Промерзание утепленного водопровода (возможно слой был небольшой) подсказывает, что проживаете Вы в местности, где бывают суровые морозы и главная беда вашего трубопровода- это стоячая вода длительное время (ночь имороз делают свое дело).
Если основываться на науку, то для выполнения точного расчета необходимой толщины теплоизоляции из скорлупы ППУ неизвестен диаметр трубопровода и температуры воды внутри трубопровода, климатическая зона. С методикой и нюансами расчета толщины теплоизоляции
можно ознакомится в СНиП 41-03-2003 "ТЕПЛОВАЯ ИЗОЛЯЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ И ТРУБОПРОВОДОВ". Там же представлена дополнительная справочная информация (норма плотности теплового потока, различные коэффициенты. учитывающие особенности укладки трубопровода, климатической зоны и др.) и хорошая таблица в приложении Б "ПРЕДЕЛЬНЫЕ ТОЛЩИНЫ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ДЛЯ ОБОРУДОВАНИЯ И ТРУБОПРОВОДОВ", позволяющая определить необходимую толщину теплоизоляции- например, для трубы 18 мм для наружной укладки при температуре темпового потока 19 градусов и ниже- максимальный диаметр изоляции составляет 80 мм.
Но это все наука, а практика показывает, что скорей всего беда вашего трубопровода в стоячей воде. Поэтому, советую Вам рассмотреть возможность устройства механизма сброса воды из трубопровода, или организовать минимальный водоразбор, но последний совет только при наличии центральной канализации.