В современном мире, где вопросы энергоэффективности и экологичности выходят на первый план, пенополиуретановая изоляция (ППУ) играет все более важную роль. Она зарекомендовала себя как один из самых надежных и эффективных материалов для теплоизоляции различных объектов, и в особенности, тепловых сетей.
Что такое ППУ изоляция и почему она важна?
Пенополиуретановая (ППУ) изоляция — это современный метод теплоизоляции трубопроводов, который обеспечивает надежную защиту от потерь тепла, механических повреждений и воздействия внешней среды. Она представляет собой покрытие из пенополиуретана, которое наносится на поверхность трубы и образует монолитную конструкцию.
Пенополиуретановая изоляция в тепловых сетях — это современный метод теплоизоляции трубопроводов, который обеспечивает надёжную защиту от потерь тепла, механических повреждений и воздействия внешней среды.
Она представляет собой покрытие из пенополиуретана, которое наносится на поверхность трубы и образует монолитную конструкцию. Такая изоляция обладает отличными теплоизоляционными свойствами, долговечностью и устойчивостью к агрессивным воздействиям.
Пенополиуретан (ППУ) — это группа газонаполненных пластмасс на основе полиуретанов, состоящая на 85–90% из инертной газовой фазы. ППУ бывают жёсткими и эластичными («поролон»). Они используются в качестве тепло- и звукоизоляции, мягких покрытий, набивки в быту и промышленности, а также в качестве амортизирующей упаковки.
К преимуществам пенополиуретановой изоляции (ППУ изоляции) относятся:
1. Высокая эффективность теплоизоляции, так как ППУ — один из самых эффективных материалов для теплоизоляции. ППУ изоляция имеет самый низкий коэффициент теплопроводности пенополиуретана из перечисленных материалов: 0,032-0,035 Вт/(м 0С). Соответственно, теплоизоляционные конструкции из пенополиуретана соответствуют требованиям действующего нормативного документа СНиП 41-03-2003 “Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов” по части энергетической эффективности тепловой изоляции и теплоизоляционных конструкций.
2. Теплоизоляционные конструкции из пенополиуретана имеют меньшую плотность и массу по сравнению с другими материалами (т.е. ППУ изоляция более легкая по сравнению с АПБ изоляцией и ППМ изоляцией).
3. Полная комплектность заводского изготовления ППУ изоляции: тройники, отводы, компенсаторы, арматура.
4. При использовании пенополиуретановой изоляции не требуется нанесения антикоррозионного покрытия на стальные трубопроводы под изоляцию.
5. Защита от внешней коррозии трубопровода: ППУ пена не только обеспечивает высокую теплоизоляцию, но и защищает трубопровод от коррозии. Защитный слой пены предотвращает контакт металлических труб с агрессивными веществами, что снижает вероятность коррозии труб.
6. Устойчивость к влаге: ППУ-изоляция обладает высокой устойчивостью к влаге, что позволяет использовать такие трубопроводы в условиях повышенность влажности или при необходимости контакта с жидкостями.
7. Простота монтажа: Трубопроводы с ППУ-изоляцией легко монтируются, что позволяет сократить время и затраты на установку. Кроме того, изоляция ППУ обеспечивает герметичность соединений труб, что снижает вероятность протечек.
8. Долговечность: трубопроводы с ППУ-изоляцией обладают высокой долговечностью благодаря защите от коррозии и воздействия окружающей среды. Срок 30 лет.
9. Экологичность: ППУ-пена является экологически чистым материалом, содержащим вредных веществ. Изоляция ППУ не загрязняет окружающую среду и не требует специального обращения при утилизации.
10. В целом, использование трубопроводов в ППУ изоляции делает их идеальным выбором для различных инженерных проектов, таких как системы теплоснабжения, водоснабжения, газоснабжения и т.д.
Недостатки пенополиуретановой изоляции (ППУ изоляции):
1. Ограниченный диапазон температур: термостойкость ППУ изоляции не превышает 130 0С (допускается только кратковременное повышение температуры теплоносителя до 150 0С). Этот фактор существенно ограничивает применение ППУ изоляции в тепловых сетях, работающих по температурным графикам 140/700С, 150/700С и выше. Работа по температурным графикам 140/700С, 150/700С и выше, для тепловых сетей в изоляции из пенополиуретана возможна только при наличии специального теплоизолирующего слоя (тонкий полимербетон или антикоррозионное покрытие “Вектор-1265”), который разделяет основной слой ППУ изоляции и наружную стенку трубопровода. Такая технология получила название “стальная труба в комбинированной ППУ изоляции”.
2. Тепловая изоляция из пенополиуретана непрочна и имеет слабую стойкость к механическим воздействиям (предел прочности на сжатие не превышает 0,3-0,4 МПа и только частично соответствует требованиям СНиП 41-03-2003 “Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов”).
3. При увлажнении ППУ изоляция разрушается и может оказывать агрессивное коррозионное воздействие на трубопроводы. Этот фактор обуславливает обязательное применение гидрозащитной оболочки (слой полиэтилена высокой плотности) и системы оперативно дистанционного контроля (СОДК) за увлажнением ППУ изоляции.
4. При повреждении и/или увлажнении ППУ изоляции, полностью заменяется весь участок тепловой сети (т.е. ППУ изоляция, не ремонтно-пригодна).
5. Тепловая изоляция из пенополиуретана горюча (т.е. теплоизоляционный материал пожароопасный). Пенополиуретан горючесть Г3 и Г4. Воспламеняемость ППУ — В2 и В3, а дымообразующая способность пенополиуретана Д2, Д3 и токстичность ППУ — Т2-Т4.
6. Высокая стоимость теплоизоляционных конструкций из пенополиуретана: больше стоимости АПБ изоляции и изоляции из минеральной ваты в 1,2…1,8 раз. ППУ изоляция является дорогим материалом, что может увеличить стоимость проектов и материалов.
7. Необходимость постоянного мониторинга влажности пенополиуретановой изоляции (т.е. трубопроводы тепловых сетей в ППУ изоляции должна быть оснащена системой оперативно дистанционного контроля влажности изоляции).
8. Устойчивость к УФ-излучению: ППУ изоляция не является устойчивой к ультрафиолетовому излучению, поэтому она должна быть защищена от солнечного света. Это может потребовать установку защитных кожухов или использования других специальных материалов. Поэтому производители трубопроводов в ППУ изоляции прям на заводах и согласно ГОСТ 30732-2020 производят трубы и комплектующие в ППУ изоляции в оцинкованной оболочке.
9. Пенополиуретан восприимчив к деформации: ППУ изоляция может подвергаться деформации под действием внешних сил, что может привести к снижению теплоизоляционной способности. Например, при установке труб могут возникнуть деформации, которые могут повредить изоляцию из пенополиуретана.
10. Экологические проблемы производства ППУ изоляции и его утилизации могут иметь отрицательное воздействие на окружающую среду.
11. Установка и монтаж трубопроводов в ППУ изоляции требует специального оборудования и высококвалифицированных специалистов, что может увеличить затраты на монтаж, особенно если это необходимо делать на больших и протяженных участках.
12. Ограничения по длине: из-за технологических ограничений, длина сегмента трубы с ППУ-изоляцией ограничена до 12.4 метров, что может привести к необходимости использования дополнительных соединительных элементов и увеличению стоимости монтажа. Однако, чаще всего заводы изготавливают трубопроводы в ППУ изоляции длиной 10.0 метров, что позволяет без проблем и сложностей доставлять трубы и комплектующие по узким городским улицам. Отводы в ППУ изоляции имеют ограничения по максимальной нестандартной длине плеча и определяются в ходе общения со специалистами предприятия изготавливающие трубопроводы в ППУ изоляции.
Характеристики пенополиуретана:
1. Средняя плотность сердцевины (плотность среднего слоя пенополиуретана), кг/м3; не менее — 60
2. Объемное водопоглощение пенополиуретана при кипячении, %; не более — 10
3. Прочность пенополиуретана при сжатии (при 10% деформации), МПа; не менее — 0,3
4. Прочность на сдвиг в осевом направлении, МПа; не менее — 0,12
5. Прочность на сдвиг в тангенциальном направлении, МПа; не менее — 0,2
6. Коэффициент теплопроводности пенополиуретана при 50 градусах С, Вт/м0С; не более — 0,033
7. Расчетная рабочая температура ППУ, 0С — 140
8. Пиковая температура ППУ, 0С — 150
9. Стойкость полиэтиленовой оболочки к разрушению при постоянной нагрузке растяжение 4,0 МПа при 800С в водном растворе поверхностно активных веществ (ПАВ), ч., не менее — 2000
10. Электрическое сопротивление между стальной трубой и проводниками-индикаторами и между стальной оболочкой и проводниками, целостность проводников МОм, не менее — 1000
11. Изменение длины трубы-оболочки после нагрева, % (определяется по требованию заказчика) не более — 3
12. Относительное удлинение при разрыве полиэтиленовой трубы-оболочки, % (определяют для труб и изделий в полиэтиленовой оболочке) не менее — 350
13. Отклонение осевых линий — по пункту 4.14 (см. ГОСТ 30732-2006)
14. Качество поверхности и маркировка — по пунктам 5.1.4, 5.2.1 (см. ГОСТ 30732-2006)
15. Основные размеры — по пунктам 4.2-4.5, 4.7, 4.8, 4.12, 4.13 (см. ГОСТ 30732-2006)
Так что все эти показатели качества продукции в ППУ изоляции должны соответствовать требованиям ГОСТ 30732-2006.
Почему ППУ важна для тепловых сетей?
Тепловые сети – это комплексные инженерные системы, предназначенные для транспортировки теплоносителя от источников тепла к потребителям.
Эффективная теплоизоляция этих систем имеет важное значение по ряду причин:
- Снижение теплопотерь: ППУ минимизирует потери тепла при транспортировке теплоносителя, что позволяет экономить топливо и снизить выбросы парниковых газов.
- Повышение надежности: ППУ защищает трубы от коррозии, механических повреждений и других негативных воздействий, увеличивая срок службы тепловых сетей.
- Уменьшение эксплуатационных расходов: Снижение теплопотерь приводит к сокращению потребления энергии для поддержания необходимого температурного режима, что снижает расходы на эксплуатацию тепловых сетей.
- Экологичность: ППУ не содержит вредных веществ и безопасна для окружающей среды.
Применение ППУ в теплоизоляции тепловых сетей дает ряд существенных преимуществ, делая их более эффективными, надежными и экологичными.
ППУ – это инвестиция в будущее, которая окупается за счет снижения энергозатрат и увеличения срока службы тепловых сетей.
ГОСТ 30732-2020
ГОСТ 30732-2020 «Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана с защитной оболочкой. Технические условия» устанавливает общие технические требования к стальным трубам и фасонным изделиям с тепловой изоляцией из пенополиуретана (ППУ) в защитной оболочке, предназначенным для подземной и надземной прокладки тепловых сетей.
Стандарт распространяется на:
- Стальные трубы с ППУ изоляцией в полиэтиленовой (ПЭ) оболочке, предназначенные для подземной прокладки тепловых сетей (бесканально или в непроходных и полупроходных каналах).
- Стальные трубы с ППУ изоляцией в оцинкованной стальной (ОЦ) оболочке, предназначенные для прокладки в проходных каналах или тоннелях, а также для надземной прокладки.
Основные требования ГОСТ 30732-2020:
- Материалы:
- Трубы: из стали марок Ст20, 09Г2С, 10Г2С, 17Г1С, 15Г1С-У, 20Г1С-У, 20Г1С-Ф, 16Г1С-У, 09Г2С-10, 10Г2С-10, 17Г1С-12, 15Г1С-12, 20Г1С-12, 20Г1С-12Ф, 16Г1С-12.
- Теплоизоляционный слой: из пенополиуретана (ППУ) марки ППУ.
- Защитная оболочка: из полиэтиленовой (ПЭ) пленки марки ПЭ 80, ПЭ 100, ПЭНД 80, ПЭНД 100 или оцинкованной стали.
- Габаритные размеры:
- Диаметр труб: от 32 до 1420 мм.
- Длина труб: для диаметров не более 219 мм — от 8,0 до 12,2 м включительно; диаметром 273 мм и выше — от 10,0 до 12,2 м включительно.
- Толщина теплоизоляционного слоя:
- В зависимости от расчетной температуры теплоносителя и диаметра трубы.
- Гидравлические характеристики:
- Рабочее давление: согласно проекту.
- Температурные характеристики:
- Рабочая температура: до 150°С.
- Механические характеристики:
- Прочность при растяжении: не менее 390 МПа.
- Относительное удлинение после разрыва: не менее 12%.
- Ударная вязкость: не менее 1 МДж/м².
- Стойкость к коррозии:
- Оцинкованная стальная оболочка должна выдерживать испытание на коррозионную стойкость в течение 6 часов в 3% растворе хлористого натрия.
- Электрические характеристики:
- Сопротивление изоляции между стальной трубой и проводниками-индикаторами и между стальной оболочкой и проводниками: не менее 1000 МОм.
- Маркировка:
- На трубах должна быть нанесена маркировка, содержащая информацию о производителе, диаметре трубы, толщине теплоизоляционного слоя, типе защитной оболочки, дате изготовления и т.д.
ГОСТ 30732-2020 также содержит требования к:
- Испытаниям труб и фасонных изделий.
- Упаковке и транспортированию.
- Хранению.
- Гарантиям производителя.
Стандарт не распространяется на:
- Трубы и фасонные изделия, предназначенные для транспортирования агрессивных сред.
- Трубы и фасонные изделия, предназначенные для атомных электростанций.
ППУ изоляция: отзывы говорящие сами за себя!
1. «Экономия топлива – налицо!»
«Наша компания занимается эксплуатацией тепловых сетей. Несколько лет назад мы начали использовать ППУ изоляцию для трубопроводов. Результат превзошел все ожидания! Теплопотери снизились на 30%, что привело к значительному сокращению потребления топлива. Экономия просто колоссальная!» — Николай К., главный инженер, г. Москва
2. «Надежность и долговечность!»
«Утеплили ППУ пеной магистральный трубопровод протяженностью 10 км. С тех пор прошло уже пять лет, и за это время не было ни одного случая аварии или утечки тепла. ППУ изоляция показала себя как надежный и долговечный материал.» — Анна С., начальник отдела эксплуатации, г. Санкт-Петербург
3. «Экологичность в приоритете!»
«При выборе изоляции для наших тепловых сетей мы руководствовались не только соображениями экономии, но и заботой об окружающей среде. ППУ изоляция не содержит вредных веществ и не выделяет в атмосферу парниковых газов. Мы рады, что сделали правильный выбор.» — Сергей И., директор по развитию, г. Екатеринбург
4. «Снижение эксплуатационных расходов!»
«Использование ППУ изоляции позволило нам значительно снизить расходы на ремонт и обслуживание трубопроводов. Ведь ППУ защищает трубы от коррозии и механических повреждений, что продлевает их срок службы и сокращает количество аварий.» — Ирина К., главный бухгалтер, г. Новосибирск
Эти отзывы от специалистов, работающих в сфере теплоснабжения, наглядно демонстрируют преимущества ППУ изоляции для трубопроводов.
ППУ – это выбор тех, кто заботится об эффективности, надежности, экологичности и комфорте!