внесено изготовителем базы данных
Введение
Настоящий свод правил разработан с учетом современных тенденций в проектировании промышленной тепловой изоляции и рекомендаций международных организаций по стандартизации и нормированию.
Нормативный документ содержит требования к теплоизоляционным материалам, изделиям и конструкциям, правила проектирования тепловой изоляции, нормы плотности теплового потока с изолируемых поверхностей оборудования и трубопроводов с положительными и отрицательными температурами при их расположении на открытом воздухе, в помещении, непроходных каналах и при бесканальной прокладке. В документе приведены методы расчета толщины тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, расчетные характеристики теплоизоляционных материалов, правила определения объема и толщины уплотняющихся волокнистых теплоизоляционных материалов в зависимости от коэффициента уплотнения.
Актуализация выполнена авторским коллективом в составе: канд. техн. наук Б.М.Шойхет (руководитель работы), д-р техн. наук Б.М.Румянцев (МГСУ), В.Н.Якуничев (СПКБ АО «Фирма «Энергозащита»), В.Н.Крушельницкий (ОАО «Атомэнергопроект»).
В работе принимали участие: А.И.Коротков, И.Б.Новиков (ОАО «ВНИПИэнергопром»), канд. техн. наук В.И.Кашинский (ООО «ПРЕДПРИЯТИЕ «Теплосеть-Сервис»), С.Л.Кац (ОАО «ВНИПИнефть»), Р.Ш.Виноградова (ОАО «Теплоэлектропроект»), Е.А.Никитина (ОАО «Атомэнергопроект»).
1 Область применения
Настоящий свод правил следует соблюдать при проектировании тепловой изоляции наружной поверхности оборудования, трубопроводов, газоходов и воздуховодов, расположенных в зданиях, сооружениях и на открытом воздухе с температурой содержащихся в них веществ от минус 180 до 600 °С, в том числе трубопроводов тепловых сетей при всех способах прокладки и трубопроводов с обогревающими их паровыми и водяными спутниками.
Настоящие нормы не распространяются на проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, содержащих и транспортирующих взрывчатые вещества, изотермических хранилищ сжиженных газов, зданий и помещений для производства и хранения взрывчатых веществ, атомных станций и установок.
2 Нормативные ссылки
Нормативные документы, на которые в тексте настоящего свода правил имеются ссылки, приведены в приложении А.
3 Термины и определения
В настоящем своде правил применены термины по ГОСТ 31913, а также следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 плотность теплоизоляционного материала, , кг/м : Величина, определяемая отношением массы материала ко всему занимаемому им объему, включая поры и пустоты;
3.2 коэффициент теплопроводности, ( ), Вт/(м·°С): Количество теплоты, передаваемое за единицу времени через единицу площади изотермической поверхности при температурном градиенте, равном единице;
3.3 расчетная теплопроводность: Коэффициент теплопроводности теплоизоляционного материала в эксплуатационных условиях с учетом его температуры, влажности, монтажного уплотнения и наличия швов в теплоизоляционной конструкции;
3.4 паропроницаемость, , мг/(м·ч·Па): Способность материала пропускать водяные пары, содержащиеся в воздухе, под действием разности их парциальных давлений на противоположных поверхностях слоя материала;
3.5 температуростойкость: Способность материала сохранять механические свойства при повышении или понижении температуры. Характеризуется предельными температурами применения, при которых в материале обнаруживаются неупругие деформации (при повышении температуры) или разрушение структуры (при понижении температуры) под сжимающей нагрузкой;
3.6 уплотнение теплоизоляционных материалов: Монтажная характеристика, определяющая плотность теплоизоляционного материала после его установки в проектное положение в конструкции. Уплотнение материалов характеризуется коэффициентом уплотнения, значение которого определяется отношением объема материала или изделия к его объему в конструкции;
3.7 теплоизоляционная конструкция: Конструкция, состоящая из одного или нескольких слоев теплоизоляционного материала (изделия), защитно-покровного слоя и элементов крепления. В состав теплоизоляционной конструкции могут входить пароизоляционный, предохранительный и выравнивающий слои;
3.8 многослойная теплоизоляционная конструкция: Конструкция, состоящая из двух и более слоев различных теплоизоляционных материалов;
3.9 покровный слой: Элемент конструкции, устанавливаемый по наружной поверхности тепловой изоляции для защиты от механических повреждений и воздействия окружающей среды;
3.10 пароизоляционный слой: Элемент теплоизоляционной конструкции оборудования и трубопроводов с температурой ниже температуры окружающей среды, предохраняющий теплоизоляционный слой от проникновения в нее паров воды вследствие разности парциальных давлений пара у холодной поверхности и в окружающей среде;
3.11 предохранительный слой: Элемент теплоизоляционный конструкции, входящий, как правило, в состав теплоизоляционной конструкции для оборудования и трубопроводов с температурой поверхности ниже температуры окружающей среды с целью защиты пароизоляционного слоя от механических повреждений;
3.12 температурные деформации: Тепловое расширение или сжатие изолируемой поверхности и элементов конструкции под воздействием изменения температурных условий при монтаже и эксплуатации изолируемого объекта;
3.13 выравнивающий слой: Элемент теплоизоляционной конструкции, выполняемый из упругих рулонных или листовых материалов, устанавливается под мягкий покровный слой (например из лакостеклоткани) для выравнивания формы поверхности;
3.14 Паровые и водяные спутники: Трубопроводы малого диаметра, предназначенные для обогрева основного трубопровода и расположенные в общей с основным трубопроводом теплоизоляционной конструкции.
4 Общие положения
4.1 Теплоизоляционная конструкция должна обеспечивать параметры теплохолодоносителя при эксплуатации, нормативный уровень тепловых потерь оборудованием и трубопроводами, безопасную для человека температуру их наружных поверхностей.
4.2 Конструкции тепловой изоляции трубопроводов и оборудования должны отвечать требованиям:
безопасности для окружающей среды и обслуживающего персонала при эксплуатации и утилизации.
Материалы, используемые в теплоизоляционных конструкциях, не должны выделять в процессе эксплуатации вредные, пожароопасные и взрывоопасные, неприятно пахнущие вещества, а также болезнетворные бактерии, вирусы и грибки, в количествах, превышающих предельно допустимые концентрации, установленные в санитарных нормах.
4.3 При выборе материалов и изделий, входящих в состав теплоизоляционных конструкций для поверхностей с положительными температурами теплоносителя (20 °С и выше), следует учитывать следующие факторы:
месторасположение изолируемого объекта СП 131.13330;
температуру изолируемой поверхности;
температуру окружающей среды;
требования пожарной безопасности;
агрессивность окружающей среды или веществ, содержащихся в изолируемых объектах;
материал поверхности изолируемого объекта;
допустимые нагрузки на изолируемую поверхность;
наличие вибрации и ударных воздействий;
требуемую долговечность теплоизоляционной конструкции;
температуру применения теплоизоляционного материала;
теплопроводность теплоизоляционного материала;
температурные деформации изолируемых поверхностей;
конфигурация и размеры изолируемой поверхности;
условия монтажа (стесненность, высотность, сезонность и др.);
условия демонтажа и утилизации.
Теплоизоляционная конструкция трубопроводов тепловых сетей подземной бесканальной прокладки должна выдерживать без разрушения:
воздействие грунтовых вод;
нагрузки от массы вышележащего грунта и проходящего транспорта.
При выборе теплоизоляционных материалов и конструкций для поверхностей с температурой теплоносителя 19 °С и ниже и отрицательной температурой дополнительно следует учитывать относительную влажность окружающего воздуха, а также влажность и паропроницаемость теплоизоляционного материала.
4.4 В состав конструкции тепловой изоляции для поверхностей с положительной температурой в качестве обязательных элементов должны входить:
Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов
Современное состояние и перспективы развития
Б. М. Шойхет, канд. техн. наук, чл. ред. совета журнала «Энергосбережение», заместитель директора по техническому развитию ЗАО «Сан-Гобэн Изовер»
Рациональное использование топливно-энергетических ресурсов является одной из приоритетных задач в развитии российской экономики. Существенная роль в решении проблемы энергосбережения принадлежит высокоэффективной промышленной тепловой изоляции.
Тепловая изоляция трубопроводов и оборудования определяет техническую возможность и экономическую эффективность реализации технологических процессов и широко применяется в энергетике, ЖКХ, химической, нефтеперерабатывающей, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности.
В энергетике объектами тепловой изоляции являются паровые котлы, паровые и газовые турбины, теплообменники, баки-аккумуляторы горячей воды, дымовые трубы.
В промышленности тепловой изоляции подлежат вертикальные и горизонтальные технологические аппараты, насосы, теплообменники, резервуары для хранения воды, нефти и нефтепродуктов. Особенно высокие требования предъявляются к эффективности тепловой изоляции низкотемпературного и криогенного оборудования.
Тепловая изоляция обеспечивает возможность проведения технологических процессов при заданных параметрах, позволяет создать безопасные условия труда на производстве, снижает потери легко испаряющихся нефтепродуктов в резервуарах, дает возможность хранить сжиженные и природные газы в изотермических хранилищах.
Технические требования к теплоизоляционным конструкциям
При монтаже и в процессе эксплуатации теплоизоляционные конструкции подвергаются температурным, влажностным, механическим, в том числе вибрационным, воздействиям, которые определяют перечень предъявляемых к ним требований.
К основным требованиям, предъявляемым к теплоизоляционным материалам и конструкциям, относят следующие:
— эксплуатационная надежность и долговечность;
— пожарная и экологическая безопасность.
Основными показателями, характеризующими физико-технические и эксплуатационные свойства теплоизоляционных материалов, являются: плотность, теплопроводность, температуростойкость, сжимаемость и упругость (для мягких материалов), прочность на сжатие при 10 % деформации (для жестких и полужестких материалов), вибростойкость, формостабильность, горючесть, водостойкость и стойкость к воздействию химически агрессивных сред, содержание органических веществ и биостойкость.
Теплотехническая эффективность конструкций промышленной тепловой изоляции определяется в первую очередь коэффициентом теплопроводности теплоизоляционного материала, который определяет требуемую толщину теплоизоляционного слоя, а следовательно, и нагрузки на изолируемый объект, конструктивные и монтажные характеристики конструкции. Расчетные значения коэффициента теплопроводности принимаются с учетом его зависимости от температуры, степени уплотнения теплоизоляционных материалов в конструкции, шовности конструкции, наличия крепежных деталей. При выборе теплоизоляционного материала учитывают: температуростойкость теплоизоляционных материалов, возможную линейную усадку, потери прочности и массы, степень выгорания связующего при нагреве, прочностные и деформационные характеристики изолируемого объекта, допустимые нагрузки на опоры и изолируемые поверхности и другие влияющие факторы.
Долговечность теплоизоляционных конструкций зависит от их конструктивных особенностей и условий эксплуатации, включающих месторасположение изолируемого объекта, режим работы оборудования, степень агрессивности окружающей среды, интенсивность механических воздействий. Срок службы теплоизоляционного материала и теплоизоляционной конструкции в целом в значительной степени определяется качеством защитного покрытия.
Требования пожарной безопасности определяются нормами технологического проектирования конкретных отраслей промышленности с учетом положений СНиП 41-03-2003 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов». Для таких отраслей промышленности, как газовая, нефтехимическая, химическая, производство минеральных удобрений, ведомственные нормы допускают применение только негорючих и трудногорючих материалов (группы НГ и Г1 при испытаниях по ГОСТ 30244-94) в составе теплоизоляционных конструкций. При выборе материалов учитываются не только показатели горючести теплоизоляционного слоя и защитного покрытия, но и поведение теплоизоляционной конструкции в условиях пожара в целом. Пожароопасность теплоизоляционных конструкций наряду с другими факторами зависит от температуростойкости защитного покрытия, его механической прочности в условиях огневого воздействия.
Санитарно-гигиенические требования особенно важны при проектировании объектов с технологическими процессами, требующими высокой чистоты, например, в микробиологии, радиоэлектронике, фармацевтической промышленности. В этих условиях применяются материалы или конструкции, не допускающие загрязнения воздуха в помещениях.
Современные теплоизоляционные материалы
На сегодняшний день на российском рынке теплоизоляционных материалов представлена продукция как отечественных, так и зарубежных производителей.
Номенклатура отечественных волокнистых теплоизоляционных материалов, предназначенных для тепловой изоляции оборудования, представлена традиционно применяемыми матами минераловатными прошивными безобкладочными или в обкладках из металлической сетки, стеклоткани или крафт-бумаги с одной или двух сторон (ГОСТ 21880-94, ТУ 36.16.22-10-89, ТУ 34.26.10579-95 и др.), изделиями минераловатными с гофрированной структурой для промышленной тепловой изоляции (ТУ 36.16.22-8-91), плитами теплоизоляционными минераловатными на синтетическом связующем плотностью 50–125 кг/м 3 (ГОСТ 9573-96), изделиями из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем (ГОСТ 10499-95). В небольшом объеме выпускаются изделия из супертонкого стеклянного и базальтового волокна с применением различных связующих и без них (ТУ 21-5328981-05-92, ТУ 95.2348-92, ТУ 5761-086011387634-95 и др.). Лидерами в производстве волокнистых теплоизоляционных материалов для промышленного оборудования и трубопроводов являются заводы ОАО «Термостепс», ЗАО «Минеральная вата» (г. Железнодорожный), Назаровский ЗТИ, ЗАО «Сан-Гобэн Изовер» (г. Егорь-евск), ОАО «УРСА-Евразия» (г. Чудово, Серпухов) и др.
Продукция зарубежных производителей для изоляции трубопроводов и оборудования представлена широкой номенклатурой волокнистых теплоизоляционных материалов фирм: «Rockwool» (Дания), «Сан-Гобэн Изовер» (Финляндия), «Partek», «Paroc» (Финляндия), «Izomat» (Словакия) (цилиндры, маты и плиты без покрытия или покрытые с одной стороны металлической сеткой, стеклорогожей, алюминиевой фольгой и т. д.).
Возрастают объемы применения высокоэффективных теплоизоляционных цилиндров из минерального (ЗАО «Минеральная вата», Назаровский ЗТИ, «Paroc») и стеклянного волокна («Сан-Гобэн Изовер», «УРСА») отечественного и зарубежного производства.
Из пенопластов наибольшее применение в конструкциях тепловой изоляции оборудования, преимущественно низкотемпературного, находит пенополиуретан заливочный, напыляемый и в виде плитных изделий. Его отечественным разработчиком является научно-исследовательский институт синтетических смол (г. Владимир), а также образовавшиеся на его основе предприятия (ЗАО «Изолан» и др).
Находят применение в промышленности теплоотражающие покрытия «Термо-Коат» и «Термо-Шилд», используемые для снижения интенсивности радиационного теплообмена резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов и элементов оборудования с окружающей средой. Следует отметить, что указанные покрытия не заменяют тепловую изоляцию, а используются в качестве дополнительного элемента в теплоизоляционных конструкциях для повышения их теплоотражающих характеристик.
При канальной прокладке трубопроводов тепловых сетей используют преимущественно теплоизоляционные маты, мягкие плиты и высокоэффективные цилиндры из минеральной ваты и стеклянного волокна.
Для трубопроводов тепловых сетей подземной бесканальной прокладки применяют преимущественно предварительно изолированные в заводских условиях трубы с гидроизоляционным покрытием, исключающим возможность увлажнения изоляции в процессе эксплуатации. В качестве основного теплоизоляционного слоя в конструкциях теплоизолированных трубопроводов бесканальной прокладки (СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети» и СНиП 41-03-2003 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов») рекомендованы к применению армопенобетон, пенополиуретан и пенополимерминерал.
На сегодняшний день в некоторых регионах существует тенденция к массовому переходу на применение труб с ППУ-изоляцией, основанная на практике стран Европы (Бельгии, Дании и др.). К преимуществам теплопроводов с ППУ-изоляцией относят низкий коэффициент теплопроводности пенополиуретана (0,032–0,035 Вт/(м• °C)), технологичность при изготовлении и при монтаже теплопроводов, долговечность при соблюдении требований монтажа и эксплуатации. Однако при использовании труб с ППУ-изоляцией следует учитывать, что допустимая температура применения пенополиуретана составляет 130 °C. Повышение температуростойкости теплоизоляционных конструкций с применением пенополиуретана может достигаться путем использования двухслойной изоляции с термостойким внутренним слоем из минеральной ваты или стеклянного волокна и наружным слоем из пенополиуретана.
Представляется, что наряду с внедрением труб с ППУ-изоляцией следует расширять производство и применение труб с изоляцией из современного армопенобетона и пенополимерминерала.
Армопенобетон характеризуется низкой плотностью (200–250 кг/м 3 ) и теплопроводностью (0,05 Вт/(м• °C) ) при высокой прочности на сжатие (не менее 0,7 МПа). К преимуществам армопенобетона относятся его негорючесть, высокая температура применения (до 300 °C), отсутствие коррозионного воздействия на стальные трубы, паропроницаемость гидгозащитного покрытия и, как следствие, долговечность. Опыт его применения в тепловых сетях Северо-Западного региона имеет положительные результаты.
Пенополимерминерал (полимербетон) разработан институтом ВНИПИЭнергопром и более 20 лет применяется в конструкциях тепловой изоляции трубопроводов диаметром до 500 мм. Характеризуется интегральной структурой, совмещающей функции теплоизоляционного слоя и гидроизоляционного покрытия. Имеет температуру применения до 150 °C, теплопроводность при 25 °C – 0,047 Вт/(м•°C), при испытаниях на горючесть по ГОСТ 30244-94 относится к группе Г1.
Технические решения промышленной тепловой изоляции многообразны как по видам применяемых материалов, так и по конструкциям.
Так для тепловой изоляции вертикальных и горизонтальных технологических аппаратов и теплообменников применяются конструкции на основе волокнистых теплоизоляционных материалов с применением приварных штырей или проволочного каркаса.
Для горизонтальных аппаратов (емкостей, теплообменников и др.) преимущественно предусматривается крепление теплоизоляционного слоя на проволочном каркасе.
Нормативная база промышленной тепловой изоляции
Изменившиеся экономические условия потребовали пересмотра действующей нормативной базы промышленной тепловой изоляции.
В ноябре 2003 года Госстроем РФ введен в действие разработанный институтом «Теплопроект» СНиП 41-03-2003 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов» (взамен СНиП 2.04.14-88). Основной целью разработки данного СНиП являлось приведение его в соответствие с современными требованиями к энергоэффективности и эксплуатационной надежности теплоизоляционных конструкций оборудования и трубопроводов в промышленности и ЖКХ.
СНиП 41-03-2003 разработан с учетом современных тенденций в проектировании промышленной тепловой изоляции, современной номенклатуры и стоимости применяемых теплоизоляционных и защитно-покровных материалов и базовых цен на тепловую энергию. Документ содержит требования к теплоизоляционным конструкциям, изделиям и материалам, рекомендации по проектированию теплоизоляционных конструкций, новые нормы плотности теплового потока с изолируемых поверхностей оборудования и трубопроводов при их расположении в помещении и на открытом воздухе, а также при подземной канальной и бесканальной прокладке трубопроводов.
Методы расчета тепловой изоляции, номенклатура и расчетные характеристики рекомендуемых к применению теплоизоляционных, покровных и вспомогательных материалов приведены в действующем СП 41-103-2000 «Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов». Следует указать, что данный свод правил подлежит переработке в 2005–2006 годах, т. к. приведенные в приложении Б к этому документу толщины тепловой изоляции оборудования и трубопроводов рассчитаны по нормам плотности теплового потока, приведенным в отмененном СНиП 2.04.14-88 с изменением № 1.
В июле 2003 года вступил в действие Федеральный закон РФ «О техническом регулировании» № 184-ФЗ. По новому закону в качестве «обязательных» могут устанавливаться только нормы, обеспечивающие безопасность жизни и здоровья людей и окружающей среды, а также защиту имущества граждан и организаций. Согласно принятому закону многие действующие СНиП переходят из разряда «обязательных» нормативных документов в разряд «рекомендательных». При этом, очевидно, сохраняется необходимость установления обязательных норм по таким важным вопросам, как эксплуатационная надежность и долговечность промышленных предприятий, зданий, сооружений, объектов ЖКХ, энергосбережение и др.
Тепловая изоляция прямо и косвенно обеспечивает надежность и безопасность эксплуатации оборудования и трубопроводов в промышленности и ЖКХ, обеспечивает условия жизнедеятельности и требования энергосбережения в промышленности и строительном секторе экономики.
Тепловая изоляция применяется практически во всех отраслях промышленности, обеспечивая технологические требования, экслуатационную надежность и безаварийную работу объектов, многие из которых относятся к категории взрывопожароопасных или представляющих опасность для здоровья людей и окружающей среды.
СНиП 41-03-2003 включает требования, многие из которых не могут быть отнесены к разряду «рекомендуемых». Это касается, например, допустимой по требованиям безопасности температуры на поверхности изолированного оборудования и трубопроводов, предельной температуры применения и горючести теплоизоляционных материалов, эффективности пароизоляции низкотемпературного и криогенного оборудования. Во многих случаях тепловая изоляция обеспечивает принципиальную возможность функционирования того или иного вида оборудования в энергетике, промышленности и ЖКХ. Во всех сферах применения тепловая изоляция помимо технологических требований обеспечивает требования энергосбережения. С учетом вышеизложенного представляется, что обязательные нормативные требования СНиП 41-03-2003 должны действовать в течение семи лет до принятия технического регламента, предусмотренного законом «О техническом регулировании».
Госстроем РФ одновременно со СНиП 41-03-2003 введен в действие СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети», разработанный ОАО «ВНИПИЭнергопром» при участии ОАО «Теплопроект» (раздел «Тепловая изоляция»). В разделе «Тепловая изоляция» изложены основные требования к материалам и конструкциям тепловой изоляции трубопроводов тепловых сетей надземной, подземной канальной и бесканальной прокладок. Нормы плотности теплового потока для трубопроводов тепловых сетей приведены в СНиП 41-03-2003 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов».
Дальнейшее развитие нормативной базы для тепловой изоляции связано с разработкой «Свода правил по тепловой изоляции оборудования и трубопроводов» и разработкой территориальных норм проектирования тепловой изоляции (ТСН) для регионов России.
Испытания теплоизоляционных материалов
Испытания физико-технических свойств теплоизоляционных материалов проводятся по методикам ГОСТ 17177-94 «Материалы строительные теплоизоляционные. Методы испытаний». Коэффициенты теплопроводности теплоизоляционных материалов определяются по ГОСТ 7076-99 «Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме» и ГОСТ 30256-94 «Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности цилиндрическим зондом». Указанные нормативные документы по методам испытания теплоизоляционных материалов требуют дополнения и корректировки. На сегодняшний день в России отсутствуют утвержденные в установленном порядке методики определения следующих весьма важных характеристик теплоизоляционных материалов.
Методика определения предельной минимальной температуры применения теплоизоляционных материалов. Этот показатель является особенно актуальным для вспененных полимеров, используемых для изоляции трубопроводов и оборудования, расположенных на открытом воздухе и в конструкциях низкотемпературной изоляции. При низких температурах может происходить их охрупчивание и разрушение при механических воздействиях.
Методика определения предельной максимальной температуры применения теплоизоляционных материалов. Под предельной максимальной температурой применения теплоизоляционного материала понимают температуру, при которой в материале появляются неупругие деформации под воздействием фиксированной сжимающей нагрузки. В отечественной практике при испытаниях образцы материала нагреваются в печи по всему объему, в зарубежной практике принят односторонний нагрев образцов.
Методика определения коэффициента теплопроводности и термического сопротивления теплоизоляционных цилиндров из минерального и стеклянного волокна, пенопластов и др. В зарубежной практике термическое сопротивление трубной теплоизоляции определяется по стандарту ISO 8497:1994. Представляется, что в рамках проводимой Госстроем РФ политики гармонизации отечественной нормативной базы в области строительства с европейскими стандартами целесообразно ввести этот стандарт на территории РФ.
Методика определения водопоглощения теплоизоляционных материалов при частичном и полном погружении определяется ГОСТ 17177-94 и предусматривает выдержку образцов в воде в течение 24 часов. Вместе с тем некоторые производители включают в технические условия методику определения водопоглощения по британскому стандарту BS 2972, которая предусматривает выдержку образцов в воде в течение двух часов. Очевидно, что результаты испытаний по указанным методикам получаются существенно различными, что препятствует объективной сравнительной оценке материалов по этому показателю. Представляется целесообразным включить эту методику в ГОСТ 17177-94 в качестве экспресс-методики определения водопоглощения волокнистых теплоизоляционных материалов.
В связи с появлением на рынке сверхлегких теплоизоляционных материалов плотностью до 10–15 кг/м 3 требуют уточнения и корректировки, предусмотренные ГОСТ 17177-94 методики определения толщины, плотности, сжимаемости и упругости этих материалов. Принятая в ГОСТ начальная нагрузка 0,5 кПа при определении этих показателей для указанных материалов является завышенной, т. к. не соответствует нагрузкам, которые испытывает материал в реальных условиях эксплуатации. В зарубежных стандартах начальная нагрузка при определении этих показателей дифференцирована в зависимости от плотности материала и имеет значения 0,05 и 0,1 кПа.
Разработка, корректировка и введение в действие этих документов позволят принимать более обоснованные решения по применению теплоизоляционных материалов в конструкциях тепловой изоляции оборудования и трубопроводов. Эти методики должны быть либо разработаны в возможно короткие сроки, либо на территории РФ следует ввести международные или европейские стандарты на эти виды испытаний (по цилиндрам – ISO 8497:1994).
Задачи в области развития промышленной тепловой изоляции
1. Внедрение в практику проектирования и строительства новых эффективных теплоизоляционных материалов и конструктивных технических решений, обеспечивающих снижение тепловых потерь в промышленности и строительстве
В конструкциях промышленной тепловой изоляции необходимо расширять применение современных высокоэффективных теплоизоляционных изделий из минерального и стеклянного волокна отечественного и импортного производства. Сравнительно высокая стоимость, например, теплоизоляционных цилиндров из стекловолокна и минеральной ваты компенсируется их более высокой теплотехнической эффективностью, эксплуатационной надежностью и долговечностью.
2. Проведение исследований и разработка методик для определения долговечности теплоизоляционных материалов и конструкций
Вопрос соответствия долговечности теплоизоляционных материалов расчетному сроку службы зданий является на сегодняшний день весьма актуальным в связи с введением повышенных требований к теплозащите зданий.
Работы по исследованию долговечности минераловатных материалов в различных условиях эксплуатации проводились в разные годы в институтах «Теплопроект», ВНИИТеплоизоляция (г. Вильнюс), МИСИ, ВНИИСТРОМ и др. Однако вопросы достоверного определения или прогнозирования долговечности применяемых теплоизоляционных материалов в различных условиях эксплуатации до настоящего времени остаются проблематичными, т. к. фактически отсутствуют утвержденные методики определения и официальные документы, нормирующие значение этого показателя.
Долговечность теплоизоляционных материалов в ограждающих конструкциях зданий или в конструкциях тепловой изоляции оборудования и трубопроводов должна определяться в зависимости от вида конструкций и условий эксплуатации на основании долговременных наблюдений и обследований эксплуатируемых конструкций.
3. Совершенствование нормативной базы в области промышленной и строительной тепловой изоляции
Ускорение разработки предусмотренных законом «О техническом регулировании» технических регламентов и национальных стандартов в области тепловой изоляции и теплоизоляционных материалов.
Гармонизация с международными стандартами. В связи с расширением номенклатуры современных теплоизоляционных материалов и перспективой продвижения отечественной продукции на зарубежные рынки актуальным является приведение отечественной нормативной базы в области теплоизоляционных материалов в соответствие с международными (ISO) и европейскими (EN) стандартами. Выработка общих требований и проведение испытаний материалов по идентичным методикам будет способствовать более эффективному их использованию как в России, так и за рубежом.
4. Разработка нормативного документа (Свода правил), регламентирующего правила выбора и применения современных теплоизоляционных материалов в энергетике, промышленности, строительстве и ЖКХ
5. Разработка территориальных строительных норм (ТСН) по тепловой изоляции промышленного оборудования и трубопроводов
Внедрение в практику проектирования тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, дифференцированных по регионам территориальных нормативов, учитывающих фактические цены на тепловую энергию и теплоизоляционные материалы, применение высококачественных теплоизоляционных и защитно-покровных материалов и энергоэффективных конструкций направлено на экономию топливно-энергетических ресурсов в промышленности и ЖКХ и является реальным, быстро окупающимся мероприятием по реализации программы энергосбережения в РФ.
6. Организация систематического технического контроля за выполнением требований нормативной документации в области тепловой изоляции в промышленности и строительстве
Расширение номенклатуры применяемых теплоизоляционных материалов и увеличение количества проектных, строительных и монтажных организаций, выполняющих теплоизоляционные работы, требуют организации контроля эффективности принимаемых технических решений и качества выполняемых работ. Следует направить усилия заинтересованных организаций и служб на проведения мониторинга объектов в части их тепловой изоляции. Представляется необходимой организация натурных наблюдений, сбор, анализ и обобщение информации об экс-плуатационных свойствах новых теплоизоляционных материалов, используемых в конструкциях промышленной тепловой изоляции и в строительстве.
Повышение энергоэффективности изолируемых объектов, совершенствование нормативной базы, методов, средств расчета и проектирования тепловой изоляции, расширение номенклатуры и повышение качества применяемых теплоизоляционных и покровных материалов направлены на решение проблемы энергосбережения и экономии топливно-энергетических ресурсов в энергетике, промышленности и ЖКХ России.
Поделиться статьей в социальных сетях: