Несколько типов кожухов используется на материалах механической изоляции, включая кожухи общего назначения (ASJ), кожухи из фольги-холста- крафтцеллюлозы (FSK), кожухи из листового металла, такие как алюминиевые, из металлической фольги, из различных видов тонкой пластмассы, из ламината на основе искусственного каучука с клеем, отверждающимся под давлением (PSA), из металлической фольги с PSA, из многослойных ламинатов с PSA, а также из тканей с различными герметиками и адгезивными веществами.

Целостность кожуха является решающим фактором для эксплуатационных характеристик изоляции, независимо от того, монтируется ли изоляция на воздуховоды, трубопроводы или же оборудование (внутри помещений или на открытом воздухе), а также того, работает ли система при температуре окружающей среды, или же она работает при более низкой температуре. Вот почему материально-техническое обслуживание кожухов так важно. Поскольку решения о проведении материально-технического обслуживания обычно принимаются собственниками предприятий (которые и определяют бюджеты), материально-техническое обслуживание кожухов можно сделать приоритетной задачей для рабочих, обслуживающих изоляцию.

В настоящей статье описывается несколько различных применений, а также та роль, которую для каждого из них играет материально-техническое обслуживание кожухов изоляции.

Применения для изоляции систем HVAC

Для наземных воздуховодов и трубопроводов система теплоизоляции обеспечивает поток кондиционированного воздуха или воды из одного места в другое при управлении изменениями температуры. Такое управление температурой осуществляется в виде понижения температуры для систем, работающих с температурой выше температуры окружающей среды, и повышения температуры для систем, работающих с температурой ниже температуры окружающей среды. По сути, изоляция на системах HVAC, работающих с температурой выше температуры окружающей среды, выполняет двойную задачу: задачу управления перемещением тепловой энергии (например, энергосбережения) и задачу обеспечения теплового комфорта (т. е. управления распределением тепловой энергии) для находящихся в данном пространстве.

В жилых помещениях меньше вероятность (но она все же не полностью отсутствует) того, что изоляция промокнет или будет повреждена физическим воздействием. Тем не менее, кожухи на используемых в помещениях применениях (обычно это легкие материалы, такие как ASJ, FSK, или пластмассовые листы) обеспечивают изоляцию поверхности, которую надо изолировать. Когда кожух порван или перемещен, изолирующий материал обычно перемещается вместе с ним. Поэтому, если происходит повреждение кожуха, и его не ремонтируют или не заменяют достаточно оперативно,  это, как правило, влечет за собой и перерасход энергии, и утрату комфорта для находящихся в помещении.

Последствия отсутствия материально технического обслуживания систем HVAC, работающих с температурой ниже температуры окружающей среды, значительно более серьезные, поскольку они будут те же, что и для систем, работающих с температурой ниже температуры окружающей среды с добавлением дополнительных проблем. При холодном состоянии системы изоляция обеспечивает управление поступлением тепловой энергии и создание теплового комфорта. Кожухи не только защищают и закрепляют изоляцию, но они должны также функционировать как эффективные уловители пара, предотвращая перемещение влаги на поверхность воздуховода или трубопровода, а также последующее накопление водяного конденсата. Любой отказ ингибитора пара, в конечном итоге, приводит к конденсации влаги. А влажная изоляция, как правило, уже не может считаться полезной. Для того чтобы выполнять свои функции, изоляция должна оставаться сухой.

В Исследовательском проекте ASHRAE Research Project - 721, под названием “Воздействие содержания влаги на теплопроводность изоляционных материалов, которые используются на районных трубопроводах отопления и охлаждения”, утверждается, что при режиме нагревания (до 450°F), эффективная теплопроводность влажной изоляции может быть выше в 10 - 115 раз по сравнению с тем же материалом в сухом состоянии. Для применений с температурой ниже температуры окружающей среды эффективная теплопроводность может быть выше в 2.5 - 17 раз. В обоих случаях, но, особенно, для применений с температурой выше температуры окружающей среды изоляция оказалась не только бесполезной, но также и увеличивающей потери чистой энергии по сравнению с ситуацией полного отсутствия какой-либо изоляции. Хотя упомянутый выше проект ASHRAE RP-721 специально проводился для районных заглубленных энергетических трубопроводов, физический смысл остается тем же: влажная изоляция не работает. Для наземных применений с подвергающимися воздействию атмосферных явлений системами изолирующих трубопроводов, кожухи изоляции должны подвергаться материально-техническому обслуживанию для того, чтобы изоляция оставалась сухой и функционировала должным образом.

РИСУНОК 1

Воздуховод с температурой ниже температуры окружающей среды, расположенный вне помещения, с кожухом из многослойного ламината. Данная система изоляции была сконструирована и смонтирована правильно, и правильно обслуживалась, а результате, за счет недопущения проникновения воды и пара, система обеспечивает изолирующие характеристики, которые были запланированы.

РИСУНОК 2

Кожух изоляции из многослойного ламината с того же проекта показан на рисунке 1; произошел разрыв в месте, где отсутствует металлическая промежуточная листовая опора. Помимо того, что такая опора должна была быть установлена, отсутствие материально-технического обслуживания по инициативе владельца предприятия также ведет к существенному повышению затрат энергии. Немедленный ремонт мог бы предотвратить накопление конденсированной воды в стекловолоконной изоляции.

На рисунке 1 показана хорошо смонтированная и хорошо обслуживаемая изоляция воздуховода на внешнем трубопроводе с температурой ниже температуры окружающей среды. Кожух сделан из многослойного ламината.

На рисунке 2, напротив, показан внешний изолированный воздуховод, на котором лопнул кожух из-за того, что его опора была плохо смонтирована (т. е. не была смонтирована металлическая промежуточная опора листа так, как это должно было быть), а затем плохо обслуживались и изоляция, и сам кожух трубопровода. После того, как кожух лопнул, изоляция стала доступна воздействию атмосферных явлений, в результате на трубопроводе началась конденсация влаги. Этой проблемы можно было избежать, если бы обслуживающий персонал попросили определить проблемную зону, удалить влажную изоляцию и заменить ее новой, а затем смонтировать на нее новый кожух из многослойного ламината.

РИСУНОК 3

Трубопроводы горячей и охлажденной воды, размещенные вне помещений с, в целом, хорошо выбранными, хорошо смонтированными и хорошо обслуживавшимися изоляцией и кожухом. Следует отметить, что алюминиевый кожух используется только как барьер от воздействия атмосферных явлений; ингибитором влаги является обмотка лентой из FSK, размещенной между алюминиевым кожухом и изоляцией.

РИСУНОК 4

Кожух изоляции на трубопроводах охлажденной воды, которые размещены в относительно влажных условиях среды и подвергаются воздействию свежего воздуха, имеет признаки существенного повреждения конденсированной водой. После того, как система начала протекать, владелец применил металлическую клейкую ленту для герметизации трубопроводов для того, чтобы устранить проникновение конденсата.

Те же принципы применимы и к изоляции труб с температурой ниже температуры окружающей среды. На рисунке 3 показана хорошо смонтированная и хорошо обслуживаемая изоляция трубопровода с температурой ниже температуры окружающей среды.

На рисунке 4, напротив, показан плохо сконструированный и плохо обслуживаемый кожух изоляции трубопровода с проекта, при реализации которого возникли серьезные проблемы из-за конденсации влаги. Возникшее в результате скопление воды и плесени было следствием и плохого проектирования, и плохого материально-технического обслуживания кожуха. Не всегда бывает просто понять, с чего начинается проблема, и где она заканчивается. Пластмассовый кожух выглядит так, словно на него много раз надавливали.

РИСУНОК 5

Пропитанная влагой стекловолоконная изоляция с материалами ASJ,удаленная с трубопроводов охлажденной воды. Хотя, разумеется, лучше что-то делать «лучше поздно, чем никогда», этот проект на протяжении нескольких лет эксплуатировался с влажной изоляцией, что привело к обширной коррозии труб, а также избыточному использованию энергии.

РИСУНОК 6

 
Трубопроводы горячей и охлажденной воды с системой изоляции, включая покрытие соединений из PVC, которые хорошо обслуживались. Следует признать, что благодаря расположению системы, по ней довольно трудно было бы ходить работникам.

На рисунке 5 показан прозрачный пластмассовый мешок, наполненный демонтированными влажными изоляционными материалами для труб, которые сняли, чтобы заменить новой изоляцией и кожухами. Количество влаги на изоляции и пластмассовом мешке показывает последствия плохого конструирования и плохого содержания кожуха изоляции.

На рисунке 6 показан внешний трубопровод для горячей и охлажденной воды, с которым не было никаких проблем с конденсатом благодаря хорошей конструкции, хорошим материалам, монтажу и материально-техническому обслуживанию. Разумеется, пешеходное движение через большинство систем изоляции может причинять им немалые повреждения, эта система избежала такой судьбы благодаря своему расположению. Повреждению изначально подвергается сам кожух, а затем уже и изоляция. Это проблема особенно остро стоит на многих обрабатывающих предприятиях. После того, как повреждение появилось, в систему изоляции попадает дождевая вода, что, в конце концов, вызывает коррозию, особенно, если поверхности из металла не имеют защитного поверхностного покрытия, и имеются длительные или частые периоды материально-технического обслуживания, во время которых трубопроводы находятся при температуре окружающей среды.

На рисунке 8 показаны трубы, скрепленные изолированной скобой и соединениями с нарезкой, на которые смонтированы кожухи для соединений из PVC. Эти кожухи сильно пострадали от пешеходного движения, и их необходимо заменить.

Системы промышленной изоляции

Промышленные применения могут вызывать еще большее количество проблем в том, что касается материально-технического обслуживания изоляции и кожухов. Для этого имеется множество причин, включая следующие:

• Такие применения обычно  подвергаются воздействию атмосферных явлений.|

• По технологическим трубопроводам часто перемещаются химические вещества, вызывающие коррозию.

• На горизонтальные трубы часто наступают, или даже по ним ходят, это вызывает повреждения изоляции и кожухов.

• Высокие технологические температуры делают непрактичным использование органических покрытий и гидрофобной изоляции для защиты от коррозии под изоляцией (CUI), поэтому кожух является единственной настоящей защитой.

На рисунке 9 показан технологический трубопровод на промышленном предприятии, который был снабжен кожухом надлежащим образом. Этот кожух представляется относительно новым. Довольно трудно добиться эффективной герметизации нахлестного и стыкового соединений с помощью уплотнения, материала, который будет со временем деградировать, и который не видно до тех пор, пока кожух не будет удален. Материально-техническое обслуживание герметиков очень страдает от распространенного синдрома “с глаз долой, из сердца вон”. Единственным эффективным решением для систем наружного применения является периодический демонтаж секции, проверка герметика и определение того, есть ли необходимость герметизировать всю систему.

На рисунке 10 показана система, которая очевидно нуждается в установки нового кожуха. В сущности, и сами изоляционные материалы необходимо заменить материалом с высокой компрессионной прочностью, принимая во внимание тот факт, что владелец предприятия не может не допускать хождения работников по трубам.

На рисунке 11 показан “Рассказ о двух трубах”. Трубопровод, показанный справа, существенно пострадал от пешеходного движения, а трубопровод, показанный слева, остался в целости (расположенный слева трубопровод был снабжен новой изоляцией из материала с высокой компрессионной прочностью, а также новым металлическим кожухом). То, что на расположенном справа трубопроводе не заменили системы изоляции, как это было сделано для расположенной слева системы, скорее всего, приведет к исключительно высокой потере тепла, а также проникновению воды, которое может, со временем, привести к CUI технологического трубопровода.

Когда на трубопровод с поврежденными изоляцией и кожухом воздействует дождь, вода  проходит через кожух, или то, что от него осталось, и, скорее всего, поглощается изоляцией. При эксплуатации системы вода будет выкипать, не вызывая никаких дальнейших повреждений, но давая большие потери теплоты из-за высокого уровня латентной теплоты от испарения протекающей воды (около тысячи британских тепловых единиц на фунт воды, количество, которое может быстро увеличиваться при протекающей системе в дождливом климате). Когда систему отключают для материально-технического обслуживания (если материально-технического обслуживания самой системы изоляции не производится), вода перемещается к поверхности трубопровода, где она, скорее всего, будет вызывать CUI, а остановить CUI исключительно трудно, если она возникнет.

На рисунке 12 показаны последствия от коррозии самого металлического кожуха. Для данного применения был неправильно подобран алюминиевый кожух для нижней трубы. Коррозия произошла из-за протечки жидкости из трубопровода, конструкционная проблема, которую следовало предусмотреть. На верхнюю трубу смонтировали новый кожух из многослойного ламината, устойчивого к коррозионному воздействию технологических жидкостей.

Финансовое обоснование материально-технического обслуживания изоляции

Существует несколько причин для использования теплоизоляции для механических применений. Независимо от того, используется ли изоляция для энергосбережения, технологического контроля, контроля конденсации или же для создания теплового комфорта в применениях систем HVAC, ее использование может легко быть обосновано с экономической точки зрения. Для получения проектных тепловых характеристик, должен быть подобран соответствующий кожух; он должен быть правильно установлен, и обслуживание должно осуществляться надлежащим образом. Если хотя бы один из этих этапов будет исключен, изоляционные материалы, скорее всего, не будут функционировать так, как запланировано, последствием этого будут более высокие эксплуатационные затраты. Если в результате плохого материально-технического обслуживания образуется CUI, затраты на замену систем трубопровода могут быть очень высоки.

Вот пример затрат на замену трубопровода из-за появления CUI: для номинального размера трубы (NPS) от трех до четырех дюймов, потребуется примерно пять человеко-часов на линейный фут для удаления, замены и повторных испытаний замененной трубы. При номинальной стоимости трудозатрат $50 на каждый человеко-час затраты составят около $250 за линейный фут. Материальные затраты на трубы составят около $15 за линейный фут, при общих затратах на замену труб около $265 за линейный фут.

Разумеется, затраты на замену системы изоляции составят дополнительно около $17 за монтируемый линейный фунт, что доводит общие затраты на замены труб до более чем $280 за линейный фут. Реализации всего этого проекта по замене системы труб не понадобилась бы, если бы просто с самого начала должным образом осуществлялось материально-техническое обслуживание изоляции, и затраты на год составили лишь часть от суммы в $280+ за линейный фут.

Для воздуховодов с температурой ниже температуры окружающей среды и трубопроводов охлаждающей воды с серьезными проблемами с конденсацией потребуются такие же затраты на замену системы трубопровода и системы изоляции. В то же время, если система пострадала от влажной изоляции, владелец платит за избыточное использование энергии, поскольку влажная изоляция не выполняет эффективно изолирующей функции. Кроме того, сама по себе капающая вода может создать очень затратные проблемы, например, если вода будет капать на электрическое оборудование.

Заключение

Эксплуатационные характеристики теплоизоляционных материалов зависят от того, насколько они защищены от воды, конденсата водяного пара и физического воздействия. Такую защиту могут обеспечить кожухи изоляции, которые, тем самым, обеспечивают и реализацию эксплуатационных характеристик изоляционного материала. Тем не менее, чтобы добиться успеха, необходимо осуществлять правильное материально-техническое обслуживание кожухов. Хорошо обслуживаемая система изоляции способна снизить эксплуатационные затраты предприятия - коммерческого или промышленного. В целом, выгода, полученная от программы регулярного и возобновляемого материально-технического обслуживания кожухов, намного превысит затраты на такое обслуживание.

С анализом российского рынка теплоизоляции Вы можете познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок теплоизоляционных материалов в России».

www.newchemistry.ru