1.1.2. Основные характеристики теплоизоляционных материалов

К основным характеристикам теплоизоляционных материалов относятся: звукоизоляция; теплопроводность; гидрофобность; плотность; эксплуатационные свойства.

Наибольшее распространение получили маты и плиты из стеклянных и минеральных волокон, пенопласты, пенополистирол, пенополиуретан, пенополиэтилен и др. Пример экономии энергии при использовании различных видов изоляции представлен на рис. 1.2.

Теплоизоляция из стекловолокна: теплопроводность 0,037-0,048 Вт/(м· °С) при сорбционной влажности до 3,1 %; плотность 11-70 кг/м³; диапазон температуры от -70 до +300 °С; невысокая гидрофобность; хороший звукоизолятор; негорючая; удобна и безопасна в работе и эксплуатации.

Теплоизоляция из минерального волокна: теплопроводность 0,035-0,042 Вт/(м·°С) при сорбционной влажности до 3,1 %; плотность 30-230 кг/м³; диапазон температуры от -100 до +600 °С; гидрофобность невысокая; хороший звукоизолятор; негорючая; удобна и безопасна в работе и эксплуатации. Маты, плиты, короба и фасонные детали из стекло- или минерального волокна применяются для утепления трубопроводов различного назначения (экономия энергии от 70 до 90 %), а также промышленных установок, резервуаров, воздухопроводов (экономия энергии от 30 до 60 %).

Пенополистирольные плиты: теплопроводность 0,038-0,041 Вт/(м·°С) при плотности 30-60 кг/м³; диапазон температур от -35 до +95 °С при толщине мата 6 мм и плотности 35 кг/м³; прочность на разрыв вдоль мата — 0,6 МПа, попе­рек — 0,16 МПа; намокание менее 1 % объема. Широко применяются для энергосберегающей теплоизоляции промышленных холодильных камер. При использовании плит типа "Пеноплэкс" толщиной 80 мм в 3 слоя затраты электроэнергии на поддержание минусовой температуры снижаются на 75-80 %. Являются идеальным материалом для паро- и звукоизоляции полов и крыш, широко применяются для теплоизоляции труб.

Рис. 1.2. Экономия энергии при использовании теплоизоляции

из стекло- или минерального волокна

Жесткий пенополиуретан: теплопроводность 0,017-0,035 Вт/(м·°С) при плотности 30-1000 кг/м³; диапазон температур от -200 до +165 °С; средняя величина поглощения воды 3,5 % объема; гарантируется 30 лет эксплуатации при 140-150 °С. Физиологически безвреден, используется для теплоизоляции холодильного оборудования и предызолированных трубопроводов, где достигается рекордное уменьшение теплопотерь — до 3 %.

1.1.3. Системы теплоснабжения

Источники и потребители энергии могут совмещаться в рамках одного агрегата или располагаться раздельно на расстоянии друг от друга. К первым относятся, например, промышленные печи, применяемые для тепловой обработки производства металлов, керамики, стекла и др. Во втором случае теплота вырабатывается на ТЭЦ, в котельных установках и передается потребителям с помощью теплопроводов.

При транспортировке тепла теряется некоторое количество энергии. Эти потери обусловлены качеством изоляции, утечками энергоносителя и затратами энергии на его перемещение.

Централизованные системы теплоснабжения используют в жилых и административных районах городов, на промышленных объектах. Данные системы включают источники тепла (энергетические установки, ТЭЦ, мини-ТЭЦ, котельные и т.д.), систему передачи (транспортировки) тепла и потребителей (рис. 1.3а). Такая схема теплоснабжения является двухтрубной замкнутой. Реальные тепловые сети — разветвленные, они могут включать несколько источников тепла — ТЭЦ или котельные (рис. 1.3б). Отдельные магистрали таких сетей связаны перемычками и имеют закольцованные участки, что повышает надежность снабжения теплотой.

Рис. 1.3. Системы теплоснабжения:

а — централизованное снабжение: 1 — энергетическая установка;

2 — насос; 3 — теплообменник; 4 — потребители;

б — принципиальная схема тепловой сети

При прокладке теплопроводов изоляционные свойства минеральной ваты вследствие ее увлажнения, провисания и слеживания резко снижаются. В настоящее время теплопотери (по различным данным) составляют 25-45 % . Подсчитано, что в денежном эквиваленте это более 700 млн р. с 1 км трубопровода диаметром 159 мм с отводами и запорной арматурой, которая, как правило, не теплоизолирована.

Минеральная вата и изделия из нее, битумперлит — основные материалы, используемые в нашей республике для тепловой изоляции коммунальных теплопроводов, стеновых панелей, кровель и др. В силу своих физико-механических и теплофизических характеристик данные материалы не позволяют осуществлять эффективную и качественную тепловую изоляцию.

В настоящее время самыми эффективными теплоизоляционными материалами являются газонаполненные полимеры (пенопласты), из которых широкое распространение получили пенополиуретаны, обладающие наилучшими теплоизоляционными и эксплуатационными характеристиками. Благодаря хорошей технологичности они представляют собой выгодное в стоимостном отношении, экономичное и технически современное решение любой задачи в области теплоизоляции.