Наружные тепловые сети. Предизолированные ппу трубы, их возможности и преимущества

Журнал «Новости теплоснабжения» № 5, 2005 г., www.ntsn.ru

В.И. Манюк, президент; к. т.н. И.Л. Майзель, исполнительный директор, Ассоциация производителей и потребителей трубопроводов с индустриальной полимерной изоляцией, г. Москва

28 февраля 2005 г. в Москве прошла конференция, посвященная опыту производства, проектирования, строительства и эксплуатации трубопроводов тепловых сетей с пенополиуретановой изоляцией, организованная Ассоциацией производителей и потребителей трубопроводов с индустриальной полимерной изоляцией. В конференции приняли участие более 60 организаций из различных регионов России. Это, прежде всего, производители предизолированных труб, строительные организации, активно применяющие их при прокладке тепловых сетей, производители сырья, оборудования, а также крупнейшие научно-исследовательские и проектные институты, в т.ч. и зарубежные партнеры. На конференции состоялся заинтересованный обмен мнениями по проблемам, существующим в данной области последнее десятилетие, когда массово развивалось это направление в теплоснабжении.

Общим мнением участников конференции было следующее - для обеспечения надежности, долговечности и энергоэффективности конструкций тепловых сетей следует максимально широко применять трубопроводы с пенополиуретановой изоляцией как для подземной бесканальной прокладки, так и для надземной прокладки. Альтернативы этому направлению в теплоснабжении на сегодняшний день практически нет.

В своем докладе «Опыт массового производства и применения трубопроводов с пенополиуретановой изоляцией в России» исполнительный директор Ассоциации, к.т.н. И.Л. Майзель, подвел итоги более чем десятилетнего опыта производства и применения таких трубопроводов в строительстве. Если в 1994 г. в России было всего несколько предприятий, производящих предизолированные пенополиуретаном трубы, то к началу 2005 г. их насчитывалось около 70. Так, в Центральном федеральном округе существует около 30 таких предприятий (в т.ч. в г. Москве и Московской области - 21 предприятие), в Северо-Западном - 8, в Поволжском - 9, в Уральском - 9, в Сибирском - 9, в Южном - 4. Общая мощность предприятий составляет около 10 тыс. км в год как магистральных, так и разводящих трубопроводов (от 57 мм и ниже, до 1200 мм). Однако, из-за недостатка в финансировании, мощности предприятий используются в среднем на 30-60%.

Было подчеркнуто, что для успешного применения трубопроводов с ППУ-изоляцией Ассоциацией и ее членами разработана нормативная документация. Основные документы следующие:

Межгосударственный стандарт ГОСТ 30732-2001 «Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке»;

СТ 4937-001-18929664-04 «Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана со стальным защитным покрытием»;

СП 41-105-2002 «Проектирование и строительство тепловых сетей бесканальной прокладки из стальных труб с индустриальной тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке»;

РД 10-400-01 «Нормы расчета на прочность трубопроводов тепловых сетей»;

Компьютерные программы «СТАРТ»;

СНиП 41 -02-2003 «Тепловые сети»;

СНиП 41-03-2003 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов»;

СП 41-107-2004 «Проектирование и монтаж подземных трубопроводов горячего водоснабжения из труб ПЭ с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке» и др.

Для того, чтобы применение новой продукции проходило успешно, необходимо уделять самое пристальное внимание качеству выпускаемых изделий, повышению уровня проектирования и монтажа с обязательным использованием систем оперативного дистанционного контроля (ОДК) в процессе эксплуатации.

И.Л. Майзель подчеркнул, что для повышения уровня проектирования и строительства теплотрасс в Ассоциации созданы учебные центры, через которые прошли сотни специалистов проектировщиков и строителей (каждый год в учебных центрах НПО «Стройполимер» и ЗАО «МосФлоулайн» обучается около 700-800 человек).

О новых подходах при разработке СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети» сообщил в своем докладе начальник отдела ОАО «Объединение ВНИПИЭнергопром», д.т.н. Г.Х. Умеркин. Особое внимание уделялось таким понятиям как вероятность безотказной работы системы, коэффициенту готовности (качества) системы, живучести системы и т.д.

Повышению надежности работы тепловых сетей был посвящен доклад директора тепловых сетей ОАО «Ленэнерго» Е.Г. Хачатурова. Он отметил, что в тепловых сетях ОАО «Ленэнерго» применение труб в ППУ-изоляции началось в 1993 г. и уже проложено 123 км.

Ранее использовались трубы без систем оперативного дистанционного контроля (ОДК). И только с 2003 г. на предприятии приняли однозначное решение - ни одного метра трубопровода в ППУ-изоляции не должно быть проложено без системы контроля. Появился реальный инструмент, позволяющий контролировать качество продукции на всех этапах, начиная от входного контроля поставляемой продукции. Монтажники теперь знают, что сдать объект смогут, только если сопротивление изоляции отвечает нормативному.

В процессе хранения и укладки трубопроводов изоляция может быть повреждена, поэтому после монтажа трубы в траншее, перед тем как изолировать стык, обязательно вновь измеряется ее сопротивление. Если оно в норме, то металл стыка обрабатывается антикоррозийным покрытием, стык изолируется пеной и опять измеряется сопротивление. С 2004 г. все стыки обязательно обрабатываются антикоррозийным покрытием. Для этого используется мастика производства ЗАО НПК «Вектор». Мастикой этой же фирмы покрываются и торцы теплоизоляции для защиты от увлажнения при неблагоприятных погодных условиях и даже при затоплении шурфов.

Начальник службы эксплуатации предприятия «Теплосетьсервис» В.И. Кашинский остановился на опыте эксплуатации стальных трубопроводов с пенополиуретановой изоляцией в тепловых сетях ОАО «Мосэнерго» за период с мая 1996 г. по март 2004 г. За этот период были отмечены следующие неисправности, выявленные при эксплуатации 218,4 км трубопроводов с ППУ-изоляцией:

Повреждение стальных труб от внутренней коррозии - 4%;

Дефекты сварных швов - 5%;

Дефекты заделки стыковых муфтовых соединений - 23%;

Ошибки при монтаже систем оперативного дистанционного контроля (СОДК) - 5%;

Разрушение элементов для подключения СОДК (терминалы, контактные коробки, соединительные кабели и т.д.) - 26%;

Механические повреждения при проведении земляных работ - 3%;

Выход из строя приборов СОДК - 1 %.

Таким образом, повреждения от наружной коррозии отсутствуют (для старых традиционных конструкций тепловых сетей в непроходных каналах с тепловой изоляцией из минераловатных материалов повреждения от этого вида коррозии составляли около 75%), от внутренней коррозии - не более 4%. Основной вид повреждений - это вандализм и отсутствие координации между различными организациями, производящими земляные работы.

После обучения и накопления опыта специалистами монтажных организаций дефекты при заделке муфтовых соединений постепенно снижаются. Удельная повреждаемость стальных трубопроводов (число повреждений в год, отнесенных к одному км) за период с 1999 по 2003 гг. для бесканальных прокладок в ППУ-изоляции составила 0,0107, а для остальных типов прокладки - 1,244, т.е. отличается на два порядка. (Докладчик согласился с замечанием, что сравнение не совсем корректное, т.к. оценивалась повреждаемость относительно новых бесканально проложенных трубопроводов в ППУ-изоляции и «старых» теплотрасс традиционных типов, имеющих к тому же значительно большую протяженность - прим. ред.).

Директор ОАО «Объединение ВНИПИЭнергопром» и президент НП «Российское теплоснабжение» В.Г. Семенов подчеркнул необходимость повышения качества выпускаемой продукции. Остановившись на безусловных преимуществах прокладки тепловых сетей трубами с ППУ-изоляцией, особенно в существенной экономии тепла, докладчик рекомендовал усилить контроль на всех стадиях проектирования, производства и строительства тепловых сетей.

С докладом об опыте проектирования тепловых сетей выступил главный специалист ОАО «Моспроект» А.В.Фишер. Он отметил, что в Москве широко используются гибкие трубы из сшитого полиэтилена с пенополиуретановой изоляцией при реконструкции и новом строительстве тепловых сетей после ЦТП в системах горячего водоснабжения и отопления, что в значительной степени (до 50 лет и более) увеличивает срок службы и надежность тепловых сетей и всей системы теплоснабжения в целом. Для возможности более широкого использования таких труб необходимо разработать «Свод правил по проектированию тепловых сетей с использованием труб из полимерных материалов», в котором узаконить отмену использования отключающей и спускной арматуры на ответвлениях к отдельным зданиям и ряд других вопросов, существенно облегчающих и удешевляющих монтаж и дальнейшую эксплуатацию тепловых сетей на основе сшитого полиэтилена.

Вопросы расчета на прочность трубопроводов тепловых сетей с ППУ-изоляцией были затронуты в докладе заместителя директора НТП «Трубопровод» В.Я. Магалифа. Он коснулся использования компьютерных программ «СТАРТ» в этих расчетах. Острую дискуссию вызвала скорректированная методика расчета толщины стенок тройниковых ответвлений, приводящая к их существенному увеличению. По заявлению В.Я. Магалифа в методику заложены нормы расчета на прочность, изложенных в РД 10-400-01, утвержденных Госгортехнадзором. Однако эти толщины не корреспондируются с ГОСТ 30732-2001 «Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке».

О достижениях в производстве и применении стальных труб с ППУ-изоляцией сообщалось в докладах главного инженера ЗАО «Мос-Флоулайн» В.Г. Кухтина и директора ЗАО «Сибпромкомплект» (г. Тюмень) Г.А. Размазина. Отмечалась необходимость полной комплектации тепловых сетей (производства фасонных элементов, запорной арматуры, материалов для изоляции стыков, СОДК и т.д.). Так, например, ЗАО «МосФлоулайн», кроме труб и фасонных изделий, производит и поставляет на монтаж шаровую запорную арматуру и с 2005 г. компенсаторы (стартовые и сильфоновые).

Ряд докладчиков представили выпускаемую их организациями продукцию для производства и монтажа тепловых сетей трубами с ППУ-изоляцией.

Директор ПК «Полимер-Комплекс» В.И.Тимохин и руководитель представительства «Каннон» (Италия) А.Ю. Бобков рассказали о заливочных машинах, генеральный директор ООО «НПП «Изолан» (г. Владимир) М.Я. Царфин и представитель ООО «ВИКОРД» А.В.Шаповалов (г. Тольятти) о сырьевых системах для ППУ, президент фирмы «ЭНЭКОС» (г. Санкт-Петербург) - о шаровой запорной арматуре Д у 300-800 мм, представитель ООО «Ольмакс» - о ручных экструдерах для сварки полиэтиленовых оболочек.

В.А.Поляков (ЗАО «МосФлоулайн») подчеркнул в своем сообщении необходимость установки систем оперативного дистанционного контроля за состоянием увлажнения пенополиуретана и рассказал о новых многоуровневых детекторах для фиксации увлажнения.

В заключение президент Ассоциации В.И.Манюк рекомендовал участникам конференции шире использовать опыт, накопленный членами Ассоциации в производстве и применении труб с ППУ-изоляцией в тепловых сетях.

Плюсы и минусы обычных систем теплоснабжения на основе стальных труб, применяемых почти повсеместно в нашей стране, могут наблюдать практически все граждане России. Это едва теплые (или вовсе холодные) радиаторы, забитые накипью и ржавчиной трубы с зауженным просветом, ржавые подтеки везде, где хотя бы иногда капала вода, а главное – бесконечные ремонты с плановыми и внеплановыми отключениями отопления и водоснабжения. В значительной мере в этом повинны объективные недостатки традиционной системы теплоснабжения, помноженные на субъективный (т.н. «человеческий») фактор.

Одно и двутрубная
система Flexalen 600

Именно поэтому в нашей стране повсеместно происходит постепенная замена устаревших стальных теплосетей на новые . Плюсы инновационных систем:

упрощенный монтаж (нет нужды в прокладывании каналов из бетонных блоков и дополнительном утеплении труб)
малый вес труб, возможность огибать препятствия, простая технология сварки труб значительно меньшая теплопроводность напорных труб и теплоизоляции
экономия финансов на этапе строительства и на этапе последующего функционирования системы.

Эти отличительные качества предизолированных систем уже заметили и оценили все большие строительные и проектные организации, крупнейшие теплоснабжающие организации, а также индивидуальные застройщики.

На сегодняшний день число представленных на рынке разнообразных вариантов предизолированных трубопроводных систем, изготовленных из материалов разного типа, весьма велико.

Что обычно лежит в основе выбора потребителя, рассматривающего различные трубы для отопления?

Прежде всего, финансовый вопрос, как нетрудно заметить. И этим часто пользуются недобросовестные продавцы, скрывающие от покупателя, что трубы от разных производителей, при равенстве внешнего диаметра, часто имеют различное проходное сечение, а, следовательно, различную толщину стенок и прочность. Различные материалы имеют различные показатели MRS (minimum required strength) , а следовательно способны выдерживать разное давление и температуру. Другая хитрость состоит в том, что более дешевые трубы (за погонный метр) могут иметь более высокую цену фитингов и потребовать для монтажа специального , и эта разница может увеличить общую стоимость трубопровода, многократно перекрыв экономию на самих трубах.

Еще один важный момент состоит в недооценке такого параметра как кислородопроницаемость труб. Этот параметр сильно влияет на эффективность эксплуатации системы отопления. В системах отопления с высокой температурой теплоносителя диффузия кислорода через стенки труб ведет к увеличению интенсивности процессов кавитации, разрушающих те элементы, которые выполнены из металла – т.е. запорные вентили, крыльчатки и роторы насосов и другие детали. В низкотемпературных отопительных системах проникновение кислорода влечет за собой активизацию деятельности аэробных микроорганизмов, в результате чего в короткие сроки происходит заиливание системы, сужающее проходное сечение трубопровода до состояния полной непроходимости.

, изготовленных из полимерных материалов, производители используют разные приемы для снижения диффузии кислорода – например, армирование алюминием или покрытие специальными материалами с низкой кислородопроницаемостью. , выпускаемые компанией Термафлекс(Thermaflex) , для отопления покрыты слоем особого антидиффузного материала, данные трубы легко узнать по яркому красному цвету. Этот кислородозащитный слой препятствует диффузии кислорода, а следовательно, системы Флексален не только сами не подвержены коррозии, но и защищают другое оборудование системы от этого негативного фактора.

Рассмотрим молекулярную структуру полибутена. Полибутен,являясь полимером, содержит много разветвлений в молекулярной цепи Дополнительные связи между атомами углерода придают материалу прочность и гибкость (которых нет у полипропилена) и термопластичность (которая дает возможность сваривать трубы, в противоположность сшитому полиэтилену), превращая его в наилучший материал для отопительных систем.

Отличительной чертой является изоляции из вспененного полиэтилена. Изоляция наносится непрерывным методом, вспенивание производится изобутаном, теплопроводность которого намного ниже, чем у воздуха. Количество закрытых пор в такой теплоизоляции доходит до 98%. У пенополиуретана, применяемого для производства предизолированных труб другими производителями, ячеистая структура открытая, что приводит к сильному водопоглощению теплоизоляцией при повреждении наружного защитного кожуха или внутренней трубы – и, как следствие, к значительному снижению теплоизолирующих свойств. Трубы Флексален лишены этого недостатка – даже при нарушении внешнего слоя изоляция не поглощает влагу в течение всего срока службы. При создании защитного кожуха расплавленный полиэтилен низкого давления поступает через экструдер сразу на изолированную трубу и накрепко приваривается к ней. Это увеличивает общую прочность и герметичность трубы.

В результате предизолированные трубы Флексален становятся оптимальным решением для создания систем отопления и горячего водоснабжения.

Кратко преимущества предизолированных трубопроводов производства Термафлекс состоят в следующем:

Полибутен, составляющий основу трубы Флексален, имеет теплопроводность ниже, чем материалы других аналогов.
Теплоизоляция труб Флексален выполнена из вспененного полиэтилена, имеющего высокие теплоизолирующие свойства.
Полная герметичность и самая высокая влагоизоляция среди аналогичных предизолированных труб.
Трубы имеют высокую гибкость, значительно упрощающую и удешевляющую монтаж трубопровода.
Трубы Флексален можно сваривать, что позволяет избежать использования пресс-фитингов, сужающих проходное сечение в аналогичных системах.
Трубопроводные системы Флексален являются самокомпенсирующимися, что исклбчает необходимость использовать компенсаторы, упрощает и удешевляет монтаж.
Недорогие фитинги и комплектующие снижают общую стоимость монтажа трубопроводной системы.

Трубы для отопления Флексален часто имеют немного более высокую стоимость, в расчете за погонный метр, чем аналоги, но сильно выигрывают в общей стоимости монтажа, и в результате итоговая стоимость трубопровода оказывается ниже, чем в случае использования аналогичных труб для отопления других производителей. Расходы на последующую эксплуатацию также заметно сокращаются.

В России среди многообразия трубопроводных систем первую роль в данном сегменте рынка занимают трубы в теплоизоляции пенополиретаном.

Компания СТС Изоляция занимает лидирующие позиции в регионе Московской области в сфере производства, комплектации, поставки и монтажа предизолированных труб ППУ для трубопроводов наружных сетей систем теплоснабжения, горячего и холодного водоснабжения стальных трубопроводов по технологии «труба в трубе». Миссия предприятия – удовлетворить потребности предприятий России в области энергосберегающих технологий при помощи теплоизоляции пенополиуретаном. Учитывая, что одной из наиболее острых проблем развития топливно-энергетического комплекса России является проблема энергосбережения, от успешного решения данной проблемы во многом зависит жизнеспособность экономики страны. В настоящее время существует целый ряд технологий, позволяющих значительно снизить расход энергоресурсов для теплоснабжения промышленных предприятий и жилых домов.

Одним из способов сокращения теплопотерь на трубопроводном транспорте является повсеместное внедрение тепловой изоляции пенополиуретаном (ППУ), а именно прокладка вместо устаревших систем труб ппу. Меры по снижению потерь тепла и энергии потребуют комплексного подхода к рассмотрению эффективного использования энергетических ресурсов как при их производстве, транспортировке, так и при потреблении, с учетом сбалансированности интересов как производителей, так и потребителей.

Компания СТС Изоляция, как производитель ППУ изоляции, предлагает сегодня строительному комплексу страны трубы ППУ для систем теплоснабжения тепловых сетей и сетей горячего водоснабжения (трубы ГВС). При производстве трубопроводов используются трубы из марок стали, соответствующих нормам ГОСТ 550, 8731, 8733, 10705, 10704, 20295.

Имеющееся производственное оборудование позволяет производить более 1200 погонных метров предизолированных труб ППУ и до 70 ед. изолированных пенополиуретаном фасонных изделий и элементов трубопроводов в сутки.

Производимые компанией СТС Изоляция предизолированные по своим качественным и техническим характеристикам отвечают требованиям, предъявляемым действующей в России нормативно-правовой базе в отношении данной продукции.

Предизолированные трубы ППУ сегодня широко используются в сетях центрального отопления. Предлагаемая конструкция «труба в трубе» зарекомендовала себя весьма надежной и эффективной и рассчитана на срок эксплуатации не менее 25 лет при температурах теплоносителя до 130°С (с кратковременным повышением до 150°С).

Процесс изготовления предизолированных труб ППУ, состоящих из стальной внутренней трубы, трубы-оболочки и изоляции из пенополиуретана (ппу), является традиционным. Кольцевое пространство между стальной внутренней трубой и защитной оболочкой заполняется пенополиуретановой композицией. Реакционную смесь заливают с одного конца в зазор между трубами, при этом положение предизолированной трубы ППУ может быть вертикальным, горизонтальным или слегка наклонным.

В Западной Европе минимальные требования к изоляции из пенополиуретана для «подземных» труб были отражены в европейском стандарте EN253.

В России объединенными усилиями производителей предизолированных труб ППУ, разработчиков ППУ систем, проектных и научных организаций для создания общероссийского стандарта ГОСТ 30732-2001, который вступил в действие с 01.07.2001. В данном стандарте сформулированы современные требования к ППУ изоляции предизолированных труб ППУ.

Особенности предизолированных труб ППУ.

Основные требования к ППУ изоляции для предизолированных труб ППУ можно сформулировать в общем виде следующим образом:

достаточно высокая плотность используемых пенополиуретанов (обычно от 60 до 100 кг/м³);
высокие механические свойства пенополиуретана;
высокая теплостойкость пенополиуретана (до 150°С);
термомеханические свойства ППУ должны сохраняться в течение десятилетий эксплуатации;
ППУ композиция должна обладать отличной текучестью, необходимой для равномерного заполнения внутренней полости трубы длиной до 12 метров;
ППУ системы не должны содержать озоноразрушающих фреонов;
повышенные требования к безопасности, если в качестве вспенивающих агентов используются воспламеняющиеся жидкости.

Типы используемых вспенивающих агентов предизолированных труб ППУ.

До начала 90-х годов в качестве вспенивающего агента для изоляции предизолированных труб ППУ широко использовался фреон 11. Он обладал целым рядом преимуществ: химически инертен, негорюч, имеет самую низкую теплопроводность из всех газов, применяемых для вспенивания. Кроме того, он слабо диффундирует из пенопласта и обеспечивает хорошие показатели при старении. Но способность разрушать озоновый слой стала препятствием на пути его использования, и в соответствии со взятыми на себя нашей страной международными обязательствами выпуск фреона 11 был прекращен в 2001 году.

При условиях эксплуатации предизолированных труб ППУ в теплосетях необходимо учитывать, что коэффициенты теплопроводности газов увеличиваются при росте температуры от 20°С до 150°С. Например, по сравнению с n-пентаном CO2 обладает более высокой теплопроводностью при комнатной температуре, и более низкой - при температурах выше 100°С. В целом, разница между коэффициентами теплопроводности паров различных вспенивающих агентов с ростом температуры уменьшается.

Таким образом, для теплотехнических расчетов влиянием на коэффициент теплопроводности пенополиуретановой изоляции предизолированных труб ППУ природы вспенивающих агентов можно пренебречь. Дополнительным основанием для этого являются достаточно высокие плотности ППУ и полиэтиленовая оболочка, препятствующая диффузии вспенивающего агента. Эти обстоятельства способствуют и сохранению теплоизоляционных свойств пенополиуретана в предизолированных трубах ППУ в течение длительного периода времени.

Вместе с тем, ППУ системы на основе СО2 и фреона 141b (F-141b) получили на сегодняшний день наибольшее распространение в нашей стране. Ограничивающим фактором для использования пентанов является их пожаро- и взрывоопасность. Перечисленные вспенивающие агенты позволяют выполнить все требования ГОСТ 30732-2001 к предизолированным трубам ППУ, но в случае пентанов производство трубопроводов связано с дополнительными затратами на покупку нового оборудования и обеспечение безопасности.

Входной контроль качества материалов

Входной контроль качества используемого в процессе изготовления предизолированных труб ППУ исходного материала включает в себя:

визуальный осмотр поставляемых материалов и комплектующих,
изучение на соответствие прилагаемых к сырьевым материалам сертификатов качества действующей нормативно-технической документации, определяющей требования к качеству производимой трубной продукции в изоляции пенополиуретаном.

В обязательном порядке контролю подвергаются поставляемые комплектующие: стальная труба, компоненты пенополиуретана, оболочка полиэтиленовая, оболочка оцинкованная, отводы стальные, переходы стальные, тройники стальные, термолента, муфта термоусадочная и прочие.

Массовая прокладка труб ППУ приводит к сокращению тепловых потерь в наружных сетях трубопроводов в несколько раз, к удлинению срока их эксплуатации (до 30 и более лет) и снижению уровня аварийности, о чем свидетельствует более чем 30 летний срок использования труб ППУ в странах Европы и США. Пенополиуретан применяется для теплоизоляции магистральных нефтепроводов, требования к надежности которых крайне высоки. Конструкция с использованием стальной и полиэтиленовой защитной оболочки позволяет надежно защитить стальную трубу от наружной коррозии. Аварийность теплопроводов тепловых сетей в Москве, проводящей массовую перекладку тепловых сетей трубами в ППУ изоляции, ежегодно сокращается примерно на 20%.

Очень часто при создании систем водоснабжения или транспортировки различного рода промышленных жидкостей встает вопрос о защите трубопроводов.

Защищать их нужно от механических повреждений, атмосферных воздействий, но в первую очередь защита нужна от воздействия холода. Как бы то ни было, именно слишком низкая температура на улице самым серьезным образом сказывается на состоянии труб, а также их носителя.

Теплоизолированные трубы же выполняют свои функции при любой температуре воздуха, что выгодно отличает их от обычных. Осознав популярность теплоизоляции трубопроводов, разработчики решили пойти дальше и создали так называемые предизолированные образцы.

Что это такое и какими они бывают? Мы вас просветим в этом вопросе.

Cодержание статьи

Чем отличаются простые трубы?

Обычная труба для транспортировки определенного рода веществ, какая она? Скорее всего, трубой называют стальной или пластиковый продолговатый отрезок пустотелого цилиндра.

Труба может иметь стенки разной толщины, определенный диаметр, может даже изгибаться. Стенки бывают как очень тонкими, для бытового применения, так и довольно толстыми, вплоть до 10-15 мм или даже больше.

В последнем случае речь идет о линиях высокого давления, монтируемых на промышленных предприятиях, где нужно иметь возможность перегонять по системам коммуникаций носители под огромным давлением и температурой.

Какой бы толстой стенка трубы не была, она все равно не сможет защитить ее внутренности от промерзания. Металл очень хорошо проводит тепло, равно как и пластик, хотя у последнего показатель теплопроводности все-таки немного ниже.

При нулевой температуре труба без защиты еще может функционировать должным образом, а вот при -10 уже нет. Носитель либо полностью замерзнет, либо начнет медленно откладываться на стенках. Рано или поздно все это скажется на функционировании системы, полностью ее заблокировав.

Вот почему так необходима. Без нее любой трубопровод, проложенный по улице, во время зимы попросту замерзнет. Исключением не будут и системы теплого водоснабжения или отопления.

Даже если труба отопления и не замерзнет вследствие конфликта высоких и низких температур появится расхождение в температуре носителя на входе и выходе из магистрали.

Довольно внушительную часть тепловой энергии носитель потеряет безвозмездно, что тоже не очень хорошо. Ведь КПД снижается, а ресурсов на его искусственное повышение придется тратить в разы больше.

Альтернативный вариант

Защитить трубы отопления или водоснабжения достаточно легко. Нужно всего лишь продумать систему их теплоизоляции. Материалы используются из той же линейки, что и сырье для изолирования несущих конструкций дома.

Чаще всего применяют:

минеральную вату;
пенополистирол;
пеноизол;
вспененный полиэтилен.

Каждый вариант хорош по-своему. Но все они, так или иначе, предполагают дополнительную обработку трубы, на что уходит время и деньги. Этот процесс можно упростить.

В отличие от несущих конструкций дома, которые кстати, в последнее время тоже стали производить предизолированными, трубы предварительно обрабатывать очень легко.

Ведь все образцы унифицированы, производители знают, на какие модели ориентироваться и что конкретно нужно покупателю, а потому и действуют по ключевым направлениям.

Так и появились предварительно изолированные трубы – то есть те, которые обработали теплоизоляцией еще на стадии производства на заводе.

Технология и конструкция

Чаще всего предварительно теплоизолированные трубы производят больших размеров. Это объясняется тем, что бытовые трубопроводы прокладывают преимущественно внутри зданий либо под землей.

То есть доступа к воздуху у них нет, а значит, нет и опасности промерзания. Если же какой-то участок все же проложен по поверхности, то вследствие малой протяжности, его изолировать для хозяина труда не составит.

В то время как в промышленности все линии трубопроводов стараются держать на поверхности, чтобы в случае необходимости иметь доступ к любому их участку.

Это в свою очередь порождает необходимость качественно защищать трубы от воздействия низких температур, а значит автоматически повышает спрос на промышленные предизолированные трубы.

Конструкция их очень проста. По сути, мы имеем обычную трубу с коаксиальной оболочкой. То есть внешняя оболочка насаживается на внутреннее, цельное тело трубы. Насаживаются они при совпадении осей, то есть оси не пересекаются и держатся параллельно друг к другу.

Промежуток между телом трубы и ее защитной оболочкой заполняется теплоизолятором. В самом начале пользовались разными материалами, сейчас же предпочтение отдают пеноизолу.

Вот и получается, что теплоизолированные изделия являют собой аналоги обычных, только в двухслойном защитном кожухе. Первый его слой функционирует непосредственно как теплоизоляция, а второй как дополнительная механическая защита.

В качестве внешней оболочки пользуются:

жестяной сталью;
пластиком (в том числе гофрированным).

Свойства пеноизола

Пеноизол производители предварительно утепленных труб выбрали не просто так. Он обладает массой полезных свойств, но в то же время имеет и недостатки.

Из полезных свойств выделяют:

Низкую теплопроводность.
Высокую прочность.
Эффективность.
Низкий вес.
Паропроницаемость.
Нулевую реакцию на влагу.
Отсутствие коррозии.
Долговечность.

Прекрасный материал, не правда ли? Он обладает всеми теми свойствами, что необходимы для качественного утеплителя. Проблема здесь состоит только в том, что пеноизол наносится в виде готовой пены.

Процесс во многом схож с нанесением монтажной пены, только в куда больших масштабах.

А это, скажем прямо, не всегда удобно. Для нормального взаимодействия потребуется дорогостоящее оборудование, ингредиенты для замешивания состава, а также кое-какой опыт, так как пеноизол имеет свойство усаживаться, причем неравномерно, в зависимости от многих факторов.

Для самостоятельного применения, да еще и на трубах, такой вариант неприемлем. Результат получится бесформенным, неэстетичным, да и времени на сам процесс уйдет масса.

Другое дело – обработка на заводе, где все этапы автоматизированы и просчитаны до секунды. Здесь предизолированные пеноизолом трубы стали настоящим прорывом.

Их легко производить (нужно всего-то собрать коаксиальную основу и заполнить промежуток между оболочкой и защитным кожухом) они крайне эффективны и довольно дешевы (цена падает из-за унификации и ускорения производства).

На выходе же получаются трубы с едва ли не лучшим , дополнительной механической защитой и хорошей стоимостью.

Отметим, что на рынке можно встретить и трубы, изолированные без пеноизола. К примеру, обработанные пенопластом, гибкие модели с оболочкой заполненной вспененным полиэтиленом и т.д.

Но они почти всегда уступают вышеописанным образцам по всем показателям, в том числе и экономическим, а потому такой популярности не сыскали.

Виды предизолированных труб

Существует две основные разновидности предизолированных труб. Встречаются трубы:

жесткие;
гибкие.

Жесткие трубы – стандартный вариант. Имеется внутренний отрезок трубы определенного диаметра, обработанный слоем из пеноизола. Толщина слоя зависит от задач, что ставятся перед конкретной системой.

В холодных регионах он может равняться 10 и более сантиметрам, а в более теплых вполне хватит изоляции толщиной в пределах 5 см.

Наружный защитный слой выполнен из жестяной стали, в редких случаях нержавейки. Такие изделия прекрасно подходят для сборки магистральных систем водоснабжения, напорных промышленных трубопроводов, центральных разводок и т.д.

Гибкие вариации выпускают по схожей технологии, только вместо наружной оболочки из металла делается гофрированный пластиковый каркас. Его нельзя назвать исключительно гибким, да и пеноизол внутри гнуть не так-то легко, но все же некоторая степень свободы допускается.

Отрезок можно проложить по небольшому радиусу, при желании загнуть и перекрутить так, как вам хочется. Даже если утеплитель внутри и повредится, никаких существенных последствий на функционировании системы водоснабжения вы не ощутите.

Соединение предизолированных труб (видео)

Дополнительные вариации

Предизолированные трубы выпускают преимущественно едиными и монолитными. Но так бывает не всегда. Для более узких задач производят и модели с комбинированной разводкой.

То есть у них внутри кожуха может находиться не один крупный отрезок, а несколько. Конечно, они намного тоньше, и не столь эффективны, но зато хорошо изолированы и укреплены. Какие-либо повреждения или промерзание подобной конструкции не грозит.

Вариант с несколькими мелкими трубами интересен тем, что так можно прокладывать целые кластеры коммуникаций, при этом формируя компактную, эстетичную и крайне удобную систему.

Единственный ее минус – необходимость вскрывать кожух в случае прорыва одной из труб. Да и более того, понять, что же и где конкретно прорвалось тоже не так просто.

Также любой уважающий себя производитель предварительно изолированных труб занимается изготовлением защищенных фитинов, что подходили бы к их продукции. Самые частые варианты это – , четверные разводки, угловые фитинги, запорные элементы и т.д.

Экономическая целесообразность централизованного теплоснабжения крупных российских городов в значительной мере определяется долговечностью трубопроводов и качеством их теплоизоляции. Мировой и отечественный опыт последних десятилетий показывает, что решение проблем тепловых сетей возможно только при использовании предварительно изолированных (в заводских условиях) труб. В России выпускаемые предизолированные трубы можно разделить на два класса - металлические и полимерные. Теплоизолятором служит пенополиуретан (ППУ), обладающий мелкоячеистой структурой с замкнутыми порами. Преимущества - низкая теплопроводность и малое влагопоглощение. Недостатки - ограниченная температурная стойкость (максимум - до 1500С), горючесть. Ниже рассмотрены основные виды предизолированных труб, используемых для внешних тепловых сетей.

Гофрированные трубы из нержавеющей стали в ППУ изоляции типа «Касафлекс» выпускаются согласно ТУ 4937-023-40270293-2005, максимальный диаметр (по внешнему размеру гофра) - 143 мм. Защитная оболочка - полиэтиленовая гофрированная труба. Эксплуатационные характеристики (максимальные давление, температура теплоносителя и срок эксплуатации) аналогичны обычной стальной трубе в ППУ изоляции. Преимущества - гибкость трубы (поэтому выпускается в длинномерных отрезках - бухтах), высокая скорость монтажа, не требует температурных компенсаторов. Недостатки - высокая стоимость (на порядок дороже обычной стальной) и высокая чувствительность к качеству водоподготовки. Обязательна СОДК, т.к. намокание изоляции (при нарушении гидрозащитной оболочки) может привести к быстрой коррозии тонкостенной напорной трубы.

Полимерные трубы в ППУ изоляции для внешних тепловых сетей могут производиться из всех видов пластмасс, удовлетворяющих пятому классу эксплуатации (высокотемпературное отопление отопительными приборами) согласно ГОСТ Р 52-134 - 2003 «Трубы напорные из термопластов и соединительные детали к ним для систем водоснабжения и отопления. Общие технические условия» и санитарно-эпидемиологическим нормативам. К таким полимерным материалам относятся полипропилен, сшитый полиэтилен (РЕХ), полибутен, хлорированный поливинилхлорид, теплостойкий полиэтилен (PERT), композиционные полимерные материалы. Но фактически в России производятся предизолированные трубы с напорной трубой только из сшитого полиэтилена и стекло-базальтопластика.

Трубы из сшитого полиэтилена (РЕХ) в ППУ изоляции обладают хорошей гибкостью (радиус поворота - порядка 1 м) и достаточной теплостойкостью (до 950С). Максимальное рабочее давление - до 1 МПа. Длинномерные отрезки в виде бухт позволяют производить быстрый монтаж теплотрассы. В Российской Федерации производят длинномерные трубы (из зарубежного сырья) под следующими торговыми марками: «Изопекс» - диаметром до 110 мм (Технические условия «Трубы «ИЗОПЭКС» из сшитого полиэтилена с тепловой изоляцией из пенополиуретана и гидрозащитным покрытием» ТУ 5768-007-27519262-02»), «Изопрофлекс» - диаметром до 160 мм (Технические условия «Трубы «Изопрофлекс» и «Изопрофлекс-А» из сшитого полиэтилена с теплоизоляцией из пенополиуретана в гофрированной полиэтиленовой оболочке» ТУ 2248-021-40270293-2005) и «Армафлекс» (соответствует ГОСТ Р 52-134-2003) - диаметром до 110 мм. Трубы из РЕХ подробно рассмотрены авторами в предыдущей публикации. При большом количестве положительных свойств данного класса труб (главные из которых - гибкость и высокая химическая стойкость, что позволяет исключить СОДК) есть и существенные недостатки - резкое падение прочности с повышением температуры, значительная толщина стенки трубы и, соответственно, высокая стоимость. При расчете эксплуатации трубопровода из РЕХ по ГОСТ Р 52-134-2003 для класса эксплуатации 5 необходимо строго придерживаться следующего температурно-временного графика эксплуатации: рабочие температуры: 200С - 14 лет, 600С - 25 лет, 800С - 10 лет, максимальная температура 900С - 1 год, аварийная температура 1000С - 100 часов, для суммарного срока эксплуатации трубопровода равному 50 лет. При ином температурно-временном режиме срок службы трубопровода необходимо рассчитывать согласно температурного графика теплоснабжающей организации и правилу Майнера (Международный стандарт ИСО 13760 «Правило Майнера. Метод накопленных повреждений»).

Трубы из стекло-базальтопластика (СБП) в ППУ изоляции . Стеклопластиковые трубы были впервые использованы в конце 50-х годов 20 века в США. В 70-х годах в США и странах Западной Европы они стали обычным решением проблемы коррозии трубопроводов. В настоящее время стеклопластиковые трубы широко используются в нефтяной и нефтехимической отрасли, в теплоэнергетике, коммунальном хозяйстве.

Области использования предизолированных труб.

Стальные и пластиковые трубы имеют свои области применения. Конечно, только стальные трубы могут быть использованы для прокладки магистральных сетей большого диаметра с температурой теплоносителя до 150ºС. При максимальной температуре теплоносителя 95ºС выгоднее строить и эксплуатировать полимерные трубопроводы в связи с их высокой коррозионной стойкостью. Ниже приведена диаграмма стоимости труб (усредненная по различным производителям) из различных материалов в ППУ изоляции в зависимости от диаметра напорной трубы.

Следует отметить, что высокая стоимость гибких длинномерных труб существенно компенсируется дороговизной фасонных изделий для мерных труб (стальных или из БСП) и временем проведения монтажных работ. По этой причине итоговая сметная стоимость СМР по строительству трубопроводов небольших диаметров с многочисленными поворотами может оказаться минимальной при использовании именно длинномерных труб из РЕХ /3/. Авторы настоящей статьи курировали реализацию проекта прокладки трубопровода из РЕХ диаметром напорной трубы 75 мм и длиной 1400 м. Минимизация сметных расходов была достигнута за счет использования длинномерных отрезков (средняя длина - около 100 метров) и исключения температурных компенсаторов и фасонных изделий при прохождении всех поворотов трассы. Чистое время монтажа трубопровода составило не более двух рабочих дней.

Стекло-базальтопластиковые трубы имеют лучшую теплостойкость относительно РЕХ. При 95ºС труба из СБП может держать давление 1,6 МПа не менее 50 лет. Монтаж трубопровода из СБП осуществляется практически из аналогичных элементов (труб и фасонных изделий) для стального в ППУ изоляции за исключением СОДК и температурных компенсаторов. Меньшая стоимость СМР стекло-базальтопластиковых труб достигается за счет исключения сварочных работ и применения грузоподъемной техники, простоты, надежности и высокой скорости монтажа.
Эксплуатация пластиковых трубопроводов на порядок дешевле стальных, т.к. отсутствуют ремонтные работы, вызванные коррозионной деструкцией последних, и исключаются затраты на обслуживание систем оперативного дистанционного контроля и электрохимической защиты.