Теплоизоляционная конструкция и ее основные элементы

Теплоизоляционная конструкция представляет собой комплекс, отвечающий совокупности требований, определяемых внутренними условиями работы изолируемого объекта и внешними условиями эксплуатации конструкции.

Условия работы тепловой изоляции, а, следовательно, и выбор той или иной теплоизоляционной конструкции во многом зависят от типа изолируемого объекта.

К основным типам изолируемых объектов следует отнести:

• оборудование и трубопроводы технологических установок, энергетических систем [4-12] и холодильных установок [13-15]; теплофикационные сети [16];

• промышленные печи и дымовые трубы [17,18];

• жилые и промышленные здания и сооружения [19-22];

• тепловые двигатели и транспортные средства [12,23].

Объектами тепловой изоляции в нефтяной и химической промышленности являются - ректификационные колонны, регенераторы, скрубберы, реакторы, калориферы, теплообменники, емкости для хранения нефтепродуктов, конденсатные сборники и др.

В энергетических системах тепловая изоляция выполняется на оборудовании и трубопроводах теплоэлектростанций [4-6] и производственно-отопительных котельных местного значения. Тепловой изоляции подлежат: паровые котлы [7-11], паровые и газовые турбины [12], подогреватели, испарители, деаэраторы, баки, бойлеры, насосы, дымососы, газоходы, вентиляторы, сепараторы, циклоны и другое оборудование.

В промышленных тепловых агрегатах изолируются [17] доменные, нагревательные, термические, стекловаренные и вращающиеся печи, электропечи, промышленные сушила, тоннельные и нагревательные печи, котлы-утилизаторы, подогреватели, воздухонагреватели, металлические, кирпичные и железобетонные дымовые трубы.

В жилых и промышленных зданиях и сооружениях изолируют фундаменты, стеновые ограждения, междуэтажные и чердачные перекрытия, бесчердачные покрытия, системы горячего и холодного водоснабжения.

На транспорте изолируют пассажирские и изотермические вагоны, авторефрижераторы, суда всех типов, подвижной состав городского транспорта, самолеты.

В зависимости от назначения изолируемого объекта различают следующие виды тепловой изоляции: промышленная — изоляция промышленного оборудования и трубопроводов; строительная — изоляция строительных конструкций зданий и сооружений.

В зависимости от температуры изолируемых объектов они подразделяются на объекты с положительной и отрицательной температурой поверхности.

По форме и размерам объектов тепловой изоляции конструкции бывают:

• плоские (стены, перекрытия промышленных и жилых зданий, холодильников; стены, полы, своды теплотехнических установок, поверхности технологических аппаратов);

• поверхности большого радиуса кривизны (вертикальные и горизонтальные технологические аппараты, колонны, емкости диаметром более 1600 мм);

• поверхности оборудования и трубопроводов диаметром 500—1600 мм; трубопроводы диаметром до 500 мм;

• поверхности сложной конфигурации (фланцевые соединения трубопроводов и аппаратов, запорная арматура, компенсаторы, отводы, повороты, тройники).

В зависимости от местоположения объектов тепловой изоляции конструкции могут находиться внутри зданий, на открытом воздухе и под землей. Трубопроводы под землей могут быть проложены бесканально, либо в непроходных каналах и тоннелях.

Существует еще целый ряд признаков, характеризующих теплоизоляционные конструкции: высота и длина, вертикальное или горизонтальное расположение.

Теплоизоляционные конструкции состоят из следующих основных элементов:

• теплоизоляционного слоя;

• покровного слоя, предохраняющего основной слой от атмосферных осадков, механических повреждений и воздействия агрессивных сред;

• пароизоляционного слоя, защищающего изоляцию от атмосферной влаги;

• крепежных деталей, которыми крепят теплоизоляционный и покровный слои между собой и к изолируемой поверхности, а также обеспечивают жесткость конструкции.

В зависимости от назначения конструкции, условий ее работы, материала теплоизоляционного и покровного слоев конструкцию дополняют антикоррозионным или отделочным слоем.

Теплоизоляционный слой, как правило, непосредственно примыкает к изолируемой поверхности и выполняет теплозащитную функцию. В ряде случаев производят антикоррозийную обработку объекта, если выбранный тип изоляции сам не несет функций защиты от коррозии.

В зависимости от материала теплоизоляционного слоя теплоизоляционные конструкции подразделяются на следующие виды:

• Рулонные и шнуровые конструкции выполняют из волокнистых изделий в обкладках и без обкладок. К таким конструкциям относятся плиты из минеральной ваты на синтетических связующих, маты минераловатные прошивные, маты и плиты из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем, шнуры, жгуты, холсты, полосы. Рулонные и шнуровые конструкции удобны для изоляции криволинейных участков трубопроводов, фасонных частей, компенсаторов и других сложных по форме элементов.

• Конструкции из штучных изделий (цилиндров, сегментов, скорлуп, плит, блоков и кирпичей), изготовленных из зернистых, волокнистых и ячеистых материалов, применяют для изоляции холодных и горячих трубопроводов, плоских и криволинейных поверхностей. Изделия устанавливают на мастиках или насухо. Такие конструкции требуют тщательной подгонки друг к другу в процессе монтажа.

• Конструкции, выполняемые напылением теплоизоляционных масс, составляют единое целое с изолируемой поверхностью и отличаются монолитностью, отсутствием швов и тепловых мостиков. Конструкции отличаются простотой производства теплоизоляционных работ. Для изоляции горячих поверхностей используют зернистые (перлит, вермикулит) и волокнистые (асбест, минеральное волокно) материалы. Для изоляции холодных поверхностей используют композиции пенополиуретана.

• Засыпные (набивные) конструкции изготовляют из сыпучих волокнистых или порошкообразных материалов.

• Мастичные конструкции — из мастик, приготовленных из порошкообразных или волокнистых материалов.

• Литые конструкции изготавливают путем заливки жидких компонентов в пространство между изолируемой поверхностью и ограждением (опалубкой), например кожухом покрытия, которые затем вспучиваются.

По степени монтажной готовности теплоизоляционные конструкции делят на полносборные заводской готовности, комплектные и сборные:

• конструкция теплоизоляционная полносборная (КТП) представляет собой теплоизоляционное изделие, в котором теплоизоляционный слой скреплен с защитным покрытием клеями или шплинтами и оснащен деталями для крепления конструкции на изолируемом объекте;

• конструкция теплоизоляционная комплектная (КТК) — набор предварительно подготовленных по типоразмерам теплоизоляционных изделий, элементов защитного покрытия и деталей крепления, собираемых поэлементно на месте монтажа;

• сборная (поэлементная) — конструкция, которую собирают в проектном положении на месте монтажа из теплоизоляционных и защитно-покровных материалов с доводкой и фиксацией крепежными деталями по месту.

Конструкции, теплоизоляционный и покровный слои которых выполнены из штучных изделий, а также засыпные, набивные, мастичные и литые относятся к неиндустриальным; индустриальные конструкции — полносборные и комплектные.

В зависимости от температуры изолируемых поверхностей конструкции изоляции делятся на группы: для горячих и для холодных поверхностей (с положительными и отрицательными температурами).

По количеству основных теплоизоляционных слоев конструкции бывают одно- и многослойные (двух- и трехслойные). Многослойная изоляция бывает однородная или неоднородная, т. е. выполненная из двух теплоизоляционных материалов или изделий и более.

Теплоизоляционные конструкции подвергаются оптимизационным расчетам [3, 6, 9-11, 16, 24] с целью экономии тепловой энергии, теплоизоляционных материалов и сокращения массогабаритных показателей ограждений.