Региональные нормы по тепловой изоляции 
промышленного оборудования и трубопроводов

Б. М. Шойхет, канд. техн. наук, заведующий отделом тепловой изоляции;

Е. Г. Овчаренко, канд. техн. наук, генеральный директор АО «Теплопроект»;

А. С. Мелех, генеральный директор АО «Уралтеплоизоляция»

Тепловые потери промышленного оборудования и трубопроводов в РФ в настоящее время нормируются СНиП 2.04.14-88 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов» с Изменением № 1 от 30 декабря 1997 года. Этот документ разработан более 10 лет назад и уже не отвечает современным требованиям. За прошедший период существенно изменилась нормативная база, использованная при разработке СНиП, а многие основополагающие принципы, лежащие в его основе, утратили свою актуальность. Изменилась номенклатура и свойства выпускаемых отечественной промышленностью теплоизоляционных и защитно-покровных материалов, одновременно на рынке появился широкий спектр новых отечественных и импортных материалов. Нормативы действующего СНиПа разработаны для Центрального района РФ, при этом в расчете оптимальных норм тепловых потерь использованы фиксированные цены на тепловую энергию (95 руб./Гкал), теплоизоляционные и защитно-покровные материалы по данным на 1995 год. Приведенные в СНиП территориальные коэффициенты на тепловую энергию устарели и не отражают действительное соотношение цен в различных регионах.

Современные тарифы на тепловую энергию имеют значения в достаточно широком диапазоне от 200 руб./Гкал для Москвы и Московской области, 350–400 руб./Гкал для Уральского региона и более чем 500 руб./Гкал для Ямало-Ненецкого автономного округа.

Поэтому более эффективным в современных условиях представляется переход к практике гибкого нормирования, учитывающего конъюнктуру цен на тепловую энергию и теплоизоляционные материалы, а также специфику условий эксплуатации теплоизоляционных конструкций, характерных для различных регионов страны. Такой подход к энергосбережению с 1999 года реализуется в строительном комплексе РФ, где уже для многих регионов разработаны территориальные нормативы (ТСН) по теплозащите зданий.

Институтом «Теплопроект» в 2000–2001 годах разработаны территориальные строительные нормы по проектированию тепловой изоляции оборудования и трубопроводов (ТСН-55 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов») для г. Екатеринбурга и Свердловской области. Нормы разработаны с учетом современных тенденций в проектировании промышленной тепловой изоляции, фактической номенклатуры и стоимости применяемых в регионе теплоизоляционных и защитно-покровных материалов и реальных тарифов на тепловую энергию.

Территориальные нормы проектирования тепловой изоляции содержат требования к теплоизоляционным конструкциям, изделиям и материалам, методы расчета толщины теплоизоляционного слоя, рекомендации по проектированию теплоизоляционных конструкций, новые нормы плотности теплового потока с изолируемых поверхностей оборудования и трубопроводов с положительными температурами при их расположении на открытом воздухе и в помещении, уточненные нормы плотности теплового потока для трубопроводов тепловых сетей подземной двухтрубной канальной прокладки.

В ТСН-55 включены разделы, касающиеся требований к монтажу теплоизоляционных конструкций и контроля качества выполнения теплоизоляционных работ.

В приложениях приведены номенклатура и расчетные теплотехнические характеристики применяемых в регионе теплоизоляционных материалов (средняя плотность и теплопроводность в соответствии с ГОСТ и ТУ на эти материалы, температура применения и группа горючести), даны перечни рекомендуемых к применению защитно-покровных, пароизоляционных и вспомогательных материалов, расчетные коэффициенты теплоотдачи с наружной поверхности теплоизоляционных конструкций.

В территориальных нормах изложены нормативные требования, предъявляемые к конструкциям тепловой изоляции промышленных трубопроводов и оборудования для повышения их энергоэффективности, надежности в эксплуатации и долговечности. Теплоизоляционные конструкции должны быть экономичными, отвечать требованиям технологического процесса и быть безопасными для окружающей среды и обслуживающего персонала.

Теплоизоляционные конструкции в зависимости от температурного режима эксплуатации назначения подразделяются на следующие категории:

- конструкции для поверхностей с положительной температурой выше температуры окружающего воздуха (от 20°C и более);

- конструкции для поверхностей с температурой ниже температуры окружающего воздуха (от 19°C и менее);

- конструкции для поверхностей с переменным температурным режимом (от положительных температур к температурам ниже 19°C и отрицательным).

Технические требования к теплоизоляционным материалам, применяемым в составе конструкции, определяются назначением и условиями эксплуатации теплоизоляционных конструкций.

Теплоизоляционные материалы в составе конструкций изоляции оборудования и трубопроводов испытывают воздействия окружающей среды, изолируемого объекта и условий эксплуатации (технологического процесса), которые определяют требования к теплоизоляционным материалам.

Воздействие окружающей среды зависит от месторасположения изолируемого объекта и выражается в комплексном воздействии температуры окружающего воздуха (в том числе суточных перепадов температур), атмосферных осадков, снеговых, ветровых и сейсмических нагрузок, агрессивности окружающей среды или веществ, содержащихся в изолируемых объектах. Трубопроводы тепловых сетей, прокладываемых бесканальным способом, и оборудование, заглубляемое в землю, испытывают нагрузки от массы грунта и воздействия грунтовых вод.

Воздействие изолируемого объекта на материалы теплоизоляционной конструкции определяется температурой изолируемой поверхности, наличием вибрации или ударных нагрузок, деформациями и напряжениями, определяемыми перепадами температур в изолируемом объекте во время пуска, процессе эксплуатации и остановки, агрессивностью содержащихся веществ.

В г. Екатеринбурге и Свердловской области наиболее широкое применение в конструкциях теплоизоляции поверхностей с положительной температурой получили теплоизоляционные материалы на основе минерального и стеклянного волокна. Для тепловой изоляции поверхностей с отрицательной температурой используются преимущественно пенопласты.

В ТСН-55 изложены нормы проектирования тепловой изоляции промышленного оборудования и трубопроводов, включая:

- состав технического задания и исходные данные для проектирования тепловой изоляции;

- выбор теплоизоляционных, защитно-покровных, пароизоляционных и вспомогательных материалов;

- расчет толщины теплоизоляционного слоя в теплоизоляционных конструкциях различного назначения;

- правила конструирования тепловой изоляции.

При разработке ТСН-55 нормы плотности теплового потока через изолированную поверхность оборудования и трубопроводов надземной прокладки рассчитаны по методике, предусматривающей определение минимума приведенных годовых затрат на устройство тепловой изоляции, включающих капитальные затраты и стоимость потерь тепла с учетом срока эксплуатации теплоизоляционных конструкций.

При этом капитальные затраты включали средневзвешенную стоимость материалов с учетом доли различных видов материалов в общем объеме их применения, а эксплуатационные расходы – среднюю стоимость потерь тепловой энергии за эксплуатационный период для рассматриваемого региона. Расчетная температура окружающего воздуха для г. Екатеринбурга и Свердловской области принята 1,2°C (среднегодовая для г. Екатеринбурга). Температура воздуха при расположении в помещении – 20°C. Коэффициенты теплоотдачи: в помещении – 11 Вт/(м² К); на открытом воздухе – 29 Вт/(м² К). Расчетный срок эксплуатации теплоизоляционных конструкций составляет 40 000 часов.

Расчеты норм плотности теплового потока и оптимальной толщины тепловой изоляции выполнялись как численным методом с использованием компьютерной программы, так и графически с использованием специально разработанных номограмм.

Разработанные номограммы позволяют оперативно проводить расчеты экономически оптимальной толщины изоляции для различных диаметров трубопроводов и температур теплоносителя с учетом технических характеристик и стоимости материалов и тепловой энергии.

Рисунок. (увеличить) Расчет оптимальной толщины теплоизоляционного слоя  в зависимости от стоимости тепловой энергии и теплоизоляционной конструкции

На рисунке приведен график зависимости стоимости теплоизоляционной конструкции, стоимости тепловых потерь изолированного трубопровода и приведенных затрат на устройство тепловой изоляции от толщины теплоизоляционного слоя, поясняющий методику расчета оптимальных норм тепловых потерь изолированных трубопроводов и оборудования. Расчет выполнен при стоимости тепла 200 руб./Гкал и стоимости тепловой изоляции 1 800 руб./м³ для трубопровода диаметром 0,377 м с температурой теплоносителя 200°C, расположенного на открытом воздухе.

Как уже было указано выше, при заданной стоимости тепла и теплоизоляционного материала норма тепловых потерь, а следовательно, и оптимальная толщина изоляционного слоя рассчитывается по минимуму приведенных затрат. Однако следует учесть, что при наличии возможности выбора типа и марки теплоизоляционных и защитно-покровных материалов экономически оптимальное техническое решение принимается на основе сопоставления минимальных приведенных затрат при использовании различных вариантов теплоизоляционных конструкций.

При определении норм плотности теплового потока и оптимальной толщины тепловой изоляции для трубопроводов и оборудования наряду с экономическими показателями учитываются технические возможности и техническая целесообразность их реализации в практике.

Так, опыт применения новых, более жестких, норм тепловых потерь при проектировании новых и реконструкции эксплуатируемых объектов показывает, что в ряде случаев это влечет за собой необходимость изменения конструкции опор при надземной прокладке трубопроводов на эстакадах, изменения геометрических размеров каналов при подземной прокладке в проходных и непроходных каналах, что приводит к дополнительным затратам, и в результате сводит к минимуму или делает отрицательным эффект от снижения тепловых потерь.

Оптимизация норм тепловых потерь для двухтрубных тепловых сетей выполнена относительно теплопотерь двух труб одновременно, а не каждой трубы в отдельности, как это предусмотрено в ранее принятой методике.

Таким образом, при разработке норм плотности теплового потока для теплоизолированных трубопроводов и оборудования г. Екатеринбурга и Свердловской области учтены существующие в регионе тарифы на тепловую энергию и современная конъюнктура цен на теплоизоляционные и защитно-покровные материалы.

Качество выполнения работ по монтажу тепловой изоляции в значительной степени определяет как энергоэффективность, так и эксплуатационную надежность теплоизоляционных конструкций.

В ТСН изложены основные требования к технологии монтажа теплоизоляционных конструкций, состав и ориентировочное содержание проекта производства работ, объем и методы контроля качества выполнения теплоизоляционных работ. В СНиП 2.04.14-88 аналогичный раздел отсутствует, однако представляется, что изложенные в нем положения в современных условиях, при дефиците специальной литературы по тепловой изоляции, будут полезны как проектировщикам, так и производителям работ. При разработке раздела территориальных строительных норм, включающего требования к технологии монтажа тепловой изоляции, использованы нормативы, принятые при монтаже тепловой изоляции в промышленности и энергетике и изложенные в разработанных ранее ведомственных строительных нормах (ВСН) и отраслевых стандартах (ОСТ).

В настоящее время институтом «Теплопроект» разрабатываются территориальные строительные нормы по тепловой изоляции оборудования и трубопроводов для Пермской, Тюменской и Челябинской областей и Ямало-Ненецкого автономного округа.

Скорейшее внедрение в практику проектирования тепловой изоляции оборудования и трубопроводов дифференцированных по регионам территориальных нормативов, учитывающих фактические цены на тепловую энергию и теплоизоляционные материалы в промышленности и ЖКХ, направлено на экономию топливно-энергетических ресурсов и является реальным, быстро окупающимся мероприятием по реализации программы энергосбережения в РФ.

Тел. (095) 471-3226