Новий клас гнучких багатошарових теплоізольованих труб для внутрішньоквартальних мереж ГВП та опалення (журнал: Полімерні труби-Україна)
Олександр Шмельов
На вітчизняному ринку вже протягом декількох років присутні гнучкі полімерні теплоізольовані труби для внутрішньоквартальних мереж ГВП та опалення. Перші труби цього типу спочатку завозилися з далекого зарубіжжя. Лідерами виробництва гнучких теплоізольованих труб в Західній Європі вважаються фірми Brugg Rohrsysteme, Uponor, Logstor, Isoplus, Microflex та ін. Відзначимо, що провідними виробниками гнучких полімерних теплоізольованих труб у світі є саме європейські фірми. Це обумовлено тим, що саме в Європі ідеї енергозбереження в теплопостачанні були найбільш затребуваними. Для порівняння можна сказати, що на такому потенційно ємному ринку, як американський, гнучкі теплоізольовані труби практично відсутні. Немає жодного американського виробника цього виду труб, в той час, як металеві труби в ППУ ізоляції представлені досить широко (фірми Permapipe, Termacor, Rovenco та ін.) Невелика кількість гнучких теплоізольованих труб, яке прокладається в США, в даний час повністю завозиться з Європи.
Говорячи про застосування гнучких теплоізольованих труб в теплових розвідних мережах, потрібно мати на увазі, що європейські фірми розробляли не просто гнучкі теплоізольовані труби, а цілі системи гнучких полімерних теплоізольованих теплопроводів. Поняття системи в цьому випадку є досить ємним. У неї входять не тільки фітінги, комплектуючі та спеціалізоване обладнання для монтажу таких теплопроводів на трасі. Не менш, а, можливо, і більш важливими тут є сама конструкція труб і система їх сполучення з традиційними (металевими) трубами і з запірною арматурою, система гідроізоляції, система теплової самокомпенсации і система ОДК (якщо ми говоримо про труби типу «Касафлекс» з несучими спірально-гофрованими трубами з нержавіючої сталі). Сюди ж слід віднести і цілий набір технічних рішень з прокладання гнучких труб в складних умовах щільної міської забудови, систему розрахунку теплових втрат і систему гідравлічних розрахунків, що сильно відрізняються від застосованих для металевих труб в ППУ ізоляції.
Окремо відзначимо систему теплової самокомпенсации гнучких полімерних теплоізольованих труб. Незважаючи на те, що коефіцієнт теплового розширення поліетиленових труб істотно вище, ніж у металевих, завдяки низькому значенню модуля пружності в трубах виникають незначні напруги, що значно нижчі міцних показників матеріалу труб і не можуть привести до втрати їх стійкості.
 | Провідні європейські фірми по-різному підійшли до конструювання своїх систем гнучких полімерних теплопроводів. У кожної з цих систем є свої позитивні і негативні сторони. Але об'єднує їх одне - всі вони є закінченими системами, в яких вирішені всі перераховані вище питання і на розробку яких було витрачено значні фінансові та людські ресурси. Сліпе копіювання частини цих систем (наприклад, тільки труб) або застосування даних систем в не призначених для них умовах експлуатації, часто призводить до небажаних наслідків і великим фінансовим ризикам. Крім того, неграмотний підхід при копіюванні подібних систем веде до дискредитації самої ідеї застосування гнучких полімерних труб в теплових мережах. При всіх перевагах європейських систем гнучких полімерних теплоізольованих труб слід зазначити, що всі вони без винятку були розроблені для дуже специфічних європейських умов. Як відомо, в європейських країнах практично відсутні системи єдиних централізованих мереж у масштабі великих міст і тим більше мегаполісів. Як правило, розподільні теплові мережі там обслуговують кілька невеликих кварталів з невеликими тепловими станціями. Крім того, у багатьох європейських країнах послідовно реалізується програма зі зниження температури теплоносія, що сильно знижує навантаження на теплові розподільні мережі. Шість років тому, коли російські виробники полімерних труб були поставлені перед завданням освоєння виробництва нових типів труб для міських розподільних теплових мереж, питання застосовності європейських систем були ще Terra Incognita. Першим на території СНД виробником гнучких полімерних теплоізольованих труб став московський завод «АНД Газтрубпласт». Перед заводом постало завдання вибору однієї з європейських систем і проблема адаптації цієї системи до умов вітчизняних міст. Тоді колектив заводу розумів тільки одне - подібні гнучкі теплопроводи є складною системою і для того, щоб будувати будинок нової системи зі своїми спеціальними вимогами, необхідно мати міцний фундамент раніше розробленої системи. Саме тому було прийнято рішення про покупку декількох ліцензій на одну з добре відпрацьованих європейських систем гнучких полімерних теплоізольованих труб - систему CАLPEX і CASAFLEX швейцарської фірми Brugg Rohrsysteme. Як показав досвід розвитку цієї системи та її експлуатації в російських і вітчизняних умовах (обсяг споживання її в Україні збільшився з 3,8 км у 2004 р. до 8,5 км у 2006 р.), дане рішення було тоді єдино вірним, що дозволив уникнути багатьох помилок, яких, на жаль, не змогли уникнути інші виробники. У цій же статті ми хочемо підвести практично останню риску під серією змін і вдосконалень первісної системи CALPEX і представити на суд професійної громадськості по суті нову систему гнучких багатошарових теплоізольованих труб ІЗОПРОФЛЕКС-АМ. |
Підсумовуючи весь пройдений шлях з розробки системи ІЗОПРОФЛЕКС-АМ, можна без перебільшення сказати, що численні удосконалення з розвитку системи CАLPEX та її адаптації до жорсткіших умов експлуатації призвели до створення нового класу гнучких багатошарових полімерних теплоізольованих труб.
Що німцеві здорово ...
Отже, чим же не влаштовували вітчизняні муніципальні теплопостачальні організації, а саме вони є основними замовниками гнучких полімерних теплоізольованих труб, системи пропоновані європейськими виробниками? У першу чергу, це, звичайно, діаметри основних труб. Якщо в стандартній номенклатурі європейських заводів найбільший діаметр основних гнучких теплоізольованих труб був 110 мм (труби використовувалися для заміни металевих труб діаметром 108 мм), то для наших теплопостачальних організацій були потрібні труби діаметром, принаймні, до 150 мм (для заміни металевої труби 159 мм ), а краще 203 мм (для заміни труби 219 мм). Здавалося б, чого простіше - треба спробувати теплоізолювати основні труби із зшитого поліетилену (РЕХ) діаметром 140 і 160 мм. Але виявилося, що зробити це вкрай складно. І якщо труби діаметром 140 мм ще якось можна було намотати на барабан, то для труб 160 мм зробити це виявилося практично неможливо. Можна було б піти по шляху зменшення товщини стінки труби, щоб труба стала більш гнучкою, але що тоді робити з робочим тиском труби?
Далі - більше. Виявилося, що труби великих діаметрів потрібні тепловикам ще й на тиск 1,0 МПа. Це й зрозуміло - великі діаметри припускають велику витрату води, яка характерна для комунікацій у висотному будівництві. Хоча в Європі такі труби практично не застосовуються, в європейській практиці є технічне рішення для виробництва гнучких теплоізольованих труб на такий тиск - це застосування основних труб РЕХ із збільшеною товщиною стінки (SDR 7,4). Саме за таким екстенсивним шляхом і пішли більшість європейських фірм, намагаючись завоювати ємний російський ринок.
Треба сказати, що навіть для діаметра 110 мм такі труби із збільшеною товщиною стінки являють собою, м'яко кажучи, незвичайне видовище. Вони скоріше схожі на стовбури артилерійських знарядь, ніж на труби для транспортування теплоносія. Зрозуміло, що перетин подібних труб виявляється сильно заниженим (приблизно на 20%), а про їх гнучкості навіть для діаметра 110 мм говорити досить важко, а для діаметрів 140 мм і 160 мм - просто неможливо.
Але і це ще не все. Виявилося, що в Європі всі гнучкі теплоізольовані труби з основними трубами із зшитого поліетилену використовуються або на робочі температури до 95 ° С і робочий тиск до 0,6 МПа (district heating pipe), або до температури 70 ° С і тиск до 1,0 МПА (hot water sanitary pipe). І при цьому ніколи гнучкі полімерні теплоізольовані труби не використовуються на температуру 95 ° С і тиск 1,0 МПа одночасно. Це вкрай неприємне обмеження, яке практично закриває дорогу застосуванню стандартних гнучких теплових труб для систем опалення у висотному будівництві (17 поверхів і вище).
Останній факт ніколи не заперечувався європейськими виробниками, і з їхніх технічної документації це легко зрозуміти. Для теплових розподільчих мереж європейських країн подібне застосування гнучких теплових труб і не дуже актуально - в Європі практично немає висотних будинків, підключених до муніципальних теплових мереж. Інша справа - наші міста з багатоповерховими спальними районами.Враховуючи, що європейські гнучкі теплові труби надходять в СНД через торгуючі організації, рівень технічного супроводу проектів з прокладання цих труб виявляється досить низьким. Ось і з'являються в мережах опалення в районах масової житлової забудови з поверховістю будинків 22 поверху і вище гнучкі теплові труби відомих європейських брендів. При цьому в каталогах деяких дилерів з'являлися фрази про використання гнучких полімерних труб при температурах 105 і навіть 110 ° С. Повторю думку, висловлену на початку статті: подібні випадки неграмотного використання полімерних технологій в теплових розподільних мережах можуть призвести до втрати довіри до самої ідеї використання полімерів в цій галузі.
Далі - більше. Виявилося, що труби великих діаметрів потрібні тепловикам ще й на тиск 1,0 МПа. Це й зрозуміло - великі діаметри припускають велику витрату води, яка характерна для комунікацій у висотному будівництві. Хоча в Європі такі труби практично не застосовуються, в європейській практиці є технічне рішення для виробництва гнучких теплоізольованих труб на такий тиск - це застосування основних труб РЕХ із збільшеною товщиною стінки (SDR 7,4). Саме за таким екстенсивним шляхом і пішли більшість європейських фірм, намагаючись завоювати ємний російський ринок.
Треба сказати, що навіть для діаметра 110 мм такі труби із збільшеною товщиною стінки являють собою, м'яко кажучи, незвичайне видовище. Вони скоріше схожі на стовбури артилерійських знарядь, ніж на труби для транспортування теплоносія. Зрозуміло, що перетин подібних труб виявляється сильно заниженим (приблизно на 20%), а про їх гнучкості навіть для діаметра 110 мм говорити досить важко, а для діаметрів 140 мм і 160 мм - просто неможливо.
Але і це ще не все. Виявилося, що в Європі всі гнучкі теплоізольовані труби з основними трубами із зшитого поліетилену використовуються або на робочі температури до 95 ° С і робочий тиск до 0,6 МПа (district heating pipe), або до температури 70 ° С і тиск до 1,0 МПА (hot water sanitary pipe). І при цьому ніколи гнучкі полімерні теплоізольовані труби не використовуються на температуру 95 ° С і тиск 1,0 МПа одночасно. Це вкрай неприємне обмеження, яке практично закриває дорогу застосуванню стандартних гнучких теплових труб для систем опалення у висотному будівництві (17 поверхів і вище).
Останній факт ніколи не заперечувався європейськими виробниками, і з їхніх технічної документації це легко зрозуміти. Для теплових розподільчих мереж європейських країн подібне застосування гнучких теплових труб і не дуже актуально - в Європі практично немає висотних будинків, підключених до муніципальних теплових мереж. Інша справа - наші міста з багатоповерховими спальними районами.Враховуючи, що європейські гнучкі теплові труби надходять в СНД через торгуючі організації, рівень технічного супроводу проектів з прокладання цих труб виявляється досить низьким. Ось і з'являються в мережах опалення в районах масової житлової забудови з поверховістю будинків 22 поверху і вище гнучкі теплові труби відомих європейських брендів. При цьому в каталогах деяких дилерів з'являлися фрази про використання гнучких полімерних труб при температурах 105 і навіть 110 ° С. Повторю думку, висловлену на початку статті: подібні випадки неграмотного використання полімерних технологій в теплових розподільних мережах можуть призвести до втрати довіри до самої ідеї використання полімерів в цій галузі.
Нова система для вітчизняних умов
Таким чином, завод «АНД Газтрубпласт» зіткнувся з тим, що існуючі опробовані європейські системи гнучких полімерних теплоізольованих труб погано підходили для вітчизняних умов експлуатації. Не відповідали необхідним значенням ні діаметри труб, ні робочий тиск. Іншими словами, для наших, більш жорстких умов експлуатації потрібна була інша система. Беручи до уваги, що класичні труби із зшитого поліетилену при таких граничних навантаженнях мають обмежений термін експлуатації, зміна системи означало зміну самої конструкції основної труби.
Частково нова конструкція основних армованих труб виробництва заводу «АНД Газтрубпласт» була вже описана в літературі. Не розкриваючи всіх технічних деталей нової конструкції, які складають зміст ноу-хау і в даний час патентуються, зупинимося на основних особливостях конструкції основної труби.
Труба являє собою багатошаровий «пиріг», основа якого - все та ж труба РЕХ-а (але тонкостінна), армована кевларовою ниткою. Послідовність і товщини всіх технологічних шарів підібрані так, щоб отримана в результаті труба була монолітною конструкцією, витримувала всі необхідні випробування, а армуючий шар знаходився всередині тіла труби. При цьому сумарна товщина стінки труби виявилася менше товщини стінки традиційної труби із зшитого поліетилену на 0,6 МПа, що дуже істотно збільшило гнучкість труби.Збільшення гнучкості труби дозволило, в свою чергу, створити гнучку трубу на 1,0 МПа до діаметру 160 мм.
Але найголовніше, що розроблена труба витримує випробування на необхідні максимальні навантаження - 95 ° С і 1,0 МПа одночасно. Саме це завдання ставилося перед колективом, що створював новий тип труби.
Розроблена багатошарова конструкція основної труби дозволяє досить просто вносити додаткові шари, необхідні для виробництва труб зі специфічними властивостями. Так, на вимогу замовника в конструкцію труби був доданий бар'єрний шар, що перешкоджає дифузії кисню ззовні. В даний час в розробці знаходиться цілий ряд додаткових шарів, які дозволять випускати трубу за новими європейськими нормами, які розробляються в даний час.
За роки освоєння виробництва стандартних гнучких теплових труб і труб нової конструкції, не стояли на місці і європейські виробники. У конструкції їх систем з'явився цілий ряд удосконалень, що сприяють значному збільшенню терміну служби теплоізолюючого шару. Зокрема, фірми Brugg Rohrsysteme і Logstor стали випускати гнучкі теплові труби зі спеціальним шаром, що перешкоджає дифузії спінює газу з шару ППУ і заміщенню його атмосферним киснем. Численні дослідження останніх років показали, що внаслідок ефекту заміщення коефіцієнт теплопровідності теплоізоляції протягом 10 років експлуатації збільшується на 15%. Очевидно, що погіршення теплоізолюючих властивостей в цьому випадку виявляється досить істотним. Саме тому при розробці труб «Ізопрофлекс-АМ» дані удосконалення також були внесені в нову конструкцію труб.
Таким чином, підсумовуючи опис нової конструкції труб «Ізопрофлекс-АМ», можна зробити висновок, що змінився сам підхід до розробки гнучких полімерних теплоізольованих труб. Новий підхід дозволяє конструювати труби зі специфічними властивостями відповідно до вимог споживача. Кількість шарів і їх комбінація може істотно варіюватися. Це дозволяє перевести новий вид труб в розряд інженерних полімерних багатошарових конструкцій і говорити про народження цілого класу гнучких багатошарових полімерних теплоізольованих труб.
Труби «Ізопрофлекс-АМ» вже протягом року поставляються на об'єкти заміни теплових мереж України, після того як були закінчені всі заводські лабораторні випробування. Після напруженого опалювального сезону аномально холодної зими 2005-2006 рр.., Можна з упевненістю говорити про те, що і польові повноцінні випробування системи «Ізопрофлекс-АМ» пройшли успішно.
За роки освоєння виробництва стандартних гнучких теплових труб і труб нової конструкції, не стояли на місці і європейські виробники. У конструкції їх систем з'явився цілий ряд удосконалень, що сприяють значному збільшенню терміну служби теплоізолюючого шару. Зокрема, фірми Brugg Rohrsysteme і Logstor стали випускати гнучкі теплові труби зі спеціальним шаром, що перешкоджає дифузії спінює газу з шару ППУ і заміщенню його атмосферним киснем. Численні дослідження останніх років показали, що внаслідок ефекту заміщення коефіцієнт теплопровідності теплоізоляції протягом 10 років експлуатації збільшується на 15%. Очевидно, що погіршення теплоізолюючих властивостей в цьому випадку виявляється досить істотним. Саме тому при розробці труб «Ізопрофлекс-АМ» дані удосконалення також були внесені в нову конструкцію труб.
Таким чином, підсумовуючи опис нової конструкції труб «Ізопрофлекс-АМ», можна зробити висновок, що змінився сам підхід до розробки гнучких полімерних теплоізольованих труб. Новий підхід дозволяє конструювати труби зі специфічними властивостями відповідно до вимог споживача. Кількість шарів і їх комбінація може істотно варіюватися. Це дозволяє перевести новий вид труб в розряд інженерних полімерних багатошарових конструкцій і говорити про народження цілого класу гнучких багатошарових полімерних теплоізольованих труб.
Труби «Ізопрофлекс-АМ» вже протягом року поставляються на об'єкти заміни теплових мереж України, після того як були закінчені всі заводські лабораторні випробування. Після напруженого опалювального сезону аномально холодної зими 2005-2006 рр.., Можна з упевненістю говорити про те, що і польові повноцінні випробування системи «Ізопрофлекс-АМ» пройшли успішно.
журнал: Полімерні труби-Україна
Читайте також
- Радикальне рішення проблем корозії теплових мереж ЖКГ України - максимальне використання в них труб не схильних до корозії (журнал: Полімерні труби-Україна)Технічні статті / 22.03.2007
- Критичні зауваження по способам зварювання труб з термопластичних полімерних матеріалів (журнал: Полімерні труби-Україна)Технічні статті / 16.03.2007
- Затиснув – і готово! Огляд механічних фітингів для ПЕ труб (журнал: Полімерні труби – Україна)Технічні статті / 25.05.2007
