Техническая теплоизоляция инженерных сетей в доме

Среди множества строительных проблем тема технической теплоизоляции вроде бы не самая сложная. Но стоит только вникнуть, тут же появляется много дополнительных вопросов. Именно ответам на эти вопросы мы и хотим посвятить эту статью.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЯ В ЧАСТНОМ ДОМЕ

Применение теплоизоляции понятно и объяснимо для тепловых пунктов в многоэтажных домах и объектах коммерческой недвижимости. Так как там, с одной стороны, очень большая протяжённость магистралей и высокая температура теплоносителя, а с другой — рост тарифов и необходимость оплачивать каждый килокалорий тепла.

Сегменты и полуцилиндры XPS «Технониколь»

Но зачем изоляция труб в частном доме? Ведь тепло, которое от этих труб «ушло», никуда не улетело и осталось в доме? Всё правильно. Но это тепло мы не контролируем. А то, что мы не контролируем, можно считать потерянным. А потери реально даже рассчитать. Правда, нам бы не хотелось перегружать эту статью многоэтажными формулами с большим количеством переменных, поэтому мы для примера приведём лишь вводные и итоговые данные.

Итак, металлопластиковая труба диаметром 20 мм с теплопроводностью стенки 0,45 Вт/м·K, которая проложена в помещении с температурой 20 °C и по которой идёт теплоноситель с температурой 65 °C, будет терять 31,6 Вт с каждого погонного метра. Но стоит одеть эту трубу в самую тонкую и простую полиэтиленовую изоляцию толщиной всего 6 мм, как потери снизятся почти вдвое — до 16,33 Вт с метра. При изменении вводных данных значения потерь, конечно, будут меняться, но соотношение останется неизменным. Вывод из этого примера можно сделать следующий — применение теплоизоляции не исключает потерь тепла, но существенно их снижает. Снижение потерь, в свою очередь, ведёт к сохранению ресурса системы отопления и поддержанию в доме более комфортной атмосферы.

Помимо сохранения разбегающихся килокалорий и снижения эксплуатационных затрат, теплоизоляция защищает жителей дома от внезапного температурного дискомфорта. Согласитесь, мало кому будет приятно наступить босой ногой на пол температурой 60 °C, потому что в стяжке идёт «голая» трасса к радиаторам. Или случайно прислониться к супергорячей трубе в своей бойлерной­котельной.

В современном доме применяется множество материалов декора — штукатурка, обои, ламинат, плитка. Все они качественные и хорошие. Все они выдерживают довольно высокую температуру эксплуатации. Но все не любят локального, местного перегрева, который возникает из­-за того, что проложенная в стене или стяжке труба теряет тепло, не донеся его до радиатора. Что-­то из декора начинает трескаться, что­-то скрипеть, что-­то отваливаться или идти волнами. В итоге через два­-три года свежесть отделки уже не та. Помимо перегрева, на отделку разрушительно влияет конденсат, образующийся на поверхности стен, где без изоляции проложены трубопроводы с холодной водой, идущей напрямую из скважины или колодца. О том, почему выпадает конденсат и что с этим делать, речь пойдёт ниже.

Ещё одна задача теплоизоляции — это защита трубопроводов и фитингов от воздействия щелочных соединений, входящих в состав цемента, и защита от физического воздействия на трубу, возникающего при линейном расширении (сдвижении) трубы в результате нагрева.

ПЕНОПОЛИЭТИЛЕН, ПЕНОКАУЧУК ИЛИ ПОЛИОЛЕФИНОВЫЙ ПЛАСТОМЕР?

При всем многообразии материалов, существующих в мире изоляции, для инженерных сетей частного дома выбирают обычно гибкие пены — пенополиэтилен, пенокаучук и полиолефиновый пластомер. Это и понятно, все эти материалы отличает низкая теплопроводность, разнообразие размеров, лёгкость монтажа/ демонтажа, эластичность и относительно доступная стоимость. Расскажем подробнее о гибких пенах.

Пенополиэтилен. Область применения — системы отопления, холодного и горячего водоснабжения, кондиционирования и вентиляции. Коэффициент теплопроводности 0,038–0,040 Вт/м·K. Максимальная рабочая температура +95 °C. Без ограничений по времени использования. Минимальная температура поверхности трубопроводов — 50 °C. За счёт добавления антиперена материал не поддерживает процесс горения и его можно применять в любых жилых зданиях. Пенополиэтилен, как и исходное сырье полиэтилен, не боится строительной химии (гипс, цемент). Материал экологически безопасный, то есть ничего не испаряет и не поглощает даже на открытых трубопроводах. Высоко устойчив к физическим воздействиям. Понятно, что разорвать реально всё, но с этим материалом это невозможно сделать случайно. Срок службы теплоизоляционной конструкции из пенополиэтилена составляет более 25 лет, или весь срок службы инженерной системы. Доступность исходного сырья, довольно чистое производство и возможность вторичной переработки позволяют производителям предлагать самую доступную цену.

График 1. Розничная цена (руб.) за 1 метр изоляционной трубки с толщиной стенки 13 мм для трубопровода диаметром 22 мм

«Плюсы»: стоимость (график 1), экологичность, доступность, прочность.

«Минусы»: из­-за сложности проверки потребителем на рынке присутствует огромное количество пенополиэтиленовой изоляции, не соответствующей заявленным характеристикам и уровню качества. Или, другими словами, фальсификата. Монтаж изоляции из полиэтилена требует навыков и аккуратности.

Пенокаучук. Это общее название для двух похожих, но всё-­таки разных изоляционных материалов — EPDM (Ethylene Propylene Diene Monomer) — этилен­пропилен­диеновый каучук и NBR (AcryloNitrile­Butadiene Rubber) — бутадиен­нитрил­акриловый каучук. Главное различие этих двух каучуков в отношениях с водой. Структура EPDM­-каучука, согласно закону полярности, не взаимодействует с водой, так как структура его неполярная. Структура NBR-­каучука полярная и взаимодействует с водой как с неполярным веществом. Под воздействием тепла, озона, кислорода на поверхности изоляции появляются микротрещины, в них попадает влага, и NBR­каучук теряет свои свойства и разрушается. Применять такой материал лучше на холодных трубах, для чего он изначально и был придуман.

Область применения изоляции из EPDM-­каучука, как и у пенополиэтилена. Коэффициент теплопроводности 0,036–0,038 Вт/м·K в зависимости от производителя. Максимальная температура применения +110 °C для NBR и +150 °C для EPDM. Такие температуры в частном доме могут встретиться, если в качестве теплогенратора используется твердотопливный котёл или солнечные коллекторы. Минимальная температура поверхности трубопроводов –30 °C для NBR и –50 °C для EPDM. Каучук не поддерживает процесс горения. К сожалению, каучук довольно легко разрушается даже при случайном физическом воздействии. Поэтому на открытых трубопроводах обычно применяется с дополнительным защитным покрытием. Если присмотреться к структуре материала, можно увидеть мириады закрытых воздушных ячеек. Именно благодаря такой изолированной структуре материал непроницаем для водяных паров и применяется на холодных трубопроводах. Экологически тяжёлое производство, большое количество сложных добавок и невозможность вторичной переработки серьёзно влияют на стоимость материала.

«Плюсы»: температура применения, эластичность. Допускает небрежность при монтаже — всё можно поджать, подтянуть, повернуть. Премиальный чёрный цвет.

«Минусы»: высокая стоимость, низкая прочность, устойчивый запах «резины» при нагреве.

Полиолефиновый пластомер. Относительно новый изоляционный материал, в котором удалось соединить лучшие свойства пенополиэтилена и пенокаучука. Область применения такая же, как и у описанных выше изоляционных материалов. Коэффициент теплопроводности 0,036 Вт/м·K. Максимальная температура применения +105 °C. Минимальная температура поверхности трубопроводов –80 °C. Не поддерживает процесс горения. За счёт молекулярной структуры материал суперэластичный. При этом его практически невозможно не то что разорвать, но даже повредить. Не боится бытовой химии. Не имеет запаха и ничего не поглощает из воздуха. Срок службы такой изоляции составляет более 40 лет.

«Плюсы»: эластичность, прочность, стоимость, температура применения.

«Минус»: не везде есть в продаже.

Кроме цены, выбор материала зависит от того, где находится изолируемый объект, какая температура трубы и окружающей среды, есть ли требования к материалу со стороны пожарной безопасности и при каких минимальных и максимальных температурных значениях можно ту или иную изоляцию использовать.

КАКУЮ ТОЛЩИНУ СТЕНКИ ВЫБРАТЬ?

Как мы писали выше, даже минимальная изоляция это уже хорошо. Но компании­-производители выпускают изоляцию с разной толщиной стенки. Какую выбрать?

График 2. Изменение тепловых потерь трубопровода при изменении толщины изоляции

Для начала необходимо уточнить один момент, в котором многие путаются. Кратное увеличение толщины стенки не приводит к кратному уменьшению тепловых потерь. То есть изоляция с толщиной стенки 20 мм оставит в трубе на 22% больше тепла, чем изоляция с толщиной стенки в 6 мм (график 2).

Для определения толщины стенки теплоизоляционной трубки существует несколько методов. Первый, самый быстрый и простой, называется «на глазок». Рекомендации, которые вы можете услышать от любого продавца, это применить для труб водоснабжения и канализации изоляцию с толщиной стенки 6 или 9 мм. А для труб отопления — 9, 13 или 20 мм.

Рис. 1. Формула для расчёта толщины изоляции по заданной температуре на поверхности изоляционной конструкции

Второй метод, точный и долгий,— это воспользоваться нормативной документацией. А именно СП 61.13330.2012 и в зависимости от условий выбрать одну из красивых формул (рис.1). Подставить все переменные значения и получить точный результат.

Третий метод, точный и быстрый,— воспользоваться программой расчёта, которую бесплатно предоставляют все серьёзные производители изоляционных материалов. В этом случае вы точно узнаете, какая толщина изоляции решит именно вашу задачу.

Чтобы объяснить, для чего такая точность может понадобиться, давайте разберём небольшой пример. Представим дом с отапливаемым гаражом. В гараже труба с холодной водой, изолированная пенополиэтиленом толщиной 6 мм. Летом все нормально, а в зимний период с поверхности пенополиэтилена всё время капает вода. Причина такого явления в том, что из­-за мокрой машины в гараже уровень относительной влажности воздуха поднимается до 90% и на поверхности изоляции выпадает конденсат. Чтобы такого не происходило, перед монтажом следовало рассчитать и поставить изоляцию толщиной не 6, а 20 мм.

КАК ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЯ ИЗ ПОЛИМЕРА ПОВЕДЁТ СЕБЯ В СТЯЖКЕ?

В Интернете на эту тему много всяких выдумок. Давайте попытаемся с ними разобраться. Выдумка первая — щелочные соединения в цементе разъедают полимерную теплоизоляцию. Такого быть не может, потому как исходное сырьё химически нейтрально. То есть не взаимодействует ни с кислотами, ни с щелочами.

Выдумка вторая — стяжка сдавливает изоляцию, так как в ней воздух. Но полимерная изоляция имеет прочностные характеристики на сжатие 0,1–0,15 Мпа, этого хватает, чтобы выдержать массу стяжки при заливке.

Выдумка третья — стяжка может проломиться при нагрузке, если под ней проложен шлейф изолированных трубопроводов. При лучевом подключении трубопроводов к гребёнке ширина шлейфа труб может составить 600–900 мм. Согласно рекомендациям СП 29.13330, толщина стяжки должна быть 45 мм над трубой. Так как у нас труба в изоляции, то, соответственно, 45 мм от верха изоляции. Такая толщина должна выдержать любую нагрузку, возможную в помещении. Но если по каким-­то причинам толщина стяжки меньше рекомендованной и возникают сомнения в её надёжности, то места над шлейфом усиливают армирующей сеткой.

НУЖНО ЛИ ИЗОЛИРОВАТЬ КРАСИВЫЕ ТРУБЫ В КОТЕЛЬНОЙ?

Этот вопрос обычно возникает при обсуждении работ между заказчиком и монтажником и касается обвязки котла и бойлера. Длина трубопроводов в небольшой котельной может составлять от 25 до 40 метров. Трубы открыты. Очень красивые и очень горячие. Для того чтобы не испортить красоту, изоляцию надо сделать аккуратно. А для этого нужно время, которое у монтажника стоит денег. Стоит ли их тратить заказчику? Для ответа на этот вопрос представим себе, что тепло, идущее от неизолированных труб, сопоставимо с мощным радиатором отопления, работающим на полную катушку. И что такой неугасимый тепловой прибор находится в небольшом помещении котельной, которое зачастую служит и прачечной, и кладовкой. Представляете, насколько тепло там будет?

НУЖНО ЛИ ИЗОЛИРОВАТЬ ТРУБЫ PPR?

Полипропиленовые трубы и фитинги довольно часто применяются для обвязки котельных. Это и понятно: самая низкая стоимость за метр трубы и кажущаяся простота монтажа делают своё дело. Нужно ли такие трубы изолировать? Давайте разберёмся, почему такой вопрос возникает. Дело в том, что теплопроводность медной трубы примерно 384 Вт/м·K, трубы из нержавеющей стали — 45 Вт/м·K, а полипропиленовой трубы — 0,22 Вт/м·K, то есть в 200 раз меньше, чем у трубы из нержавейки. Это хорошо. Но если сравнить теплопроводность PPR­трубы (0,22 Вт/м·K) и изоляции (0,036 Вт/м·K), разница будет уже в пользу изоляции. При этом стоит учесть тот факт, что хоть и не сразу, но температура на поверхности трубы будет всего на 8–10 °C ниже, чем температура теплоносителя. Ещё один небольшой пример: воздух +20 °C, теплоноситель +65 °C, PPR­труба +56,5 °C. Добавим 9 мм изоляции из пенополиэтилена — и труба уже +30 °C. Поэтому, если есть желание снизить тепловые потери, защитить себя и продлить ресурс системы отопления, изолировать трубы из PPR можно и нужно.

Есть ещё одно сомнение, которое касается фитингов из PPR. Они, как известно, значительно превосходят по диаметру трубы. Нужно ли их укрывать изоляцией? Если обратиться к нормативной документации, а именно к СП 40–102–2000 «Проектирование и монтаж трубопроводов систем водоснабжения и канализации из полимерных материалов», то можно понять, что уголки, тройники и отводы из PPR являются частью трубопровода и на них распространяются все требования, касающиеся трубопроводов. Процитируем пункт 3.8.1: «Трубопроводы для отопления и горячей воды (кроме подводок к водоразборным приборам) из полимерных труб должны иметь тепловую изоляцию».

Но это по нормативам. В реальной жизни для изоляции фитингов, помимо изоляционных трубок большего размера, требуется время и навыки. Готов ли за это платить заказчик? Оставим этот вопрос открытым…

НУЖНО ЛИ ИЗОЛИРОВАТЬ ЗАПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩУЮ АРМАТУРУ?

Для ответа на этот вопрос приведём ещё одну, на наш взгляд, исчерпывающую цитату уже из СП 61.13330.2012. Пункт 6.15 гласит: «Толщину теплоизоляционного слоя в конструкциях тепловой изоляции приварной, муфтовой и фланцевой арматуры следует принимать равной толщине изоляции трубопровода». Но, как и с изоляцией фитингов, для изоляции запорно­регулирующей арматуры требуются ресурсы — материал, время и деньги. И решение заказчика.

НУЖНО ЛИ ИЗОЛИРОВАТЬ КАНАЛИЗАЦИОННЫЙ ТРУБОПРОВОД В НЕОТАПЛИВАЕМОМ ПОДПОЛЬЕ?

Грунт — это лучший утеплитель для трубопроводов системы канализации. При правильно определённой глубине заложения канализационные трубы в изоляции не нуждаются. Однако в неотапливаемом подполье, в местах подъёма при выводе трубы из здания, а также вводе в септик утепление делать необходимо, так как замерзание канализации может стать причиной не только образования ледяной пробки, но и разрушения труб из-­за расширения воды. Указание на то, как этого избежать, мы можем найти в пункте 18.29 СП 30.13330.2020: «Для участков трубопроводов, эксплуатируемых при отрицательных температурах, следует предусматривать мероприятия, предотвращающие промерзание трубопроводов». А это значит изолировать и подогревать. Для расчёта толщины изоляции выбирают метод «по заданному времени приостановки движения жидкого вещества в трубопроводах в целях предотвращения его замерзания или увеличения вязкости» из СП 61.13330. Небольшой пример: канализационная труба диаметром 110 мм и длиной 2 м при температуре воздуха –25 °C и температуре стока +30 °C станет непроходимой через 2,5 часа. Если добавим полиэтиленовую изоляцию толщиной 20 мм, время до остановки движения увеличится до 16 часов. А если выберем изоляцию толщиной 40 мм, то движение не остановится более суток. Однако, чтобы раз и навсегда обеспечить беспрепятственное движение вещества, систему канализации оборудуют дополнительным обогревом. Обычно для этого используется саморегулирующийся кабель, который устанавливают или внутрь, или на поверхность канализационной трубы под изоляцию. Подобная технология многие годы применяется в различных российских регионах, включая такие, где –25 °C зимой — это тепло.

При монтаже изоляции в подполье необходимо защитить её от двух негативных факторов. Во-­первых, от сдавливания грунтом и, во‑вторых, от грызунов и насекомых. Для этого ставят жёсткую защиту. Это может быть канализационная труба большего диаметра или труба ПНД соответствующего диаметра.

КАК УБРАТЬ КОНДЕНСАТ НА ТРУБАХ В ПОДВАЛЕ?

Воздух — это не только смесь полезных и не очень газов, но и вода в виде водяных паров. Насыщенность воздуха водяными парами зависит от его температуры. Чем воздух теплее, тем больше водяных паров он может содержать. И наоборот, чем холоднее, тем меньше. При контакте с холодной поверхностью воздух охлаждается до момента, при котором вода в виде газа физически не может удержаться в воздухе. Она сгущается, или конденсируется, и выступает в виде капель на холодной поверхности. Момент перехода (выпадения) называется «точкой росы».

Конденсат не только вредно влияет на трубопроводные фитинги и портит декор, но и служит питательной средой для размножения болезнетворных бактерий и плесени. Поэтому с ним борются. И теплоизоляция из полимеров, непроницаемая для водяного пара, для этого очень подходит.

Рис. 4. Пример неправильного монтажа изоляции

Вода, которая идёт из колодца или скважины в дом, имеет температуру 6–8 °C. Это ниже, чем температура в подвале или в доме (+20 °C). При таких условиях температура «точки росы» будет 14,4 °C и конденсат выпадет при относительной влажности воздуха в 40%. То есть достаточно кому-­то в доме принять душ или пойти дождю, как под трубой появятся лужи. Но если мы покроем трубы полимерной изоляцией толщиной 6 мм, то избавимся от конденсата до того момента, пока относительная влажность воздуха не поднимется до 80%. И это хорошо. Но если в доме «пересеклись» холодные трубы и источник повышенной влажности — сауна, помывочный комплекс с купелью и душем, прачечная и т.д., то, чтобы предотвратить образование конденсата, понадобится изоляция большей толщины — 20 или 25 мм.

КАК СДЕЛАТЬ «ТЕПЛОТРАССУ» К БАНЕ?

Рассмотрим ситуацию, когда на участке, помимо основного дома с котельной, появляется какое-­то новое здание, где необходимо тепло и вода. Делать отдельную систему отопления дорого и сложно. Одним из решений обеспечения нового объекта теплом и водой станет обустройство подземной теплотрассы. На рынке есть две компании, которые выпускают готовые трассы. Это голландская Thermaflex с торговой маркой Flexalen и финская Uponor с торговой маркой Ecoflex (рис.2).

Рис. 2. Труба Uponor Ecoflex Quattro

Однако стоимость такого решения начинается от 5000 рублей за погонный метр. Соответственно, трасса в 25 метров даже со скидками обойдётся заказчику более чем в 100 000 рублей. Так как такие деньги на стройке лишними не бывают, монтажники предлагают сделать теплотрассу самостоятельно. Они собирают две или четыре отдельно изолированные трубы в шлейф и убирают его в канализационную трубу или трубу ПНД, которая служит в качестве защиты от сдавливания грунтом и от возможного попадания воды под изоляцию в местах стыков теплоизоляционных трубок (рис. 3).

Расчёт толщины изоляции, глубины заложения и размеров труб выполняется индивидуально и зависит от места расположения объекта, грунта и прочих факторов.

ПРО МОНТАЖ

Как и в любой другой строительной специализации, в теплоизоляции инженерных сетей полученный результат зависит на 20% от качества материала и на 80% от того, как этот материал был смонтирован. Поэтому, ответив на ряд актуальных вопросов, мы не можем обойти вниманием и вопрос монтажа, так как считаем, что надо понимать и правильно оценивать сделанную работу.

Рис. 3. Самодельная теплотрасса. Монтаж
Сергей Симонов @santaru_pro

Говоря о монтаже, начнём с дополнительных расходов. «Допы» вообще никто не любит. Откуда же они берутся? С изоляционными трубками промахнуться довольно сложно, так как их количество на объекте определено и понятно. Другое дело аксессуары — клей, монтажная лента, очиститель. Про них всегда забывают. И если труб много, то и допрасходов получается достаточно. Данные для того, чтобы прикинуть, сколько чего нужно, кроме трубок, можно найти на сайтах производителей. Бывают ситуации, когда заказчик не соглашается на дополнительные расходы и изоляцию крепят при помощи того, что оказалось под рукой,— хомуты для электрокабеля, канцелярский скотч, проволока (рис.4). Но, поверьте, через пару лет всё развалится. А главное, толком и работать не будет.

Дело в том, что тепло всегда идёт по пути наименьшего сопротивления, и если продольный шов не герметичен, то тепло «убегает» через этот разрез и даже не пытается пройти через изоляцию. Это примерно как в мороз выйти на улицу в расстёгнутой куртке. Вроде и куртка тёплая, но человек теряет тепло и ему холодно.

Рис. 5. Пример неправильного
монтажа изоляции

Для герметизации стыков и продольных швов их проклеивают специальным контактным клеем. Он, не разъедая, проникает в структуру изоляции, после чего две части трубки или рулона соединяют и они становятся единым целым. Прочность такого соединения выше, чем у самого склеиваемого материала. К сожалению, в реальности этими советами, из «инструкции по монтажу», зачастую пренебрегают (рис.5).

Помимо правильного применения необходимых аксессуаров, на качество монтажа очень сильно влияет инструмент. Вернее, его наличие. Если в руках у монтажника заляпанный краской и обмотанный скотчем канцелярский нож, которым он на весу или на коленке распускает изоляцию, то будьте уверены, аккуратно изолировать трубы у него не получится. Для понимания того, что и как надо монтировать, производители изоляции давно выпустили видео­уроки. Найдите сами, покажите ему то, что вы хотите от него получить. Может он просто не знает?

ТИПИЧНЫЕ ОШИБКИ ПРИ МОНТАЖЕ ТЕХНИЧЕСКОЙ ИЗОЛЯЦИИ

Закончить обзор в целом хотелось бы перечнем типичных ошибок, совершаемых при монтаже технической изоляции.

Неправильный выбор материала: не той толщины или температуры применения.

Использование вместо специального клея скотч, скобы, проволоку.

Нарушение технологии: так как клей контактный, необходимо подождать 2–3 минуты, чтобы он проник в структуру материала. Про это часто забывают. В результате все разваливается при первом нагреве.

Монтаж изоляции при температуре ниже +10 °C: клей при такой температуре загустевает и плохо проникает в структуру материала. Как результат, при первом нагреве теплоизоляционная конструкция разваливается.

Монтаж изоляции на горячей трубе: клей быстро застывает и приклеивает изоляцию к трубе до её установки в проектное положение. Как следствие, изоляция рвётся. В итоге затрачено много лишних физических сил и израсходовано много лишнего материала.

Статья опубликована в журнале «Инструменты» + «GardenTools»
+ «Всё для стройки и ремонта» серии «Потребитель» (объединённый выпуск «Осень-зима 2021»)