Кислородопроницаемость полипропиленовых труб что это такое
Диффузия кислорода в полимерных трубах
Запись дневника создана пользователем evraz, 28.09.13
Просмотров: 21.622, Комментариев: 11
Кислородопроиницаемость однослойных и многослойных полимерных труб PEX, PPR, PEX-EVON, PPR-FG-PPR, PERT-AL-PERT, PPR-AL-PPR
Кислородопроиницаемость однослойных и многослойных полимерных труб PEX, PPR, PEX-EVON, PPR-FG-PPR, PERT-AL-PERT, PPR-AL-PPRВыдержки:
«.
ДИФФУЗИЯ КИСЛОРОДА В ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СИСТЕМАХ РАДИАТОРНОГО ОТОПЛЕНИЯ
Влияние диффузии кислорода в полимерных трубах на замкнутую высокотемпературную систему (радиаторное отопление) хорошо известно. Проникающий через стенки трубы кислород насыщает разогретый до высокой температуры теплоноситель пузырьками кислорода, порождая кавитационные процессы в насосах (Рис.2), вентилях (Рис.3), во всех других металлических элементах трубопроводной системы:
Рис. 2. Разрушение водяного насоса, и скан поверхности ротора насоса (Сканирующий мультмикроском СММ-2000) в результате насыщения теплоносителя кислородом
.
ДИФФУЗИЯ КИСЛОРОДА В ЗАМКНУТЫХ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СИСТЕМАХ ОТОПЛЕНИЯ (ТЕПЛЫЕ ПОЛЫ, ПАНЕЛЬНОЕ ОТОПЛЕНИЕ)
До недавнего времени считалось, что диффузия кислорода создает проблемы только в высокотемпературных системах, но в конце 2011 года авторитетная шведская лаборатория EXOVA (ранее Bodycote Polymer) завершила 12-ти летние испытания полимерных труб в замкнутых низкотемпературных системах отопления (теплых полах, панельном отоплении). Результаты оказались несколько неожиданными, Рис. 4.
Рис. 4. Заиливание стенок однослойной трубы в низкотемпературной системе отопления (Exova, 2011)
В низкотемпературных замкнутых системах отопления в кислородопроницаемых трубах (PEX, PPR, PPR-FG-PPR, PP-GF-PP, PPR-GF) проникающий через стенки трубы в теплоноситель кислород провоцирует развитие аэробных микроорганизмов, в результате стенки трубы заиливаются продуктами жизнедеятельности аэробных бактерий, и трубопроводная система со временем выходит их строя, теряя свою пропускную способность.
. Для того, что бы подорожавшая система отопления и водоснабжения не стала постоянной головной болью при выборе труб, будет необходимо учитывать все факторы влияющие на надежность системы: термостойкость, термостабильность, кислородопроницаемость, и разумеется, репутацию производителя. «
Дополнено
Еще одна статья, выдержки
Нужен ли кислородный барьер в трубах?
Если вы попали на данную страницу, то можно утверждать, что скепсис по отношению использования кислородного барьера в трубах для систем отопления так же не обошел вас стороной. Тема действительно вызывает множество споров в виду переоцененности данной опции в трубах. Как вы понимаете, трубы с диффузионным барьером и стоят дороже. Поэтому давайте разбираться, нужна ли нам эта опция или нет.
Что такое кислородный барьер?
Кислородный барьер (он же и диффузионный) – это специальное покрытие, используемое в трубах из термопластовых материалов, препятствующих попаданию кислорода внутрь трубы и в дальнейшем в систему отопления. В ППР трубах этой слой представлен в виде стекловолокна или же алюминиевой фольги, в металлопластиковых трубах используется так же фольга. Трубы же из сшитого полиэтилена используют тонкий слой из этиленвинилового спирта. Такие трубы маркируются как EVOH.
Для чего нужен диффузионный барьер?
Есть ли необходимость в кислородном барьере? По заявлению производителей, при попадании кислорода в систему, он стремится сразу вступить в реакцию с чем-либо. Первое, что он видит на своем пути – это металлы. Вступая в реакцию, в системе начинает скапливаться шлам и происходит образование магнетитов. Все это негативно сказывается на работе системы отопления и сроке службы оборудования. Какие еще есть факты?
Довольно хорошо свои доводы привел Александр Макеев в своем видео. Посмотрите его ниже:
Что произойдет, если я смонтирую отопление трубой без барьера?
У нас был такой опыт монтажа. Производитель, у которого мы закупали трубы, решил заработать деньги и начал поставлять трубы без барьера. Такими трубами мы смонтировали два объекта, пока не увидели проблему.
Прошло 4 года и объекты по сей день работают без проблем. Но возможно это довольно малый срок.Так же не удалось отыскать конкретных случаев, где бы показывалось наглядно, какие последствия бывают при отсутствии кислородного барьера в трубах.
Важно понимать, не факт, что проблемы такой не существует. Поэтому смотрим следующие доводы ниже
СНиП с требованием о наличии кислородного барьера
Существует СНиП, связанный с отоплением, вентиляцией и кондиционированием. В нем ясно говорится, что системы отопления, в которых есть полимерные трубы и металлические элементы, должны иметь диффузионный барьер (он же и кислородный).
Приводим подробную выдержку:
Что говорят производители?
Тут ситуация весьма интересная. Если барьер у вас будет отсутствовать, то у многих производителей это является отличным поводом для снятия оборудования с гарантии. И это, пожалуй, самый весомый аргумент для использования труб с кислородным барьером.
Вот что пишут Vogel & Noot (стальные панельные радиаторы)
Кислородопроницаемость. Миф или факт?
Есть множество мастеров, которые считают, что диффузионный барьер – это развод чистой воды. И вот какие аргументы приводятся:
Но на самом деле кислородный барьер в трубах действительно значительно снижает попадание кислорода в систему отопления. Есть множество испытаний и их результат вы можете без проблем найти в сети.
Так же в данном случае за попадание кислорода внутрь отвечают законы парциального давления. А они отличаются от других законов. В пример обычно приводят корзину с фруктами, погруженную в воду. Как бы фрукты не давили на стенку корзины, вода все равно попадает внутрь. То же самое и с кислородом.
В сухом остатке
Можно много спорить об этой теме. Но важно одно — раз есть требования, то их нужно соблюдать. И не важно, раздутая эта проблема или нет. «Протолкнули» данные нормы или нет и так далее. Важно, что в случае чего, попасть вы можете на хорошие деньги. Зачем нужен такой риск?
А каким будет ваше мнение? Ждем ответа в комментариях!
Автор: Андрей Елфимов
Автор проекта eurosantehnik.ru Автор youtube-канала: Технотерм
10 комментариев
Для чего тебя поправлять? Твое не знание предмета ни как не скажется на физике процесса до тех пор, пока ты не сам не отработаешь этот вопрос со всеми вытекающими. Но после этого ты уже ни как не захочешь делиться этим знанием, лишь будешь соглашаться или опровергать без доказательств. С невеждой проще не вступать в диалог, чем доказывать что он ничего не знает. А мнение у нас имеет каждый. Даже человек с гор, который кроме своего аула ничего не знает.
Вячеслав, я точно не специалист и тоже хочу понять тему с «кислородным барьером». К сожалению Ваш ответ отлично показывает Ваши познания в этом вопросе и ещё больше подтверждает «надуманность проблемы». Костя задал реальные вопросы на которые никто внятно не ответил. В чем же на самом деле проблема от проникновения кислорода в трубы отопления?
Поправлю. Давление воды в трубе не имеет никакого отношения к парциальному давлению кислорода в трубе (точнее к соотношению давлений кислорода в трубе и в атмосфере). Если в трубе парциальное давление кислорода =0, то в атмосфере оно равно прим. 220 мм рт. ст. И это таки серезный повод кислороду проникать в трубу. Но если в системе нет железа, алюминия и пр. корозионно неустойчивых сплавов, то и страшного ничего не произойдет. Возможно будет завоздушиваться система при перепаде температур и паршивих воздухоотводчиках.
На мой взгляд этой чистой воды обдираловка. Я не знаю как Вы но я монтирую отопление из полипропилена с 2004 г. А это как никак 15 лет уже. И пока никаких проблем не было.
а если трубы залиты в бетонную стяжку, то проникновение кислорода через стяжку, тем более обработанную аквастопом или жидким стеклом, вообще исключено.
возникает вопрос, нафига нужны трубы, армированные перфорированным алюминием, ибо гемора много, а результат не достигнут. ну и да, все это развод на деньги )
статья для дураков
Вячеслав умную речь толкнул и всё. Объяснить и доказать слабо?
А я не использую армированную полипропиленовую трубу из других соображений. Она, по моему мнению, менее долговечна, потому как неоднородна. Армированную трубу (с кислородным барьером) трудно доставить потребителю соблюдя все требования производителя. Особенно в зимнее время, на неё даже дышать нельзя, а уже гнуть, бросать на морозе, как это делают во всех магазинах и подавно. Простая, холодная, однослойная полипропиленовая труба к такому обращения гораздо терпимее. Поэтому я котельную дома собрал на ней. Надо сказать, что длинных участков там нет (они черные).
Кислородопроницаемость полипропиленовых труб что это такое
Рис.1. Сравнительные показатели температурного удлинения и кислородопроницаемости (газопроницаемости)
Как видно из Таб1 и Рис.1 все однослойные трубы имеют самую высокую степень кислородопроницаемости.
Абсолютной кислородонепроницаемостью обладают только металлополимерные трубы PERT-Al-PERT, PPR-Al-PPR.
В многослойных трубах с барьерным слоем из этилен-винилового спирта PEX-EVOH-PE показатель диффузии кислорода имеет сравнительно невысокое значение, но показатель температурного расширения соответствует однослойным трубам.
В настоящий момент только многослойные трубы PERT-Al-PERT и PEX-EVOH-PE соответствует ГОСТ Р 53603-2009 «Трубы напорные многослойные для систем водоснабжения и отопления«.
Теперь разобравшись с показателями кислородопроницаемости наиболее популярных полимерных трубопроводов систем отопления и водоснабжения обратимся к негативным последствиям для замкнутых систем отопления, которые порождает высокая диффузия кислорода. Для высокотемпературных и низкотемпературных систем отопления последствия кислородопроницаемости различные.
ДИФФУЗИЯ КИСЛОРОДА В ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СИСТЕМАХ РАДИАТОРНОГО ОТОПЛЕНИЯ
Влияние диффузии кислорода в полимерных трубах на замкнутую высокотемпературную систему (радиаторное отопление) хорошо известно. Проникающий через стенки трубы кислород насыщает разогретый до высокой температуры теплоноситель пузырьками кислорода, порождая кавитационные процессы в насосах (Рис.2), вентилях (Рис.3), во всех других металлических элементах трубопроводной системы:
Рис.2. Разрушение водяного насоса, и скан поверхности ротора насоса (Сканирующий мультмикроском СММ-2000) в результате насыщения теплоносителя кислородом.
Рис.3. Разрушение вентиля в результате насыщения теплоносителя кислородом.
Процессы кавитации несколько усиливается образованием слабых кислот в теплоносителе в результате повышения концентрации того же кислорода.
Высокая кислородопроницаемость полимерных труб может привести к разрушению металлических узлов в довольно короткие сроки: 3-5 лет.
Благодаря достижениям производителей полимеров современные полимерный трубы обрели высокую долговечность (50-100 лет), но применение полимерных труб с высокой диффузией кислорода в высокотемпературных системах отопления сокращает срок службы трубопроводной системы в целом в несколько раз.
Трубы с высокой диффузией кислорода, применение которых недопустимо в высокотемпературных замкнутых системах отопления
ДИФФУЗИЯ КИСЛОРОДА В ЗАМКНУТЫХ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СИСТЕМАХ ОТОПЛЕНИЯ (ТЕПЛЫЕ ПОЛЫ, ПАНЕЛЬНОЕ ОТОПЛЕНИЕ)
До недавнего времени считалось, что диффузия кислорода создает проблемы только в высокотемпературных системах, но в конце 2011 года авторитетная шведская лаборатория EXOVA (ранее Bodycote Polymer) завершила 12-ти летние испытания полимерных труб в замкнутых низкотемпературных системах отопления (теплых полах, панельном отоплении). Результаты оказались несколько неожиданными, Рис. 4.
Рис.4. Заиливание стенок однослойной трубы в низкотемпературной системе отопления (Exova, 2011)
В низкотемпературных замкнутых системах отопления в кислородопроницаемых трубах (PEX, PPR, PPR-FG-PPR) проникающий через стенки трубы в теплоноситель кислород провоцирует развитие аэробных микроорганизмов, в результате стенки трубы заиливаются продуктами жизнедеятельности аэробных бактерий, и трубопроводная система со временем выходит их строя, теряя свою пропускную способность.
ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ ТРУБ С УЧЕТОМ ИХ КИСЛОРОДОПРОНИЦАЕМОСТИ (ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТИ)
Термостойкость современных трубных полимеров уже давно достигла необходимого для систем отопления и горячего водоснабжения уровня 90. 95 С. При этом долговечность большинства современных полимерных труб перешагнула 50 летный уровень, а у труб из PE-RT полиэтилена и 100 летний.
Благодаря композитным конструкциям с армированием алюминием или стекловолокном удалось достичь высокой термической стабильности труб, тем самым отпала необходимость установки температурных компенсаторов в системах отопления и горячего водоснабжения, что в свою очередь снизило затраты на прокладку трубопроводов.
Таким образом основным критерием выбора типа полимерных труб для различных систем отопления и водоснабжения становится их кислородопроницаемость, Рис.5.
Рис.5. Области применения полимерных труб с учетом диффузии кислорода и термической стабильности
Безусловно, проблемы диффузии кислорода характерны для замкнутых систем отопления. В системах водоснабжения требования к трубопроводам значительно ниже.
Холодное водоснабжение: Применяются практически все известные типы однослойных и многослойных труб в том числе ПНД трубы.
Горячее водоснабжение: В Российской практике применяют самые разнообразные трубы, но с учетом требований к термической стабильности, предпочтительны многослойные трубопроводы: металлопластиковые на основе полиэтилена и полипропилена (PE-RT-Al-PERT, PPR-Al-PPR), или полипропиленовые трубы армированные стекловолокном (PPR-FG-PPR, PPR-GF).
Высокотемпературные замкнутые системы отопления: К сожалению, в Российской практике умудряются использовать самые различные трубопроводы. Однако, надежность системы могут обеспечить только термически стабильные кислородонепроницаемые трубы: металлопластиковые PERT-AL-PERT и металлопластиковые трубы PPR-Al-PPR (чаще их называют полипропиленовые трубы армированные алюминием, например PPR-Al-PPR OXY-Plus).
Причем, применение требующих зачистки наружного слоя полипропиленовые трубы армированные перфорированной алюминиевой фольгой (PPR-Staby) недопустимо. Алюминиевая фольга в этих трубах не имеет прочного адгезионного соединения со слоями полипропилена, что не обеспечивает необходимой термической стабильности, и приводит к быстрому расслоению и вздутию трубы. Дырчатая перфорация фольги труб PPR-Staby, призванная обеспечить сцепление наружного и внутреннего слоя полипропилена, является источником диффузии кислорода.
Низкотемпературные замкнутые системы отопления: Низкотемпературные системы наиболее развивающийся и самый перспективный сегмент потребления полимерных труб. Именно в виде низкотемпературных систем реализуются современные энергоэффективные системы отопления и кондиционирования: это теплые полы, панельное отопление и кондиционирования, системы использования геотермального тепла, теплообменники тепловых насосов. Долговечность низкотемпературных систем могут обеспечить только трубы с низкой диффузией кислорода : металлопластиковые трубы PERT-Al-PERT и многослойные трубы с барьерным слоем, например, PEX-EVOH-PE.
Стоит обратить внимание, что в низкотемпературных системах используются гибкие трубы, т.к. по сути, эти системы представляют собой теплообменные змеевики. Поэтому жесткие кислородонепроницаемые полипропиленовые трубы PPR-Al-PPR в низкотемпературных системах не применяются. Трубы выполнение в размерном ряду SDR-6 абсолютно не сгибаемы, трубы размерного ряда по ГОСТ Р 53603-2009 трудносгибаемы. Кстати, переход европейских стран на энергосберегающие низкотемпературные системы отопления и кондиционирования сильно сократил в последние годы потребление полипропиленовых труб в Европе. ( Подробнее. )
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ ТРУБ
На рынке бытует мнение, что двигателем развития полимерных труб является многоэтажное строительство, однако это не совсем верно. в 2011 году 43% всего нового жилищного строительства РФ составляло малоэтажное строительство, в южных регионах доля малоэтажного строительства превышала 70%. По прогнозам Министерства регионального развития в 2020 году доля малоэтажного строительства превысит 80% всего жилищного строительства. Объем потребления труб малого диаметра (до 110 мм.) в 2020 году превысит 1,3 млрд. метров. (Подробнее. )
Безусловно, кроме технических характеристик перспективность той или иной трубопроводной системы определяется размерами сегментов ее применения. Оценим размеры сегментов на примере строительства типичного коттеджного поселка, Рис.6, 7.
Рис.6. Коттеджный поселок с площадью строений 45 338 кв.м.
Рис.7. Структура протяженности полимерных трубопроводов по назначению в типичном коттеджном поселке
Вышеприведенный рисунок наглядно демонстрирует значимость выбора трубопроводной системы с учетом кислородопроницаемости. 78% полимерных труб в малоэтажном строительстве должны обладать низкой диффузией кислорода. Причем, 50% это гибкие кислородонепроницаемые трубы типа PERT-Al-PERT, 28% кислородонепроницаемые трубы типа PERT-Al-PERT или PPR-Al-PPR OXY Plus, и только 22% трубопроводной системы может быть выполнена или однослойными трубами (PEX, PPR) или полипропиленовыми трубами армированными стекловолокном (PPR-FG-PPR, PPR-GF).
Перераспределение жилищного строительства в пользу малоэтажного строительства переносит проблему энергосбережения из государственной в личную, и поэтому переход на энергоэффективные системы отопления и кондиционирования мы, потребители, будем осуществлять сами. А необходимость этого вполне понятна. Традиционные системы радиаторного отопления неэффективны.
Опыт Европейских стран уже давно осуществляющих переход на энергосберегающие системы показателен, жилые здания в странах со схожими с Россией климатическими условиями потребляют тепла более чем 2 раза меньше чем российские, Рис. 8.
. Рис.8. Потребление тепла жилыми зданиями в странах со сравнивыми климатическими условиями
Рис.9. Рост цен на электроэнергию и газ, в % к 2012 г.
Энергосбережение может кардинально изменить рынок полимерных труб для систем водоснабжения и отопления. Например, структура применения полимерных труб в вышеприведенном коттеджном поселке, оснащенном энергоэффективными системами напольного отопления и кондиционирования, системами использования геотермального тепла (тепловыми насосами) существенно меняется, Рис.10.
Рис.10. Структура протяженности полимерных трубопроводов по назначению в коттеджном поселке оснащенном энергоэффективными системами панельного отопления и кондиционирования, и системами использования геотермального тепла
Переход на энергосберегающие системы снизит затраты на содержание жилых домов, но обернется для потребителей увеличением первоначальных затрат на строительство. Это в свою очередь, сделает процесс выбора трубопроводной системы более вдумчивым. Для того, что бы подорожавшая система отопления и водоснабжения не стала постоянной головной болью при выборе труб будет необходимо учитывать все факторы влияющие на надежность системы: термостойкость, термостабильность, кислородопроницаемость, и разумеется, репутацию производителя.
Диффузия кислорода в полимерных трубах
В.В. Крикотин, генеральный директор,
М.А. Попов, директор по развитию,
ООО «Экструзионные машины», г. Дубна
(публикуется в сокращении)
Потребители, практически, не имеют возможности получить данные о кислородопроницаемости. Кроме производителей абсолютно кислородонепроницаемых металлополимерных (металлопластиковых) труб мало кто представляет данные о диффузии кислорода. Мы восполним этот пробел (табл., рис. 1) и покажем негативные последствия кислородопроницае- мости для трубопроводных систем.
Как видно из таблицы и рис.1, все однослойные трубы имеют самую высокую степень кислородопроницаемости.
Таблица. Характеристики трубопроводных систем.
Абсолютной кислородонепроницаемостью обладают только металлополимерные трубы PERT-Al-PERT, PPR-Al-PPR.
В многослойных трубах с барьерным слоем из этиленвинилового спирта PEX-EVON-PE показатель диффузии кислорода имеет сравнительно невысокое значение, но показатель температурного расширения соответствует однослойным трубам.
В настоящий момент только многослойные трубы PERT-Al-PERT и PEX-EVON-PE соответствуют ГОСТ Р 53603-2009 «Трубы напорные многослойные для систем водоснабжения и отопления».
Теперь, разобравшись с показателями кислородопроницаемости наиболее популярных полимерных трубопроводов систем отопления и водоснабжения, обратимся к негативным последствиям для замкнутых систем отопления, которые порождает высокая диффузия кислорода.
Влияние диффузии кислорода в полимерных трубах на замкнутую высокотемпературную систему (радиаторное отопление) хорошо известно. Проникающий через стенки трубы кислород насыщает разогретый до высокой температуры теплоноситель пузырьками кислорода, порождая кавитационные процессы в насосах (рис. 2), вентилях (рис. 3), во всех других металлических элементах трубопроводной системы.
Процессы кавитации несколько усиливаются образованием слабых кислот в теплоносителе в результате повышения концентрации того же кислорода.
Высокая кислородопроницаемость полимерных труб может привести к разрушению металлических узлов в довольно короткие сроки: 3-5 лет.
Благодаря достижениям производителей полимеров современные полимерные трубы обрели высокую долговечность (50-100 лет), но применение полимерных труб с высокой диффузией кислорода в высокотемпературных системах отопления сокращает срок службы трубопроводной системы в целом в несколько раз.
Выводы
Трубы с высокой диффузией кислорода, применение которых недопустимо в высокотемпературных замкнутых системах отопления:
■ PEX (однослойные трубы из сшитого полиэтилена).
■ PPR (однослойные трубы из полипропилена).
■ PPR-FG-PPR (полипропиленовые трубы армированные стекловолокном).
Кислородопроницаемость полипропиленовых труб что это такое
Рис.1. Сравнительные показатели температурного удлинения и кислородопроницаемости (газопроницаемости)
Как видно из Таб1 и Рис.1 все однослойные трубы имеют самую высокую степень кислородопроницаемости.
Абсолютной кислородонепроницаемостью обладают только металлополимерные трубы PERT-Al-PERT, PPR-Al-PPR.
В многослойных трубах с барьерным слоем из этилен-винилового спирта PEX-EVOH-PE показатель диффузии кислорода имеет сравнительно невысокое значение, но показатель температурного расширения соответствует однослойным трубам.
В настоящий момент только многослойные трубы PERT-Al-PERT и PEX-EVOH-PE соответствует ГОСТ Р 53603-2009 «Трубы напорные многослойные для систем водоснабжения и отопления«.
Теперь разобравшись с показателями кислородопроницаемости наиболее популярных полимерных трубопроводов систем отопления и водоснабжения обратимся к негативным последствиям для замкнутых систем отопления, которые порождает высокая диффузия кислорода. Для высокотемпературных и низкотемпературных систем отопления последствия кислородопроницаемости различные.
ДИФФУЗИЯ КИСЛОРОДА В ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СИСТЕМАХ РАДИАТОРНОГО ОТОПЛЕНИЯ
Влияние диффузии кислорода в полимерных трубах на замкнутую высокотемпературную систему (радиаторное отопление) хорошо известно. Проникающий через стенки трубы кислород насыщает разогретый до высокой температуры теплоноситель пузырьками кислорода, порождая кавитационные процессы в насосах (Рис.2), вентилях (Рис.3), во всех других металлических элементах трубопроводной системы:
Рис.2. Разрушение водяного насоса, и скан поверхности ротора насоса (Сканирующий мультмикроском СММ-2000) в результате насыщения теплоносителя кислородом.
Рис.3. Разрушение вентиля в результате насыщения теплоносителя кислородом.
Процессы кавитации несколько усиливается образованием слабых кислот в теплоносителе в результате повышения концентрации того же кислорода.
Высокая кислородопроницаемость полимерных труб может привести к разрушению металлических узлов в довольно короткие сроки: 3-5 лет.
Благодаря достижениям производителей полимеров современные полимерный трубы обрели высокую долговечность (50-100 лет), но применение полимерных труб с высокой диффузией кислорода в высокотемпературных системах отопления сокращает срок службы трубопроводной системы в целом в несколько раз.
Трубы с высокой диффузией кислорода, применение которых недопустимо в высокотемпературных замкнутых системах отопления
ДИФФУЗИЯ КИСЛОРОДА В ЗАМКНУТЫХ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СИСТЕМАХ ОТОПЛЕНИЯ (ТЕПЛЫЕ ПОЛЫ, ПАНЕЛЬНОЕ ОТОПЛЕНИЕ)
До недавнего времени считалось, что диффузия кислорода создает проблемы только в высокотемпературных системах, но в конце 2011 года авторитетная шведская лаборатория EXOVA (ранее Bodycote Polymer) завершила 12-ти летние испытания полимерных труб в замкнутых низкотемпературных системах отопления (теплых полах, панельном отоплении). Результаты оказались несколько неожиданными, Рис. 4.
Рис.4. Заиливание стенок однослойной трубы в низкотемпературной системе отопления (Exova, 2011)
В низкотемпературных замкнутых системах отопления в кислородопроницаемых трубах (PEX, PPR, PPR-FG-PPR) проникающий через стенки трубы в теплоноситель кислород провоцирует развитие аэробных микроорганизмов, в результате стенки трубы заиливаются продуктами жизнедеятельности аэробных бактерий, и трубопроводная система со временем выходит их строя, теряя свою пропускную способность.
ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ ТРУБ С УЧЕТОМ ИХ КИСЛОРОДОПРОНИЦАЕМОСТИ (ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТИ)
Термостойкость современных трубных полимеров уже давно достигла необходимого для систем отопления и горячего водоснабжения уровня 90. 95 С. При этом долговечность большинства современных полимерных труб перешагнула 50 летный уровень, а у труб из PE-RT полиэтилена и 100 летний.
Благодаря композитным конструкциям с армированием алюминием или стекловолокном удалось достичь высокой термической стабильности труб, тем самым отпала необходимость установки температурных компенсаторов в системах отопления и горячего водоснабжения, что в свою очередь снизило затраты на прокладку трубопроводов.
Таким образом основным критерием выбора типа полимерных труб для различных систем отопления и водоснабжения становится их кислородопроницаемость, Рис.5.
Рис.5. Области применения полимерных труб с учетом диффузии кислорода и термической стабильности
Безусловно, проблемы диффузии кислорода характерны для замкнутых систем отопления. В системах водоснабжения требования к трубопроводам значительно ниже.
Холодное водоснабжение: Применяются практически все известные типы однослойных и многослойных труб в том числе ПНД трубы.
Горячее водоснабжение: В Российской практике применяют самые разнообразные трубы, но с учетом требований к термической стабильности, предпочтительны многослойные трубопроводы: металлопластиковые на основе полиэтилена и полипропилена (PE-RT-Al-PERT, PPR-Al-PPR), или полипропиленовые трубы армированные стекловолокном (PPR-FG-PPR, PPR-GF).
Высокотемпературные замкнутые системы отопления: К сожалению, в Российской практике умудряются использовать самые различные трубопроводы. Однако, надежность системы могут обеспечить только термически стабильные кислородонепроницаемые трубы: металлопластиковые PERT-AL-PERT и металлопластиковые трубы PPR-Al-PPR (чаще их называют полипропиленовые трубы армированные алюминием, например PPR-Al-PPR OXY-Plus).
Причем, применение требующих зачистки наружного слоя полипропиленовые трубы армированные перфорированной алюминиевой фольгой (PPR-Staby) недопустимо. Алюминиевая фольга в этих трубах не имеет прочного адгезионного соединения со слоями полипропилена, что не обеспечивает необходимой термической стабильности, и приводит к быстрому расслоению и вздутию трубы. Дырчатая перфорация фольги труб PPR-Staby, призванная обеспечить сцепление наружного и внутреннего слоя полипропилена, является источником диффузии кислорода.
Низкотемпературные замкнутые системы отопления: Низкотемпературные системы наиболее развивающийся и самый перспективный сегмент потребления полимерных труб. Именно в виде низкотемпературных систем реализуются современные энергоэффективные системы отопления и кондиционирования: это теплые полы, панельное отопление и кондиционирования, системы использования геотермального тепла, теплообменники тепловых насосов. Долговечность низкотемпературных систем могут обеспечить только трубы с низкой диффузией кислорода : металлопластиковые трубы PERT-Al-PERT и многослойные трубы с барьерным слоем, например, PEX-EVOH-PE.
Стоит обратить внимание, что в низкотемпературных системах используются гибкие трубы, т.к. по сути, эти системы представляют собой теплообменные змеевики. Поэтому жесткие кислородонепроницаемые полипропиленовые трубы PPR-Al-PPR в низкотемпературных системах не применяются. Трубы выполнение в размерном ряду SDR-6 абсолютно не сгибаемы, трубы размерного ряда по ГОСТ Р 53603-2009 трудносгибаемы. Кстати, переход европейских стран на энергосберегающие низкотемпературные системы отопления и кондиционирования сильно сократил в последние годы потребление полипропиленовых труб в Европе. ( Подробнее. )
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ ТРУБ
На рынке бытует мнение, что двигателем развития полимерных труб является многоэтажное строительство, однако это не совсем верно. в 2011 году 43% всего нового жилищного строительства РФ составляло малоэтажное строительство, в южных регионах доля малоэтажного строительства превышала 70%. По прогнозам Министерства регионального развития в 2020 году доля малоэтажного строительства превысит 80% всего жилищного строительства. Объем потребления труб малого диаметра (до 110 мм.) в 2020 году превысит 1,3 млрд. метров. (Подробнее. )
Безусловно, кроме технических характеристик перспективность той или иной трубопроводной системы определяется размерами сегментов ее применения. Оценим размеры сегментов на примере строительства типичного коттеджного поселка, Рис.6, 7.
Рис.6. Коттеджный поселок с площадью строений 45 338 кв.м.
Рис.7. Структура протяженности полимерных трубопроводов по назначению в типичном коттеджном поселке
Вышеприведенный рисунок наглядно демонстрирует значимость выбора трубопроводной системы с учетом кислородопроницаемости. 78% полимерных труб в малоэтажном строительстве должны обладать низкой диффузией кислорода. Причем, 50% это гибкие кислородонепроницаемые трубы типа PERT-Al-PERT, 28% кислородонепроницаемые трубы типа PERT-Al-PERT или PPR-Al-PPR OXY Plus, и только 22% трубопроводной системы может быть выполнена или однослойными трубами (PEX, PPR) или полипропиленовыми трубами армированными стекловолокном (PPR-FG-PPR, PPR-GF).
Перераспределение жилищного строительства в пользу малоэтажного строительства переносит проблему энергосбережения из государственной в личную, и поэтому переход на энергоэффективные системы отопления и кондиционирования мы, потребители, будем осуществлять сами. А необходимость этого вполне понятна. Традиционные системы радиаторного отопления неэффективны.
Опыт Европейских стран уже давно осуществляющих переход на энергосберегающие системы показателен, жилые здания в странах со схожими с Россией климатическими условиями потребляют тепла более чем 2 раза меньше чем российские, Рис. 8.
. Рис.8. Потребление тепла жилыми зданиями в странах со сравнивыми климатическими условиями
Рис.9. Рост цен на электроэнергию и газ, в % к 2012 г.
Энергосбережение может кардинально изменить рынок полимерных труб для систем водоснабжения и отопления. Например, структура применения полимерных труб в вышеприведенном коттеджном поселке, оснащенном энергоэффективными системами напольного отопления и кондиционирования, системами использования геотермального тепла (тепловыми насосами) существенно меняется, Рис.10.
Рис.10. Структура протяженности полимерных трубопроводов по назначению в коттеджном поселке оснащенном энергоэффективными системами панельного отопления и кондиционирования, и системами использования геотермального тепла
Переход на энергосберегающие системы снизит затраты на содержание жилых домов, но обернется для потребителей увеличением первоначальных затрат на строительство. Это в свою очередь, сделает процесс выбора трубопроводной системы более вдумчивым. Для того, что бы подорожавшая система отопления и водоснабжения не стала постоянной головной болью при выборе труб будет необходимо учитывать все факторы влияющие на надежность системы: термостойкость, термостабильность, кислородопроницаемость, и разумеется, репутацию производителя.