Как утеплить водопроводную трубу в земле или над землей от промерзания зимой

Укладка труб на улице ниже глубины промерзания

При прокладке трубопроводов для подачи воды из скважины в индивидуальном строительстве используют как наземный способ, так и подземный. И тот, и другой требуют должного проектирования, по которому предусмотрено утепление с учетом местных условий. Разберем, как утеплить водопроводную трубу на улице. Если не использовать теплоизоляцию и не защитить трубы, вероятна возможность получить к Новому году аварийную ситуацию и порыв из-за образовавшейся ледяной пробки.

Существуют правила от 2012 года СП 31.13330, которые гласят, что водовод надо размещать на полметра больше, чем промерзание грунта в данной местности. Это условие, которое требуется соблюдать, чтобы не допустить образования ледяных заторов и для предупреждения разрыва в стенках труб, где вода расширяется, замерзая в лед.

Требования нормативных документов к утеплению труб водоводов в земле

Теплоизоляция должна соответствовать успешной эксплуатации водопровода, обеспечивать отсутствие потерь тепла, сохранять температуру и не допускать промерзания воды и трубопроводной арматуры. 

Утепленный на зиму трубопровод должен быть:

1. Энергоэффективным, то есть не терять свои качества в течение всего периода работы.
2. Надежным и обладать долговечностью. Он должен выдерживать низкие температуры, механические повреждения.
3. Безопасным для окружающей среды. Теплоизоляционные материалы должны быть безвредными для окружающих.

При отсутствии сведений об условиях замерзания трубопроводов, глубину производят на основе расчетов.


Коэффициенты для определения глубины промерзания грунтов

Как защитить водопровод в земле от промерзания

Подземная прокладка водовода должна быть спроектирована с учетом промерзания почвы. Необходимо выдерживать уклон не менее 0,001 в сторону выпуска. Если рельеф местности, где проложен водовод плоский и ровный, уклон принимается 0,0005. Это необходимо, чтобы в условиях сильных морозов можно было сделать движение воды непрерывным. Проточная вода не замерзает.

Глубина закладки, если принимать нижнюю образующую трубу, должна быть больше на 0,5 м промерзания почвы. В учет берутся метеорологические данные для района строительства. При расчетах трубопроводов водоснабжения и отопления дома принимают во внимание материал, теплоизоляцию, стыки и тип арматуры.

Для защиты от замерзания предусматривают не только теплоизоляцию, но и выделяют участки с особым риском. Устанавливают задвижки, краны для отсекания ремонта. Устанавливают клапаны спуска воды с трубопровода. Клапаны для впуска воздуха или подачи горячей воды.

Требования к теплоизоляционным утеплителям

Материалы для утепления наружного водопроводного трубопровода, который проложен в траншее, обладают рядом качеств, к ним относятся:

●        Теплопроводность. Чем меньше материал проводит тепло, тем меньше потери тепла и меньше требуется толщина теплоизоляции.

●        Паропроницаемость. Материал, который противостоит диффузии водяного пара, нужен когда температура грунта или воздуха больше, чем температура снаружи трубы. Это свойство холодного водоснабжения и трубопроводов с переменным температурным режимом. Чем лучше пароизоляция, тем меньше опасности увлажнения теплоизоляционного слоя с его нарушением и разрушением.

●        Сорбционная влажность и увлажнение. Даже незначительное увлажнение грунтовыми водами влияет на теплоизоляцию. Поэтому применяется утеплитель для изоляции труб с низкой сорбционной влажностью. Ячеистость вспененного полиэтилена и присадки, обеспечивающие гомогенную пену с низким смачиванием, определяют влагостойкость материала.

●        Водопоглощение. Чем меньше материал впитывает влагу, чем быстрее избавляется от нее, не теряя прочностных характеристик, тем он лучше.

●        Пожарная, экологическая и санитарная безопасность. Материал должен быть безвредным к окружающей среде и не поддерживать горение.

●        Стойкость к коррозии. Это не означает, что теплоизоляция будет ржаветь. Это значит, что в составе материала нет веществ, которые могут образовать на поверхности трубы химически активные растворы и не допускает образование конденсата и развитие коррозии на металлических частях.

●        Стойкость к химическим воздействиям. Не разрушается под влиянием агрессивных сред, которые попадают в почву: масла, кислоты, щелочи и т. д.

●        Длительность эксплуатации. Долговечность — это критерий, который гарантирует сохранение теплоизоляцией своих прочностных характеристик.

●        Удобный монтаж. Технологичность установки теплоизоляции гарантирует качество и сохранение ее элементов. Это означает, что отдельные части материала могут легко резаться, гнуться и не ломаются в зависимости от конфигурации трассы.

Материалы и способы для утепления наружного водоснабжения в земле

В процессе выбора материалов существует ряд условий, которые необходимо соблюдать:

1. Место, где расположен объект.
2. Температуру поверхности изолируемого трубопровода: если температура жидкости в трубе от 20 до 300 ^о С, то теплоноситель должен быть с теплопроводностью не более 0,06 Вт при температуре 25^оС.
3. Теплоизоляцию с температурой, протекающей в трубопроводе жидкости 19^о
4. Погодные условия зимой, температуру среды.
5. Факторы, обеспечивающие пожарную безопасность.
6. Агрессивность веществ в почве, представляющих опасность для теплоизоляции и окружающей среды.
7. Коррозийное воздействие.
8. Материал трубопровода, который надо изолировать.
9. Допустимые нагрузки, которые может выдержать изоляция и водопровод.
10. Возможное влияние вибраций и вероятность ударов.
11. Расчетный срок эксплуатации.

Деструктивное влияние на трубопровод грунтовых вод и почвы

Водоводы в земле подвергаются воздействию грунтовых вод, давлению из-за вспучивания почвы. Для защиты утеплителя от повреждения создают защитную оболочку из лотков и труб большого диаметра.

В случае применения гигроскопичных материалов для гидроизоляции водопровода используют большие пластиковые трубы, которые защищают минвату или стекловату.

Для гигроскопичности применяют: фольгу из алюминия, армированный скотч, строительный рубероид, высокоплотный полиэтилен, но уложены они должны быть с соблюдением условий герметичности.

Не сминаются и не подвержены влиянию влаги: пеностекло, пенополиуретан и теплоизоляционная краска.

Применение в качестве утеплителя насыпных материалов

Простые методы утепления с применением опилок, листьев или соломы, с насыпкой поверх трубопровода дополнительного слоя земли или выпавшего снега для поднятия нулевой изотермы, подойдут только для южных регионов. Да, у насыпных материалов низкие теплопроводящие свойства, но весной и опилки, и солома сгнивают. Их защитный слой нужно возобновлять.



Снег – хороший утеплитель и сокращает глубину промерзания грунта в два раза

Виды материалов, их качество и отличия

От плотности материала и его теплопроводных качеств зависит качество утепления водопроводной трассы. Существует множество теплоизоляционных материалов, однако для утепления водопроводной трассы в грунте подойдет далеко не каждый.



В таблице указана тепловодность и плотность большинства теплоизоляционных материалов

Напыляемый пенополиуретан и теплоизоляция краской

Напыляемая теплоизоляционная краска надежно и равномерно защищает участок трубопровода со сложной геометрией. С ее помощью исключены мостики холода из-за неплотных швов.

Жидкий полиуретан напыляется на трубы. Коэффициент теплопроводности очень высокий. Из минусов – только требование специального оборудования.  

Теплоизоляционная краска равнозначна по качеству пенополиуретану.  Процедуру из-за доступности утеплителя и его удобного распыления баллончиками выполняют самостоятельно. Можно просто покрасить малярной кистью. Теплопроводность краски низкая. Но так как слой получается тонкий, для утепления водопровода в земле ее одной мало.

Применение краски целесообразно на труднодоступных участках и для ликвидации мостиков холода.

Подогревающий электрический кабель

Обогрев трубы греющим кабелем

Для теплоизоляции нередко используют комбинированные методы обогрева. Это может быть любой утеплитель с электрическим подогревающим кабелем, который прокладывают:

• внутри водопровода;

• на поверхности трубы его (обматывают вокруг);

• продольно по стенке трубы.

Принцип работы в преобразовании электроэнергии в тепловую.

КПД прокладки внутри водовода высокий. Происходит обогрев непосредственно воды, но к минусам прокладки кабеля изнутри относятся:

• высокая цена за погонный метр;

• сложность проведения через изгибы трубопровода;

• подключение через устройства защитного отключения.

Саморегулирующийся кабель совместно с теплоизоляцией справится, когда нет данных о промерзании грунта. Например, в Московской области почвы промерзают и на 60 см, и на 180 см. Влияет на промерзание география, рельеф местности.

Для управления работой кабеля лучше всего поставить термостат, который сможет автоматически включать/отключать обогрев.

Искусственный каучук

Материал с мелкоячеистой структурой и высоким показателем паронепроницаемости, что предотвращает воздействие влаги и защищает металл от коррозии. Доступен к использованию в любых погодных условиях.



Стандартные характеристики теплоизоляционного искусственного каучука

Использование второй трубы для создания теплого воздушного потока

Обогрев трубопровода производится подачей воздуха. Для этого нужна внешняя защита коробом или трубой большого размера снаружи. Есть два метода обогрева воздухом:

1. Естественная циркуляция. Водовод помещается в утепленную трубу. Она заходит в прогретое помещение, откуда пассивно подается воздух, обогревающий ее по всей протяженности.
2. Искусственная циркуляция. На трубопровод крепят два профиля п-образного сечения. Утепляют снаружи. Защищают внешней трубой для предотвращения смятия грунтом. Создают замкнутый контур. Подают воздух мощным феном или с помощью калорифера с вентилятором.

 

Использование горячей воды или организация циркуляции

Для обогрева водопровода используют горячую воду, она замещает охлажденную. Используется метод самотека воды с помощью непрерывно открытого крана. Вода в движении не замерзает. Именно этот способ на крайний случай предусмотрен правилами строительства, когда обуславливается уклон при прокладке трубопровода.

При скважинном водоснабжении, где средняя температура воды 7 - 10^оС, при включенном насосе открывают воду. Наполняют накопительный бак, который обеспечивает постоянное движение воды.

Вторая труба с применением трехходового крана обеспечивает движение воды и ее повторное использование сливом обратно в колодец, для уменьшения потерь и экономии воды.