Каким способом правильно рассчитать толщину изоляции?

В современном проектировании принято применять различные конструктивные решения, определённые типы и разновидности материалов. Для теплоизоляции характерно использование толщин не на основании расчётов, а согласно традиции применения. Так, в Московском регионе на кровлю требуется 200 мм теплоизоляционного материала, на стены — 150 мм. При этом не всегда учитываются нюансы. Например, какое основание и какая конструкция стены или кровли используются. Часто не берутся во внимание и характеристики (теплопроводность) изоляционного материала.

В случае проектирования инженерных систем зданий (трубопроводов), как правило, традиционно применяют вспененные решения с маленькими толщинами, в основном 6–13 мм. Обусловлено это в том числе удобством монтажа тонкой изоляции, её дешевизной и экономией места при плотном расположении труб. При этом более толстые материалы для теплоизоляции трубопроводов могут игнорироваться. На примере изоляции ГВС и отопления разберём, какая толщина различных по типам материалов требуется и чем чреват некорректный подбор.

При проектировании инженерных систем зданий расчёт толщины изоляции производится согласно СП 61.13330.2012 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов» (актуализированная редакция СНиП 41–03–2003). В общих положениях СП (4) указано, что теплоизоляционная конструкция обязана обеспечивать параметры теплохолодоносителя при эксплуатации, нормативный уровень тепловых потерь оборудованием и трубопроводами, безопасную для человека температуру их наружных поверхностей (4.1). Кроме того, конструкции тепловой изоляции трубопроводов и оборудования должны отвечать требованиям энергоэффективности — иметь оптимальное соотношение между стоимостью теплоизоляционной конструкции и стоимостью тепловых потерь через изоляцию в течение расчётного срока эксплуатации (4.2).

То есть необходимо подобрать толщину таким образом, чтобы вблизи горячей трубы или оборудования было безопасно находиться (для защиты от ожогов). Помимо этого, тепловые потери должны быть не больше, чем нормировано (Вт/м) в СП 61.13330.2012 для соответствующей трубы (параметров её работы).

На основании расчёта толщины изоляции ГВС и отопления (диаметры труб взяты для примера) для Москвы мы получаем приведённые ниже значения.

• Расчёт произведён с помощью программы «Изоляция» (ООО «НТП Трубопровод»).
• Приведены толщины изоляции в миллиметрах согласно номенклатуре производителя, внесённой в программу «Изоляция» (в скобках указана расчётная толщина изоляции в миллиметрах).

Таблица 1. По безопасной температуре на поверхности (защита от ожогов)

Применяемый материал	Отопление				ГВС
	d = 32 mm		d = 108 mm		d = 28 mm	d = 76 mm
	65 °С	90 °С	65 °С	90 °С	65 °С	65 °С
Цилиндр навивной ROCKWOOL 100 Кф	25 (5,77)	25 (10,83)	25 (6,35)	25 (12,51)	25 (5,69)	20 (6,23)
K-flex ST (без покрытия)	6 (3,41)	10 (6,54)	6 (3,63)	10 (7,26)	6 (3,37)	6 (3,59)
Energoflex Energocell HT (без покрытия)	9 (3,56)	9 (6,81)	13 (3,8)	13 (7,58)	9 (3,52)	9 (3,75)
Energoflex Super (без покрытия)	6 (3,49)	9 (6,68)	9 (3,72)	9 (7,42)	6 (3,45)	9 (3,67)

Исходя из таблицы, применение тонких вспененных материалов может выглядеть логичным и целесообразным, но другой обязательный расчёт выдаёт существенно разнящиеся значения.

Таблица 2. По нормам плотности теплового потока (по тепловым потерям)

Применяемый материал	Отопление				ГВС
	d = 32 mm		d = 108 mm		d = 28 mm	d = 76 mm
	65 °С	90 °С	65 °С	90 °С	65 °С	65 °С
Цилиндр навивной ROCKWOOL 100 Кф	30 (27,35)	40 (30,98)	50 (43,44)	50 (48,24)	25 (23,15)	40 (37,76)
K-flex ST (без покрытия)	32 (30,90)	35 (34,68)	48 (47,08)	53 (52,02)	28 (26,61)	42 (41,34)
Energoflex Energocell HT (без покрытия)	34 (33,68)	38 (37,78)	–	–	32 (29,02)	—
Energoflex Super (без покрытия)	33 (32,25)	38 (36,20)	–	–	32 (27,79)	49 (42,84)

Таким образом, согласно п4. СП 61.13330.2012 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов» (актуализированная редакция СНиП 41–03–2003) необходимо применять материалы существенно большей толщины, чем показал первый расчет. Иначе применяемые материалы не обеспечивают нормативный уровень тепловых потерь и, соответственно, не отвечают требованиям энергоэффективности.

Получается, что толщины изоляции различных по своей структуре материалов будут в конструкции сопоставимы (ввиду соизмеримой теплопроводности). При определённых условиях изоляция из каменной ваты чуть толще, при других — немного тоньше. Это зависит от выпускаемой номенклатуры и теплопроводности при той или иной температуре.

Физику не обманешь, и приблизительно одинаковые по своим теплоизоляционным свойствам материалы должны иметь схожую толщину в одинаковых конструкциях.

Посмотрим, каким будет уровень потерь сверх нормы, если поставить изоляцию, учитывая только безопасную температуру на поверхности (данные представлены ниже).

Тепловые потери в зависимости от применяемой изоляции при толщине

Назначение	Отопление				ГВС
Диаметр	d = 32 мм		d = 108 мм		d = 28 мм	d = 76 мм
Температура	65 °С	90 °С	65 °С	90 °С	65 °С
Нормативные потери	11.00	16.00	19.10	27.60	11.00	16.20
Цилиндр RW 100 Кф	11.50	17.78	27.48	42.49	10.61	23.90
K-flex ST	27.11	31.95	79.20	88.39	24.34	57.31
Energoflex Energocell HT	22.75	35.08	49.71	76.68	20.65	46.50
Energoflex Super	27.56	34.57	62.54	96.45	24.75	45.68

Тепловые потери в системах отопления и ГВС при изоляции по безопасной температуре на поверхности фактические vs нормируемые, Вт/м (согласно табл. 3)

Видно, что применение малых толщин, как это сейчас практикуется в некоторых проектах, в том числе с подачи производителей тонкой вспененной изоляции, приводит к огромным тепловым потерям. Фактически в системах отопления и горячего водоснабжения они превышают нормируемые в два-три раза (!). Это огромные финансовые потери, свидетельствующие об энергетической неэффективности.

Возможно, именно поэтому российская экономика — одна из самых энергоёмких в мире. По оценкам экспертов, РФ находится на 130-м месте среди 143 стран по уровню энергоэффективности экономики. Энергоёмкость ВВП России в два раза выше среднемировой.

Если прийти к выводу о необходимости применения схожих толщин изоляции из каменной ваты и вспененной изоляции, то окажется, что толщины (30–40 мм) различных диаметров либо не производятся (изготовителями вспененного каучука и полиэтилена), либо стоят гораздо дороже. Пример среднерыночного уровня цен представлен ниже. Трубка K-flex 32 x 035–2 ST

Материал	Цена, руб.
Цилиндр навивной RW 100 Кф T50 (d = 35)	246
Трубка K-flex 32 x 035–2 ST	390
Цилиндр навивной RW 100 Кф T40 (d = 76)	470
Трубка K-flex 40 x 076–2 ST	2030
Цилиндр навивной RW 100 Кф T50 (d = 180)	665
Трубка K-flex 50 x 108–2 ST	4300

* Ориентировочные среднерыночные цены на основе прайс-листов производителей за первое полугодие 2020 года.

На больших толщинах и диаметрах (начиная с Dy = 25) вспененный каучук, например, становится гораздо дороже — в четыре — шесть раз (по сравнению с цилиндрами из каменной ваты).

Все эти факторы говорят о том, что традиционное применение (без расчётов) вспененной изоляции с малой толщиной — это прямой путь к огромным перерасходам энергии, а использование вспененных решений с правильно рассчитанными толщинами ведёт к расходам сверх нормы на саму изоляцию. И это без учёта комплексной оценки пожарной опасности вспененных полимерных материалов и их долговечности.

Добавлено: 23.10.2020 14:25:50

Еще статьи в рубрике Технологии загородного строительства домов и бань / Тематические статьи:

• Хаммам в современном строительстве

Когда речь заходит об отдыхе, многие активно рассматривают строительство хаммама на придомовой территории. И в этом нет ничего удивительного, потому что .

Снегозадержатели на крышу: нужны или нет?

Основная задача снегозадержателя — предотвращение обвала многокилограммовых снежных масс с кровли: как известно, такие ситуации могут привести к материальным убыткам и .

Преимущества каркасного домостроения

Возводить каркасные дома люди начали много веков назад. Технология все время развивалась и совершенствовалась .

Конопатка сруба джутовой конопаткой

Как проконопатить сруб джутом .

Сравнение национальных бань: какую баню выбрать? Преимущества и недостатки

Для тех, кто заботится о собственном здоровье, интересно будет разобраться в том, что для организма полезнее – хамам, соляная пещера, русская .

Как построить дом без ошибок?

Чтобы избежать долгостроя и возвести дом на века, нужно проанализировать участок и его особенности, провести инженерные изыскания, определиться с планировкой, материалом .

Теплоизоляция для труб водоснабжения: обзор утеплителей

Для подавляющего большинства регионов нашей страны характерны весьма суровые зимы. Морозами в минус 20 градусов и ниже – никого не удивишь. И даже в южных областях, с мягким климатом, погода иногда преподносит «сюрпризы», когда столбик термометра опускается ниже нуля на довольно продолжительное время. То есть практически в любой точке при ведении частного строительства приходится задумываться о том, как защитить водопроводные коммуникации от замерзания.

Теплоизоляция для труб водоснабжения

Замерзшая вода в трубах – это не только и даже не столько временная утрата одного из коммунальных «удобств». Чаще всего такие неприятности влекут буквально катастрофические последствия — заканчиваются разрывом стенок труб, полным выходом из строя всей домашней системы водопровода, необходимостью проведения масштабных ремонтно-восстановительных работ. И надеяться на какую-то иллюзорную удачу, мол, со мной такого не случится – крайне недальновидно. Без качественного утепления системы не обойтись в любом случае.

Давайте посмотрим, какая может применяться теплоизоляция для труб водоснабжения, разберёмся с разновидностями материалов, с их достоинствами и недостатками. И с главным вопросом – какой же должна быть толщина этого утеплительного слоя.

Какие методы используются для защиты водопроводных труб от замерзания

Неважно, получает ли частный дом раздачу воды из центрального коллектора (а такое тоже часто бывает), или будет использоваться автономный источник (колодец или скважина), все равно предполагается участок прокладки трубы, где вероятны отрицательные внешние температуры. Исключением можно считать только те редкие случаи, когда скважина пробурена непосредственно в подвальном помещении дома. Да и то – на пути к точкам потребления могут и там встретиться участки прохождения водопровода через неотапливаемое цокольное или подвальное помещение. А ведь для того, чтобы вывести водопровод из строя, достаточно совсем короткого неутепленного отрезка.

Какие подходы практикуются для защиты водопроводных труб от замерзания?

• Прежде всего, водопроводную магистраль по возможности следует прокладывать ниже уровня промерзания грунта в данном регионе. На такой глубине трассы (а она берется с запасом – уровень промерзания плюс еще 300÷500 мм) температура никогда не должна достигать отрицательных значений. То есть вероятность получить «ледяную пробку» стремится к нулю.

Защита водопроводной трубы от низких температур может заключаться в прокладке трассы ниже глубины промерзания грунта.

Однако, такой подход не всегда в полной мере осуществим. В некоторых регионах грунт промерзает на очень значительную глубину, и выкапывание столь глубоких траншей существенно осложняет воплощение проекта. Не являются редкостью и такие участки, где особенности грунта и вовсе исключает такое расположение труб.

Во многих регионах уровень промерзания грунта достигает весьма значительных глубин. Не всегда имеется возможность выкопать столь глубокие траншеи для укладки водопроводных труб.

Кроме того, трубу, так или иначе, надо поднимать вверх для того, чтобы она зашла в дом. И она будет в любом случае проходить через «опасные» участки – верхние участки трассы, проход через фундамент, через подвальное, цокольное или даже просто неотапливаемое помещение , где может наблюдаться зимой отрицательный уровень температур.



Как строится система автономного водоснабжения в частном доме

Многое зависит от источника воды, от его расположения на участке, удалённости от жилой постройки, от климатических условий региона и особенностей конструкции самого здания. Подробнее о том, как провести воду из колодца в дом – читайте в специальной публикации нашего портала.

• Те самые «проблемные участки» трассы водопровода можно искусственно подогревать, используя электрическую энергию. Для этих целей применяются специальные нагревательные кабели, которые укладываются на стенки труб под слоем термоизоляции, или даже размещаются непосредственно в полости трубы.

Нагревательный кабель может прокладываться по наружным стенкам трубы, под слоем термоизоляции, либо располагаться непосредственно в трубе.

В продаже в наше время представлено множество разновидностей таких кабелей, а также блоков автоматического управления подогревом, которые включаю питание тогда, когда это требуется.



Как организовать подогрев водопровода?

Появление греющих кабельных систем сняло очень много проблем при организации автономных водозаборов в частных домах. Кстати, если четко следовать инструкциям производителей подобной продукции, то подогрев водопровода вполне можно смонтировать и запустить самостоятельно. Подробнее – в специальной публикации нашего портала.

• В цокольных, подвальных или иных помещениях дома, в которых не исключается отрицательный уровень температур, иногда практикуется прокладка «теплового спутника». Это идущая параллельно водопроводной и заключённая в общую термоизоляционную оболочку труба, являющаяся не чем иным, как одним из ответвлений общего контура отопления дома.

Одну трубу можно задействовать под водопровод, вторую – в роли теплового спутника, подключённого к системе отопления дома.

Такой поход, понятно, усложняет как водопроводную систему, так и отопительную. Но зато за целостность участков с подобным обогревом уже можно не беспокоиться. Правда, только при включенном отоплении.

• Одним из радикальных способов предотвращения замерзания воды в трубах является поддержание в них постоянного повышенного давления. Для этого система автономного водоснабжения дополняется специальным оборудованием, а сами трубы должны быть способны выдерживать эти повышенные нагрузки.

Подход хоть и действенный, но довольно сложный ив организации, и в повседневной эксплуатации. Кроме того, он получается и более затратным с точки зрения энергопотребления. Особой популярности такие системы не снискали.

• Наиболее распространенный метод — термоизоляция труб, то есть то, чему, по сути, посвящена настоящая публикация. Использование различных утеплителей помогает избежать промерзания водопровода, если, конечно, правильно подобран материал и толщина изоляции.

Обо всем этом будет подробнее рассказано ниже.

К особому типу утепления иногда относят создание неподвижной воздушной прослойки между водопроводной трубой и кожухом, предотвращающим прямой контакт трубы с грунтом. В двух словах это можно обрисовать как «труба в трубе».

Комплексное решение – «труба в трубе» с прослойкой утеплителя между ними и с принудительным подогревом электрическим нагревательным кабелем

Но, по правде говоря, в «чистом виде» такой способ и не применяется. Полое пространство, хотя бы для того, чтобы точно позиционировать водопроводную трубу внутри внешней оболочки, все равно заполняется утеплительным материалом. Который, в принципе, и является-то утеплителем только из-за своей способности создавать слой обездвиженного воздуха. Так что в итоге получается классическая термоизоляция трубы с созданием внешнего кожуха. А он, кстати, приветствуется всегда, для защиты и утеплителя, да и самой трубы от механических воздействий, от грунтовой влаги, от повреждений, которые могут нанести привлекаемые зимой теплом живущие под землей грызуны.

На практике обычно применяется сочетание большинства из перечисленных способов защиты водопроводных труб от замерзания. То есть стараются максимально заглубить трассу от скважины или колодца, застраховать наиболее уязвимые участки дополнительным подогревом и, безусловно, предусмотреть надежную термоизоляцию, обычно – по всей длине водопроводной трубы.

Такой комплексный подход необходим и из тех соображений, что даже качественное утепление нередко не дает гарантии полной защищенности водопровода. В таблице ниже показаны объемы тепловых потерь, рассчитанные для труб различного внешнего диаметра, заключенных в слой термоизоляции разной толщины. Коэффициент теплопроводности утеплителя взят средний, свойственный большинству термоизоляционных материалов, применяемых в рассматриваемой роли – 0,04 Вт/(м×К).

Естественно, величина тепловых потерь зависит напрямую от разницы температур окружающей среды и перекачиваемой по трубе жидкости. В таблице даны несколько вариантов – от Δt = 20 ℃ до Δt = 60 ℃. Например, если температура воды из колодца (скважины) зимой составляет +2÷4 ℃, а на а труба проходит через цоколь дома, промерзший до – 15 ℃, то как раз разницу температур можно считать в 20 градусов.

Толщина слоя утепления	Разница температур (Δt, °С)	Внешний диаметр трубопровода (мм)
15	20	25	32	40	50	65	80	100	150
Средний показатель тепловых потерь (Вт на каждый погонный метр трубопровода)
10 мм	20	7.2	8.4	10	12	13.4	16.2	19	23	29	41
	30	10.7	12.6	15	18	20.2	24.4	29	34	43	61
	40	14.3	16.8	20	24	26.8	32.5	38	45	57	81
	60	21.5	25.2	30	36	40.2	48.7	58	68	86	122
20 мм	20	4.6	5.3	6.1	7.2	7.9	9.4	11	13	16	22
	30	6.8	7.9	9.1	10.8	11.9	14.2	16	19	24	33
	40	9.1	10.6	12.2	14.4	15.8	18.8	22	25	32	44
	60	13.6	15.7	18.2	21.6	23.9	28.2	33	38	48	67
30 мм	20	3.6	4.1	4.7	5.5	6	7	8	9	11	16
	30	5.4	6.1	7.1	8.2	9	10.6	12	14	17	24
	40	7.3	8.3	9.5	10.9	12	14	16	19	23	31
	60	10.9	12.4	14.2	16.4	18	21	24	28	34	47
40 мм	20	3.1	3.5	4	4.6	4.9	5.8	7	8	9	12
	30	4.7	5.3	6	6.8	7.4	8.6	10	11	14	19
	40	6.2	7.1	7.9	9.1	10	11.5	13	15	18	25
	60	9.4	10.6	12	13.7	14.9	17.3	20	22	27	37

Как видно, даже при довольно толстом слое утепления, составляющем 40 мм, труба диаметром в 32 мм во взятых выше для примера условиях будет терять практически по 5 Вт тепловой энергии на каждый погонный метр. Вроде и немного, но если в трубе не будет движения воды в течение нескольких часов – на таком участке может возникнуть ледяная пробка. А значит, эти теплопотери придется восполнять тем или иным способом.

То есть при проектировании своей системы водопровода необходимо тщательно проанализировать теоретически уязвимые участки, и усилить на них термоизоляцию (если это возможно) или предпринять шаги к обогреву этих «опасных» зон. Которые, к слову, обычно как раз и располагаются в непосредственной близости к дому или даже непосредственно в нем. Хотя, случается и такое, что обогревать приходится всю трассу от источника до дома, так как, например, каменистый грунт или высокое расположение грунтовых вод делают невозможным выкапывание траншей ниже уровня промерзания.

Но и в этом случае значение утепления труб только возрастает. Выработанное системой подогрева тепло должно не рассеваться впустую, а выполнять свое прямое предназначение. И без качественной термоизоляции достичь этого невозможно.

Требования к термоизоляции для водопроводных труб

Итак, перейдет непосредственно к термоизоляции для водопроводных труб. И прежде всего – разберёмся, каким требованиям она в идеале должна отвечать.

Из сказанного выше уже должно быть понятно, что термоизоляция труб предназначена для выполнения двух ключевых взаимосвязанных задач:

— Предохранение водопровода от падения в нем температуры ниже нулевой отметки – во избежание замерзания воды, влекущего потерю работоспособности системы и разрыва труб.

— На участках с принудительным обогревом – минимизация тепловых потерь для эффективной и экономичной работы нагревательного кабеля.

Качественный утеплитель должен отвечать седлающим критериям:

• На первое место, безусловно, следует поставить его термоизоляционные качества. Чем ниже коэффициент теплопроводности, тем эффективнее сохраняется тепло, тем тоньше можно предусматривать слой термоизоляции.
• Водопровод в автономной системе преимущественно располагается в земле, то есть в условиях влажной грунтовой среды. Значит, термоизоляция должна обладать устойчивостью к влаге, лучше всего – гидрофобностью. Промокший утеплитель всегда резко теряет в своих термоизоляционных качествах. Нуждаются в защите от влаги и те участки трубопроводов, что проходят на открытом воздухе.

Не все материалы в равной степени соответствуют этому критерию. Но это отчасти решается заключением утепленных труб в водонепроницаемую оболочку или кожух.

Как правило, утеплитель на трубах для подземной или открытой уличной прокладки закрывается защитным кожухом (оболочкой). Для подземных выбирается полимерное покрытие, для открытых – металлическое.

• Грунт очень часто насыщен весьма агрессивными химическими соединениями. Значит, и сам утеплитель, и защищающий его слой должны быть инертными к подобному воздействию.
• Важным критерием является механическая прочность материала. Слой утепления в земле будет испытывать нешуточное давление грунта. На открытых участках нельзя исключать внешние механические воздействия.
• Прокладка водопровода, тем более – на заглубленных участках, делается с расчетом на многолетнюю эксплуатацию. Это говорит о необходимости выраженной долговечности утеплительного материала.
• Хорошая современная термоизоляция не должна вызывать сложностей в монтаже. Очень часто при создании системы водоснабжения применяют готовые решения – уже утепленные трубы, которые остается только смонтировать в общую магистраль, и после этого утеплить стыки.

Отличное решение – монтаж водопровода из предварительно изолированных труб, заключенных еще и в защитную оболочку.

• Безусловно, важным критерием всегда остается доступность материала – и в плане предложения магазинах, и в плане стоимости. Но здесь следует сразу заметить, что качественные современные предварительно изолированные трубы априори не могут быть дешевыми.

Теперь посмотрим, какие материалы используются для утепления водопроводных труб.

Утеплительные материалы для термоизоляции водопроводных труб.

Для утепления водопроводных труб широко применяются минеральная вата различных типов, пенополистирол, пенополиуретана, пенополиэтилен. В последнее время все чаще стал применяться относительно новый утеплитель – вспененный каучук.

Минеральная вата

Это, пожалуй, самый доступный по стоимости термоизоляционный материал для подобных целей. Но и – далеко не самый удобный.

Из трех существующих типов минеральной ваты для утепления трубопроводов реально используется только два – стекловата и каменная (базальтовая). Так называемая шлаковата, изготавливаемая из отходов металлургии, слабо подходит для таких целей. Она проигрывает в термоизоляционных качествах, быстро напитывается водой, далеко не все в порядке у нее и с химическим составом, который в определённых условиях может стать катализатором активной коррозии металлических труб.

Каковы достоинства утеплителей из минеральной ваты:

• Низкий коэффициент теплопроводности.
• Одно из важных преимуществ перед многими другими утеплителями – пластичность. Минеральной ватой можно без особых проблем и без необходимости приобретения дополнительных изделий утеплять криволинейные или плоские поверхности, тройники, отводы, вентили и другую арматуру.
• Химическая инертность к большинству кислотных или щелочных соединений, которые могут встретиться в почвенной влаге.
• Многообразие форм выпуска, любая из которых, в принципе, может использоваться для утепления труб. Так, выпускается минеральная вата и в матах, в том числе прошивных, в отдельных плитах (блоках) различной толщины. Это позволяет, кстати, самостоятельно варьировать толщину создаваемого утеплительного слоя, в зависимости от исходных условий.

Прошивной мат с фольгированным покрытием – разработан специально для термоизоляции трубопроводов

Производятся из минеральной ваты и специальные изделия для термоизоляции труб — полуцилиндры («скорлупа» в просторечии) различного внутреннего и внешнего диаметра, с внешним покрытием или без него. Очень удобно для быстрого монтажа на прямых участках водопровода.

Полуцилиндры («скорлупа») из базальтовой ваты для утепления трубопроводов. Может быть с фольгированным или полимерным покрытием или без него.

• Минеральная вата — практически негорючий материал. Для подземных участков водопровода это качество, может быть, и не столь важное, но для открытых – будет нелишним.

Теперь пройдемся по недостаткам этого материала:

• Прежде всего надо отметить гигроскопичность многих типов минеральных ват. В большей степени это относится к стекловолоконным материалам. Они довольно активно могут впитывать влагу, теряя свои утеплительные характеристики. А при замерзании промокшей минваты происходит ее деструктуризация, сильная усадка.

Базальтовые типы минеральной ваты обычно проходят специальную гидрофобную обработку, и белее стойко способны переносить контакт с водой.

Но в любом случае такой утеплитель в обязательном порядке должен быть огражден от прямого контакта с влажным грунтом. Это достигается созданием поверхностного защитного слоя из алюминиевой фольги, рубероида или даже просто плотной полиэтиленовой пленки. Задача-то — не особо сложная: такое наружное покрытие попросту наматывается сверху с определенным наложением (перехлестом) витков, а затем фиксируется проволочными или иными хомутами. Но вместе с тем – такие дополнительные операции усложняют монтаж термоизоляции.

Как мы видели выше, некоторые типы минераловатных утеплителей для труб уже оснащены нанесенным внешним покрытием. Это существенно упрощает термоизоляционные работы, но и стоят такие материалы дороже.

• Работа с минеральной ватой требует определенных мер предосторожности и использования средств защиты кожи, глаз, органов дыхания. Волокна ломкие (опять же – больше этим страдает стекловата, у базальтовых волокон упругость значительно лучше), и острые микроскопические обломки часто вызывают серьезные раздражения кожных покровов и слизистых оболочек.

Работа с минеральной ватой всегда сопряжена с необходимостью соблюдать повышенные меры предосторожности.

• Еще один из недостатков – это склонность минеральной ваты постепенно слеживаться, терять в объеме (в толщине слоя изоляции). Причина тому – все та же ломкость волокон, которая может усилиться при неблагоприятных условиях (переувлажнение + отрицательные температуры) или при вибрационном воздействии.

Усадку утеплителей из минеральной ваты следует принимать во внимание при планировании термоизоляции труб. Как это учитывается – будет рассказано ниже.

Утеплители из пенополистирола (ППР)

Пенополистирол (или, как его часто именуют – пенопласт) очень широко применяется именно в целях термоизоляции различных участков здания. Не является исключением и водопровод.

Кстати, этот материал справедливо критикуют за целый ряд очень негативных качеств, ограничивающие его применения в жилых помещениях. Прежде всего к ним относится неблагополучие с экологической точки зрения, горючесть и чрезвычайно токсичные продукты горения. Но в плане использования для термоизоляции подземных участков водопровода эти качества совершенно неважны. Так что особых тревог использование ППР вызывать не должно.

К достоинствам пенополистирола относят:

• Отличные термоизоляционные показатели.
• Невысокая плотность – материал легкий, очень прост в обработке и монтаже.
• Качественный ППР не боится воздействия влаги – она практически не проникает в его структуру.
• Стоимость изделий из ППР невысока – затраты на утепления будут небольшими.
• Материал долговечен, если будет защищён от внешних механических повреждений и от контакта с органическими растворителями.

Удобнее всего, конечно, для утепления труб использовать «скорлупу» — полуцилиндры с требуемым внутренним и внешним диаметром. Качественные изделия такого типа оснащены еще и пазо-гребневым замком, предотвращающим появление мостиков холода на границе двух половинок.

Пенопластовая «скорлупа» для утепления труб. Хорошо видны пазо-гребневые замки, обеспечивающие надёжное бесшовное соединение деталей.

Такие полуцилиндры надеваются с двух сторон на трубу, соединяются в замках, а затем связываются ленточными или даже просто проволочными хомутами. На прямых участках трассы водопровода термоизоляция много времени не займет.

Недостатками, помимо уже перечисленных выше, можно считать следующее:

• Материал достаточно хрупкий, и «скорлупу» несложно сломать при неаккуратном обращении.
• Полное отсутствие какой бы то ни было пластичности. То есть даже на небольшом изгибе трассы придется этот участок изолировать отдельно, а потом вновь переходить на полуцилиндры.

Для термоизоляции водопровода на повороте могут использоваться вот такие детали-отводы.

Правда, многие компании, занимающиеся производством таких «скорлуп», предлагают в своем ассортименте еще и специальные фасонные детали для поворотов, тройников и некоторых других узлов. Но, традиционно, стоимость подобной фурнитуры – значительно превосходит цену «линейных» элементов. Поэтому многие опытные мастера стараются самостоятельно вырезать из полуцилиндров требуемые детали для отводов, тройников и т.п. Или же эти участки утепляют минеральной ватой с последующим закрытием водонепроницаемым кожухом.

Используют для утепления водопровода и плиты пенополистирола. Например, укладывают их поверх трубы перед обратной засыпкой траншеи – получается эдакий экран, предотвращающий вертикальное проникновение холода в глубину.

Возможен и такой вариант утепления труб, хотя особо удачным его назвать сложно.

Другой вариант – из плит пенополистирола и вовсе выстраивается короб на дне траншеи, в который укладываются трубы. После монтажа водопровода короб закрывается крышкой из такой же плиты, а затем производится обратная засыпка грунта.

При доступной стоимости плит из белого пенопласта, такой вариант утепления будет, пожалуй, наименее затратным.

• Пенополистирол нельзя отнести к химически стойким полимерам. Даже обычные ГСМ способны вызвать его деструктуризацию.

Поэтому следует с осторожностью применять такой утеплитель, если грунт насыщен нефтепродуктами (что часто случается, например около стоянки автомобилей). Или же, что будет вернее, предусматривать внешнюю защиту для «скорлупы», например, из плотной полиэтиленовой пленки.

Пенополиуретановые утеплители для труб

При определённой внешней схожести с пенополистиролом (точнее, с экструдированной его разновидностью) пенополиуретана значительно превосходит его практически по всем показателям.

Как правило, в «чистом виде» пенополиуретановые утеплители для труб не выпускаются. Но зато производители предлагают широкий ассортимент уже предварительно изолированных труб. На таких изделиях, готовых к укладке, труба уже защищена и слоем высококачественной ППУ-изоляции, и внешним покрытием, устойчивым и к механическим нагрузкам, и к влаге, и к химическому воздействию. Кстати, пенополиуретан и без того сам по себе — куда более устойчивый к различным агрессивным соединениям. Мало того, напыленный на наружные стенки трубы, он становится еще и отменной антикоррозионной их защитой.

Стальные трубы, предизолированные пенополиуретаном, в металлической и полимерной оболочке — для наружного размещения и прокладке в грунте.

Потребителям предлагается широкий ассортимент металлических труб в готовой пенополиуретановой термоизоляции. Но их диаметр обычно начинается от 57 мм и выше. Как правило, при монтаже автономной системы водопровода приходится использовать не столь большие трубы.

Поэтому некоторые известные компании наладили выпуск пластиковых или металлопластиковых труб малого диаметра, также имеющих ППУ-термоизоляцию и внешнее полимерное покрытие. Такие готовые решения чрезвычайно упрощают весь процесс монтажа водопровода, прокладываемого как в грунте, так и на открытых участках – в подвалах, цокольных этажах, неотапливаемых помещениях.

Полимерные трубы в термоизоляции из пенополиуретана

С обеих сторон этих труб из термоизоляции выступает небольшой «голый» участок, которого достаточно для соединения сваркой или фитингом. После этого на этот соединительный узел надвигается предварительно надетая на трубу термоусадочная муфта. Остается заполнить полость муфты монтажной пеной (которая сама по себе также является пенополиуретаном), чтобы после застывания пены получилось идеально изолированное герметичное соединение.

Как видно на рисунке выше, покупателям предлагаются и готовые детали для монтажа отдельных участков водопровода – отводы с разными углами поворота, тройники, переходы и т.п. То есть монтаж системы превращается в своеобразную «сборку конструктора».

Тройник для прокладки утепленного ПНД-водопровода – крупным планом.

Кстати, несмотря на то, что пенополиуретан нельзя назвать слишком уж пластичным материалом, некоторые полимерные трубы в такой термоизоляции с внешним покрытием все же имеют определенную гибкость, позволяющую прокладывать и криволинейные участки без использования дополнительных отводов.

Трубы с полужёсткой пенополиуретановой термоизоляцией и внешней защитной полиэтиленовой оболочкой «Изопрофлекс».

Пример тому – продукция российской компании «Группа Полимертепло», трубы «Изопрофлекс». Сама труба изготовлена из сшитого полиэтилена РЕХ-А, армированного высокопрочным волокном, имеет защитный противодиффузный слой, стой утеплителя из полужёсткого пенополиуретана, и внешне защитное покрытие из прочного полиэтилена.

Бухта предизолироанной трубы «Изопрофлекс»

Такие трубы реализуются в бухтах, что уже само по себе говорит об их гибкости. Задача по монтажу становится еще проще – если нет резких поворотов, то один рукав, уже заранее изолированный и защищенный снаружи, можно уложить от водозабора до самого входа в дом, не делая ни одного лишнего стыка.

Утеплитель из вспененного полиэтилена

Еще один материал, широко применяемый для утепления трубопроводов. По своей закрытой ячеистой структуре, наполненной воздухом, он весьма схож с пенополиуретаном. Довольно блики и их показатели теплопроводности – оба являются отменными термоизоляторами. Но в отличие от ППУ, вспененный полиэтилен обладает еще и высокой гибкостью и пластичностью. Не в ущерб прочностным качествам.

Воздухонаполненная структура пенополиэтилена с закрытой ячейкой – при использовании для термоизоляции труб становится одновременно отличным утеплением, надёжной гидроизоляцией и защитой от химической «агрессии» грунта.

Материал очень легкий – обычно его плотность не превышает 30÷35 кг/м³, то есть, никаких особых физических усилий при монтаже термоизоляции прикладывать не придется. Закрытая ячеистая структура становится непреодолимой преградой для воды, сам материал практически не поглощает влагу – не более 1,5% от объема даже при полном погружении.

Явным достоинством является и химическая инертность – сложно представить, какое из попавших в грунт соединений способно было бы вызвать деструктуризацию пенополиэтилена. Впечатляет и температурный диапазон эксплуатации – от минус 55 до плюс 85 ℃, что для водопровода – более чем достаточно.

Производятся различные формы такого утеплителя. Это могут быть просто рулоны, как правило, с одной фольгированной стороной – многие мастера предпочитают именно такой материал. Но все же большей популярностью в настоящее время пользуются готовые гильзы под труб разного диаметра и с разной толщиной утеплительного слоя, обычно длиной по 2 метра.

Утеплительные гильзы из вспененного полиэтилена для труб различного диаметра

Монтаж таких гильз не составляет никакого труда – по всей длине на боку у них имеется шов, по которому их можно раскрыть. Утеплитель надевается на трубу, а затем этот шов практически бесследно склеивается за счет нанесенного самоклеящегося слоя.

Но, опять же, наиболее удобным решением становится использование готовых пластиковых труб, уже «одетых» в изоляцию и в наружную защитную оболочку. Такие изделия в широком ассортименте предлагает несколько ведущих производителей.

Например, компания «FLEXALEN» предлагает изделия с напорной трубой из полибутена, с многослойным утеплителем из пенополиэтилена и внешним защитным кожухом из полиэтилена низкого давления (ПНД).

Изолированные трубы для систем водопровода и отопления компании «FLEXALEN»

Традиционно высоким спросом пользуется продукция компаний «Uponor» (может встречаться старое название — «Ecoflex») и «Watts-Microflex». Напорная часть труб изготовлена из сшитого полиэтилена, утеплитель – несколько слоев вспененного полиэтилена, и внешняя оболочка – ПНД.

Трубы с термоизоляцией из нескольких слоев пенополиэтилена и внешней гофрированной оболочкой из прочного ПНД: слева – производства «Uponor», справа – «Microflex».

Обратите внимание – в модельном ряду всех этих компаний представлены образцы с двумя и более напорными трубами в общем слое термоизоляции и защитном кожухе. Это тоже может быть очень удобным, если, например, вода направляется в два разных места, или в системах отопления – для труб подачи и «обратки», или для уже упомянутого выше теплового спутника.

Узнайте, как утеплить водопровод с помощью греющего кабеля, из нашей новой статьи — «Самогреющий кабель для водопровода».

Завершая обзор утеплительных материалов, следует еще упомянуть и термоизоляцию из вспененного каучука. По показателю коэффициента теплопроводности этот материал выигрывает у пенополиэтилена и практически на равных соперничает с пенополиуретаном. И вместе с тем отличается отменной пластичностью и всеми другими свойствами, необходимыми для высококачественного утеплительного материала.

Утеплительные гильзы из вспененного каучука

Традиционная форма выпуска у такого утеплителя аналогичная – в виде изоляционных гильз (цилиндров). А как проводится утепление, в том числе сложных участков водопровода – хорошо показано в предлагаемом вниманию видео:

Видео: Термоизоляция водопроводных труб гильзами вспененного каучука «Kaiflex»

Закончить обзор материалов было бы логичным сравнительной таблицей с основными параметрами упомянутых выше утеплителей.

Сравнительная таблица ключевых параметров популярных утеплителей для труб

Материал, изделие	Средняя плотность в составе утеплительной консрукции, кг/м3	Теплопроводность утеплителя (Вт/(м×К)) для поверхностей с температурой (°С)	Диапазонт рабочих температур, °С	Группа горючести
20 и выше	19 и ниже
Плиты минераловатные прошивные	120	0.045	0,044-0,035	От -180 до +450 для матов, на ткани, сетке, холсте из стекловолокна; до 700 — на металлической сетке	Негорючие
150	0.049	0,048-0,037
Плиты термоизоляционные из минеральной ваты на синтетическом связующем	65	0.04	0,039-0,03	От -60 до +400	Негорючие
95	0.043	0,042-0,031
Полуцилиндры и цилиндры минераловатные	50	0,04	0,039-0,029	От -180 до +400	Негорючие
80	0,044	0,043-0,032
100	0,049	0,048-0,036
150	0,05	0,049-0,035
200	0,053	0,052-0,038
Маты из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем	50	0,04	0,039-0,029	От -60 до +180	Негорючие
70	0,042	0,041-0,03
Маты и вата из супертонкого стеклянного волокна без связующего	70	0,033	0,032-0,024	От -180 до +400	Негорючие
Маты и вата из супертонкого базальтового волокна без связующего	80	0,032	0,031-0,24	От -180 до +600	Негорючее
Термоизоляционные изделия из пенополистирола	30	0,033	0,032-0,024	От -180 до +70	Горючие
50	0,036	0,035-0,026
100	0,041	0,04-0,03
Термоизоляционные изделия из пенополиуретана	40	0,030	0,029-0,024	От -180 до +130	Горючие
50	0,032	0,031-0,025
70	0,037	0,036-0,027
Термоизоляционные изделия из пенополиэтилена	50	0,035	0.033	От -70 до +70	Горючие
Термоизоляционные изделия из вспененного этиленполипропиленового каучука «Аэрофлекс»	60	0,034	0.033	От -57 до +125	Слабогорючие

Какая толщина утепления необходима?

Наверняка у заинтересованного читателя возникнет вопрос – а какой же должна быть толщина утеплительного слоя, чтобы гарантированно уберечь водопроводную трубу от замерзания.

Ответить на это – не так просто. Существует алгоритм расчета, учитывающий массу исходных величин, и включающий несколько сложных даже для визуального восприятия формул. Эта методика изложена в Своде Правил СП 41-103-2000. Если кто захочет отыскать этот документ и попробовать провести самостоятельный расчет – милости просим.

Но есть путь и попроще. Дело в том, что специалисты уже взяли на себя основную тяжесть расчетов – в том же документе (СП 41-103-2000), который несложно отыскать любым поисковиком, в приложении дано множество таблиц с уже готовыми значениями толщины утепления. Проблема лишь в том, что приводить эти таблицы здесь, в нашей публикации – физически невозможно. Они составлены для каждого типа утеплителя отдельно, причем – с градацией еще и по месту размещения – грунт, открытый воздух или помещение. Кроме того, учитывается тип трубопровода и температура перекачиваемой жидкости.

Но если потратить для изучения таблиц 10÷15 минут, то в них наверняка найдется и вариант, максимально приближенный к условиям, интересующим читателя.

Казалось бы – на этом все, но требуется остановиться еще на одном важном нюансе. Он касается только случаев утепления водопровода минеральной ватой.

Когда речь шла об этом термоизоляционном материале, то в череде недостатков минваты указывалась ее склонность к постепенному слёживанию, усадке. А это значит, что если изначально задать только расчетную толщину утепления, то спустя какое-то время толщины утеплительного слоя может стать и недостаточно для полноценной термоизоляции трубы.

Поэтому при выполнении утепления целесообразно заранее закладывать некоторый запас толщины. Вопрос – какой?

Вот это – легко поддаётся расчету. Существует формула, которую, думается, нет смысла здесь демонстрировать, так как на ее основе составлен предлагаемый вниманию онлайн-калькулятор.

Две исходные величины для расчета – это наружный диаметр утепляемой трубы и найденное по таблицам рекомендуемое значение толщины термоизоляции.

Остается неясным еще один параметр – так называемый «коэффициент уплотнения». Его берем из таблицы ниже, ориентируясь на выбранный термоизоляционный материал и диаметр трубы, подлежащей утеплению.

Интересная особенность. При расчетах иногда может получиться и так, что конечный результат – меньше табличной толщины утепления. В этих случаях ничего менять не потребуется – за истину принимается та величина, которая найдена по таблицам Свода Правил.

Читайте также:  Типы схем горячего водоснабжения