Cách nhiệt cho thiết bị và đường ống: Tiêu chuẩn SNiP, đặc điểm, các loại vật liệu cách nhiệt và yêu cầu đối với chúng.

Khi lựa chọn loại vật liệu cách nhiệt phù hợp, điều quan trọng là phải xem xét không chỉ các đặc điểm thiết kế của thiết bị và đường ống mà còn cả các yếu tố khác. Điều này là bắt buộc theo SNiP (Bộ luật và Quy định Xây dựng) đối với việc cách nhiệt cho thiết bị và đường ống.

Xem thông tin SNiP hiện tại ở định dạng PDF — SP 61.13330.2012 Cách nhiệt cho thiết bị và đường ống. Phiên bản cập nhật của SNiP 41-03-2003

Chúng ta hãy xem xét các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn vật liệu cách nhiệt.

1. Mục đích sử dụng của chính các vật liệu cách nhiệt.
2. Định hướng không gian.
3. Các ảnh hưởng khí quyển có thể xảy ra.

Các yêu cầu về cách nhiệt cho đường ống và thiết bị sẽ được thảo luận chi tiết hơn trong bài viết này.

Chức năng bảo vệ là gì?

Một trong những mục đích của vật liệu cách nhiệt cho thiết bị và đường ống là giảm sự truyền nhiệt bên trong các cấu trúc. Vật liệu được phủ các lớp vỏ bảo vệ đảm bảo tính toàn vẹn hoàn toàn của lớp vật liệu trong mọi điều kiện hoạt động.

Các vấn đề về cách nhiệt đang nhận được sự quan tâm đáng kể trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và năng lượng. Cách nhiệt đang trở thành một trong những thành phần quan trọng nhất của các công trình và thiết bị trong các ngành công nghiệp này.

Kết quả không chỉ là giảm thiểu sự thất thoát nhiệt trong quá trình tương tác với môi trường, mà còn mở rộng khả năng duy trì các điều kiện nhiệt tối ưu.

Cách nhiệt cho đường ống và bản chất của nó

Bằng cách sử dụng vật liệu cách nhiệt, các nhà sản xuất đơn giản hóa quy trình công nghệ của họ. Giải pháp này được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp:

1. Luyện kim.
2. Đồ ăn.
3. Lọc dầu.
4. Hóa chất.

Nhưng vật liệu cách nhiệt lại nhận được nhiều sự quan tâm hơn từ các công ty năng lượng. Trong trường hợp này, các vật liệu cách nhiệt trông như thế này:

• Ống hút thuốc.
• Các thiết bị trao đổi nhiệt.
• Các bể chứa nước nóng.
• Tuabin sử dụng khí và hơi nước.

Vật liệu cách nhiệt cho đường ống được sử dụng cho các thiết bị đặt ở cả mặt phẳng thẳng đứng và nằm ngang. Đây là giải pháp thiết thực để cách nhiệt cho các thiết bị như bể chứa nước và chất lỏng truyền nhiệt. Hiệu quả của lớp phủ cách nhiệt phải đáp ứng một số yêu cầu nghiêm ngặt.

Các yêu cầu cụ thể trong lĩnh vực này là gì?

Danh sách các yêu cầu vật liệu cần thiết dựa trên độ ẩm, tải trọng cơ học, nhiệt độ và rung động mà các công trình phải chịu trong quá trình lắp đặt. Các yêu cầu sau đây áp dụng cho lớp phủ cách nhiệt:

• Hiệu quả theo nghĩa kỹ thuật nhiệt.
• Các chỉ số an toàn cao về mặt sinh thái và khả năng chống cháy.
• Độ bền cao kết hợp với độ tin cậy trong vận hành.

Vật liệu cách nhiệt và quy định xây dựng

SNiPs là một loại tài liệu quy định. Chúng đã trở nên khá phổ biến trong sản xuất. Sử dụng SNiPs, có thể thực hiện cách nhiệt theo tất cả các tiêu chuẩn về mật độ. Hệ số dẫn nhiệt của các loại vật liệu khác nhau cũng được tính đến.

Ví dụ, một số yêu cầu của tiêu chuẩn SNiP áp dụng cho các bề mặt có nhiệt độ không vượt quá 12 độ C. Trong trường hợp này, sự hiện diện của lớp chắn hơi nước trở nên bắt buộc.

Việc tính toán được thực hiện bằng một quy trình đặc biệt dành cho các bề mặt không có chế độ nhiệt độ cụ thể và có đặc tính kỹ thuật thay đổi quá nhanh.

Quy trình thực hiện tính toán

Nếu không có các phép tính, việc lựa chọn vật liệu tối ưu hoặc xác định độ dày phù hợp là điều không thể. Nếu thiếu các phép tính này, việc xác định mật độ cách nhiệt cần thiết cho thiết bị và đường ống cũng là điều không thể. Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả tính toán cuối cùng bao gồm:

• dẫn nhiệt.
• Khả năng bảo vệ chống biến dạng.
• Tác động cơ học.
• Nhiệt độ trên các bề mặt cách nhiệt là bao nhiêu?
• Rung động trên thiết bị và khả năng xảy ra rung động.
• Chỉ báo nhiệt độ trong môi trường.
• Giới hạn tải trọng.

Điều cần thiết là phải xem xét cả tải trọng sinh ra do sự tương tác giữa thiết bị hoặc đường ống với đất xung quanh và các phương tiện di chuyển trên bề mặt. Các công thức đặc biệt được sử dụng cho tất cả các hệ thống truyền nhiệt, dù là cố định hay không cố định.

Chúng tôi trình bày một loạt các công thức để tính toán độc lập độ dày của lớp cách nhiệt.

Các tính toán về cách nhiệt được điều chỉnh một cách nhân tạo cho tất cả các điều kiện vận hành cụ thể của một đường ống hoặc thiết bị nhất định. Các điều kiện này được xác định bằng cách sử dụng:

1. Vật liệu xây dựng để chuẩn bị cho sự thay đổi của các mùa.
2. Độ ẩm thúc đẩy quá trình trao đổi nhiệt diễn ra nhanh hơn.

Các công ty chuyên nghiệp cung cấp cho nhà thầu dữ liệu kỹ thuật cho các công trình xây dựng trong tương lai. Những yêu cầu cụ thể nào có tác động lớn nhất đến việc lựa chọn lớp phủ cách nhiệt phù hợp?

• Độ dẫn nhiệt.
• Cách âm.
• Khả năng hấp thụ hoặc đẩy lùi nước.
• Mức độ thấm hơi nước.
• Không bắt lửa.
• Tỉ trọng.
• Khả năng nén.

Về độ dày của lớp cách nhiệt đường ống và thiết bị

Việc tham khảo các quy định là rất cần thiết để xác định độ dày cho phép đối với từng thiết bị cụ thể. Các nhà sản xuất quy định mật độ cần duy trì trong quá trình truyền nhiệt. Các quy chuẩn và quy định xây dựng (SNiPs) cung cấp các thuật toán để giải các công thức khác nhau, cùng với chính các công thức đó.

Để xác định độ dày tối thiểu của đường ống trong một trường hợp cụ thể, người ta xác định giới hạn cho các giá trị tổn thất cho phép ở một số đoạn nhất định.

Vật liệu cách nhiệt polyurethane

Các đường ống có lớp cách nhiệt loại này được sử dụng khi cấu trúc phải được đặt trên mặt đất mà không cần đào rãnh. Trong quá trình sản xuất, người ta luôn nỗ lực tích hợp càng nhiều công nghệ mới càng tốt.

Chỉ những vật liệu chất lượng cao nhất mới được phép sử dụng trong quy trình. Chúng trải qua quá trình kiểm tra nghiêm ngặt trước đó, và theo tiêu chuẩn SP, lớp cách nhiệt của thiết bị và đường ống không có khuyết điểm.

Việc sử dụng bọt polyurethane giúp giảm thất thoát nhiệt và đảm bảo độ bền của vật liệu cách nhiệt. Bọt polyurethane chứa các thành phần thân thiện với môi trường, chẳng hạn như Izolan-345 và Voratek CD-100. So với len khoáng, đặc tính cách nhiệt của bọt polyurethane vượt trội hơn đáng kể.

Cách điện PPM và APB

Trong hơn ba mươi năm qua, vật liệu cách nhiệt polymer dạng bọt đã được sử dụng trong đường ống. Loại chủ yếu được sử dụng trong trường hợp này là bê tông polymer. Đặc tính của nó có thể được mô tả như sau:

• Được xếp vào nhóm G1 trong các thử nghiệm khả năng bắt lửa theo tiêu chuẩn GOST hiện hành.
• Phạm vi nhiệt độ hoạt động cho phép duy trì ở mức 150 độ.
• Sự hiện diện của một cấu trúc tích hợp kết hợp chức năng của lớp phủ chống thấm với lớp cách nhiệt.

Cho đến gần đây, một số nhà sản xuất trong khu vực vẫn sản xuất vật liệu cách nhiệt bê tông xốp cốt thép. Vật liệu này có mật độ rất thấp. Tuy nhiên, khả năng dẫn nhiệt của nó lại khá ấn tượng.

APB có những ưu điểm sau:

1. Độ bền.
2. Lớp phủ chống thấm có khả năng thấm hơi nước cao.
3. Thiết bị này không bị ăn mòn.
4. Khả năng chịu nhiệt độ cao của đường ống.
5. Khả năng chống cháy.

Ưu điểm của các loại ống này là chúng có thể được sử dụng để dẫn nhiệt cho môi chất ở hầu hết mọi nhiệt độ. Điều này áp dụng cho cả mạng lưới nước và hơi nước. Loại hình lắp đặt không quan trọng.

Ngay cả việc kết hợp với các phương án thi công ngầm không cần đào rãnh cũng được chấp nhận. Tuy nhiên, các sản phẩm có lớp cách nhiệt bằng bọt polyurethane vẫn được coi là giải pháp tiên tiến hơn về mặt công nghệ.

Về hệ số dẫn nhiệt

Trong quá trình thiết bị hoạt động, hiện tượng làm ẩm diễn ra – đây là yếu tố có tác động lớn nhất đến hệ số dẫn nhiệt được tính toán.

Có những quy tắc đặc biệt để lựa chọn hệ số làm tăng độ dẫn nhiệt của lớp phủ cách nhiệt. Những quy tắc này dựa trên tiêu chuẩn GOST và SNiP, nhưng các yếu tố khác cũng rất quan trọng:

• Độ ẩm đất theo SP.
• Loại vật liệu cách nhiệt đó thuộc nhóm nào.

Hệ số này bằng một đối với các đường ống có lớp cách nhiệt bằng bọt polyurethane và lớp vỏ polyethylene mật độ cao. Hệ số này không liên quan đến độ ẩm của đất nơi lắp đặt thiết bị. Hệ số này sẽ khác đối với các thiết bị và đường ống có lớp cách nhiệt APB, có cấu trúc liền mạch và cho phép lớp cách nhiệt có khả năng bị khô.

1. 1.1 – Mức hệ số cho các công trình nằm trên đất có hàm lượng nước cao, theo SP.
2. 1,05 – dành cho các loại đất có lượng nước không quá lớn.

Các tính toán thực tế sử dụng các phương pháp kỹ thuật chuyên ngành. Thông thường, các phương pháp này tính đến khả năng chống chịu với các tác động môi trường bên ngoài. Một hệ thống hai đường ống đòi hỏi phải xem xét ảnh hưởng nhiệt tương hỗ của mỗi thành phần lên các thành phần khác.

Độ dày tối ưu và các khuyến nghị bổ sung

Một trong những yếu tố quyết định khi lựa chọn độ dày phù hợp là chi phí. Các yếu tố này có thể được xác định riêng cho từng khu vực cụ thể.

Ngoài ra còn có các thông số khác cũng quan trọng. Ví dụ như nhiệt độ chất làm mát thiết kế. Nhiệt độ môi trường xung quanh cũng rất quan trọng.

Ngoài những quy tắc đó, cần tuân thủ những quy tắc nào khác?

Không chỉ các nhà sản xuất Nga mà cả các nhà sản xuất nước ngoài cũng tham gia vào việc sản xuất thiết bị và đường ống, cùng với vật liệu cách nhiệt.

Một số dây chuyền sản xuất ống cán có khả năng sản xuất tới ba ki-lô-mét ống cán mỗi ngày (với chiều dài ống lên đến 12 mét). Đường kính sản phẩm dao động từ 57 đến 1020 milimét. Lớp bọc bảo vệ có sẵn bằng polyethylene hoặc kim loại.

Tuy nhiên, vẫn còn một số thiếu sót không thể khắc phục ở giai đoạn sản xuất. Những thiếu sót này đã được các chuyên gia xác định thông qua nhiều lần thử nghiệm thực tế.

1. Trong quá trình vận chuyển các ống có lớp phủ kim loại, lớp phủ cách điện có thể bị biến dạng.
2. Lớp cách nhiệt polyurethane bị bong ra khỏi đường ống đang được xử lý nhiệt.
3. Cấu trúc bảo vệ được tách rời khỏi lớp ngoài hoặc lớp trong của ống.

Vấn đề chính là khả năng giãn nở của các đường ống kim loại. Sự gia nhiệt dẫn đến sự suy giảm các đặc tính chất lượng của chúng. Do đó, việc bảo vệ chống lại các tác động này trở thành một yếu tố quan trọng.

Chiều dài của chính đường ống có ảnh hưởng lớn nhất đến độ ổn định và độ bền của lớp cách nhiệt trong tòa nhà. Điều này không phụ thuộc vào môi chất truyền nhiệt được sử dụng. Chiều dài càng lớn, nguy cơ lớp cách nhiệt bị hỏng càng cao.

Do đó, thông số này phải được lựa chọn hết sức cẩn thận. Chính các chuyên gia đã phát triển các chiều dài và đường kính ống tối ưu để đảm bảo cấu trúc luôn trong tình trạng tốt bất kể điều kiện vận hành nào.

Họ hoàn toàn dựa vào SNiP, vì việc cách nhiệt cho thiết bị và đường ống đòi hỏi sự tuân thủ nghiêm ngặt các quy định.