Тепловая изоляция в холодильных системах

ТЕПЛОВАЯ ИЗОЛЯЦИЯ В ХОЛОДИЛЬНЫХ СИСТЕМАХ

К тепловой изоляции в холодильной технике применяют особые требования, как к коэффициенту теплопроводности, так и к паропроницаемости. Кроме этих параметров, применение тепловой изоляции для аммиачных холодильных установок ограничено требованиями к классу пожарной опасности. Стеновые сэндвич-панели и изоляция холодильных камер должны отвечать требованиям по огнестойкости.

ТЕПЛОВАЯ ИЗОЛЯЦИЯ ТРУБОПРОВОДОВ И СОСУДОВ

Тепловую изоляцию накладывают после испытаний трубопроводов, сосудов и аппаратов на прочность и плотность. Выполнять изоляционные работы необходимо с особой тщательностью, так как плохо подогнанные стыки, разрывы изоляции, ее внешние повреждения не только ведут к излишним потерям холода, образованию конденсата, но и создают негативное впечатление об установке в целом. К современным изоляционным материалам заводы-изготовители как отечественные, так и зарубежные выпускают подробные инструкции по укладке, перечень рекомендованных грунтовок, красок для труб и изоляции. Трубопровод перед укладкой тепловой изоляции необходимо окрасить краской или грунтовкой в несколько слоев, применение битумного лака не допускается. Запрещен монтаж изоляции на трубопроводы заполненные рабочим веществом, так как даже сушка и нагрев трубопровода техническим феном не позволяют клею надежно закрепить изоляцию к трубопроводу. Особые требования к клею: запрещается хранить и перевозить клей при температурах ниже 10 °С, иначе он теряет свои свойства, перевозка на дальние расстояния в холодное время года должна осуществляться только в кабине водителя.

К современным изоляционным материалам, рекомендованным для холодильной техники, относятся материалы на основе вспененного каучука, вспененного полиэтилена, минеральной ваты, редко используют скорлупы из пенополиуретана и пенополистирола.

Минеральная вата относится к негорючим материалам (группа горючести НГ, рис.1), может применяться для изоляции любых холодильных установок. Имеет самый широкий температурный диапазон применения (от минус 180 до плюс 500 °С), долговечна, но неудобна при монтаже и требует дополнительного пароизоляционного слоя. Большим недостатком минеральной ваты является то, что при попадании влаги в разрыв пароизоляционного слоя появляется промерзание изоляции, которое постепенно распространяется. Таким образом, разрыв в одном месте приводит к промерзанию всей тепловой изоляции, изоляция теряет эффективность и требует замены. Минеральной ватой очень сложно производить тепловую изоляцию фасонных частей и арматуры, герметизация многочисленных швов практически не осуществима. Кроме того, работа с минеральной ватой вредна для здоровья из-за наличия волокон и пыли, теплоизоляционные работы необходимо производить в респираторе. Поэтому теплоизоляционные работы с минеральной ватой производят высококвалифицированные бригады рабочих. Стоимость минеральной ваты и работ высока, поэтому при всех достоинствах минеральной ваты ее применение в холодильной технике необходимо экономически или нормативно обосновать. Современная минеральная вата каширована (усилена) алюминиевой фольгой, отражающей тепловое излучение и являющейся дополнительным слоем пароизоляции и механической защиты. В маты укладывают металлическую или полимерную сетку, облегчающую монтаж. Однако, невзирая на все усовершенствования, минеральная вата остается для холодильной техники нежелательной тепловой изоляцией, с успехом применяемой лишь для изоляции крупных сосудов, ресиверов и баков.

Рис.1. Минеральная вата в рулонах, кашированная алюминием

Вспененный полиэтилен не может быть применен для тепловой изоляции аммиачных холодильных установок, так как имеет группу горючести Г2 (умеренно горючий), но подходит для фреоновых холодильных установок, изоляции трубопроводов, баков хладоносителя и воды (рис.2). Вспененный полиэтилен имеет полностью закрытую пору, т.е. повреждение в одном месте не приведет к проникновению влаги в изоляцию. Серьезным недостатком вспененного полиэтилена является его температурная деформация, т. е. разрушение при температурах свыше 90 °С. При укладке вспененный полиэтилен приходится накладывать сжатым в продольном направлении до появления складок, иначе при температурных деформациях трубопроводов в местах стыков полиэтилен порвется. Большим достоинством является низкая стоимость тепловой изоляции из вспененного полиэтилена отечественного производства. Для изоляции крупных сосудов и аппаратов в помещениях категории Д, трубопроводов хладоносителя и воды вспененный полиэтилен следует применять, так как это снизит затраты на тепловую изоляцию. Для средне- и низкотемпературных фреоновых холодильных установок вспененный полиэтилен применять не рекомендуется, так как невзирая на толщину до 50 мм вспененный полиэтилен плохо защищает от образования конденсата, охрупчивается при низких температурах. В попытках улучшить свойства вспененного полиэтилена к нему добавляют вспененный каучук, но подобные материалы практически полностью имеют недостатки вспененного полиэтилена и приближаются по стоимости к вспененному каучуку.

Рис.2. Вспененный полиэтилен "Энергофлекс" отечественного производства

Вспененный каучук применим для тепловой изоляции любых холодильных установок, имеет класс пожарной опасности Г1 (слабогорючий, рис.3). Теплоизоляция из вспененных материалов имеет прекрасные показатели по теплопроводности ( = 0,032Вт/м·К) и сопротивлению паропроницанию ( = 3000 - 7000), широкий диапазон температурного применения (от -180 до +200 °С), легко накладывается, может длительно эксплуатироваться в условиях высокой влажности и резких перепадов температур, характерных для пищевых производств. Имеет полностью закрытую пору. Недостатком является лишь постепенное разрушение от прямых солнечных лучей.

Рис.3. Холодильная установка, изолированная материалами из вспененного каучука

Трубопроводы диаметром Д до 100 мм целесообразно изолировать трубчатой изоляцией. Вспененные материалы выпускают в трубках, разрезных и неразрезных; в холодильной технике обычно используют разрезные (рис.4).

Рис.4. Последовательность монтажа трубчатой изоляции:
а - разрезание трубки; б - раскрытие шва; в - накладывание на трубу; г - проклейка швов

На каждый диаметр трубопровода выпускают соответствующий диаметр трубчатой изоляции, причем в изоляции предусмотрен небольшой (1-2 мм) запас, так как изоляция не должна иметь натяжения, это ухудшает ее долговечность и теплоизоляционные свойства. На участок трубы наносят клей. На 3-4 м пластины и 4-5 м трубки требуется 1 л клея, он должен некоторое время (5 мин) подсохнуть, затем накладывают изоляцию. Основное внимание нужно обратить на герметичность стыка: не должно быть разрывов, изоляция в трубке не должна провисать, образовывать "карманов", где возможно скопление конденсата.

Все стыки независимо от качества склейки необходимо проклеивать скотчем, что дополнительно усилит клеевое соединение и позволит дополнительно герметизировать шов. Рекомендуется накладывать кольцо скотча не только в местах стыков, обычно имеющих длину 2'м трубок, но и посередине, т. е. на каждые 2 м трубчатой изоляции нужно наложить три стяжных кольца. Стяжное кольцо должно представлять собой не менее полутора оборотов трубы, на скотче ненужно экономить. Продольный шов на изоляции проклеивают скотчем, причем вначале проклеивают продольный шов, затем накладывают стяжные кольца. На вспененном полиэтилене можно встретить пластиковый герметизирующий замок, на вспененном каучуке - самоклеющийся шов, в этих случаях продольный шов проклеивать скотчем ненужно. Пластиковые замки на холодильных трубопроводах не рекомендуются, так как их герметичность весьма условна и требуется дополнительная пароизоляция скотчем (рис.5). При том что трубки с замком дороги, дополнительные расходы на скотч сводят на нет все преимущества облегченного монтажа. Продольный шов следует располагать сверху, не прятать снизу или поворачивать к стене, это позволит проконтролировать качество наложения тепловой изоляции. Трубка изоляции не должна иметь перекручивания, она должна лежать ровно. Следует учесть, что скотч нужно уложить с первого раза, иначе при отрывании он разорвет теплоизоляцию, так как клеевая основа очень липкая. Скотч армирован полимерным волокном и рвется только в поперечном направлении, можно его разрывать пальцами, но лучше всегда иметь при себе острый нож, желательно типа канцелярского. Лезвия в канцелярском либо в поставляемом с изоляцией специальном ноже сменные, они быстро затупляются, необходимо иметь сменный набор лезвий. Скотч бывает с алюминиевым покрытием, поливинилхлоридным и теплоизолирующим (3 мм толщиной), в холодильной технике используют поливинилхлоридный. Теплоизолирующую ленту используют лишь для изоляции поверхностей сложной конфигурации, основное ее назначение - дополнительное уплотнение.

Рис.5. Тепловая изоляция с пластиковым замком:
а - вскрытие замка; б - укладка на трубу и закрытие замка

Трубка легко укладывается на поворот трубы, на малом радиусе образуются морщины, но их размер незначителен. Убрать даже столь малые морщины можно, проделав в трубке клиновидные вырезы, которые компенсируют деформацию, но это довольно трудоемко и требует дополнительного количества клеевых стыков, мест возможной конденсации. Существует несколько способов изготовления тепловой изоляции для отводов из трубчатой изоляции. Самый простой способ - сделать клиновой вырез в трубке под углом 90° (рис.6). Согнув трубку и склеив вырез, получают острый поворот трубы, которым можно покрыть отвод. Более трудоемкий способ - проделать несколько вырезов, предварительно разметив трубку по шаблону либо на специальном стусле, приобретенном у поставщика тепловой изоляции или изготовленном самостоятельно (рис.7). Изготовленный таким способом отвод из теплоизоляции не имеет острых углов и внутренних карманов, плотнее прилегает к трубе. Изоляция по такому способу низкопроизводительна, требует большого количества клея, велика вероятность плохой герметизации стыка и, как следствие, проникновения влаги под изоляцию. Поэтому на каждый вырез накладывают кольцо скотча, что приводит к повышенному расходу дорогостоящего поливинилхлоридного материала. При таком способе изоляции остается много обрезков, но изолированная таким образом труба имеет прекрасный внешний вид и для придания эстетичного вида холодильной установке рекомендуется.

Рис.6. Последовательность монтажа отвода из трубчатой изоляции:
а - стусло и нож; б и в - клиновой вырез; г - склеивание отвода; д - разрезание отвода; е - укладка на трубу