Диффузия кислорода в полимерных трубах
Кислородопроиницаемость однослойных и многослойных труб PERT-AL-PERT, PPR-AL-PPR, PPR-FG-PPR, PEX-EVON-PE, PPR, PEX
 
 
 
+7 (495) 760-5134
 

Компания ->>Статьи ->>Диффузия кислорода в полимерных трубах ....

   
Поддержка малого бизнеса в регионах. Организация производства металлопластиковых труб

Диффузия кислорода в полимерных трубах

 

Кислородопроиницаемость однослойных и многослойных труб PERT-AL-PERT, PPR-AL-PPR, PPR-FG-PPR, PEX-EVON-PE, PPR, PEX

  Компания
  Оборудование
  Лизинг
  Металлопластиковые трубы
  Цены
  Аналитика
  Статьи
  Контакты
 
 
 
Отправить сообщение
 
141981, МО, Дубна,
ул. Программистов, 4
тел.: (495)
760-5134
 
 
Скачать в pdf...
Кислородопроницаемость металлопластиковых и полипропиленовых труб для систем отопления и водоснабжения

В последнее время разработчики полимерных трубопроводов увлеклись снижением температурного удлинения труб, и как то начали забывать про второй важный параметр полимерных труб - диффузию кислорода (кислородопроницаемость. А между тем, по своей значимости кислородопроницаемость полимерных труб показатель, пожалуй, более важный чем температурная стабильность. Влияние температурного расширения, в конце концов, можно уменьшить с помощью компенсаторов (это правда приводит к удорожанию трубопроводной системы), но устранить диффузию кислорода кроме как изменением конструкции самой трубы невозможно.

Потребители, практически, не имеют возможности получить данные о кислородопроницаемости. Кроме производителей абсолютно кислородонепроницаемых металлополимерных (металлопластиковых) труб мало кто представляет данных о диффузии кислорода. Мы восполним этот пробел (Табл.1, Рис.1), и покажем негативные последствия кислородопроницаемости для трубопроводных систем.

Таблица 1      
Тип трубопровода
Обозначение
Коэфф. температурн. расширения, 10-4
Диффузия кислорода, мг/кв.м. х сутки
Однослойные трубы      
Трубы из сшитого полиэтилена
PEX
2,00
650
Трубы из полипропилена
PPR
1,80
900
Многослойные трубы
Трубы из сшитого полиэтилена с барьерным слоем
PEX-EVON-PE
2,00
0,32
Трубы полипропиленовые армированные стекловолокном
PPR-FG-PPR
0,35
900
Трубы полипропиленовые армированные алюминием
PPR-Al-PPR
0,26
0
Трубы из металлопластиковые из полиэтилена повышенной термостойкости
PERT-Al-PERT
0,25
0

Рис.1. Сравнительные показатели температурного удлинения и кислородопроницаемости

Температурное удлинение (расширение) и дифузия кислорода (кислородопроницаемость в полимерных и композитных трубах, PEX, PPR, PEX-EVON-PE, PPR-FG-PPR, PPR-GF-PPR, PPR-GF, PPR-Al-PPR, PERT-Al-PERT

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-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 соответствует ГОСТ Р 53603-2009 "Трубы напорные многослойные для систем водоснабжения и отопления".

Модная новинка - полипропиленовые трубы армированные стекловолокном PPR/PPR-FG/PPR (PPR-GF-PPR) приблизилась по показателю температурного расширения к металлопластиковым трубам, но высокая кислородопроницаемость делает их непригодными для систем отопления, тем самым крайне сужается сегмент их потребления.

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.

Разрушение насосов и металлических частей (узлов) системы отопления в результате высокой диффузии кислорода полимерных труб PEX, PPR, PPR-FG-PPR

Рис.3. Разрушение вентиля в результате насыщения теплоносителя кислородом.

Разрушение насосов и металлических частей (узлов) системы отопления в результате высокой диффузии кислорода полимерных труб PEX, PPR, PPR-FG-PPR

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

  • PEX (Однослойные трубы из сшитого полиэтилена)
  • PPR (Однослойные трубы из полипропилена)
  • PPR-FG-PPR (Полипропиленовые трубы армированные стекловолокном PPR-GF-PPR, PPR-GF)

 

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)

Заиливание стенок полимерных труб с высокой диффузией кислорода (кислородопроницаемостью)  PPR, PEX, PPR-FG-PPR, PPR-GF-PPR, PPR-GF  в низкотемпературных системах отопления (теплве полы, панельное отопление

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 ПРИМЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ ТРУБ С УЧЕТОМ ИХ КИСЛОРОДОПРОНИЦАЕМОСТИ

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

Области применения полимерных и композитных труб PERT-Al-PERT, PPR-Al-PPR, PPR-FG-PPR, PPR-GF-PPR, PPR-GF, PEX-EVON-PE, PEX/EVAL, PEX, PE-RT, PPR с учетом термической стабильности и кислородопроницаемости (диффузии кислорода)

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-EVON-PE.

В настоящее время металлопластиковые трубы в этой области наиболее предпочтительны - кроме абсолютной кислородопроницаемости, алюминиевый слой обеспечивает им дополнительное преимущество - они обладаю "памятью" формы, т.е. не разгибаются после изгиба. Однослойные трубы и трубы с полимерным барьерным слоем форму не держат, и это создает определенные трудности при монтаже.

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 ПРИМЕНИЯ 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.

Пилимерные металлопластиковые трубы в коттеджном строительстве

 

Рис.7. Структура протяженности полимерных трубопроводов по назначению в типичном коттеджном поселке

Структура потребления полимерных труб PERT-Al-PERT, PPR-Al-PPR, PPR-FG-PPR, PPR, PE-RT

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

 

Потребление тепла жилыми зданиями в странах со схожим климатом

Для российских потребителей энергосбережение то-же становится крайне актуальн ой проблемой. Согласно официального прогноза Министерства экономического развития РФ на 2012 -2030 г.г. цены на газ в 2020 году вырастут более чем в полтора раза по сравнению с нынешним 2012, а к 2030 году почти в два раза. Электроэнергия подоражает в 2,1 раза в 2020 г. и в 2,78 раза в 2030 г. по сравнению с 2012, Рис. 9.

Рис.9. Рост цен на электроэнергию и газ, в % к 2012 г.

Рост цен на электроэнергию и газ в России прогноз до 2030 года

Это можно считать оптимистичным прогнозом. В действительности, вероятно, рост будет значительно выше - обычно министерства занижают неудобные данные.

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

Прогноз потребления металлопластиковых и полипропиленовых труб

 

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.

ООО "Экструзионные машины"

www.meto.ru

2012

При цитировании ссылка обязательна

Популярные статьи о трубах, фитингах, оборудовании, и полимерах

Последняя версия статьи на Blogger

В начало страницы

Интересные статьи про трубы, фитинги, полимеры, трубопроводные сети

Внимание! Сварка многослойных полипропиленовых труб армированных алюминием или стекловолокном ...

Рейтинг труб для систем водоснабжения и отопления…

Шовные и бесшовные металлопластиковые трубы, или сварка встык или нахлест…

Диффузия кислорода в полимерных трубах…

Сварка многослойных металлопластиковых и полипропиленовых труб…

Политика энергосбережение окажет сильное влияние на потребление полипропиленовых труб …

Долгосрочная прочность металлопластиковых труб PERT-Al-PERT и армированных полипропиленовых труб PPR-Al-PPR …

Экономические аспекты выбора оборудования для производства металлопластиковых труб...

Пултрузия - эффективная технология получения композитных профилей …

PERT - новый класс полиэтиленов для производства металлопластиковых труб…

Какая вода - такая и жизнь: Антибактеральные металлопластиковые трубы …

Металлопластиковые трубы - разнообразные области применения…

PERT, PEX или PPR? Выбор типа многослойных труб для систем отопления и водоснабжения …

Металлопластиковые, полипропиленовые, или стальные трубы? Сравнительные характеристики различных трубопроводных систем …

DIN против PEX-b: DIN против применения PEX-b в тепловых сетях …

Закат стальной эры: Металлопластиковые трубы -этапы развития труб …

Металлопластиковые трубы DEEPIPE

Экструзионное оборудование

Пултрузионное оборудование

 

 
 
Rambler's Top100
Рейтинг@Mail.ru
   
ГРУППА "МЕТАЛЛОПОЛИМЕР"
 
© 1998-2014 "Экструзионные машины"