Предизолированные трубы: лучшее решение для современных теплосетей. Изучаем особенности предизолированных труб Трубы предизолированные для отопления

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.

Журнал "Новости теплоснабжения", № 3, (19), март, 2002, С.25 - 31, www.ntsn.ru

к.т.н. В.Е. Бухин, старший научный сотрудник, НПО «Стройполимер»

Россия является страной с высоким уровнем централизованного теплоснабжения (до 80%). Страну пронизывают около 280 тыс. км тепловых сетей (в двухтрубном исчислении) с диаметрами труб от 57 до 1400 мм, десятую часть которых составляют магистральные, остальные – распределительные теплосети.

Преобладающим способом прокладки тепловых сетей в Российской Федерации является прокладка в непроходных каналах с минераловатной теплоизоляцией (80%). Бесканальная прокладка, выполняемая из конструкций заводского изготовления с использованием изоляции из армопенобетона и битумосодержащих масс (битумоперлит, битумовермикулит, битумокерамзит), составляет 10% общей протяженности тепловых сетей.

Из-за увлажнения применяемых материалов в процессе эксплуатации теплозащитные свойства теплоизоляционных конструкций резко снижаются, что приводит к потерям тепла, в 2-3 раза превышающим нормативные.

Общие потери тепла в системах централизованного теплоснабжения составляют около 20% от отпускаемого тепла (78 млн т условного топлива в год), что в 2 раза превышает аналогичный показатель передовых стран Западной Европы.

Системы централизованного теплоснабжения в Российской Федерации обеспечивают в настоящее время теплопотребление в объеме 2171 млн Гкал в год, что примерно соответствует годовому теплопотреблению всех стран Западной Европы и почти в 10 раз превышает теплопотребление, обеспечиваемое системами централизованного теплоснабжения в этих странах. Являясь пионером в области централизованного теплоснабжения и обладая самой крупной в мире системой тепловых сетей, Россия существенно отстала от передовых зарубежных стран в техническом уровне - в использовании современных материалов и технологий при прокладке теплопроводов.

Около 90% экономии топлива, полученной за счет комбинированных методов выработки тепла, «теряется» в тепловых сетях. Долговечность тепловых сетей в 1,5-2 раза ниже, чем за рубежом, и не превышает 12-15 лет. Не лучше обстоят дела в системе горячего водоснабжения.

Объемы планового ремонта и реконструкции тепловых сетей по Российской Федерации составляют в настоящее время 10-15% от общей потребности, но из-за экономических проблем фактически выполняется не более 4-6%.

Наиболее эффективным решением поставленных выше проблем является широкое внедрение в практику строительства тепловых сетей трубопроводов с пенополиуретановой теплоизоляцией типа «труба в трубе».

Эта идея не нова. В газете «Вечерняя Москва» от 10 декабря 1963 г. сообщалось, что институтом «Мосинжпроект» были проведены опытные работы по использованию полиэтиленовых труб и вспененных полимерных материалов для изоляции подземных тепловых сетей. Однако в те годы это направление не получило широкого распространения.

Учитывая расширяющееся применение в России предварительно изолированных труб в системах централизованного теплоснабжения и большой интерес, проявляемый к этой проблеме специалистами проектных, строительных и эксплуатационных организаций, в настоящей статье рассмотрены основные положения новой технологии.

Применяемые теплоизоляционные материалы должны обладать высокими теплоизоляционными свойствами (коэффициент теплопроводности материала не должен превышать 0,06 Вт/(м. °С)) долговечностью (стойкостью к действию воды, химической и биологической агрессии), морозостойкостью, механической прочностью и экологической безопасностью, т.е. быть безопасными для жизни и здоровья людей и окружающей природной среды. Пенополиуретан наиболее полно отвечает этим требованиям.

Пенополиуретановая теплоизоляция обычно наносится на трубы в заводских условиях, а места стыков теплоизолируются на месте строительства, после сварки и испытания трубопровода. Схема трубы с теплоизоляцией из пенополиуретана и защитной оболочкой из полиэтиленовой трубы приведена на рис. 1.

Например, в Западной Европе такие конструкции успешно применяются с середины 60-х годов и нормализованы Европейским стандартом EN 253:1994, а также EN 448, EN 488 и EN 489. Они обеспечивают следующие преимущества перед существующими конструкциями:

· повышение долговечности (ресурс трубопроводов) в 2-3 раза;

· снижение тепловых потерь в 2-3 раза;

· снижение эксплуатационных расходов в 9 раза (удельная повреждаемость снижается в 10 раз);

· снижение капитальных затрат в строительстве в 1,3 раза;

· наличие системы оперативного дистанционного контроля за увлажнением теплоизоляции.

Предварительно изолированные трубы успешно используются для строительства:

· сетей теплоснабжения;

· систем горячего водоснабжения;

· технологических трубопроводов;

· нефтепроводов.

Сами трубы изготавливаются из различных материалов в зависимости от условий эксплуатации. В настоящее время для строительства теплотрасс наиболее широко используются стальные трубы, основные физико-химические показатели которых приведены в табл.1.

Таблица 1. Основные физико-механические показатели стали трубопроводов

Для изготовления изолированных труб используют стальные трубы наружными диаметрами 57 – 1020 мм, длиной до 12 м, соответствующие ГОСТ 550, ГОСТ 8731, ГОСТ 8733, ГОСТ 10705, ГОСТ 20295, требованиям действующих нормативных документов на тепловые сети и «Правилам устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды».

Стальные отводы, тройники, переходы и другие детали должны соответствовать требованиям ГОСТ 17375, ГОСТ 17376 и ГОСТ 17378.

Чтобы избежать коррозии труб, необходимо использовать обработанную воду. Обработка воды зависит от местных условий, но рекомендуется соблюдать следующие требования:

· отсутствие свободного кислорода;

Стандартная длина труб 6,0-12,0 м, но технология позволяет наносить теплоизоляцию на трубы любой длины и изготовленные из других материалов (см., например, журнал «Трубопроводы и экология» 1997, №1, с. 5 о трубах из полипропилена PPR с теплоизоляцией для горячего водоснабжения).

В России предварительно изолированные стальные трубы с теплоизоляцией из пенополиуретана и полиэтиленовой гидроизолирующей оболочкой применяются с 1993 г. Выпуск их организован на нескольких предприятиях (ЗАО «МосФлоулайн», Москва; АОЗТ «Корпорация ТВЭЛ»,. Санкт-Петербург; ОАО НПО «Стройполимер», Москва; ЗАО «Теплоизолстрой», Мытищи; 000 Завод теплоизолированных труб «Александра», Нижний Новгород; ЗАО «Сибпромкомплект», Тюмень и др.), объединенных в Ассоциацию производителей и потребителей трубопроводов с индустриальной полимерной изоляцией.

Технические требования к изолированным трубам и деталям трубопровода нормализованы в ГОСТ 30732-2001 «Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке», введенном в действие с 1 июля 2001 г. постановлением Госстроя России от 12.03.2001 №19.

Стандарт на трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке составлен с учетом следующих европейских стандартов, разработанных Европейским Комитетом по Стандартизации (CEN):

EN 253-1994. Трубопроводы сварные, предварительно изолированные для подземных систем горячего водоснабжения – Система трубопроводов, состоящая из стального магистрального трубопровода с полиуретановой теплоизоляцией и наружной оболочки из полиэтилена;

EN 448-1994. Трубопроводы сварные, предварительно изолированные для подземных систем горячего водоснабжения – Сборная арматура из стальных разводящих труб с полиуретановой теплоизоляцией и наружной оболочкой из полиэтилена.

В новом стандарте, объединившем технические условия российских производителей, значения показателей, касающиеся кажущейся плотности, прочности при сжатии при 10% деформации, теплопроводности, водопоглощения, объемной доли закрытых пор соответствуют указанным в европейских нормах. Кроме того, требования к пенополиуретану с точки зрения требований безопасности и охраны окружающей среды также соответствуют требованиям европейских норм: класс опасности, категория взрывоопасное™ производства, группа горючести пенополиуретана, требования по утилизации отходов, образующихся при производстве труб, их вывозу и захоронению.

Стандарт распространяется на стальные трубы и фасонные изделия с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке (далее – изолированные трубы и изделия), предназначенные для подземной бесканальной прокладки тепловых сетей с расчетными параметрами теплоносителя: рабочим давлением до 1,6 МПа и температурой до 130 °С (допускается кратковременное повышение температуры до 150 °С).

Качественные комплектующие и трубы предизолированные для теплосетей – гарантия длительной эксплуатации коммуникаций в любой климатической зоне. Сама технология выпуска этой продукции и квалифицированный монтаж с соблюдением технологии обеспечивает безупречную работу теплосети на долгий срок без потребности в ремонте.

Тем, кто знаком с системой «сэндвич» для дымоходов, труба предизолированная с ППУ покажется «родственным» изделием. Тот же цилиндр в более широкой заготовке, но промежуток между ними заполнен не минеральной или базальтовой ватой, а вспененным и запеченным синтетическим наполнителем. На данный момент такая разработка считается наиболее высокотехнологичным достижением в данной отрасли.

Такой способ утепления труб для тепловых сетей на практике подтверждает свою эффективность и надежность – высокий КПД трубопровода при сроке эксплуатации не менее 25 лет. Предизолированное изделие способна выдерживать кратковременные амплитудные скачки теплоносителя при рекордно низкой температуре внешней среды в зимний период. Специфическая форма изделия с внутренней изоляцией используется не только для горячей воды, но и для транспортировки других жидких и газообразных сред.

Основная труба – стальная, внешний слой не всегда сплошной металлический с оцинковкой, особенно когда в этом нет надобности. Пенополиуретановая прослойка может быть защищена гибкой оболочкой, обвивающей пористый наполнитель в виде спирали. Каждый слой многослойных изделий изготавливается по особой технологии, снабженной системой спецконтроля влажности изолирующего слоя и вероятных дефектов в сегменте магистрали.

Труба «в трубе» выглядит не как сборка, а как цельное изделие, благодаря плотному сцеплению теплоизолирующего наполнителя. Предварительно изолированные изделия рекомендованы для использования практичной укладки в системах теплосети. Внешний слой рассчитан на защиту ППУ от намокания, а также обеспечивает противодействие внешним воздействиям.

Составляющие предварительно изолированных труб

Труба в ППУ изоляции выпускается из таких компонентов:

1. Стержневая основа или функциональная стальная труба. Выпуск сертифицированных изделий осуществляется по ГОСТ:

• 8731;
• 8733-77;
• 10704;
• 10706;
• 20295;
• ПБ 03-75-94 и пр.

2. Внутренний термоизоляционный слой выпускается из пенополиуретанового сырья от ведущих производителей. Из отечественной продукции на высокотехнологичный уровень вышли производства «Изолан», «Дау», «Элостокам» и «Хантсмен», чья продукция не уступает импортным системам. Их готовые наполнители имеют длительный гарантийный срок эксплуатации при максимальной внешней и внутренней нагрузке, даже гидроударе или кратковременном повышении температуры до 150°C.

3. Внешняя оболочка или защитный кожух призван защищать слой ППУ от повреждений и проникновения влаги. Отсутствие доступа влаги извне обеспечивает сохранность всех слоев предизолированных труб - от коррозии стержневой основы и крошения полиуретана. Полиэтиленовая оболочка выпускается по ГОСТ 16330 из термо-свето-стабилизированного сырья высокой плотности черного цвета. Возможно использование оболочки другого типа – по другим стандартам.

Наиболее востребованные предизолированные стальные трубы (ППУ-ПЭ ГОСТ 30732):

• 57*3,5-1;
• 57*3,5-2;
• 76*3,5-1;
• 76*3,5-2;
• 89*3,5-1.

Требования к качеству изделий

Все процессы выпуска труб с ППУ тщательно контролируются на соответствие нормам стандартизации. Например, вспенивание и отвердение пенополиуретана – быстрый процесс, где недопустимы отклонения от норм. Буквально через секунды сырьё обретает завершающий вид и готов к использованию. Есть ППУ разной плотности и жесткости – в пределах 1 кг/м³. Его изолированные пористые ячейки тоже имеют разные размеры – до 1 мм в диаметре.

Требования по теплоизоляционному наполнителю:

• водопоглощение ППУ по объему – в пределах 10% (испытывается при 1,5 часовом кипячении);
• плотность – в пределах 60 кг/м³;
• упругость на сжатие – от 0,3 МПа (в пределах 10% деформации во всех направлениях);
• изменение длины изделия после прогревания до 110°C должно быть минимальным – до 3%.

Обязательное тестирование по основным качественным показателям проходят не только сами предизолированные трубы, но и все комплектующие. Перед реализацией их проверяют лабораторным способом на плотность, величину закрытых пор и теплопроводность.

Это интересно! Пена в изоляционном слое внешне напоминает желтоватый кондитерский крем после взбивания. Но эта однородная паста имеет плотную мелкоячеистую структуру, которая не оседает, не слипается. Торцы ППУ изоляции не имеют защитного слоя, и очевидно, что термозащита составляет не более 1/3 общей толщины изделия.

Одна из характеристик предизолированных труб с пенополиуретаном - сцепление внешнего и внутреннего слоев. Для этого должны выполняться технологические нормы:

• зачистка поверхности стальной трубы от ржавчины, с обязательным образованием шероховатости, с которой у вспененного ППУ лучше адгезия;
• поддержка заданного температурного режима для равномерного вспенивания сырья;
• обработка внутренней оболочки разрядом для большего сцепления с пенным наполнителем.

Благодаря полученным свойствам, предварительно изолированные трубы используют при сооружении магистральных нефте-, газо- и паропроводов. А также широко используют в теплосетях для горячего водоснабжения и в различных технических трубопроводах – в цехах на горячем производстве.

Важно! ППУ производился несколькими способами, но на сегодня закрепилась практика – брать за основу углекислый газ и фреона 141b (F-141b). Эта смесь опасна, поэтому используется только в промышленном способом, из-за взрывоопасности вероятности возгорания. Но вспенивающие реактивы дают максимальный эффект при получении необходимого содержимого в межтрубном пространстве. Все нормы регулируются единой стандартизацией – ГОСТ 30732-2001.

Преимущества предизолированных труб с ППУ

Положительных качеств и подобных изделий немало.

1. Монтаж коммуникаций в сжатые сроки с минимальными трудозатратами.
2. Снижение теплопотерь до минимума (2% против 40%).
3. Повышение КПД теплотрассы до максимально возможных показателей.
4. Повышение сроков эксплуатации коммуникаций в 3-5 раз (относительно старой технологии).
5. Возможность снижения затрать на частый капитальный ремонт, благодаря минимизации разрывов предизолированных труб и их сочленений.
6. Работа системы дистанционного контроля (ОДК).
7. Нет необходимости в заземлении и обустройстве дренажной системы.
8. Защита труб от коррозии и других внешних негативных факторов.
9. Трубы в ППУ менее подвержены разрушению от химреактивов и агрессивной среды.
10. Безопасность ППУ для экологии.
11. Максимальное сохранение температуры транспортируемого вещества, благодаря отсутствию «мостиков холода».
12. Минимальная теплопроводность при небольшом слое теплоизоляции.

Технология изготовления предизолированных труб

Хорошо налаженный процесс предполагает залив пенообразующего сырья в просвет между внешней оболочкой и стальной трубой. Технология продумана таким образом, чтобы производство изделий для теплоцентралей выполнялось при минимуме операций.

Пена ППУ с минимальной теплопроводностью заливается поверх стальной трубы, которая закреплена тельфером на специальном монтажном столе. Центраторы и СОДК контролируют процесс формовки изделий. Изделие электролебедкой помещают во внешнюю оболочку. Конвейер смещает изделие в термокамеру – для дальнейшей термостатики.

Тепловентиляторы прогревают горячей струей воздуха внутреннюю поверхность трубы до 350°C – горячая основа для заливки пенополиуретана готова. Специальное устройство вращает трубу на поворотной оси. С двух сторон торцы изделие снабжают заглушками с небольшими дренажными просветами для воздуха вывода проволоки.

Винтами крепят заглушки, чтобы предупредить отток не застывшего сырья из пространства между трубами. Заливочная машинка регулируется на пульте управления, где выставляют основные параметры заливки. Они зависят от типа сырья, длины и формы труб. Лейку для впрыскивания ППУ заливочной машины подводят к отверстию трубы и производят быстрый ввод смеси. Дальнейшая цель – отвердение термоизоляционного слоя в межтрубном пространстве.

Далее изделия переводятся на участок контроля и лабораторной проверки качества. Сертифицированные изделия сортируют, маркируют и упаковывают. По завершении процесса гидроизоляции на торцах труб для тепловых сетей их штабелируют на стеллажах – до 5-6 изделий.

Обратите внимание! В Европе основные требования к предварительной изоляции из ППУ для прокладки подземных коммуникаций регулировались европейским стандартом – EN253. Он отражался и в сопроводительной документации.

В РФ производители предизолированных изделий, технологи и разработчики выработали единый российский стандарт – ГОСТ 30732-2001. Стандартизация вступила в законную силу 01.07.2001 года. В нормативном документе отражены требования к изделиям ППУ изоляции и комплектующим к предизолированным трубам. Эксплуатация предизолированных изделий в коммуникациях предполагает учет теплопроводности газов. Этот показатель растет по мере повышения температуры. Однако этот показатель не способен существенно повлиять на сами трубы и изолирующий слой пенополиуретана.

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.

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. 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:

1. Полибутен, составляющий основу трубы Флексален, имеет теплопроводность ниже, чем материалы других аналогов.
2. Теплоизоляция труб Флексален выполнена из вспененного полиэтилена, имеющего высокие теплоизолирующие свойства.
3. Полная герметичность и самая высокая влагоизоляция среди аналогичных предизолированных труб.
4. Трубы имеют высокую гибкость, значительно упрощающую и удешевляющую монтаж трубопровода.
5. Трубы Флексален можно сваривать, что позволяет избежать использования пресс-фитингов, сужающих проходное сечение в аналогичных системах.
6. Трубопроводные системы Флексален являются самокомпенсирующимися, что исклбчает необходимость использовать компенсаторы, упрощает и удешевляет монтаж.
7. 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.

Для нормального функционирования любого трубопровода необходима защита от механических повреждений и негативного воздействия окружающей среды, чаще всего от низких температур. По статистике причиной большинства аварий является холод. Теплоизоляция из минеральной или базальтовой ваты обеспечивает достаточно надежную защиту. Но ее монтаж и обслуживание связаны с большими трудозатратами. Поэтому были разработаны предварительно изолированные трубы с синтетическим теплозащитным слоем.

Эти изделия похожи на дымоходы, выполненные по технологии «сэндвич». В общем виде предизолированные конструкции выглядят как один или несколько цилиндров, помещенных в оболочку большего диаметра. Пространство между ними залито синтетическим наполнителем. Чаще всего используется пенополиуретан (ППУ).

Центральная труба изготавливается из стали, но есть разновидности с одной или несколькими из пластика. Для защиты пенополиуретановой прослойки от намокания и механических повреждений применяется металлическая оцинкованная лента или полиэтилен. Внутри находится специальный провод, позволяющий контролировать состояние системы и оперативно выявлять возникающие дефекты. За счет применения специальных технологий обеспечивается прочное соединение слоев между собой. В итоге получается цельное изделие, а не набор элементов.

Преимущества предизолированных труб с ППУ

Благодаря высоким эксплуатационным характеристикам эти изделия начали теснить другие виды. Рост популярности обеспечивается следующими достоинствами:

1. Благодаря простоте укладки и отсутствию необходимости устройства колодцев сроки монтажа и трудозатраты сокращаются в 2-3 раза.
2. Потери тепла снижены до 2 %. У обычных труб они доходят до 40 %.
3. Увеличен в 3-5 раз срок службы по сравнению со старыми технологиями.
4. Высокая надежность предизолированных изделий и их соединений снижает затраты на ремонт.
5. Встроенный дистанционный контроль позволяет своевременно выявлять неисправности.
6. Не нужно заземление и дренаж.
7. Надежная защита от коррозии и негативных воздействий.

Технология и конструкция

Чтобы обеспечить высокую прочность соединения трубы с теплоизолирующим слоем, ее поверхность подвергается дробеметной обработке. Помимо удаления ржавчины и грязи, это позволяет получить шероховатую текстуру. С этой же целью защитная оболочка с внутренней стороны обрабатывается коронарным разрядом.

Затем трубу кладут на монтажный стол, контролируя ее положение центраторами и СОДК. После чего с помощью лебедки перемещают внутрь внешней оболочки и по конвейеру отправляют в термокамеру. Горячим воздухом, подаваемым вентилятором, труба нагревается до 350 ⁰C. Для равномерного распределения температуры ее заставляют вращаться. С обоих концов устанавливаются заглушки с отверстиями для выхода воздуха. Их закрепляют винтами, чтобы жидкий состав не просачивался из пространства между труб.

Параметры формирования теплоизолирующего слоя устанавливаются на пульте заливочной машины. Их значения зависят от вида сырья, длины и формы изделия. Жидкий ППУ быстро впрыскивается с помощью лейки. После его отвердения конструкция отправляется на проверку качества. По окончании сертификации трубы маркируются, упаковываются.

Свойства пеноизола

По внешнему виду он похож на пенопласт, но обладает совершенно другими качествами. По основным характеристикам практически не уступает ППУ, но стоит дешевле и технология создания теплоизолирующего слоя проще, так как не требуется нагрев. Состав готовят из карбамидной смолы, пенообразователя, отвердителя, воды. После вспенивания сжатым воздухом его под давлением заливают в пространство между трубами.

Пеноизол часто используется в производстве предизолированных изделий, так как обладает массой достоинств:

1. Высокой прочностью. По нему можно ходить, не создавая повреждений.
2. Малым весом.
3. Низкой теплопроводностью.
4. Хорошей паропроницаемостью, поэтому на нем не образуется плесень.
5. Сохранением формы и качества при намокании и последующем высыхании.
6. Длительным сроком эксплуатации – от 70 лет.

Иногда встречаются трубы, утепленные пенопластом, гибкие разновидности, покрытые вспененным полиэтиленом, и прочие. Однако они по всем параметрам уступают рассматриваемым типам, а стоят дороже, поэтому широкого распространения не получили.

Виды предизолированных труб

Производители выпускают три модификации. Предварительно изолированные изделия бывают:

1. Жесткие. Стандартный вариант, у которого толщина теплозащитного слоя зависит от условий применения. Для северных регионов его делают от 10 см, в теплых районах – до 5 см. Защитный слой изготавливается из металлической ленты, иногда используется нержавейка. Трубы этого вида применяются для монтажа магистральных и высоконапорных коммуникаций в промышленности, стояков в высотных зданиях.
2. Гибкие. Изделия отличаются от предыдущего вида тем, что вместо металлической ленты для выполнения защитного слоя применяется гофрированный пластик. Это позволяет прокладывать стальные плети с небольшим радиусом. Гибкие пластиковые трубы допускается гнуть под нужным углом и даже выкручивать. Если утеплительный слой будет поврежден, это существенно не повлияет на функционирование системы. Они выпускаются в бухтах длиной до 100 м.
3. С комбинированной разводкой. У этих разновидностей под общим теплоизоляционным слоем размещено несколько полимерных труб. В такой конструкции они надежно защищены от замерзания и механических повреждений. Объединение нескольких труб позволяет монтировать компактные разветвленные системы со значительной экономией утеплителя. Но в случае повреждения одной из них нужно снимать защитный слой со всех. И сначала придется повозиться с определением места порыва.

Солидные производители к своим предизолированным трубам выпускают полный ассортимент защищенных соединительных элементов.

Сферы использования

Изделия применяются для монтажа канализаций, водопроводных и отопительных сетей. Благодаря хорошей защищенности их часто используют для транспортировки газа и нефтепродуктов. В период капитального ремонта теплосетей ими заменяются старые трубы.

Внутренний монтаж выполняется пластиковыми разновидностями, если температура воды не превышает 95 ⁰C. Воздушные трассы, магистральные коммуникации большого диаметра и сети с температурой теплоносителя до 150 ⁰C монтируются из стальных видов. Бесканальным подземным методом могут прокладываться оба типа.

Гибкие длинномерные изделия из пластика стоят дороже, чем стальные разновидности. Однако строительство из них трубопровода малого диаметра с большим количеством поворотов обойдется дешевле. Это объясняется тем, что при монтаже не потребуются дорогостоящие фитинги и компенсаторы. За счет ускорения установки сокращаются трудозатраты, отпадает надобность в ремонтных работах, вызванных коррозией.

Особенности монтажа

Для изменения направления прокладки от 15 до 90⁰ используются предизолированные отводы. Если угол поворота меньше 15⁰, производится подрезка трубы в нескольких местах не более 5⁰ в каждом. Компенсация температурного расширения выполняется L, Z, U-элементами или предварительным нагревом труб во время прокладки.

При соединении или резке элементов электро- и газосваркой торцы теплоизоляции и защитного слоя должны защищаться экранами от попадания искр и пламени. Стыки герметизируют муфтами с термоусадочными кольцами, предварительно одетыми на трубопровод. В их полость заливается монтажная смесь или пенополиуретан. Сверху место соединения закрывается специальной оболочкой из полиэтилена. Сварку допускается производить при температуре не менее 0 ⁰C, а герметизацию – не ниже 10 ⁰C. Во время дождя работа осуществляется под навесом.

При укладке коммуникации в траншее на ее дно насыпается песчаная подушка толщиной 10 см. Провода сигнализации должны находиться сверху. При глубине траншеи меньше 0,5 м ее накрывают бетонными плитами. После завершения монтажа и испытания на наличие протечек производится гидравлическая изоляция конца трубопровода термоусадочным рукавом.

Нормативы ГОСТ

Предизолированные изделия и комплектующие для них должны проходить проверку на соответствие стандартам. В зависимости от марки материала трубы изготавливаются по ГОСТ:

• 8731;
• 8733-77;
• 10704;
• 107106;
• 20295 и прочих.

Основные характеристики утеплителя ППУ по ГОСТ 16330:

• после отвердения размер его пор должен быть в интервале от 0,2 до 1 мм;
• тепловое расширение при нагреве до 110 ⁰C не должно быть меньше 3 %;
• водопоглощение может составлять не больше 10 % от объема после 90 минут кипячения;
• предел плотности – 60 кг/м³;
• упругость при сжатии – от 0,3 МПа, но не выше 10 % деформирования по любому направлению.

Для других видов утеплителя может применяться ГОСТ 18599. За рубежом производство ППУ изоляции регулируется европейским стандартом EN253. Эта информация должна указываться в сопроводительных документах.

Качественные защитные оболочки из полиэтилена по ГОСТ 16330 выдерживают растяжение на 350 % при разрыве. Стойкость при температуре 80 ⁰C и стабильном давлении – 165 (если первоначальное напряжение 4,6 МПа), а при 4 МПа – не меньше 1000. Устойчивость к равномерным нагрузкам на растяжение величиной 4 МПА при 80 ⁰C в растворе поверхностно-активных веществ – не менее 2000. Указанные значения действительны для термосветостабилизированного полиэтилена темной окраски. Изготовление из иных материалов нормируется другими стандартами.

Требования, предъявляемые к предизоляционным изделиям российского производства, указаны в ГОСТ 30732-2001. В их маркировку включены следующие обозначения:

• наименование: труба, отвод и прочее;
• вид материала: Ст.;
• наружный диаметр;
• толщина стенки;
• тип изоляции: стандартная – 1, усиленная – 2;
• сокращенное название теплоизоляционного слоя: пенополиуретан – ППУ;
• материал защитной оболочки: полиэтилен – ПЭ, оцинкованная стальная лента – ОЦ;
• номер регламентирующего документа.

Маркировкой Труба Ст. 76×3,5-2-ППУ-ПЭ ГОСТ 30732-2001 обозначается стальное изделие с внешним размером 76 мм, толщиной стенки 3,5 мм, усиленной ППУ изоляцией в оболочке из полиэтилена.

Заключение

Поскольку у предизолированных труб из-за небрежной доставки могут деформироваться внешние слои, их нужно перевозить на автомобилях с удлиненным прицепом. Использование неприспособленного транспорта приводит к повреждению теплоизоляционного слоя. На дно кузова рекомендуется положить деревянные бруски и принять меры по защите труб от раскатывания. Перевозка при температуре воздуха ниже 18 ⁰C запрещена. Подъем и опускание должны производиться специальными траверзами с мягкими полотенцами. Применение тросов и цепей исключается.