Научная статья на тему 'Проблемы снижения теплопотерь и обеспечение пожарной безопасности конструкций тепловой изоляции'

Проблемы снижения теплопотерь и обеспечение пожарной безопасности конструкций тепловой изоляции Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
1092
81
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ТРУБОПРОВОДЫ / ТЕПЛОТРАССЫ / ТЕПЛОЗАЩИТА / ТЕПЛОПЕРЕДАЧА / ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ / ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЯ / ТЕПЛОВЫЕ ПОТЕРИ / ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ / ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ / ТЕПЛОВЫЕ СЕТИ / ПЕНОПОЛИУРЕТАН (ППУ) / БЕСКАНАЛЬНАЯ ПРОКЛАДКА / МИНЕРАЛЬНАЯ ВАТА / ЭНЕРГОПОТЕРИ / ВЛАГОПОГЛОЩЕНИЕ / КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ / НАЗЕМНАЯ / НАДЗЕМНАЯ / ПОДЗЕМНАЯ ПРОКЛАДКА / ГОРЮЧЕСТЬ / ГОРЕНИЕ / ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ / НЕФТЕПРОДУКТЫ / ЭНЕРГОЗАТРАТЫ / НЕФТЬ / ПОЖАР / ПОЛИМЕРЫ / ТЕПЛОВЫЕ ПОТОКИ / ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ / РЕЗЕРВУАРЫ / ДОЛГОВЕЧНОСТЬ / ДРЕНАЖ. / PIPELINES / HEATING MAINS / HEAT SHIELDING / HEAT TRANSFER / HEAT CONDUCTIVITY / HEAT INSULATION / HEAT LOSS / ENERGY-SAVING / HEAT SUPPLY / HEAT NETWORKS / POLYURETHANE FOAM / CHANNEL-FREE LAYING / MINERAL WOOL / ENERGY LOSS / DEHUMIDIFICATION / COEFFICIENT OF HEAT CONDUCTIVITY / GROUND LAYING / UNDERGROUND LAYING / COMBUSTIBILITY / COMBUSTION / FIRE RISK / OIL PRODUCTS / POWER INPUTS / OIL / FIRE / POLYMERS / HEAT FLOWS / COST EFFICIENCY / TANKS / OPERATING LIFE / DRAINAGE

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Белых А. Ф., Фахрисламов Р. З.

Рассмотрена проблема снижения теплопотерь путем масштабного внедрения современных теплоизолирующих конструкций на основе высокоэффективных теплоизоляционных материалов, имеющих хорошие теплофизические свойства, широкий температурный интервал применения и продолжительный срок эксплуатации. Проанализированы показатели пожарной опасности конструкций теплоизоляции трубопроводов с учетом условий их эксплуатации. Представлена экономическая и технологическая целесообразность применения полимерной тепловой изоляции трубопроводов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Белых А. Ф., Фахрисламов Р. З.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Problems of Heat Loss Decreasing and Ensuring of Fire Safety of Heat Insulation Constructions

The problem of heat loss decreasing is examined by way of scale introduction of modern heat insulation constructions on the basis of high-performance heat insulation materials having good thermal properties, wide temperature range of application and long service life. Fire risk rates of a heat insulation constructions of pipelines with due regard for service conditions are analyzed.

Текст научной работы на тему «Проблемы снижения теплопотерь и обеспечение пожарной безопасности конструкций тепловой изоляции»

ОГНЕСТОЙКОСТЬ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Р. 3. Фахрисламов

канд. техн. наук, доцент, доцент Московского государственного строительного университета, г. Москва, Россия

УДК 614.841.332

ПРОБЛЕМЫ СНИЖЕНИЯ ТЕПЛОПОТЕРЬ И ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ КОНСТРУКЦИЙ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ

Рассмотрена проблема снижения теплопотерь путем масштабного внедрения современных теплоизолирующих конструкций на основе высокоэффективных теплоизоляционных материалов, имеющих хорошие теплофизиче-ские свойства, широкий температурный интервал применения и продолжительный срок эксплуатации. Проанализированы показатели пожарной опасности конструкций теплоизоляции трубопроводов с учетом условий их эксплуатации. Представлена экономическая и технологическая целесообразность применения полимерной тепловой изоляции трубопроводов.

Ключевые слова: трубопроводы, теплотрассы, теплозащита, теплопередача, теплопроводность, теплоизоляция, тепловые потери, энергосбережение, теплоснабжение, тепловые сети, пенополиуретан (ППУ), бесканальная прокладка, минеральная вата, энергопотери, влагопоглощение, коэффициент теплопроводности, наземная, надземная, подземная прокладка, горючесть, горение, пожарная опасность, нефтепродукты, энергозатраты, нефть, нефтепродукты, пожар, полимеры, тепловые потоки, экономическая эффективность, резервуары, долговечность, дренаж.

В настоящее время с каждым годом увеличивается плата за энергопотребление, что связано, кроме всего прочего, с потерями тепла при транспортировании его от производителя до потребителя.

По оценкам специалистов до 70 % тепла не доходит до потребителей, из них 40 % теряется в теплоцентралях и 30 % — непосредственно в домах. На первый взгляд, эти цифры выглядят неправдоподобно завышенными. Однако следует напомнить, что основной объем теплотрасс был построен или реконструирован в 1970-1980 годы, и в настоящий момент износ теплосетей и сопутствующих инженерных сооружений во многих регионах России приблизился к критическому уровню и составляет не более 75 %. Это становится причиной участившихся утечек теплоносителя на теплосетях (трубопроводах) и аварий, массовых отключений теплоснабжения жилых, промышленных и гражданских зданий.

Представляется очевидным, что проблема снижения теплопотерь может быть решена лишь путем масштабного внедрения современных теплоизолирующих конструкций на основе высокоэффективных теплоизоляционных материалов [1].

© Белых А. Ф., Фахрисламов Р. 3., 2010

В настоящее время высокоэффективными материалами, применяемыми в качестве теплозащиты, являются пенопласты. Они имеют низкую плотность (20-100 кг/м3) и теплопроводность (0,0250,5 Вт/(м-°С)), широкий температурный интервал применения (от -180 до +150 °С) и продолжительный срок эксплуатации (более 30 лет), что позволит снизить теплопотери на 55-60 %, повысить производительность труда на 15- 50 % и улучшить санитарно-гигиенические условия при производстве строительно-монтажных работ [2].

В то же время следует отметить, что за последние 40-50 лет нормативные значения тепловых потерь через изолированные поверхности ограждений зданий, промышленного оборудования и трубопроводов тепловых сетей практически не изменялись. Несмотря на общемировую тенденцию энергосберегающей направленности развития энергетики, значения этих характеристик в 2-3 раза выше соответствующих показателей в европейских странах, где климат более мягкий, чем в России. Лишь в последние годы положение с энергосбережением начало меняться: в 3,5 раза повышены нормативные значения теплопотерь ограждающих конструкций

зданий и существенно снижены нормы плотности теплового потока через изолированную поверхность оборудования и трубопроводов, что стало возможно благодаря развитию новых энергосберегающих технологий и материалов [3].

Анализ роли тепловой изоляции в решении проблемы энергосбережения в строительстве показал, что в настоящее время потери тепла на объектах строительного комплекса России составляют:

• через изолированные поверхности существующих промышленных сооружений, оборудования и трубопроводов — 356 млн Гкал в год, или 65 млн т условного топлива в год (т у. т. в год);

• через изоляцию теплопроводов тепловых сетей — 324 млн Гкал в год, или 59,5 млн т у. т. в год. По приблизительным оценкам только повышение теплозащитных свойств теплоизолирующих конструкций промышленных сооружений, оборудования и теплопроводов, систем централизованного теплоснабжения и ограждений зданий в состоянии обеспечить в рамках программы энергосбережения к 2010 г. экономию энергоресурсов в объеме 40 млн т у. т.

Для того чтобы восполнить потери тепла через изоляцию ограждающих конструкций, требуется существенное улучшение системы энергосбережения, так как затраты тепла на отопление жилых, общественных и промышленных зданий достигают 1340 млн Гкал в год, или 240 млн т у. т. в год. Общие потери тепловой энергии на объектах строительного комплекса составляют в настоящее время около 2,020 млрд Гкал в год, или 364,5 млн т у. т. в год.

Вследствие интенсивного воздействия тепло-влажностных и механических факторов окружающей среды, недостаточного внимания к качеству проектирования, выбору теплоизоляционных материалов и методов монтажа теплозащитные свойства теплоизолирующих конструкций в процессе эксплуатации снижаются, что приводит к значительным сверхнормативным потерям тепла и низкой степени энергосбережения в России.

Эксплуатационные тепловые потери через существующие теплоизолирующие конструкции значительно превышают расчетные, что требует немедленных мер по внедрению современных энергосберегающих технологий и материалов. Так, например, в промышленной изоляции оборудования и трубопроводов тепловые потери превышают нормативные в 1,25-1,3 раза, а в тепловых сетях — в2 раза.

Одной из наиболее эффективных современных энергосберегающих технологий является применение в качестве теплоизоляционного материала пенополиуретана (ППУ) [3]. Существенным отличием ППУ от традиционных минераловатных изоляционных материалов является то, что он практически

не впитывает влагу и, следовательно, не меняет своих теплоизоляционных характеристик в течение эксплуатационного срока.

Влагопоглощение минеральной ваты достигает 300 % и более, в результате чего теплоизоляционные характеристики конструкций с ней начинают снижаться с первых же месяцев их эксплуатации, что не только приводит к чрезмерным потерям тепла, но и вызывает преждевременный выход трубопроводов из строя в результате ускоренной коррозии их наружной поверхности. На таких трубопроводах уже с 3-4-го года работы начинаются авральные ремонтные работы [4].

Основным видом прокладки тепловых сетей в России традиционно является подземная (84 %). Бесканальная прокладка занимает 6 %, надземная - 10 %.

При прокладке теплосетей в каналах основным теплоизоляционным материалом являются изделия на основе минеральной ваты (маты и плиты), объем которых достигает 90 %. Доля цилиндров из минеральной и стеклянной ваты составляет не более 0,1 %.

Массовое применение такого способа прокладки и указанных теплоизоляционных материалов привело к тому, что у 80 % тепловых сетей превышен срок безаварийной службы, более 30 % тепловых сетей находится в ветхом состоянии и требует ремонта [5].

Современные трубопроводы в пенополиурета-новой изоляции имеют ряд преимуществ:

• повышение сроков эксплуатации с 10-15 до 25-30 и более лет;

• снижение теплопотерь с 40 до 5 %;

• сокращение расходов на эксплуатацию теплосетей в 9-10 раз.

Примечание. Тип изоляции (т. е. толщина слоя пенополиуретана) зависит от географического расположения района прокладки теплотрассы.

Пенополиуретан — самая эффективная тепло-, гидро- и звукоизоляция. Уникальные свойства жестких пенополиуретанов позволяют натеплотрассах:

• уменьшить энергопотери в теплосетях в 3,5 раза;

• снизить годовые затраты на их эксплуатацию в 10 раз, а на текущий ремонт—более чем в 3 раза;

• увеличить срок эксплуатации трубопроводов до 30 лет;

• сократить капитальные затраты в 2-3 раза [4]. На данный момент для технологических установок применяют наружную теплоизоляцию в основном только из негорючих материалов. Так, при теплозащите резервуаров типа РВС с высоковязкими нефтепродуктами используется наружная теплозащита. Именно к наружному применению относятся ограничения в области применения горючих поли-

мерных теплоизоляционных материалов. При тепловом воздействии на резервуары, независимо от вида хранимого продукта, происходит повышение парциального давления паров в газопаровоздушной среде, и чем выше температура теплового воздействия и степень пожаровзрывоопасности хранимого продукта, тем выше давление избыточных паров в газопаровоздушной среде. Особенно это опасно для легкоиспаряющихся продуктов, хранящихся в емкостях. При отсутствии дыхательной или предохранительной арматуры давление может возрасти выше критического, что может привести к разрушению емкости. На практике же происходит выброс в атмосферу через соответствующие дыхательные устройства, что приводит к загазованности и повышенной пожаровзрывоопасности окружающей среды, а также к большим потерям нефтепродуктов.

С целью обеспечения безопасности и эффективности эксплуатации резервуаров для нефти и нефтепродуктов представляет интерес нанесение теплоизоляционного покрытия не на наружную, а на внутреннюю поверхность резервуара.

Наружная теплоизоляция резервуаров имеет ряд недостатков:

• усадка и слеживаемость теплоизоляционного материала в процессе эксплуатации и, как следствие, увеличение теплопроводности и тепло-потерь;

• трудоемкость и низкая производительность монтажных работ;

• выполнение монтажа теплозащиты только в сухую и теплую погоду в целях предотвращения попадания атмосферной влаги на теплозащитный материал;

• коррозия металлоконструкций резервуара под теплоизоляцией;

• сложность проведения диагностики состояния резервуара;

• образование пирофорных отложений на внутренних конструкциях резервуара;

1

Тепловая изоляция резервуаров: а — традиционный способ; б — предлагаемый способ; 1 —дыхательная арматура; 2 — корпус резервуара; 3 — наружная тепловая изоляция из негорючих материалов; 4 — внутренняя тепловая изоляция из горючего полимерного материала

• большие эксплуатационные расходы по обслуживанию резервуара;

• пропитывание теплоизоляционного материала нефтепродуктами из-за перелива или образования микротрещин в корпусе резервуара, что в свою очередь приводит к потере теплозащитных свойств и переходу теплоизоляционного материала из группы негорючих материалов в группу горючих;

• сложность ликвидации возможных пожаров вследствие:

- невозможности охлаждения стенки (корпуса) резервуара;

- быстрого нагрева нефтепродукта за счет передачи тепла от стенки резервуара;

- увеличения массовой скорости выгорания нефтепродукта в единицу времени;

- сокращения времени до вскипания или выброса нефтепродукта;

- снижения времени "живучести" резервуара. Для ослабления нагрева резервуара под действием температуры окружающей среды и сокращения выброса паров ("малые дыхания") из резервуара в атмосферу теплоизоляцию не применяют. Следовательно, сокращение выброса паров в атмосферу не может быть аргументом для использования на резервуаре теплоизоляции, но может дать дополнительный эффект в случае применения внутренней теплоизоляции.

Потери нефтепродуктов от "малых дыханий" зависят от их частоты, времени года и температуры окружающей среды. Так, в резервуаре РВС-5000 с нефтью потери за сутки достигают порядка 380 кг бензиновой фракции, что составляет 12650 руб. в сутки.

Таким образом, предлагаемый способ считается принципиально новым и имеет следующие преимущества:

• защита металла от коррозии и образование пирофорных отложений, а также исключение воздействия агрессивной среды на внутренние конструкции резервуара;

• возможность проведения диагностики состояния корпуса без разборки конструкции теплоизоляции резервуара или опорожнения его от нефтепродукта;

• сокращение энергозатрат на поддержание заданных температур для высоковязких нефтей и нефтепродуктов;

• снижение загазованности территории резерву-арных парков парами нефтепродуктов за счет выброса последних через дыхательную арматуру;

• долговечность теплоизолирующей конструкции;

• возможность визуального контроля за утечкой нефти или нефтепродукта через микротрещины;

• возможность применения традиционных способов тушения пожаров, т. е. тушения как нетеп-лоизолированных РВС;

• технико-экономическая целесообразность. Предлагаемый способ теплозащиты резервуаров позволяет значительно сократить ежегодные эксплуатационные расходы и обеспечить экологическую безопасность окружающей среды [9].

Технические требования к материалам и конструкциям

При монтаже и эксплуатации теплоизолирующие конструкции подвергаются температурным, влажностным, механическим, в том числе вибрационным, воздействиям.

К теплоизоляционным материалам и конструкциям предъявляются следующие общие технические требования:

• теплотехническая эффективность;

• эксплуатационная надежность и долговечность;

• пожарная и экологическая безопасность. Основными показателями, характеризующими

физико-технические и эксплуатационные свойства теплоизоляционных материалов, являются: плотность, теплопроводность, температуростойкость, сжимаемость и упругость (для мягких материалов), прочность на сжатие при 10 %-ной деформации (для жестких и полужестких материалов), вибростойкость, формостабильность, горючесть, водостойкость и стойкость к воздействию химически агрессивных сред, содержание органических веществ и биостойкость.

Эффективность теплоизоляции в значительной степени зависит от коэффициента теплопроводности используемого материала. Этот показатель определяется целым рядом факторов, в первую очередь составом и структурой материала, его плотностью, воздухопроницаемостью, влажностными показателями, условиями эксплуатации и их влиянием на свойства материала.

Теплотехническая эффективность конструкций тепловой изоляции определяется в первую очередь коэффициентом теплопроводности теплоизоляционного материала, который определяет требуемую толщину теплоизолирующего слоя, а следовательно, и нагрузки на изолируемый объект, а также конструктивные и монтажные характеристики конструкции. Расчетные значения коэффициента теплопроводности принимаются с учетом его зависимости от температуры, степени уплотнения теплоизоляционных материалов в конструкции, шовности конструкции и наличия крепежных деталей. При выборе теплоизоляционного материала учитывают его температуростойкость, возможную линейную усадку, потери прочности и массы, степень выгорания связующего при нагреве. Кроме того, учитыва-

ются прочностные и деформационные характеристики изолируемого объекта, допустимые нагрузки на опоры и изолируемые поверхности и другие факторы.

Долговечность теплоизолирующих конструкций зависит от их конструктивных особенностей и условий эксплуатации, включающих местоположение изолируемого объекта, режим работы оборудования, степень агрессивности окружающей среды, интенсивность механических воздействий. Долговечность теплоизоляционного материала и теплоизолирующей конструкции в целом в значительной степени определяется долговечностью защитного покрытия.

Требования пожарной безопасности определяются нормами технологического проектирования конкретных отраслей промышленности с учетом положений СНиП 41-03-2003 "Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов". При выборе материалов учитываются не только показатели горючести теплоизолирующего слоя и защитного покрытия, но и поведение теплоизолирующей конструкции в условиях пожара в целом. Наряду с другими факторами, пожарная опасность конструкций зависит от температуростойкости защитного покрытия и его механической прочности в условиях огневого воздействия [6].

Теплоизоляция трубопроводов и оборудования должна соответствовать требованиям безопасности и защиты окружающей среды.

Для трубопроводов надземной прокладки при использовании теплоизолирующих конструкций из горючих материалов групп Г3 и Г4 следует предусматривать:

• вставки длиной 3миз негорючих материалов не более чем через 100 м длины трубопровода;

• участки теплоизолирующих конструкций из негорючих материалов на расстоянии не менее 5 м от технологических установок, содержащих горючие газы и жидкости.

При пересечении трубопроводом противопожарной преграды следует предусматривать теплоизолирующие конструкции из негорючих материалов в пределах размера противопожарной преграды.

При использовании конструкций теплопроводов с теплоизоляцией из горючих материалов в негорючей оболочке допускается не делать противопожарные вставки [7].

Требования действующих нормативных документов исключают применение полимерных материалов в конструкциях промышленной теплоизоляции.

В связи с изложенным для научно обоснованного применения материала возникает необходимость в разработке методики оценки пожарной опасности конструкций теплоизоляции и их поведения в усло-

виях, моделирующих реальный пожар и учитывающих эксплуатационные условия, которые в первом приближении отражены в классификации промышленной теплоизоляции.

Классификация промышленной теплоизоляции

Применение материалов в конструкциях тепловой изоляции по показателям пожарной опасности производится так же, как и для других веществ и материалов. Номенклатура показателей пожарной опасности, а также методика их определения изложены в ГОСТ 12.1.044-89 и ГОСТ 30244-94.

Однако, как было отмечено ранее, необходимо рассматривать пожарную опасность конструкций теплоизоляции с учетом условий их эксплуатации.

Согласно существующим строительным нормам (СНиП 41-03-2003) в качестве тепловой изоляции для промышленных трубопроводов разрешается применять в основном негорючие материалы. Область применения полимерных пенопластов, относящихся к горючим материалам, резко ограничена: они могут использоваться только при покровном слое из оцинкованной стали для трубопроводов, содержащих горючие вещества с температурой минус 40 °С и ниже, в наружных технологических установках. Однако следует отметить, что нормирование теплоизолированных конструкций только по показателю горючести материалов не всегда соответствует реальному уровню их пожарной опасности. Один и тот же материал ведет себя по-разному в зависимости от конкретных условий его эксплуатации, которые необходимо учитывать в случае применения полимерных материалов [7].

Кроме того, при использовании полимерных материалов в качестве теплоизоляции не всегда учитываются специфические особенности конструкций, а именно: различные варианты сочетаний теплоизолирующего и защитно-покровного слоев, пространственное расположение конструкций, которое может быть не только горизонтальным, но и вертикальным, а также под углом к горизонту. В каждом из этих вариантов поведение теплоизолированных конструкций в условиях реального пожара будет различным.

Так, скорость распространения пламени по вертикали всегда больше, чем по горизонтали, так как интенсивные тепловые потоки, возникающие у фронта горения, способствуют нагреву вышележащих участков поверхности и отводят тепло от участков, расположенных по горизонтали. Толщина теплоизолирующего слоя также влияет на пожарную опасность конструкций.

При малой толщине покровного слоя на скорость распространения пламени решающее влияние оказывает теплопроводность подстилающего

слоя: горючие обои, наклеенные на бетонную стену или металл, практически не распространяют пламя, а наклеенные на древесину или пенобетон — распространяют.

Таким образом, в настоящее время отсутствует четкое дифференцированное нормирование признаков предельного состояния теплоизолированных конструкций трубопроводов в зависимости от их функционального назначения. Поэтому для объективной оценки применимости полимерных материалов в качестве теплоизоляции промышленных трубопроводов необходимо разработать специальный метод, учитывающий все особенности их эксплуатации и позволяющий оценить количественные параметры достижения конструкциями предельного состояния в условиях реального пожара [2].

Экономический эффект, получаемый за счет применения теплоизоляции, рассчитывается для каждого элемента теплоизоляции, а именно:

• трубопроводов (нефтепроводов, паропроводов, водопроводов, теплопроводов и т. д.);

• аппаратов и оборудования:

• резервуаров.

В соответствии с федеральной целевой программой (ФЦП) "Энергоэффективная экономика на 2002-2005 гг. и на перспективу до 2010 г." предполагается в случае реализации подпрограммы "Энергоэффективность в ЖКХ" сэкономить 35-38 млн т у. т. энергоресурсов стоимостью около 24 млрд руб. (в ценах 2001 г.). Экономический эффект после компенсации затрат на создание энергосберегающих мощностей может составить порядка 14 млрд руб.

В настоящее время, по данным Чувашской Республики, экономия средств при безаварийном сроке службы трубопроводов составляет порядка 62 млн руб. в год. Годовой экономический эффект вследствие увеличения срока службы теплопроводов и сокращения теплопотерь составляет 0,46 млн руб. на 1 км трубопровода [8].

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Экономическая эффективность применения теплоизоляции на нефтяных резервуарах типа РВС-5000 позволяет, по данным Уфимского нефтеперерабатывающего завода, достичь положительных результатов при их эксплуатации, а именно:

• улучшается экологическая обстановка в резерву-арном парке за счет ликвидации "малых дыханий";

• снижается коррозионный износ резервуара;

• улучшаются условия эксплуатации резервуара в зимний период за счет стабильности температуры нефти, отсутствия образования снегового слоя с наледью;

• для высокосернистых нефтей отсутствует образование пирофорных отложений, что в свою очередь приводит к повышению скорости откачивания нефти;

• снижается пожарная опасность резервуара за счет отсутствия "малых дыханий", отсутствия образования пирофорных отложений на стенках резервуара, достижения в определенной степени молниезащиты;

• снижаются потери легких фракций нефтей;

• при возникновении по каким-либо причинам пожара улучшаются тактические особенности его тушения.

Предварительные экономические расчеты позволили определить, что в процессе эксплуатации резервуаров типа РВС-5000 с нефтью в течение года за счет "малых дыханий" происходит выброс в атмосферу порядка 120 т в год высокооктановой бензиновой фракции (кроме ксилола, толуола, углеводородов, сероводорода и керосина—порядка 120 т). В пересчете на бензин А-95 (рыночная цена 1 л 25 руб.) потери составляют порядка 4,1 млн руб. [8].

К перспективным направлениям развития теплоизоляции следует отнести следующие:

1. Внедрение в практику проектирования и строительства новых эффективных теплоизоляционных материалов и конструктивно-технических решений, обеспечивающих снижение тепловых потерь в оборудовании и трубопроводах.

Приоритетными направлениями развития теплоизоляции являются: разработка и внедрение новых видов эффективных теплоизоляционных материалов, новых конструктивных решений теплоизоляции и совершенствование нормативно-правовой базы в этой области.

В конструкциях теплоизоляции необходимо расширять применение современных высокоэффективных теплоизоляционных изделий из полимерных материалов.

2. Разработка методик и проведение исследований по определению эксплуатационной надежности и долговечности теплоизоляционных материалов и конструкций.

Долговечность и эксплуатационная надежность теплоизоляционных материалов в конструкциях теплоизоляции оборудования и трубопроводов так же, как и в ограждающих конструкциях зданий, должна определяться в зависимости от вида конструкций и условий эксплуатации на основании долговременных наблюдений и обследований эксплуатируемых конструкций.

3. Совершенствование нормативной базы в области промышленной и строительной тепловой изоляции. Ускорение разработки предусмотренных законом "О техническом регулировании" технических регламентов и национальных стандартов в области тепловой изоляции и теплоизоляционных материалов. Гармонизация их с международными стандартами.

В связи с расширением номенклатуры современных теплоизоляционных материалов, перспективой вступления России в ВТО и последующего продвижения отечественной продукции на зарубежные рынки актуальным является приведение отечественной нормативной базы в области теплоизоляционных материалов в соответствие с международными (ISO) и европейскими (EN) стандартами. Выработка общих требований и проведение испытаний материалов по идентичным методикам будут способствовать более эффективному использованию их как в России, так и за рубежом.

4. Организация систематического контроля за выполнением требований нормативной документации в области теплоизоляции в промышленности и строительстве.

В заключение следует сказать, что повышение энергоэффективности изолируемых объектов, совершенствование нормативной базы, а также методов и средств расчета и проектирования тепловой изоляции, расширение номенклатуры и повышение качества применяемых теплоизоляционных и покровных материалов являются реальным вкладом в решение проблемы энергосбережения и экономии топливно-энергетических ресурсов в энергетике, промышленности и ЖКХ России [6].

Таким образом, в сложившейся ситуации в стране тратятся гигантские средства на содержание некачественных и ненадежных тепловых сетей с фактическими тепловыми потерями до 50 %, с утечками теплоносителя, во много раз превышающими нормы, принятые в развитых странах.

Фактический срок службы трубопроводов (магистральных сетей — 12-15 лет, распределительных и квартальных сетей — 7-8 лет) значительно ниже нормативного (25 лет), что увеличивает в несколько раз затраты, приведенные к году эксплуатации.

Конструкции теплопроводов с пенополиуретаном, применяемые в странах Западной Европы более 40 лет, позволили ряду стран (Дании, Швеции, Норвегии и др.) преодолеть энергетический кризис 70-х годов и показали высокую надежность.

Безусловно, при использовании новых, более надежных конструкций может незначительно возрасти первоначальная стоимость тепловых сетей по сравнению с традиционными. Однако за счет их долговечности (более 25 лет), надежности, минимизации тепловых потерь (менее 2 %), сокращения сроков строительства стоимость работ по прокладке, приведенная к одному году эксплуатации, уменьшается на 20-30 %. Поэтому одним из основных факторов экономической эффективности применения новых конструкций следует считать не их первоначальную стоимость, а повышение надежности и увеличение срока службы трубопроводов, снижение затрат на их техническое обслуживание (в 9 раз).

Конструкция трубопроводов тепловых сетей с пенополиуретановой изоляцией выгодно отличается от тепловых сетей с другими видами теплоизоляции еще и тем, что она имеет систему оперативного дистанционного контроля (ОДК), стоимость которой не превышает 1,5 % от стоимости тепловой сети. Ее наличие позволяет своевременно устанавливать и устранять возникающие дефекты (увлажнение пенополиуретана) и тем самым предотвращать аварии, типичные для тепловых сетей других конструкций. Кроме того, при этом нет необходимости в защите от блуждающих токов, а также в устройстве дренажа.

В качестве недостатков трубопроводов с пено-полиуретановой изоляцией следует отметить горючесть, дымообразующую способность и токсичность выделяемых при горении продуктов, а также ограниченную предельную температуру применения (130 °С). Однако эти недостатки, присущие практически всем органическим материалам, не имеют никакого значения, если учесть рекомендуемые области их применения — подземную бесканальную прокладку (основной объем), в тоннелях и надземную прокладку с оцинкованным стальным защитным покрытием. Как показали исследования, проведенные органами пожарной безопасности, при использовании в качестве защитного покрытия оцинкованной стали трубопроводы с пенополиуретано-вой изоляцией не распространяют пламя и не являются пожароопасными.

Сравнительная оценка экономической эффективности теплотрассы с пенополиуретановой изоляцией по сравнению с традиционными приведена в таблице.

Оценка экономической эффективности 1 км двухтрубной теплотрассы (диаметром 159 мм)

Значение показателя

при прокладке теплотрассы

Показатель бесканальной в канале

ППУ Армопе-нобетон (АПБ) Минеральная вата

Стоимость прокладки, USD (долл. США) 101400 105300 145089

Тепловые потери Гкал 349 581 418

в год: USD 5330 8800 6400

Сверхнормативные потери Нет Есть Есть

Нормативный срок службы, лет 25-30 15 12-15

Система контроля увлажнения теплоизоляции Есть Нет Нет

Данные, приведенные в таблице, подтвердили расчеты сотрудников ТЭК г. Санкт-Петербурга, согласно которым из многочисленных теплоизоляционных материалов, применявшихся для тепловой изоляции трубопроводов тепловых сетей, наиболее эффективным является пенополиуретан, дающий на 1 п. м 30 руб. экономии.

Поменять все износившиеся трубы тепловых сетей на надежные и долговечные конструкции в ближайшие годы нереально, но стремиться к этому, хотя бы при строительстве новых объектов и при больших объемах ремонта и реконструкции, необходимо. В этом заключается единственная возможность избежать "подземный Чернобыль", как выразился известный специалист в этой области директор базового центра Госстроя РФ В. С. Ромейко [5].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Строительный эксперт [газета]. — 2003. — № 17. — 20 с.

2. Шарипова С. А. Пожарная опасность промышленных трубопроводов с тепловой изоляцией : дис. ... канд. техн. наук. — М., 2004. - 186 с.

3. Энергосбережение / Компания "СТС" ("Современные трубопроводные системы"). — Жуковский, МО, 2005-2010.

4. Теплоизолированные трубы / ООО "СКЭТ". — Снежинск, 2001.

5. Майзель И. Л., Петров-Денисов В. Г. Долговечно и экономично // Пенополиуретан. — 2002. — № 1-2.

6. Шойхет Б. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов // Коммунальный комплекс России. Трубы. — Январь 2007 г. — № 1(31).

7. СНиП 41-03-2003. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов : утв. Госстроем России 26 июня 2003 г. : ввод. вдействие 1 ноября 2003 г. — М.: ГП ЦПП, 2004.

8. Пенополиуретан [производственный и научно-популярный журнал]. — Апрель 2002 г. — № 6.

9. Фахрисламов Р. 3., Корольченко А. Я. Тепловая изоляция как способ снижения пожарной опасности резервуаров / Строительство — формирование среды жизнедеятельности (секция № 6). — М. : МГСУ, 2010.

Материал поступил в редакцию 30 апреля 2010 г.

Электронный адрес авторов: aliya-ahunova@mail.ru.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.