Эффективные системы изоляции труб предприятия «Сармат»
Долговечность тепловых сетей в 2-3 раза ниже, чем за рубежом, и не превышает 10-15 лет (вместо нормативных 25), а труб горячего водоснабжения - и того меньше (от 2 до 5 лет). При этом только в России необходимо ежегодно восстанавливать не менее 10-15% ранее проложенных тепловых сетей, а фактически ремонтируется не более 3-5%.
Описанная ситуация в полной мере характерна и для Беларуси. В качестве примера приведем официальные статистические данные за 1997 год. Из общего валового потребления топливно-энергетических ресурсов в Беларуси за 1997 год, равного 36,495 млн т у.т., на производство тепловой энергии использовано 13,985 млн т у.т. Из них 0,77 млн т у.т. составили потери только в магистральных теплосетях ("Архитектура и строительство", №4/1999).
В силу этого снижение потерь на теплотрассах становится одной из важнейших задач государства в области энергосбережения. И не только из-за огромной непосредственной экономии, но и потому, что это позволяет резко повысить эффективность многих других мероприятий в области энергосбережения, проводимых в Беларуси, - таких, как термореновация зданий и сооружений, замена устаревшего оборудования в котельных на более современное, установка приборов учета и систем автоматического регулирования, окон со стеклопакетом. Без этого такие мероприятия становятся бессмысленными и экономически неоправданными, поскольку сэкономленное в домах тепло все равно уйдет в атмосферу, только теперь не через стены домов и окна, а через теплотрассы.
Предизолированные трубы
Одним из самых эффективных и недорогих путей решения этой проблемы в Беларуси, по мнению специалистов, является широкое внедрение в практику строительства тепловых сетей трубопроводов с пенополиуретановой теплоизоляцией в полиэтиленовой оболочке типа "труба в трубе". (Для теплоизоляции существующих теплотрасс применяются другие технологии, о которых мы расскажем в одном из следующих номеров СиН - Авт.).
В данной статье мы познакомим читателей с системами изоляции труб в заводских и полевых условиях с применением пенополиуретана, которые разработаны специалистами минского предприятия "Сармат" и применяются как в гражданском, так и промышленно-энергетическом секторе.
В Западной Европе предизолированные трубы, или ПИ-трубы, успешно применяются с середины 60-х годов. Их основные преимущества перед существующими конструкциями очевидны. Это повышение долговечности трубопроводов в 2-3 раза (до 30 лет), снижение тепловых потерь с 20-30% до 2-4%, эксплуатационных расходов - в 9 раз, расходов на ремонт теплотрасс - в 3 раза, капитальных затрат в строительстве - в 1,3 раза, наличие системы оперативного дистанционного контроля за увлажнением изоляции. Такие трубы (при условии соблюдения технологии их прокладки) способны служить более 30 лет, не требуя особой профилактики.
Только в России за последние годы проложено более 2 тыс. км ПИ-труб в двухтрубном исчислении. За последние десять лет там построено более 50 крупных, средних и мелких заводов и цехов по выпуску предварительно изолированных труб. Их общая мощность - более 2 тыс. км в год, хотя в силу различных причин производится значительно меньше.
Несколько слов о производстве
Хотя в этой сфере российские специалисты заметно обошли белорусских коллег, и в Беларуси соответствующая производственная база находится на достаточно высоком уровне. Примером служит производство ПИ-труб предприятия "Сармат", созданное в Минске в 1996 г. Отметим, что это было первое подобное производство, открытое в Беларуси. Сейчас в республике их уже четыре. К сожалению, некоторые потребители ПИ-труб в Беларуси лучше знакомы с достижениями российских производителей в этой сфере, нежели своих, белорусских. Так, автору данной статьи недавно пришлось быть свидетелем того, как специалист крупного оршанского предприятия, прибывший в Минск на одну из строительных выставок, искренне изумился, узнав, что подобные производства есть и в Минске, а не только в России, откуда поставлялись ПИ-трубы для нужд этого предприятия.
Прежде чем рассказать о номенклатуре ПИ-труб, выпускаемых "Сарматом", несколько слов о самом производстве. Оборудование, смонтированное в 1996 г., позволяет производить трубы диаметром Dy=20-350 мм и фасонные изделия к ним. Производительность заливочной установки по изготовлению изделий из пенополиуретана (при соотношении смешивания 1:1) - 20-100 л/мин. В настоящее время "Сармат осуществляет модернизацию своего производства: идет работа по монтажу более мощной заливочной установки, которая позволит выпускать предизолированные трубы диаметром до 600 мм включительно.
Помимо этого, сейчас изготавливается комплект оборудования для собственного производства фасонных изделий (тройников, отводов). В конструкторском бюро "Сармата" разрабатывается документация для запуска производства предизолированных компенсаторов Dy=20-600 мм. Наряду с уже имеющимся оборудованием оно позволит полностью удовлетворять потребности отечественных предприятий и строительно-монтажных организаций при сооружении и реконструкции теплотрасс.
Объемы производства с 1996 г. увеличились многократно: если в указанном году "Сармат" отгрузил заказчикам первые 400 погонных метров ПИ-труб, то в 2000 г. - уже 20 тыс. п.м. Основными потребителями продукции "Сармата" являются предприятия коммунальной сферы, приобретающие преимущественно трубы небольшого диаметра, а также службы и организации, работающие в области энергетики, которые приобретают для своих нужд в основном трубы большого диаметра.
Изоляция труб в заводских условиях
При строительстве новых теплотрасс специалисты рекомендуют технологию, основанную на применении труб, предварительно изолированных в заводских условиях. Они представляют собой трехслойную систему "труба в трубе": внутренняя труба для теплоносителя, изготовленная из металла (чаще всего стали и чугуна) либо других материалов, теплоизоляционное покрытие из пенополиуретана и внешняя защитная оболочка - полиэтиленовая (как для бесканальной, так и для воздушной прокладки), либо из оцинкованной жести (для воздушной прокладки). По требованию заказчика теплотрассы с предизолированными трубами могут оснащаться контрольно-сигнализирующей системой для обнаружения аварий.
Внутренняя труба
Для своего производства "Сармат" использует цельнотянутые или прямошовные стальные трубы, изготовленные из сталей различных марок, заложенных в проекте теплотрасс, диаметром Dy=20-800 мм.
По специальному заказу производится изоляция труб, изготовленных из термопластичных материалов (полипропилен, полиэтилен и поливинилхлорид). Эти трубы предназначены для горячего и холодного водоснабжения, систем отопления с температурой теплоносителя до 90°С. Преимущества таких труб - простота монтажа, относительно низкая стоимость, стойкость к замерзанию и зарастанию солевыми отложениями. Помимо гражданского строительства, трубы из термопластичных материалов используются также в промышленном секторе (химические производства) и выпускаются диаметром Dy=15-70 мм.
Высокую эффективность демонстрируют также стеклопластиковые трубы, поставляемые из России. По специфике применения они достаточно универсальны, применяются как в гражданском, так и промышленном секторе. Особенно такие трубы рекомендуются для хозяйственного водоснабжения (трубопроводы горячего и холодного водоснабжения с температурой теплоносителя до +120°С), напорной и самотечной канализации, в качестве обсадных и водоприемных труб для скважин питьевой воды, а также для транспортировки жидких пищевых продуктов (трубопроводы для транспортировки молока и минеральных вод, вакуумопроводы).
Особый интерес стеклопластиковые трубы представляют для промышленных производств, в том числе с агрессивной средой, а также тяжелыми условиями эксплуатации (давление до 25 кгс/см2 и температура теплоносителя до +120оС). Они применяются при строительстве нефтепродуктопроводов, вентиляционных труб (особенно для агрессивных газообразных сред), химических стоков и поставляются диаметром Dy=20-150 мм.
Стеклопластиковые трубы имеют по сравнению с металлическими и пластиковыми трубами массу преимуществ: высокую удельную прочность, сопоставимую с прочностью металлических труб, при весе, в пять раз меньшем, а также высокую коррозийную стойкость, надежность и долговечность (гарантия 30 лет), кроме того, не зарастают отложениями и обладают малым гидравлическим сопротивлением. Они требуют минимальных затрат при монтаже и обслуживании, имеют высокую ремонтопригодность. Наряду с самими трубами "Сармат" поставляет и полный комплект фасонных изделий.
Изоляция
Теплоизоляционный слой в ПИ-трубах с температурой теплоносителя до 150°С выполняется из жесткого пенополиуретана (ППУ). При более высоких температурах теплоносителя (до +700°С) используется двухслойное покрытие из минеральной ваты и ППУ (подробнее об этом - в следующих номерах СиН).
Пенополиуретановый слой изготавливается на основе двух озононеразрушающих химических компонентов - полиола и изоцианата. В результате реакции образуется однородный материал с закрытыми порами. При теплоизоляции сварных стыков ПИ-труб в полевых условиях используются те же компоненты, что и в заводских.
Основные свойства ППУ отвечают требованиям Европейского стандарта Е №253 и белорусских строительных норм (коэффициент теплопроводности - не более 0,033 ВТ/(м°К), общая плотность - 80 кг/м3, кажущаяся - 60 кг/м3).
Механические свойства ППУ следующие: сопротивление на сжатие - не менее 0,30 МПа, сопротивление на срез - 0,13-0,40 МПа. Срок службы изоляционного слоя, выполненного из жесткого ППУ, составляет не менее 30 лет, что подтверждено результатами испытаний лаборатории Ганновера (ФРГ) №848.0852 от 27.09.1999г.
Внешняя защитная оболочка
Для бесканальной прокладки трубопроводов в грунте производятся ПИ-трубы с внешней защитной оболочной из полиэтилена высокой плотности, имеющей коэффициент теплопроводности не более 0,43 Вт/(м°К), плотность 950 кг/м, высокую прочность при растяжении. Полиэтиленовые трубы выполняются без шва, устойчивы к механическим повреждениям и коррозии, а также действию ультрафиолетовых лучей.
Для надземной (воздушной) прокладки трубопроводов применяются ПИ-трубы и фасонные изделия с оболочкой, изготовленной из оцинкованной стали толщиной 0,6-1,0 мм со спиральнозавальцованным замком.
Контрольно-сигнализирующая система
Предизолированные трубы и детали могут быть оборудованы сигнальной системой обнаружения аварий. Она позволяет персоналу, обслуживающему трубопроводы, вовремя обнаружить прорывы теплотрасс, и представляет собой два медных провода, вмонтированных в слой изоляции из ППУ в процессе производства предизолированной трубы, а также контрольные приборы. Поставляемые "Сарматом" системы обнаружения утечек (CWA 6000 и Brandes) обеспечивают постоянный контроль уровня влажности изоляции в тепловых сетях: если этот уровень повышается, сопротивление прохождению электрического тока в этом месте резко уменьшается, и на контрольные приборы поступает соответствующий сигнал, который затем передается на центральный пост. Указанные системы позволяют с точностью определить место аварии и оперативно ее ликвидировать.
Изоляция труб в полевых условиях
Полуцилинды из ППУ
Для теплоизоляции уже смонтированных труб в проходных или непроходных каналах, а также замены вышедшей из строя минераловатной или другой изоляции "Сарматом" разработана технология утепления труб в полевых условиях полуцилиндрами из пенополиуретана.
Полуцилиндры производятся в заводских условиях, затем они доставляются непосредственно на трассу и крепятся к трубе.
Гидроизоляция такой трубы при подземной прокладке теплотрассы осуществляется с помощью специальной термоусаживающей двухслойной полиэтиленовой пленки толщиной 0,7-1,3 мм. При воздушной прокладке и прокладке трубопроводов в помещениях - с помощью оцинкованной жести, клеящей полиэтиленовой гидроизоляционной пленки с алюминиевым напылением (если трубопровод подвержен солнечному воздействию) либо с напылением эластомера SN-1532. Может также применяться упрочненное покрытие на основе эластомера.
В настоящее время "Сармат" ведет опытно-конструкторские работы по созданию новых покровных материалов для защиты воздушных теплотрасс от климатических и физико-механических воздействий. В частности, проводятся испытания защитного покрытия из стекловолоконной сетки, армированной полиуретаном-эластомером. Первые проведенные испытания дали обнадеживающие результаты. Это позволит отказаться от применения оцинкованной жести на теплотрассах.
Полуцилиндры из высокоэффективной минеральной ваты
Реконструкция существующих тепловых сетей может также осуществляться с помощью матов из минеральной ваты Rockwool, изготовленных по датской технологии. Эта технология имеет свои преимущества, одно из которых - высокая температура изолируемой поверхности (до 1000°С). Об этой системе изоляции теплотрасс будет рассказано в следующих номерах СиН.
Нормативная база
Следует отметить, что создание производства предизолированных труб в "Сармате" шло параллельно с созданием нормативной базы в этой области. На тот момент она практически отсутствовала. В настоящее время специалистами предприятия "Сармат" разработаны "Рекомендации по проектированию и строительству тепловых сетей из предизолированных труб, производимых согласно ТУ РБ 14739482.130-97", а также инструкция по монтажу трубопроводов из ПИ-труб, производимых "Сарматом". Позже некоторые из этих документов были учтены при создании государственных нормативных документов, таких как "Пособие по проектированию и монтажу предизолированных труб", СТБ на ПИ-трубы и некоторых других. В настоящее время специалисты "Сармата" работают над новым документом - "Рекомендациями по изготовлению и монтажу системы обнаружения и локализации аварий на теплотрассах". Отметим, что специалисты давно ждут этого документа, поскольку этот вопрос пока не урегулирован государственными нормативными документами.Александр ПАТУТИН
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 25 за 2001 год в рубрике изоляция
