Гидроизоляция и теплоизоляция трубопроводов в земле

Как утеплить водопроводную трубу в земле своими руками

Выбирая, чем утеплить водопроводную трубу на участке, учитывают материал ее изготовления, наружный диаметр, стоимость утеплителя и сложность монтажных работ.

Рис. 11 Расчет толщины трубного теплоизолятора

Монтаж утеплителя

Обычно для подвода воды при индивидуальном водоснабжении используют полиэтиленовые трубы низкого давления (ПНД) диаметром 1 дюйм, монтаж оболочки из утеплителя выполняется следующим способом:

• Устанавливают оболочку из стекловаты, минеральной ваты или пенопласта, вспененного полиэтилена, фиксируя ее при помощи липкой ленты. При монтаже минеральной или стеклянной ваты необходимо следить за герметичностью соединений – в противном случае в стык попадет вода и ее напитает вата, при этом теплоизолирующие свойства утеплителя существенно снизятся.
• После монтажа мягкий теплоизолятор можно защитить от сдавливания грунтом более прочным материалом, обычно используют рубероид, оборачивая им оболочку несколько раз и закрепляя его скотчем. Преимуществом его использования является гидрофобность, защищающая утеплитель от напитывания влагой.
• Утепленный трубопровод опускают в канал и засыпают легким сыпучим составом для уменьшения давления, обычно используется керамзит.

Следует учитывать, что монтаж пластиковых сегментов должен быть проведен скреплением друг с другом с небольшими сдвигом в 20 см., как соединение внахлест.

Рис 12 Утепление пластиковой водопроводной трубы в земле пенопластовой скорлупой

Укладка кабеля

Монтаж электрического кабеля обойдется дороже, однако глубина залегания трубопровода при этом минимальна. Греющий провод может быть расположен внутри или снаружи трубопровода, в продаже имеются водопроводные трубы с установленным электрокабелем или с кабельным каналом для его монтажа. Чаще всего используется монтаж кабеля на поверхности, при этом глубина залегания трубопровода не превышает 50 см. Работы по монтажу кабельного обогревателя состоят из следующих этапов:

• Трубопровод в месте расположения кабеля (по спирали или прямой линии) оклеивается фольгированный липкой лентой.
• На приклеенную ленту укладывается электрический кабель и фиксируется такой же клейкой лентой.
• Сверху на полученную конструкцию устанавливается оболочка из базальтового утеплителя, которая соединяется скотчем. При монтаже нагревательного кабеля по линии практично использовать пенопластовый утеплитель со специальными канавками.
• Для контроля работы системы желательно установить по линии водопровода термодатчики.

Рис. 13 Как утеплить водопроводную трубу под землей электрокабелем

Решая, как лучше утеплить водопроводную трубу в земле своими руками, многие отдают предпочтение пенопластовой скорлупе – она удобна в монтаже, имеет лучшие физические параметры и обладает невысокой стоимостью. Электрический кабель практичнее использовать при неглубоком залегании водопроводных труб и скважинного оголовка – с его помощью можно одновременно подогревать воду в магистрали и скважине.

Основные способы утепления подземной водопроводной магистрали

Существует несколько способов утепления водопровода, имеющих разные принципы работы, некоторые из них используются только в промышленной сфере.

Использование утеплительных материалов

Применение строительных материалов с низким коэффициентом теплопроводности – один из самых простых способов, являющийся наиболее распространенным при утеплении труб в земле и на поверхности. Материалы могут размещаться вокруг труб или наноситься на их поверхность в виде краски, смолы или пены. Технология широко используется в промышленной сфере, для утепления водопровода и канализации в частных домах.

Подогревающий кабель

Электрический кабель для обогрева размещается внутри или вплотную к трубе и нагревает ее, предотвращая замерзание воды. Сами кабели продаются в специализированных магазинах, их мощность колеблется в пределах 10 – 20 ватт на один погонный метр, использование кабельной системы позволяет зарывать водопровод на расстоянии не более 50 см. от поверхности земли.

Преимущества использования кабеля – возможность размещения непосредственно в воде, это позволяет монтировать его внутри трубопровода и опускать в скважину на значительную глубину. Применение электрического кабеля внутри труб одновременно с устройством наружного утепления является самым эффективным и экономичным решением для защиты от замерзания водопроводной магистрали при индивидуальном водоснабжении.

Рис. 3 Теплопроводность различных материалов

Утепление воздухом

Более дорогостоящий метод, который используют в промышленной и коммунальной сфере. При его применении под землей магистраль изолируют сверху при помощи утеплителя, а снизу подают теплый воздух, согревающий водопровод.

Часто используют метод, когда трубопровод помещается в трубу большого диаметра, внутри которой проходит теплый воздух. Данный способ обычно используют для изоляции водопроводной магистрали, проходящей по поверхности, можно его применять и на индивидуальных участках, если трубопровод закопан в землю – воздушная прослойка исключит замерзание воды без подогрева.

Утепление давлением

При помощи давления водопровод от замерзания защищают в магистральных системах с подземным залеганием или в неотапливаемых помещениях, для повышения давления используют специальный ресивер. Давление в системе при такой методике превышает 5 атмосфер, в то время как стандартное насосное оборудование для организации индивидуальное водоснабжение рассчитано на работу с напором не более 3 бар.

Рис. 4 Электрический нагревательный кабель – внешний вид

Данная методика разработана на использование в промышленных и коммунальных инженерных коммуникационных системах, в быту использование высокого давления эффективно при наличии качественного трубопровода и приборов, рассчитанных на работу с высоким давлением. Для реализации метода необходимо с помощью электронасоса накачать воду в магистраль под давлением более 5 бар. и отключить насосное оборудование – теоретически вода при таком давлении не должна замерзать очень долгое время в отсутствие хозяев.

Какова должна быть толщина слоя утепления подземного участка трубы

Формулы для расчета толщины утеплителя довольно сложны, разобраться с ними под силу только квалифицированным специалистам в этой области. Для рядового потребителя в самостоятельном расчете толщины нет необходимости, всегда можно получить консультацию у продавца или воспользоваться онлайн калькулятором для вычислений. Обычно в такие калькуляторы встраивают данные фирменных утеплителей, среди которых можно найти вид, наиболее подходящий по параметрам к устанавливаемому и использовать его для расчетов. Также в калькулятор вносятся параметры трубопровода, температура воздуха и физические характеристики протекающей воды.

Рис. 10 Онлайн калькулятор для расчета толщины изоляции

Что такое Энергофлекс и каковы его преимущества

Энергофлекс – марка утеплителя нового поколения. Сфера его применения включает прокладку канализационных магистралей, ГВС, систем подачи тепла. Он эффективен при необходимости изолировать поверхность труб от перепадов температуры и промерзания. В своей основе утеплитель имеет вспененный полиэтилен, который добывается путем вдавливания в него пропан-бутановой смеси.

В ходе производства получается теплый материал с пористой структурой. Ячейки его пор закрытые. Воздух в них будто консервируется, не высвобождаясь наружу, что позволяет получить эффективный утеплитель. Закрытые ячейки не пропускают внутрь материала ни воду, ни пар, что позволяет говорить о нем как о надежном влаго-барьере. При попадании в водную среду Энергофлекс способен впитать не более 0.5% своего объема за 24 часа.

Помимо упомянутых преимуществ, современная теплоизоляция обладает также следующими достоинствами:

Рулонный Энергофлекс

• низкая теплопроводность (на уровне минеральной ваты);
• пожаробезопасность (рабочий диапазон температур составляет от -40˚ до +90˚; загорание происходит при достижении температурной отметки +360˚; имеет свойство самозатухания);
• эластичность, позволяющая быстро восстанавливать форму;
• устойчивость к влиянию химических средств (возможность применения возле грунтовых вод);
• длительный срок службы, что на практике составляет от 20 до 25 лет;
• экологичность материала позволяет работать с ним без защитных средств.

Технические характеристики Энергофлекс

Преимущества материала обуславливают следующие технические характеристики:

• устойчивость к механическим ударам и потере формы;
• материал относится к группе горючести Г2, что означает умеренную горючесть;
• сопротивление диффузии влажного пара составляет более 3000 ед.;
• маловесность и гибкость позволяют монтировать утеплитель без посторонней помощи;
• характеризуется повышенным сопротивлением к теплоподаче;
• теплоизоляция устойчива к агрессивным воздействиям внешней среды;
• материал не гигроскопичен;
• демонстрирует характеристики повышенной прочности;
• не подвергается гниению даже при контакте с грунтовыми водами;
• имеет способность понижать структурные шумы.

На сегодняшний день изоляция выпускается в четырех формах:

• трубная теплоизоляция (длиной 1 и 2 м);
• рулонная (длиной 10, 14, 20 и 30 м);
• листовая;
• плитная.

Изоляция может использоваться как внутри зданий, так и за его пределами. Толщина стенок материала составляет 6, 9, 13, 20 мм. Применение под открытым небом предполагает наличие эффективной защиты от прямого попадания солнечных лучей.

Бестраншейные варианты укладки трубопровода

Есть технологии прокладывания трубопровода в грунте без устройства канав.

Эти методы имеют целью:

• сделать меньше объёмы работ с землей – выигрыш во времени и затратах;
• свести до минимума ущерб инфраструктуре – меньше расходов на возобновление декоративных и покрытий дороги, непредвиденных повреждений магистралей;
• укладывать трубы по прямой, не огибая преград небольшой степени трудности;
• уменьшить ущерб от производства работ с землей внешней среде.

Сегодня в промышленности используются следующие бестраншейные способы:

Санация – это замена устаревших труб новыми, которая, со своей стороны, выполняется двумя вариантами: релайнингом и способом реновации.

Релайнинг построен на протяжке в середине рабочего трубопровода новой полипропиленовой трубы с меньшим диаметром со сбережением старой в качестве оболочки защиты.

Реновация – установка новой трубы вместо износившейся с разрушением старой, обломки которой также будут оберегать новую магистраль от наружных повреждений.

Прокалывание (продавливание) — это соединение 2-ух вырытых на необходимую глубину котлованов проколом, сделанным на определённой высоте стены.

Из указанных способов в бытовых задачах и целях исполним только способ релайнинга. В один конец старой трубы вставляют тросс и проталкивают его до выхода из иного конца. Потом к троссу закрепляют новую плеть и тянут его обратно. Возможность использования этого способа зависит от нескольких моментов:

• состояние просвета старого трубопровода;
• диаметр новой трубы;
• гибкость новой плети;
• протяжённость ремонтируемого участка;
• соотношение диаметров старого и нового трубопровода.

При благоприятном комбинировании указанных факторов техническое выполнение монтажного процесса новой трубы не представляет трудности. Однако это все применимо к протяжке новой линии без тепловой изоляции, а состояние материала для утепления старой трубы навряд ли будет хорошим. Так как сделать теплее отопительные трубы в середине старой линии возможным не представляется, то касательно к обогреву способ теряет притягательность.

Благодаря этому при устройстве трубо-проводов теплоснабжения с углубляющим в почву в условиях приватного жилья без выкапывания канавы или, как минимум, альтернативной укладки трубы на грунт с засыпкой, вряд ли можно обойтись.

Теплогидроизоляция труб

С помощью одновременной тепло- и гидроизоляции труб можно решить следующие проблемы:

• Во-первых, снизить риск промерзания транспортируемой среды, что особенно актуально в случае водопроводов и теплопроводов, использующих в качестве теплоносителя обычную воду.
• Во-вторых, снизить риск коррозии внешних стенок металлических труб, вследствие чего снижается и стоимость трубопровода: ведь, защищенные гидроизолятором обычные трубы из конструкционной стали обойдутся дешевле специализированных изделий из нержавейки, меди или алюминия.
• В-третьих, снижается цена эксплуатации системы – теплоизоляция препятствует  тепловым потерям, увеличивая энергоэффективность, а гидроизоляция продлевает срок «жизни» металлической трубы.

Разумеется, подобные перспективы очень заманчивы, поэтому теплогидроизоляция трубопровода практикуется не только в системах, проложенных в «вечной мерзлоте». В наши дни тепло- и гидроизоляцию практикуют практически во всех надземных линиях и трубопроводах, заглубленных в почву выше уровня промерзания грунта.

Практика тепло- и гидроизоляции трубопроводов и газопроводов

При этом подобные решения распространяют не только на водоводы, но  и на газопроводы, нефтепроводы и, в обязательном порядке, на тепловые сети.

При обустройстве тепловой и гидроизоляции необходимо изолировать внешнюю поверхность трубы, уделяя особое внимание стыкам и переходам. Поэтому наружное теплогидроизоляционное покрытие трубы представляет собой многослойную конструкцию, состоящую из следующих элементов:

Поэтому наружное теплогидроизоляционное покрытие трубы представляет собой многослойную конструкцию, состоящую из следующих элементов:

• Эпоксидного покрытия, обеспечивающего, несмотря на толщину в 0,3 миллиметра, практически 100-процентную гидроизоляцию. Подобные покрытия составляют из полимерных композиций грунтовочного типа, наносимых на поверхность стальной трубы.
• Пенополиуретанового покрытия с жесткой структурой, наносимого поверх эпоксидной грунтовки.  Причем в «горячих» трубопроводах, тело которых нагревается выше 130 градусов Цельсия, между грунтовкой и теплоизолятором укладываю слой огнестойкого материала, и монтируют сигнальную цепь, с помощью которой контролируют температуру.
• Полиэтиленового покрытия, которое монтируют на теплоизолятор. Стойкий к гниению полиэтилен обеспечит дополнительную влагозащиту в случае прокладки трубы под землей.
• Кожуха из оцинковки, которым укрывают труб надземных водоводов и газопроводов.

Срок эксплуатации теплогидроизоляционного покрытия зависит от продолжительности «жизни» самого слабого звена изоляционного сэндвича.

Место стыка защищают следующими способами:

• С помощью эпоксидных покрытий, наносимых на стык. Причем эпоксидные композиции составляют на ввозной основе. Ведь растворитель повредит пенополиуретановую основу теплоизолятора.
• С помощью накладок или теплостойких полимеров (пенополиуретана, пенопласта и так далее), монтируемых на стык с помощью хомутов.
• С помощью готовых муфт или манжет, фиксируемых с помощью замков.

Защитив стыки можно рассчитывать на, как минимум, 30-летний срок эксплуатации трубопровода. А дополнив систему  гидро- и теплозащиты встраиваемым нагревателем, с помощью которого контролируют температуру тела трубопровода, можно увеличить срок безаварийной эксплуатации транспортирующей системы до 50-60 лет.

Засыпка траншеи

К засыпке траншеи приступают после проверки системы отопления в действии — если опрессовка контура выявит дефекты в его герметичности, необходимо будет их устранять.

Засыпка траншеи – ответственный этап работ, от правильности выполнения которого зависит равномерность распределения нагрузок и долговечность участка трубопровода в земле.

Засыпку траншеи начинают с укладки мягкого пластичного грунта по бокам трубы (в пазухи). Выполняется это равномерно по всей длине трубопровода, не допуская его смещения в стороны. Уложенный по бокам грунт тщательно уплотняется, после чего из этого же материала выполняется засыпка трубопровода защитным слоем не менее 15 см по всей ширине и длине траншеи согласно требованиям СНиП. Уплотнение этого слоя выполняется в меньшей степени – это необходимое условие формирования над трубой прочного защитного свода из грунта, опирающегося в большей степени на пазухи по бокам трубы.

После окончания уплотнения защитного слоя траншею засыпают полностью грунтом, вынутым при рытье, удаляя из него крупные камни. Засыпку необходимо выполнять равномерно по всей длине траншеи, не допуская образования участков трубы с большой разницей в вертикальной нагрузке от грунта.

Равномерно растущая нагрузка от засыпки будет принята в большей степени защитным грунтовым сводом над трубой, а остаточная величина усилия на сжатие для трубы не страшна – она рассчитана на него.

Если же траншею заполнять отдельными участками, то разница в вертикальной нагрузке на засыпанный и открытый сегменты трубопровода приведёт к возникновению усилий на разрыв, которым труба сопротивляется хуже.

Силиконовый герметик

Вряд ли найдется хоть один домашний мастер, который никогда не имел дело с силиконовым герметиком. Благодаря своим свойствам данный материал получил широкое применение в вопросе герметизации различных стыков, щелей и полостей.

Строительный силикон – это вязкий состав на основе силиконовых каучуков, которыйотверждается при комнатной температуре под воздействием находящейся в воздухе влаги. Он обладает хорошей эластичностью и отличной адгезией ко многим материалам, в частности к металлу и ПВХ. Широкий температурный диапазон (от-60°C до +300°C) и устойчивость к ультрафиолету позволяют использовать силикон не только внутри помещений, но и на открытом воздухе.

В зависимости от вида отвердителя силиконовые герметики бывают кислотными и нейтральными. Первый вариант является более дешевым, однако он не подходит для обработки металлических труб иповерхностей, которые контактируют с кислотами.Нейтральные герметики стоят дороже. Тем не менее они пользуются большей популярностью из-за своей универсальности и отсутствия неприятного уксусного запаха. Поэтому гидроизоляцию труб канализацииобычно выполняют с помощью нейтрального состава.

Силиконовый герметик можно встретить в любом строительном магазине

Самым удобным методом нанесения силикона считается применение монтажного пистолета. При нажатии рычага из тубы выдавливается герметик и равномерным слоем распределяется по поверхности. Если такого инструмента нет под рукой, тогда можно воспользоваться обычным молотком, рукоятка которого используется для создания выдавливающего усилия.

Чем тоньше слой герметика, тем быстрее происходит процесс отверждения. Оптимальной толщиной считается 2-10 мм. Хотя некоторые производители допускают увеличение диаметра стренги до 15 мм.

Силиконовый герметик наносится перед стыковкой канализационных труб для лучшей герметизации соединений

Способы гидроизоляции труб

Термостойкий, прочный, не поддерживающий горение материал. Изоляция осуществляется путем заливки или с помощью скорлуп. Подходит для изоляции подземных металлических нефте- и газопроводов, теплотрасс. Пенополиуретан отлично герметизирует стыки, защищает от почвенной коррозии. Подходит для изоляции железобетонных канализационных каналов.

Пенополиуретан химически нейтрален, прочен, эластичен, выдерживает перепады температур

Поливинилхлоридная лента

Чаще применяется для герметизации стыков наружных коммуникаций, устанавливается при монтаже или ремонте. Перед использованием рулонной ленты проводят проверку на отсутствие дефектов и трещин.

Термоусаживающая лента

Герметизирует места соединений трубопроводов. Полимерная гидроизоляционная лента состоит из двух слоев, монтируется способом «горячего» соединения на предварительно очищенную и нагретую трубу. После остывания материала образуется сплошное монолитное покрытие, защищающее трубу от ржавления.

Термоусадочные пленки состоят из двух слоев: клеевого и полиэтиленового. При монтаже требуется нагрев трубы

Покрытия на основе полимеров

Фольгоизол эластичен, состоит из 2-х слоев (фольга и картон, пропитанный битумом), обладает пароизолирующими свойствами, используется при изоляции тепломагистралей.

Гидроизол – это картон, с прослойкой из битума и асбеста. Оптимальное сочетание цены и качества, но материал поддерживает горение.

Бризол производится в рулонах. Эластичен, крепится к трубам с помощью мастики. В состав изоляции входят битум, резина, минеральные добавки и пластификатор.

Стеклопластик – смесь латекса и стекловолокна. Прочен, может использоваться при широком диапазоне температур. Рулоны из стекловаты – прочные, гибкие, не поддерживают горение, не выделяют токсичных веществ. Используют в качестве наружной изоляции, сверху требуют облицовки.

Жидкая мастика

Образует на обрабатываемой поверхности однородный бесшовный слой изоляции, который надежно защищает от влаги. Идеальна для применения в труднодоступных местах, например, в углах конструкций.

Такое покрытие после затвердевания не имеет стыков. Смесь наносится с помощью специального приспособления при плюсовой температуре воздуха. Материал эластичен, поэтому может применяться на поверхностях, образующих трещины. В случае дефекта разрушенный участок покрытия удаляют, на трубу наносят новый слой жидкой резины.

Битумная мастика

Вязкая масса используется для создания монолитного и прочного соединения. В продаже есть две разновидности такой изоляции. Первый вариант перед нанесением требует нагрева, второй вид соединяет холодным способом  благодаря растворителю, входящему в состав мастики. Перед применением мастики специалисты рекомендуют грунтовать поверхность и покрывать ее армирующей стеклосеткой.

Самоклеящийся битумно-полимерный материал Ризолин может использоваться на пожароопасных объектах

Полиэтиленовая термоусаживаемая муфта

Представляет собой отрезок трубы из полиэтилена и имеет диаметр, немного превышающий диаметр изолируемой трубы. Муфта нагревается газовой горелкой и надевается на одну из труб. Далее выполняется соединение труб любым видом сварки. После охлаждения муфта уменьшается в размерах и плотно обхватывает трубу. Для дополнительной защиты свободное пространство под муфтой задувают монтажной пеной. Подобрать муфту можно для трубопровода диаметром до 120 мм.

Термоусаживаемые муфты изготавливаются из полиэтилена и герметизируют стыки