Lors du choix du matériau isolant approprié, il est important de prendre en compte non seulement les caractéristiques de conception des équipements et des canalisations, mais aussi d'autres facteurs. Cette exigence est imposée par le SNiP (Code et réglementation du bâtiment) pour l'isolation thermique des équipements et des canalisations.
Consultez le SNiP actuel au format PDF — SP 61.13330.2012 Isolation thermique des équipements et des canalisations. Version mise à jour de SNiP 41-03-2003
Examinons les facteurs qui influencent le choix des matériaux isolants.
- L'objectif visé par les matériaux isolants eux-mêmes.
- Orientation spatiale.
- Influences atmosphériques possibles.
Les exigences en matière d'isolation thermique des canalisations et des équipements seront abordées ci-dessous dans cet article.
- Quel est le rôle de la protection ?
- Isolation thermique des canalisations et son essence
- Quelles sont les exigences spécifiques dans ce domaine ?
- Isolation et codes du bâtiment
- Procédure de calcul
- Concernant l'épaisseur de l'isolation des canalisations et des équipements
- Isolation en polyuréthane
- Isolation PPM et APB
- À propos du coefficient de conductivité thermique
- Épaisseur optimale et recommandations supplémentaires
- Quelles autres règles faut-il suivre ?
Quel est le rôle de la protection ?
L'isolation thermique des équipements et des canalisations a notamment pour but de réduire les flux de chaleur au sein des structures. Les matériaux sont recouverts de gaines protectrices qui garantissent l'intégrité de la couche quelles que soient les conditions d'utilisation.
L'isolation thermique suscite un intérêt croissant dans divers secteurs industriels et énergétiques. Elle devient un élément essentiel des structures et des équipements de ces industries.
Il en résulte non seulement une réduction des pertes de chaleur lors des interactions avec l'environnement, mais aussi une capacité accrue à maintenir des conditions thermiques optimales.
Isolation thermique des canalisations et son essence
L'isolation thermique permet aux fabricants de simplifier leurs processus technologiques. Cette solution est largement utilisée dans de nombreux secteurs industriels :
- Métallurgique.
- Nourriture.
- Raffinage du pétrole.
- Chimique.
Mais l'isolation retient davantage l'attention des entreprises énergétiques. Dans ce cas, les objets d'isolation thermique se présentent comme suit :
- Fumer des pipes.
- Dispositifs d'échange thermique.
- Réservoirs de stockage d'eau chaude.
- Turbines à gaz et à vapeur.
L'isolation thermique des canalisations est utilisée sur les équipements situés aussi bien verticalement qu'horizontalement. C'est une solution pratique pour isoler des équipements tels que les réservoirs de stockage d'eau et de fluides caloporteurs. L'efficacité des revêtements isolants est soumise à des exigences strictes.
Quelles sont les exigences spécifiques dans ce domaine ?
La liste des exigences relatives aux matériaux nécessaires est établie en fonction de l'humidité, des contraintes mécaniques, thermiques et vibratoires auxquelles les structures sont soumises lors de l'installation. Les exigences suivantes s'appliquent au revêtement d'isolation thermique :
- L'efficacité au sens de l'ingénierie thermique.
- Indicateurs de sécurité élevés en matière d'écologie et d'exposition aux incendies.
- Durabilité et fiabilité opérationnelle.
Isolation et codes du bâtiment
Les SNiP sont un type de document réglementaire. Ils sont désormais largement utilisés dans le secteur manufacturier. Grâce aux SNiP, il est possible de mettre en œuvre une isolation thermique conforme à toutes les normes de densité. Le coefficient de conductivité thermique des différents types de matériaux est également pris en compte.
Le calcul est effectué selon une procédure spéciale pour les surfaces qui ne présentent pas de régime de température spécifique et dont les caractéristiques techniques évoluent trop rapidement.
Procédure de calcul
Sans calculs, il est impossible de sélectionner le matériau optimal ou de déterminer l'épaisseur appropriée. Sans ces calculs, il est impossible de déterminer la densité d'isolation thermique requise pour les équipements et les canalisations. Les facteurs qui influencent les résultats finaux des calculs sont les suivants :
- conduction thermique.
- Capacité à protéger contre la déformation.
- Impacts mécaniques.
- Quelle est la température des surfaces isolées ?
- Vibrations sur les équipements et possibilité de leur apparition.
- Indicateur de température ambiante.
- Limite de charge.
Il est également essentiel de prendre en compte les charges générées par l'interaction des équipements ou des canalisations avec le sol environnant et les véhicules qui circulent en surface. Des formules spécifiques sont utilisées pour tous les systèmes de transfert de chaleur, qu'ils soient fixes ou mobiles.
Nous présentons une série de formules permettant de calculer indépendamment l'épaisseur de l'isolation thermique.
Les calculs d'isolation thermique sont adaptés artificiellement à toutes les conditions de fonctionnement spécifiques à une canalisation ou un équipement donné. Ces conditions sont déterminées à l'aide de :
- Matériaux de construction pour se préparer aux changements de saison.
- L'humidité, qui favorise un échange de chaleur accéléré.
Les entreprises spécialisées fournissent aux entrepreneurs les données techniques nécessaires aux constructions futures. Quelles sont les exigences spécifiques qui ont le plus d'impact sur le choix des revêtements isolants appropriés ?
- Conductivité thermique.
- Insonorisation.
- La capacité d'absorber ou de repousser l'eau.
- Niveau de perméabilité à la vapeur.
- Ininflammabilité.
- Densité.
- Compressibilité.
Concernant l'épaisseur de l'isolation des canalisations et des équipements
Il est essentiel de se référer à la réglementation pour déterminer l'épaisseur admissible de chaque équipement. Les fabricants précisent la densité maintenue lors du flux thermique. Les codes et règlements de construction (SNiP) fournissent des algorithmes pour résoudre diverses formules, ainsi que les formules elles-mêmes.
Pour déterminer l'épaisseur minimale des canalisations dans un cas donné, on détermine la limite des valeurs de perte admissibles dans certaines sections.
Isolation en polyuréthane
Les canalisations dotées de ce type d'isolation sont utilisées lorsque la structure doit être posée en surface, sans tranchée. Lors de la production, on s'efforce d'intégrer autant de nouvelles technologies que possible.
Seuls des matériaux de la plus haute qualité sont admis dans le processus. Ils font l'objet de tests approfondis au préalable et, selon le SP, l'isolation thermique des équipements et des canalisations est exempte de défauts.
L'utilisation de mousse de polyuréthane réduit les pertes de chaleur et garantit la durabilité du matériau isolant. Cette mousse contient des composants écologiques, tels que l'Izolan-345 et le Voratek CD-100. Comparée à la laine minérale, la mousse de polyuréthane offre des performances d'isolation thermique nettement supérieures.
Isolation PPM et APB
Depuis plus de trente ans, on utilise dans les canalisations l'isolation dite en polymère expansé. Le type le plus couramment utilisé est le béton polymère. Ses caractéristiques peuvent être décrites comme suit :
- Inclusion dans le groupe G1 lors des tests d'inflammabilité conformément aux normes GOST actuelles.
- Plage de températures de fonctionnement permettant le maintien de 150 degrés.
- La présence d'une structure intégrée qui combine les fonctions d'un revêtement d'étanchéité et d'une couche d'isolation thermique.
Jusqu'à récemment, certains fabricants régionaux produisaient de l'isolant en béton cellulaire armé. Ce matériau a une densité très faible. Cependant, sa conductivité thermique est étonnamment bonne.
APB présente les avantages suivants :
- Durabilité.
- Revêtement imperméabilisant à haute perméabilité à la vapeur.
- L'équipement n'est pas sujet à la corrosion.
- La capacité d'un pipeline à résister à des températures élevées.
- Résistance au feu.
L'avantage de ces tuyaux est qu'ils peuvent être utilisés pour le chauffage de fluides caloporteurs de pratiquement toutes les températures. Ceci s'applique aussi bien aux réseaux d'eau qu'à ceux de vapeur. Le type d'installation est sans importance.
Une combinaison de solutions souterraines et hors tranchées est également envisageable. Toutefois, les produits à isolation en mousse de polyuréthane restent considérés comme une solution plus avancée technologiquement.
À propos du coefficient de conductivité thermique
Lorsque l'équipement est en fonctionnement, l'humidification devient possible – c'est ce qui a le plus grand impact sur le coefficient de conductivité thermique calculé.
Des règles spécifiques régissent l'adoption d'un coefficient augmentant la conductivité thermique des revêtements isolants. Celles-ci s'appuient sur les normes GOST et SNiP, mais d'autres facteurs sont également essentiels :
- humidité du sol selon SP.
- La variété à laquelle appartient le matériau d'isolation thermique.
Le coefficient est égal à un pour les canalisations isolées en mousse de polyuréthane et gainées de polyéthylène haute densité. Ce coefficient est indépendant du taux d'humidité du sol à l'endroit où l'équipement est installé. Il sera différent pour les équipements et les canalisations isolées en APB, dont la structure monobloc permet le dessèchement de la couche isolante.
- 1.1 – niveau de coefficient pour les structures situées dans des sols contenant une grande quantité d'eau, selon SP.
- 1,05 – pour les sols où la quantité d’eau n’est pas si importante.
Les calculs pratiques font appel à des méthodes d'ingénierie spécialisées. Celles-ci prennent généralement en compte la résistance aux influences environnementales extérieures. Une installation à deux tubes nécessite de considérer l'influence thermique mutuelle de chaque élément sur l'autre.
Épaisseur optimale et recommandations supplémentaires
Le coût est l'un des facteurs déterminants dans le choix de l'épaisseur appropriée. Ces facteurs peuvent être déterminés individuellement pour chaque région.
D'autres paramètres entrent également en ligne de compte, comme la température de conception du fluide de refroidissement. La température ambiante est aussi importante.
Quelles autres règles faut-il suivre ?
La production d'équipements et de tuyaux, ainsi que d'isolants thermiques, implique non seulement des fabricants russes, mais aussi des fabricants étrangers.
Certaines lignes de production de tubes laminés peuvent produire jusqu'à trois kilomètres de tubes par jour (d'une longueur maximale de 12 mètres). Les diamètres des tubes varient de 57 à 1020 millimètres. Un emballage de protection en polyéthylène ou en métal est disponible.
Toutefois, certains défauts subsistent et ne peuvent être éliminés au stade de la production. Ils ont été identifiés par des spécialistes grâce à des essais pratiques répétés.
- Lors du transport de tuyaux métallisés, des déformations peuvent survenir dans le revêtement isolant.
- L'isolant en polyuréthane se décolle du tuyau qui subit un traitement thermique.
- La structure de protection est détachée des couches extérieures ou intérieures du tuyau.
Le principal problème réside dans la dilatation des canalisations métalliques. L'échauffement thermique entraîne une dégradation de leurs caractéristiques. Par conséquent, la protection contre ces phénomènes devient un facteur essentiel.
La longueur du tuyau est le facteur qui influe le plus sur la stabilité et la durabilité de l'isolation thermique d'un bâtiment, quel que soit le fluide caloporteur. Plus le tuyau est long, plus le risque de défaillance de la couche est élevé.
Par conséquent, ce paramètre doit être choisi avec le plus grand soin. Des experts ont eux-mêmes déterminé les longueurs et diamètres de tuyauterie optimaux qui garantissent le bon état de l'ouvrage quelles que soient ses conditions d'exploitation.
Ils s'appuient exclusivement sur la norme SNiP, car l'isolation thermique des équipements et des canalisations est particulièrement exigeante en termes de conformité aux règles.
