ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРЕДИЗОЛИРОВАННЫХ ТРУБ ППУ

АННОТАЦИЯ

В статье произведена оценка состояния тепловых сетей России с точки зрения их энергоэффективности и надежности. Исследованы вопросы эффективности использования предизолированных труб ППУ тепловых сетей, нормативных тепловых потерь при их использовании, технико-экономические показатели использования предизолированных труб ППУ для тепловых сетей.

Ключевые слова: теплоснабжение, тепловаяизоляция, надежность, тепловые сети, пенополиуретан, пенополимерминерал, энергетический потенциал, теплопровод, энергоэффективность.

В рамках реализации Федерального закона № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» в практику строительства активно внедряются новые материалы и технологии, позволяющие существенно сохранять энергетические и материальные ресурсы при эксплуатации объектов капитального и линейного строительства, а так же увеличить срок их службы.

Анализ реализации энергетической стратегии России на период до 2020 года [1] показывает, что использование некачественных теплоизоляционных материалов в процессе строительства теплотрасс является причиной одной из основных проблем энергосбережения в России. К сожалению, на сегодняшний день нельзя признать удовлетворительной внедрение энергетической стратегии на период до 2020 года: не произошло уменьшение тепловых потерь системы централизованного теплоснабжения на 60 %, а так же увеличения производства тепловой энергии на 34 % [2].

Это подтверждает существующая статистика [2]: износ основных фондов централизованного теплоснабжения увеличился с 65 % до 70 % с 2010 года; срочный капитальный ремонт или полная замена требуются 82 % тепловых сетей, при этом теплопотери тепловых сетей составляют 30 %. На 100 км теплопроводов централизованного теплоснабжения приходится более 70 повреждений. Вышесказанное показывает, что основным направлением экономической и энергетической политики страны является повышение эффективности в сфере теплоснабжения.

Значительный износ тепловых сетей требует значительных финансовых затрат. Применение предизолированных труб ППУ изоляции позволит сократить потери теплоносителя, повысить его энергетический потенциал, увеличить срок службы, что должно привести к снижению тарифов на тепловую энергию и достижения поставленных целей до 2030 года.

Трубопровод – это главная и основная часть инженерно-коммуникационной инфраструктуры жилых и производственных зданий. От качества самих труб и их изоляции целиком зависит эксплуатационный срок службы инженерных систем. Трубопровод с течением времени быстро изнашивается по разным причинам – коррозия и перепады температур, нарушения правил изготовления, монтажа и эксплуатации. [3, с. 75]

Рисунок 1. Элемент трубопровода в ППУ-изоляции

ПИ – трубопроводы  предназначены  для  прокладки тепловых сетей с рабочим давлением 1,6 МПа и температурой теплоносителя до 403°К (130°С) с допустимым кратковременным повышением температуры до 423°К (150°С).

Главным условием реализации этих преимуществ, изначально заложенных в современный качественный теплоизолирующий материал и реализуемый при помощи отработанной детально технологии её наложения в условиях заводских, когда может быть системное формирование как текущего, так и входного контроля за потребляемыми материалами, этапами изготовления и готовой пенополиуретановой продукции, приоритетом является соблюдение требований, находящихся в ГОСТ №30732-2006 и Технологических Регламента таковых производств. Главная задача, которая в итоге должна быть достигнутой для изготовления трубы пенополиуретана должного качества – достижение полноценной герметичной системы в трубной конструкции «стальная труба — пенополиуретан — защитная труба-оболочка из полиэтилена или оцинкованной стали». [5, с. 47]

Анализ работ, выполненных за последнее время, свидетельствует об активном исследовании вопросов совершенствования производства, повышения качества монтажа и эксплуатации трубопроводов в ППУ изоляции, исследования взаимосвязи между дефектами качества и тепловыми характеристиками зданий, соблюдения сроков строительства [2-3].

Значительное количество исследовательских работ, направленных на повышение энергоэффективности теплоснабжения, выполнили Слепченок В.С., Петраков Г.П., Половников В.Ю. [3, 4]. Рекомендации по надежной и бесперебойной работе тепловых сетей и требования к качеству, выпускаемых труб в ППУ изоляции, изложены в РМД 41-11-2012.

Авторы на основании анализа различных нормативов, регламентирующих использование теплоизоляционных материалов для бесканальной прокладки теплопроводов, а также выполненных технико-экономических расчетов, исходя из расчетных значений годового экономического эффекта от замены старых трубопроводов тепловых сетей диаметром 159 мм, сделали вывод о предпочтительности использования при подземной бесканальной прокладке тепловых сетей в следующей последовательности: теплоизоляция из ППУ, ФЛ, АПБ-У.

В таблице 1 приводится результаты технико-экономического анализа теплоизоляционных конструкций тепловых сетей диаметром 159 мм.

Таблица 1.

Результаты технико-экономического анализа теплоизоляционных конструкций тепловых сетей

По результатам сравнения ППУ – изоляция превосходит аналоги по основным свойствам: теплопроводности и длительности безотказной эксплуатации. Считавшееся наиболее дешевым и перспективным направление водного вспенивания после накопленного практического опыта (Бельгия, Германия) по эксплуатации трубопроводов показало низкую долговечность теплоизоляции по сравнению с нормируемыми показателями. ППУ на их основе имеют значительно более высокую теплопроводность из-за наличия в парах СО2 (0.03 - 0.038 Вт/мК). Для придания пенопласту большей теплостойкости расходуется значительное количество полиизоцианата до соотношения 1:1.9 (создание изоциануратной структуры). [7, с. 49]

В работе Полякова В. А. показано, что применение трубопроводов в ППУ ПЭ изоляции снижает сроки строительства в 3-4 раза, повышается экономичность строительства, снижается эксплуатационные издержки и затраты на текущий ремонт по сравнению с канальной прокладкой трубопроводов с применением минеральной ваты. [8]

Существенно повышает надежность работы ПИ – трубопроводов  наличие системы оперативного дистанционного контроля    состояния    ППУ - изоляции (СОДК), которая позволяет  своевременно обнаружить  и устранить протечку теплоносителя, предотвращая аварии типичные для тепловых сетей других конструкций.

Высокую  экономическую эффективность использования ПИ - трубопроводов определяют следующие показатели:

- упрощение строительства, эксплуатации и ремонта;

- увеличение срока службы до 30-40 лет (традиционные типы трубопроводов – 5 – 10 лет);

- снижение тепловых потерь до 8% (традиционные типы трубопроводов – 30 – 40%);

- снижение капитальных затрат на 15-20% (не требуется  строительство железобетонных каналов и камер для запорной арматуры);

- снижение эксплуатационных затрат в 9 раз;

- снижение ремонтных затрат в 3 раза. [7]

Исходя из этого, меры по достижению монтажа и выпуска качественной трубной пенополиуретановой продукции лежат в мерах, гарантирующих отсутствие проникновения влажности и герметичность в теплоизоляторе пенополиуретана.

Как и любой теплоизолирующий материал, ППУ при увлажнении довольно заметно понижает свои теплоизолирующие и прочностные показатели, а использование ППУ с низкой термоустойчивостью в любом случае доводит до деструкции полимерной структуры в процессе использования пенополиуретановой трубы. В свою очередь, это приводит к возникновению в зазорах мостиков холода между трубой из стали, пенопластом пенополиуретана и оболочкой, также резко снижает теплоизолирующие показатели системы.

Проникающая влага в теплоизолирующий слой из пенополиуретана и выделяемые в итоге галогенов ионы (хлора в основном), могут быть для трубы из стали источником коррозии (преимущественно у полиизоцианатов), так как возникает активная коррозионная среда.

Таким образом, при эксплуатации подземных трубопроводов, для прокладки которых использовалась труба ППУ ПЭ, удается значительно снизить потери тепловой энергии. В сравнении с использовавшимися ранее рулонными материалами эффективность теплозащиты из пенополиуретана в 2-3 раза выше. Не менее важно, что труба ППУ ПЭ герметично изолирована от воды — срок службы защищенных от проникновения влаги металлических труб продлевается до 40-50 лет.

Кроме случаев аварийного повреждения внешней оболочки, труба ППУ ПЭ надежно защищена от коррозии. Полиэтилен является диэлектриком, поэтому металлическим трубам не угрожают блуждающие токи, которые в обычных условиях являются главным виновником коррозии помещенных под землю металлических конструкций. Так как труба ППУ ПЭ обеспечивает длительный срок работы теплотрасс без серьезных аварий, удается ежегодно экономить значительные средства на их обслуживании и ремонтах. В масштабах страны — это сотни миллионов рублей.

Список литературы:

1. Энергетическая стратегия России на период до 2020 года: утверждена распоряжением Правительства РФ от 28 августа 2003 года № 1234-р // Собрание законодательства РФ. 2003.
2. Павлова Д. В. Анализ и проблемы исследований труб централизованного теплоснабжения с предварительной изоляцией из ППУ и ППМ // Современные научные исследования и инновации. 2016. № 5 URL: http://web.snauka.ru/issues/ 2016/05/67651
3. Половников В. Ю., Глазырин Е. С. Численный анализ влияния инженерных сооружений на тепловые потери бесканальных теплопроводов // Инженерностроительный журнал. 2014. № 2. С. 5–3.
4. Слепченок В. С., Петраков Г. П. Повышение энергоэффективности теплоизоляции трубопроводов тепловых сетей северных и северо-восточных регионов России // Инженерно-строительный журнал. 2011. № 4 (22). С. 26–32.
5. Ковалевский В. Б. Энергоэффективность тепловых сетей бесканальной прокладки // Новости теплоснабжения. 2010. № 1. С. 40–43.
6. Мухаметрахимов Р. Х., Панченко А. А. Изучение особенностей системы контроля качества при строительстве наружных сетей водоснабжения и канализации // Известия КГАСУ. 2017. № 4 (42). С. 360–367.
7. Технология производства труб ППУ в ДЗТИ // DZTI.RU: Донской завод трубной изоляции. 2016. URL: http://dzti.ru/about-us/proizvodstvo-trubi-ppu
8. Поляков В. А. Применение предизолированных трубопроводов в ППУ изоляции – основной путь создания энергоэффективных и надежных тепловых сетей // PPUTRUBA.RU: Ассоциация производителей и потребителей трубопроводов с индустриальной полимерной изоляцией. 2015. URL: http://www.pputruba.ru/stata_ polyakov.pdf