Schiuma di poliuretano - PPU è una plastica termoindurente con una struttura cellulare pronunciata e proprietà fisiche e chimiche uniche, grazie alle quali ha le più alte caratteristiche prestazionali. In poche parole, si tratta, infatti, di plastica espansa che non marcisce e non si decompone ed è ottimo come riscaldatore. La sua struttura è tale che solo il 3% del volume lo è materiale solido, che costituisce il quadro. Tutto il resto sono pori riempiti con fluoroclorometano, che è un gas a bassa conduttività termica.

Il sistema PUF è un sistema bicomponente e lo stesso poliuretano espanso si forma durante la reazione di policondensazione di isocianati con polioli - dopo aver miscelato due parti liquide: componente "A" - "poliolo", prodotto con successo da molte imprese nazionali , e il componente "B" - "poliisocianato", che, purtroppo, non viene prodotto in Russia (a causa di divieti legislativi) e ci viene importato esclusivamente dall'estero (principalmente da Europa, Giappone e Corea del Sud), che rende il suo prezzo instabile a causa dell'elevata volatilità del tasso di cambio del rublo.

Questo materiale è stato cercato di essere ottenuto negli anni Trenta del secolo scorso in America. Tuttavia, la schiuma di poliuretano è apparsa per la prima volta in Germania nel 1937. È stato sintetizzato dal famoso chimico e industriale tedesco Otto Bayer (nella foto), che ha anche aperto la strada alla sua produzione in scala industriale. La schiuma di poliuretano si è rapidamente diffusa negli Stati Uniti, in Canada e nei paesi dell'Europa occidentale come isolamento termico utilizzato nel settore edile. Nel nostro paese, questo materiale non era così comune e, fino a poco tempo, veniva utilizzato solo nell'industria militare, oltre che per risolvere eventuali compiti ristretti, ad esempio per l'isolamento termico delle camere di refrigerazione. Solo negli ultimi due decenni, il PPU ha preso il suo giusto posto tra i materiali termoisolanti.

Comparativo caratteristica di isolamento termico materiali da costruzione:

Le proprietà del PPU sono impressionanti. Il coefficiente di conducibilità termica di questo materiale varia da 0,019 a 0,03 W/mK, che è significativamente inferiore a quello di altri materiali di isolamento termico come lana minerale, polistirene espanso, argilla espansa. Ad esempio, per fornire un certo livello di isolamento termico, uno strato di PPU di 50 mm di spessore equivale a uno strato lana minerale 90 di spessore.

Oggi l'isolamento in PPU è ampiamente utilizzato per la rete di riscaldamento come:

- un isolante termico per tubazioni in poliuretano espanso preisolato con guaina protettiva in polietilene o zincata:

- isolamento dei giunti delle tubazioni in schiuma poliuretanica mediante miscelazione di due componenti direttamente in cantiere e riempimento di una guaina termoretraibile o guaina zincata:

– per la produzione di gusci in poliuretano espanso stampato – completamente finiti prodotti per l'isolamento termico per tubi:

Va notato che per semplicità lavori di installazione utilizzando tubi con PPU, loro prezzo abbordabile, affidabilità e durata e, di conseguenza, il basso costo di gestione della rete di riscaldamento risultante, è necessaria una protezione impermeabilizzante affidabile della schiuma di poliuretano.

Per i tubi in schiuma poliuretanica preisolati in una guaina in polietilene di fabbrica, è necessario un isolamento dei giunti di alta qualità utilizzando manicotti o nastri termorestringenti. Se questo viene trascurato, l'isolamento in PPU guadagnerà umidità e tutte le proprietà di schermatura termica diminuiranno drasticamente e inizieranno i processi di corrosione sul corpo del tubo, che procederanno molto rapidamente quando alte temperature liquido di raffreddamento.

Per la rete di riscaldamento esterna, utilizzo di gusci in poliuretano espanso, seguiti da impermeabilizzazioni con termoretraibili materiali isolanti consentire, da un lato, di provvedere servizi pubblici stabile Alta qualità, evitando inutili dispersioni di calore e riparazioni e, d'altra parte, un notevole risparmio di denaro.

Isolamento in PPM

Isolamento minerale-polimero espanso - PPM (PPMI) è un isolamento termico a base di polimero espanso e riempitivo minerale. Principale componenti PPM l'isolamento è, di regola, schiuma di poliuretano (PPU) e un riempitivo minerale introdotto in esso per conferire resistenza meccanica, che di solito è sabbia, cenere o altri materiali.

Non molto tempo fa, il PPM ha iniziato ad essere utilizzato attivamente come materiale termoisolante nella costruzione di tubi con isolamento in PPM. Generalmente Isolamento PPMI il tubo è abbastanza metodo poco costoso, che i produttori dichiarano apertamente tubi di acciaio nell'isolamento in PPM. Ed è difficile discuterne. Il costo di produzione e installazione è relativamente basso, è molto più facile posare tubi in schiuma polimerica rispetto, ad esempio, ai tubi in PPU in una guaina di polietilene. Durante la costruzione, non è necessario installare il sistema UEC e quindi controllarlo. Non è necessario addestrare il personale alle tecniche diagnostiche a distanza, attrezzare i tappeti del sistema UEC, non è necessario suonare i fili: l'hai scavato e dimenticato, cos'altro possono sognare le imprese municipali che gestiscono la rete di riscaldamento? Si scopre che il prezzo dell'isolamento PPM è davvero basso, ma considera il confronto specifiche PPM e PPU in modo più dettagliato:

Per fare ciò, passiamo ai risultati dei test di laboratorio presentati da BASF alla conferenza internazionale annuale "Heat of Russia" nel 2010 a San Pietroburgo.

Foto scattate con microscopio elettronico con ingrandimento 63x:

PPU, densità di colata 80 kg/m3.

PPM, densità di colata 260 kg/m3, contenuto di sabbia in peso 41,3%.

La forza di PPU e PPM in compressione:

Confronto della conducibilità termica di PPU e PPM:

Assorbimento d'acqua di PPU e PPM:

Come si può vedere dai grafici, le proprietà e le caratteristiche dell'isolamento in PPM sono paragonabili a quelle del PPU. Ma! Tutte queste misurazioni sono state e vengono eseguite in laboratori con materiale termoisolante a secco, ma cosa succede nella realtà? In pratica, i produttori di tubi in schiuma di poliuretano per qualche motivo proteggono la schiuma di poliuretano con una guaina in polietilene affidabile, lunghi e isolano accuratamente i giunti in schiuma di poliuretano aggraffando e monitorando ogni giunto, montano e monitorano la bagnatura della schiuma di poliuretano attraverso un complesso sistema UEC. Per che cosa?

Il fatto è che sia PPU che PPM, a contatto con l'acqua, lentamente ma inesorabilmente acquistano umidità e l'assorbimento d'acqua di PPM è anche leggermente superiore (vedi grafico). L'umidità si diffonde attraverso lo strato termoisolante, raggiungendo il metallo del tubo, che si corrode e collassa a una velocità elevata alla temperatura ultra elevata del liquido di raffreddamento. Lo stesso si può dire della conducibilità termica, che per entrambi i materiali è più o meno paragonabile ad un materiale secco:

Grafico della variazione della conducibilità termica durante l'invecchiamento per schiuma poliuretanica secca e PPM:

Ma se PPU o PPM si bagnano, il coefficiente di conducibilità termica aumenta molte volte. E così, per evitare che ciò accada, i produttori di tubi in PPU proteggono in modo affidabile le loro tubazioni con una guaina, controllano la bagnatura con il sistema UEC e, al primo segnale, scavano il tubo e ripristinano la protezione impermeabilizzante.

In occasione produzione di PPM isolamento insieme al miglioramento caratteristiche meccaniche, peggiorare proprietà di isolamento termico materiale, aumenta il tasso di assorbimento d'acqua dell'intera struttura (dopotutto, in linea di principio, non esiste una protezione impermeabilizzante) e le caratteristiche tecniche dell'isolamento in PPM umido di tubi e curve lasciano molto a desiderare.

In realtà, questo è ciò che accade: l'isolamento dei tubi in PPM raccoglie rapidamente l'umidità, la assorbe attivamente, quindi la conduttività termica aumenta notevolmente e quando l'acqua raggiunge il metallo del tubo, si verifica una rapida corrosione, dalla quale non c'è fuoriuscita e una temperatura del liquido di raffreddamento elevata, fino a 150 gradi, funge da potente catalizzatore per il processo di corrosione.

Si scopre che i tubi d'acciaio nell'isolamento PPM vengono distrutti molto più velocemente sotto l'influenza della corrosione. Il materiale termoisolante bagnato è molto caldo e, emettendo attivamente calore, riscalda bene il terreno e scioglie la neve sulla superficie delle tubazioni durante la posa senza canali. Le perdite di calore superano tutti i limiti immaginabili e inimmaginabili, mentre la corrosione non conosce confini.

Separatamente, vale la pena dare un'occhiata a come appare l'isolamento dei giunti PPM, perché, secondo i produttori di tubi PPM, questo è uno dei loro principali vantaggi rispetto alle tubazioni PPU in un guscio di fabbrica. Basti pensare che il costo della sigillatura di un giunto è 3 volte inferiore rispetto all'isolamento di un giunto di tubo in PPU. È difficile discutere con questo, difficilmente puoi pensare a qualcosa di più economico:

Tubi PPU e PPMI cosa scegliere?

La scelta del tipo di isolamento tra schiuma poliuretanica (PPU) e schiuma polimerica minerale (PPM) è una questione complessa.

In effetti, entrambi i tipi di isolamento (con uno strato impermeabilizzante esterno e non rivestito) sono raccomandati da SNiP 41-02-2003 "Reti di calore", ma la decisione finale viene presa dall'organizzazione operativa sulla base di dati moderni sulle proprietà e sull'esperienza di utilizzare entrambi i tipi di isolamento. Nella discussione sulla fattibilità dell'uso dell'uno o dell'altro tipo di isolamento, prima di tutto dovrebbero partecipare i rappresentanti delle organizzazioni operative (ingegnere capo, capo delle apparecchiature tecniche e tecniche) e i rappresentanti dei produttori - solo come consulenti, pronti a fornire informazioni di interesse per l'analisi.

I principali vantaggi dei tubi con isolamento in PPU sono presentati nella tabella.

Sulle pagine di riviste specializzate e convegni, prosegue il dibattito sulle due tecnologie attualmente utilizzate per la posa delle reti di riscaldamento mediante tubazioni in isolamento in poliuretano espanso (PPU) di fabbrica con guaina protettiva e isolamento in schiuma-polimero-minerale (PPM). In una serie di articoli e sui siti web dei produttori, si argomenta sulla preferenza per l'isolamento PPM, che ha tutto qualità positive Isolamento in PPU, ma con un numero caratteristiche tecnologiche. Vorrei continuare la discussione e analizzare i dati pubblicati.

La base sia dell'isolamento PPU che dell'isolamento PPM è la schiuma di poliuretano. In entrambi gli isolanti, la schiuma forma 3 strati: corticale esterno ed interno con una densità maggiore di quella centrale - termoisolante. La differenza sta nella quantità di schiuma e nella differenza di densità tra gli strati. L'isolamento in PPM è costituito per il 90% da schiuma ad alta densità e da circa il 10% di riempitivo (in volume).

I principali vantaggi del PPM, come descritto dai suoi sostenitori, sono l'elevata resistenza meccanica, le buone proprietà di isolamento termico (conduttività termica paragonabile al PPU), la permeabilità al vapore e il basso assorbimento d'acqua. L'isolamento in PPM, avendo una maggiore resistenza meccanica, è allo stesso tempo meno resistente ai danni rispetto alla schiuma di poliuretano in una guaina in polietilene (PE), come indicato nell'articolo, mentre si conclude che entrambi i tipi di isolamento sono ugualmente protetti dai danni . E a conferma di ciò, specifiche produttori, i requisiti per un'attenta manipolazione dei tubi in PPM sono simili a quelli per i tubi in PPU. V documento di orientamento impianto "Penopolimer" 012.RD-001.000 questa sezione ripete praticamente le sezioni corrispondenti dei manuali dei produttori di tubi in isolamento in schiuma poliuretanica.

Il confronto tra PPU e PPM in termini di proprietà di isolamento termico non è decisamente a favore del PPM. Secondo i dati per PPU, il coefficiente di conducibilità termica è 0,024–0,033 W/mK e per PPM è 0,044. Le specifiche dei produttori indicano valori di 0,043-0,047. Nell'articolo - 0,041. Facciamo riferimento all'articolo, fornendo un'immagine che descrive la struttura del PPM (Fig. 1). Come si può notare, il valore di 0,041 si riferisce solo allo strato di isolamento termico interno. Ma le perdite di calore saranno determinate anche dagli strati di crosta interna ed esterna, cioè dall'isolamento termico totale. Per determinare la conducibilità termica degli strati della crosta, passiamo ai dati pubblicati. L'articolo fornisce dati sulle proprietà di isolamento termico del PPM a diverse densità. Tenendo conto dell'influenza degli strati corticali ( spessore interno 12mm con λ=0,045 e spesso esterno 8mm con λ=0,07 - tutti i dati sono presi dall'articolo), il coefficiente integrale per l'isolamento con uno spessore di 50 mm sarà almeno 0,044 W / mK. Se prendiamo λ per lo strato intermedio lungo , il valore integrale sarà 0,048. Ciò significa che, a parità di spessore, la perdita di calore dell'isolamento in PPM è 1,5 volte maggiore rispetto a quella in PPU. Come correttamente affermato in, le dispersioni termiche sono determinate non solo dalla conducibilità termica, ma anche dallo spessore dell'isolante.Nel caso del PPM, per ottenere le stesse dispersioni termiche, è necessario aumentare proporzionalmente lo spessore della isolamento. Tuttavia, se si osservano gli spessori di isolamento specificati nelle specifiche tecniche dei produttori di PPM, solo su diametri dei tubi inferiori a 100 mm, c'è un eccesso dello spessore di PPM del 15-30% rispetto allo spessore di isolamento di PPU secondo GOST 30732-2006, e partendo da un diametro di 273 mm, lo spessore del PPM è inferiore in media del 15% allo spessore del PPU. Di conseguenza, le perdite di calore nel PPM a diametri medi e grandi saranno molto più elevate.

Il prossimo importante vantaggio del PPM, presentato dai suoi sostenitori, è la permeabilità al vapore e il basso assorbimento d'acqua. L'articolo osserva che "l'assorbimento d'acqua nelle stesse condizioni per il PPM è 20 volte inferiore rispetto al PPU. Con tali valori di assorbimento d'acqua, non è richiesta la presenza di uno strato impermeabilizzante: l'intera struttura protegge completamente il materiale isolante e la superficie esterna del tubo dalla penetrazione dell'umidità. Il basso assorbimento d'acqua è standardizzato nella maggior parte delle specifiche per PPM a un livello non superiore all'1,5% in peso o allo 0,5% in volume. Le prove di assorbimento d'acqua sono state effettuate immergendo i campioni in acqua per 24 ore a 20°C. La permeabilità al vapore di questo isolamento è associata alla possibilità di asciugatura dell'isolamento in PPM inumidito. La questione dell'essiccazione è stata una volta indagata nel lavoro. Gli esperimenti sono stati eseguiti nel setup (vedi Fig. 2, tratta dal lavoro). I campioni di PPM con una densità di 300 kg/m3, preumidificati al 12%, sono stati quindi posti in un impianto dove le estremità dei campioni sono state riscaldate a T = 70-90°C (a sinistra nella figura) , e le estremità opposte sono state trasformate in una camera climatica con una temperatura di 25 °C. Dopo 6 giorni, è stata raggiunta una diminuzione dell'umidità all'1-3%. I risultati sono comprensibili, la diminuzione dell'umidità nei campioni è stata ottenuta a causa della diffusione del vapore acqueo attraverso il volume dei campioni nella camera climatica. Ma le condizioni modellate negli esperimenti non hanno nulla a che fare con il funzionamento di una rete di riscaldamento senza canali nel terreno umido. Se l'umidità del suolo è superiore all'umidità dell'isolamento, come avverrà il processo di essiccazione? A questo si può aggiungere che le reti di distribuzione (secondarie) sono disabilitate da maggio a settembre. Il fatto che il PPM non si secchi è confermato anche dalle indicazioni contenute negli artt. L'articolo presenta il contenuto di umidità dei campioni prelevati durante l'esame della rete di riscaldamento d89mm, in funzione per 6 anni nella città di Ryazan - 3,1%. L'articolo presenta i dati sul contenuto di umidità di massa dei campioni di PPM prelevati dagli atti di ispezione delle reti di distribuzione nell'isolamento di PPM a San Pietroburgo: il contenuto di umidità dello strato intermedio era del 4,7% dopo 4 anni di funzionamento, lo strato esterno - 11,5 %, lo strato adiacente al tubo d'acciaio - 3% con un contenuto di umidità del suolo del 18%. A giudicare da questi risultati, non è stata confermata l'ipotesi di essiccazione dell'isolante nel caso di posa senza canale di PPM. In generale, il termine stesso di permeabilità al vapore si riferisce al trasferimento di vapore acqueo attraverso un materiale termoisolante a causa di un gradiente di concentrazione (da più alto a più basso). Come può questo trasferimento di umidità dall'isolamento PPM con una concentrazione inferiore nel terreno con più umidità, poco chiaro. Se confrontiamo l'assorbimento d'acqua di PPU e PPM, a causa della struttura simile (la proporzione di celle chiuse è di circa il 90%), questi valori dovrebbero essere confrontabili. Per confrontare l'assorbimento d'acqua di PPU e PPM secondo il metodo specificato nelle specifiche tecniche per PPM, abbiamo eseguito le prove corrispondenti su campioni di isolamento in PPU e ottenuto valori di assorbimento d'acqua ​​di 0,5-1,1% (in volume) per una densità PPU di 110-75 kg/m3. Nei campioni di PPM prelevati dalla rete di riscaldamento funzionante, il basso contenuto di umidità dell'isolamento vicino al tubo di acciaio è -3% in peso o meno. Per illustrare il fatto che la schiuma di poliuretano ha un assorbimento d'acqua paragonabile, si può fare riferimento al lavoro di scienziati svedesi, i quali, per un esperimento su una delle reti di riscaldamento d150/280, hanno interrato 2 sezioni di isolamento in schiuma di poliuretano lunghe 1 m senza esterno guaina (vedi Fig. 3). Dopo 4 anni di funzionamento della pista in condizioni di elevata acque sotterranee(frequente innalzamento dell'acqua al di sopra del livello dei tubi), il contenuto di umidità dei campioni prelevati in prossimità del tubo di acciaio non superava il 2% in peso. Vediamo che la proprietà di assorbimento d'acqua di entrambi i tipi di isolamento ha valori simili e, in assenza di un guscio impermeabile, si ha una graduale bagnatura dell'isolante durante la posa senza canali. L'umidificazione dell'isolamento PPM, tenendo conto della vita utile (25-30 anni), porta ad un aumento del coefficiente di conducibilità termica e, di conseguenza, alle perdite di calore. La contabilizzazione di questo fattore secondo il metodo di MDS 41-7.2004 fornisce un aumento del coefficiente di conducibilità termica per PPM alla fine della sua vita utile del 16% rispetto a valore iniziale. Ovviamente, vantaggi di PPM l'isolamento associato alla permeabilità al vapore e al basso assorbimento d'acqua, mantenendo le proprietà di isolamento termico, sono notevolmente esagerati.

In connessione con la bagnatura dell'isolamento PPM, è necessario prestare attenzione al seguente aspetto di questo problema. Quando si isolano i giunti sui tubi in PPM, i punti deboli in termini di penetrazione dell'umidità nel tubo di acciaio sono i limiti dell'isolamento di fabbrica e dell'isolamento dei giunti. Negli esperimenti svedesi citati in precedenza con l'isolamento in PUF, è stato dimostrato che questo confine funge spesso da canale di trasferimento rapido dell'umidità al tubo d'acciaio. Il riempimento dei giunti sul binario con isolamento in PPM non può fornire la necessaria solidità e tenuta all'acqua di questo confine, il che significa che in questi punti l'umidità può penetrare nel tubo di trasporto. Nel caso di tubi con isolamento in PPU, il controllo della tenuta dell'installazione dei giunti durante l'isolamento dei giunti è un requisito obbligatorio in conformità con la clausola 4.22 di GOST 30732-2006.

I vantaggi dell'isolamento PPM includono facilità di installazione e manutenibilità. Se ci rivolgiamo al RD dell'impianto "Penopolimer", l'insieme delle opere e delle condizioni di installazione sono praticamente le stesse per l'isolamento in PPM e PPU, con alcune eccezioni. L'installazione dei giunti di testa sembra essere più complicata e con maggiori restrizioni rispetto ai tubi con isolamento in PPU - a temperature inferiori a +15 °, la cassaforma deve essere riscaldata a 40 ° C, la miscelazione di 3 componenti con un trapano a mano richiede più tempo rispetto alla miscelazione due componenti PPU. La rimozione dell'isolamento in PPM alle estremità dei tubi (come indicato nelle istruzioni dell'impianto "Penopolimer") sembra essere un compito laborioso a causa della resistenza del PPM e non semplifica l'isolamento dei giunti di testa. Quando si confrontano PPM e PPU, viene spesso indicata una maggiore manutenibilità di PPM, sostituendo 0,5 m di isolamento in PPM invece di sostituire un intero tubo da 10 m con un isolamento in PPU. In pratica, l'esperienza esistente nella realizzazione di reti termiche in isolamento PPU mostra che la riparazione del danno è determinata dalla natura e dall'entità del danno e può essere sia di natura estetica (riparazione di lievi danni all'involucro e isolamento), e provvedere alla sostituzione dell'isolamento delle sezioni estese nel caso si bagni o Danno esteso. In ogni caso di riparazione, il criterio del volume è la rimozione dell'isolamento danneggiato (bagnato) e il ripristino dell'integrità della calotta con la previsione dei parametri richiesti dai documenti normativi.

Ad uno dei "vantaggi" dei tubi con isolamento PPM, i suoi sostenitori includono l'assenza di un sistema di controllo remoto. L'articolo fornisce un argomento interessante: "la presenza di sistemi di controllo non è un vantaggio dei tubi in PPU, ma una necessità dovuta alla tenuta del guscio esterno". E nei tubi con PPM, "l'umidità dall'isolamento viene rimossa molto prima che la distruzione del materiale e il controllo dell'umidità non siano necessari". Come avviene l '"asciugatura" dell'isolamento, abbiamo già considerato sopra: la pratica ha confermato che l'umidità del PPM avviene, ma si verifica in modo incontrollabile. Umidità dal suolo, rete idrica da eventuali difetti nei tubi d'acciaio e nelle saldature, penetrano nell'isolante, ne degradano le proprietà di isolamento termico e possono provocare nel tempo corrosione del tubo portante e gravi perdite. L'esperienza ha dimostrato che è il funzionamento incontrollato delle reti di calore con tipi di isolamento tradizionali che provoca numerosi incidenti con gravi conseguenze e gravi perdite economiche, incl. e sulle tubazioni in cemento armato, il precedente analogo dell'isolamento in PPM. Nei tubi in schiuma PU, anche piccole perdite dal tubo possono essere rilevate e riparate in una fase iniziale. Il sistema di controllo utilizzato nei tubi in schiuma PU si basa su semplici principi fisici (misurazione resistenza elettrica tra il conduttore di segnale e il tubo di acciaio) e utilizza strumenti ampiamente utilizzati, il suo funzionamento è di facile comprensione per qualsiasi specialista di strumentazione. Il costo del sistema non supera una piccola percentuale del costo tubazioni coibentate. La Russia ha ora accumulato una notevole esperienza nel funzionamento dei sistemi di controllo. È questo sistema che aumenta notevolmente l'affidabilità del funzionamento delle reti di calore, segnalando tempestivamente la comparsa di danni, soprattutto se utilizzato nella variante con dispacciamento. A causa della presenza del sistema di controllo, l'organizzazione operativa ha anche informazioni sulla qualità dei tubi, sulla loro installazione e sull'isolamento dei giunti, che non sono nell'isolamento PPM. Statistiche reali, ottenuto durante 15 anni di funzionamento delle principali reti di Mosca nell'isolamento in PPU con un sistema di controllo, indica una diminuzione dei danni conduttura in acciaio più di 20 volte rispetto a una guarnizione per canali con la stessa durata.

Spesso, i vantaggi dei tubi nell'isolamento in PPM includono il loro costo inferiore rispetto al PPU. Allo stesso tempo, non è detto che per ottenere la densità richiesta siano necessari 2 volte più componenti in schiuma rispetto all'isolamento in PPU. Considerando che la quota della guaina in PE nel costo dei materiali è inferiore al 50%, è facile capire che l'isolamento in PPM non può essere più economico del PPU. B ha concluso che il costo degli impianti di riscaldamento degli edifici per entrambi i tipi di isolamento è quasi lo stesso. Va notato che queste stime sono fatte per gli spessori di isolamento in PPM, che hanno grandi perdite di calore rispetto all'isolamento in PPU e richiederanno elevati costi di esercizio.

Quando si sceglie l'uno o l'altro tipo di isolamento, la società di fornitura di calore, in base agli obiettivi di garantire l'affidabilità e l'efficienza della fornitura di calore, dovrebbe concentrarsi su criteri come gli indicatori di isolamento termico e il loro cambiamento durante il funzionamento, la comparsa di danni alla tubazione e isolamento e loro rilevamento tempestivo ed eliminazione. L'analisi di cui sopra mostra che da questi punti di vista, è difficile considerare le tubazioni in isolamento PPM come una tecnologia efficace e promettente in grado di fornire un reale risparmio energetico e un funzionamento affidabile delle reti di calore, soprattutto nel caso di posa senza condotto.

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Fig. 1. Progettazione dell'isolamento PPM (articolo di Mishin).

Fig.2. Schema di una colonna divisa non isotermica.
1- Riscaldatore (70-90 °С); 2 - Campione PPM; 3 - camera climatica (25°С); 4 - strato di isolamento termico; 5 - lamiera.

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Specifiche

Durante il processo di fabbricazione del tubo si formano tre strati isolanti in PPM. Il primo strato (interno) viene applicato direttamente alle pareti del liquido di raffreddamento. Lo spessore varia da 3 a 6 mm. Densità apparente - 400-500 kg / m³. La presenza di questo strato protegge il tubo dalla formazione di ruggine.

Il secondo strato ha una densità apparente da 70 a 80 kg/m³. Questo rivestimento svolge la funzione di isolamento termico. Lo strato esterno con uno spessore di 5-8 mm, con una densità apparente da 400 a 700 kg/m³ protegge la tubazione da danni meccanici e influenze ambientali negative.

L'installazione di una tubazione con isolamento in PPM viene eseguita versando materiale speciale sui giunti, che consente di creare struttura monolitica l'intero sistema. Questo metodo aiuta a garantire l'affidabilità, la resistenza della tubazione senza dispersione di calore ai giunti.

Vantaggi

I tubi con isolamento in PPM si distinguono per caratteristiche quali:

• lunga durata (fino a 30 anni);
• dispersione termica minima (fino al 3%);
• protezione contro l'umidità sul metallo, che impedisce la formazione di umidità;
• manutenibilità;
• facilità di trasporto;
• convenienza dei lavori di installazione, poiché non è necessario utilizzare vassoi e canali in cemento armato.

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Tubi in isolamento PPM: un modo moderno di costruire reti di calore

ME. Mishin, Direttore, LLC NPP "Penopolimer", Kolomna, Regione di Mosca.

Prerequisiti per la creazione di isolamento MRP

La rivista "Technique of Youth" per il 1983 racconta un'invenzione unica di scienziati dell'istituto di ricerca "VNIPIenergoprom" del Ministero dell'Energia dell'URSS - calcestruzzo polimerico (PPB), un nuovo, maniera efficiente termiche e impermeabilizzanti. Questo articolo afferma che i tubi con isolamento in PPB possono essere utilizzati per la posa di reti di riscaldamento interrate (senza canali e canali) e fuori terra con una temperatura del liquido di raffreddamento fino a 150 ° C. L'introduzione dell'isolamento in PPB aumenta significativamente l'affidabilità e la durata delle reti.

Il Laboratorio Centrale delle Reti Termiche di VNIPIenergoprom ha creato e brevettato materiali fondamentalmente nuovi per l'isolamento termico delle tubazioni già all'inizio degli anni '70. L'unicità dell'invenzione consisteva sia nelle elevate caratteristiche prestazionali dello strato protettivo, sia nel fatto che esso fosse costituito da rifiuti chimici e materiali che praticamente giacciono sotto i piedi: sabbia, ghiaia argillosa espansa, cenere, farina di andesite, ecc., che lo ha reso molto economico. Lo strato di materiale protettivo era caratterizzato da una bassa conducibilità termica, un alto grado adesione al metallo del tubo (che ha impedito lo sviluppo di processi di corrosione sulla sua superficie), capacità di resistere carichi pesanti durante la posa di condotte sotterranee. La tecnologia di applicazione di un rivestimento termoimpermeabilizzante si è rivelata il più semplice possibile.

Per più di 20 anni, l'isolamento PPB ha dimostrato le proprietà e i parametri dichiarati, affermandosi come uno dei i migliori materiali per risparmiare energia termica durante il suo trasporto in condizioni idrogeologiche difficili e per proteggere superficie esterna tubi dalla corrosione.

Nei primi anni '90 il calcestruzzo polimerico espanso ha festeggiato il suo 25° anniversario. A San Pietroburgo è stata eseguita un'apertura diagnostica di una sezione della rete di riscaldamento nell'isolamento PPB, che era servito per un quarto di secolo. I terreni di San Pietroburgo sono classificati come uno dei più saturi di umidità - umidità periodo autunnaleè superiore al 30%. Dopo che i tubi in isolamento PPB sono stati portati in superficie e puliti dall'isolamento, non hanno nemmeno trovato tracce di corrosione su di essi. E lo strato di isolamento termico è rimasto così forte che ha dovuto essere scheggiato con un piede di porco.

Nel 1995, nella città di Kolomna, nella regione di Mosca, è stata posata una sezione della rete di riscaldamento nell'impianto di isolamento termico con un diametro di tubi di 219 mm. Nell'aprile 2002 il sito è stato aperto per l'ispezione. L'isolamento era integro, senza crepe. Non sono stati trovati segni di corrosione sulla superficie del tubo.

I risultati di questi controlli non sono stati casuali. Secondo VNIPIenergoprom, in nessun caso di apertura di reti di riscaldamento nell'isolamento PPB, indipendentemente dall'umidità del suolo, non è stata riscontrata corrosione dei tubi.

Nonostante il bene caratteristiche di performance, a metà degli anni '90, il calcestruzzo polimerico espanso, come isolamento termico, era già inferiore materiali moderni secondo i seguenti indicatori: alta densità(superiore a 500 kg/m3), e, di conseguenza, il peso dell'isolante; alto coefficiente di conducibilità termica (oltre 0,05 W/m°C); uso nella fabbricazione di proibito e sostanze nocive; mancanza di una tecnologia collaudata e collaudata per la sigillatura dei giunti di testa e la produzione prodotti sagomati(sistemi di tubazioni).

Grazie a persona eccezionale e scienziato d.t.s. G.H. Umerkin, capo del dipartimento ONIPTS di VNIPIenergoprom, il lavoro per migliorare il materiale di isolamento termico non si è fermato. È stato possibile ottenere un materiale con una densità inferiore e un basso valore di assorbimento d'acqua, migliorare le proprietà di isolamento termico e allo stesso tempo non ridurre la resistenza del materiale e l'adesione al tubo di acciaio.

Iniziato da GH. Umerkin, sulla base di VNIPIenergoprom, insieme ad altre organizzazioni, è stato svolto un ulteriore lavoro di ricerca e nel 1995 è apparso un materiale migliorato, chiamato "minerale polimero espanso" (PPM). Aveva proprietà migliorate e la tecnologia di fabbricazione (applicazione su tubi d'acciaio) è stata migliorata e testata.

Tecnologia per la produzione di tubi in isolamento PPM e loro vantaggi

Come accennato in precedenza, la tecnologia per la produzione di tubi con isolamento in PPM è relativamente semplice. I componenti isolanti vengono miscelati, la massa risultante viene versata in uno stampo in cui viene posato il tubo.

Prima della posa negli stampi, la superficie dei tubi e dei raccordi in acciaio viene asciugata e pulita da olio, grasso, ruggine, incrostazioni e polvere. La superficie del tubo e dello stampo prima di versare la miscela isolante deve avere temperatura ottimale per il proseguimento della reazione schiumogena e la formazione della necessaria struttura dell'isolamento in PPM.

Sul superficie interna forme, viene applicato un lubrificante che impedisce l'adesione dell'isolamento PPM durante il processo di produzione.

Dopo aver versato la miscela isolante nello stampo, viene bloccato. Entro 20-40 minuti, la massa schiumeggia e si indurisce, distribuendosi uniformemente sulla superficie del tubo, senza formare gusci e vuoti. Pertanto, otteniamo un tubo preisolato con isolamento in PPM.

Dopo aver ricevuto la struttura integrale dell'isolamento PPM in un ciclo tecnologico all'interno del volume di un prodotto, si formano un centro poroso e una struttura compattata nelle zone marginali del prodotto. Cioè, per un versamento della massa isolante nello stampo, si formano tre strati sul tubo. E ognuno di essi svolge la propria funzione (Fig. 1):

• strato corticale esterno 1 (densità 400600 kg/m 3 , spessore 10-15 mm) protegge l'isolante da danni meccanici e penetrazione di umidità capillare;
• strato di isolamento termico 2 (densità fino a 200 kg / m 3) ha un basso coefficiente di conducibilità termica (fino a 0,041 W / m. O С);
• strato corticale interno anticorrosivo 3 (densità 300-400 kg/m 3 , spessore 510 mm) protegge la superficie esterna del tubo dalla corrosione.

È grazie alla struttura integrale del PPM che l'isolamento combina proprietà quali: elevata resistenza meccanica e buone proprietà di isolamento termico, permeabilità al vapore e basso assorbimento d'acqua.

I tubi con isolamento in PPM sono facili da installare e non richiedono specialisti di alta classe che eseguono lavori di costruzione e installazione. Questa circostanza è talvolta decisiva. È sufficiente che un'organizzazione edile o operativa formi i propri dipendenti una volta direttamente presso la struttura nella tecnologia di sigillatura dei giunti di testa, dopodiché possono eseguire autonomamente questi semplici lavori che non richiedono attrezzature e specialisti speciali.

Le tubazioni in isolamento PPM sono altamente manutenibili. Se necessario, aprire l'isolamento sulla tubazione o se è stato danneggiato durante il lavori di sterro, quindi è possibile ripristinarlo con la conservazione di tutte le qualità inerenti all'isolamento PPM in campo. La sigillatura dei giunti di testa dell'isolamento è abbastanza semplice ed economica quando si utilizzano i kit di utensili per tubi appropriati. diametro diverso. Allo stesso tempo, il giunto, riempito sul campo, non è inferiore per proprietà e qualità all'isolamento termico applicato in fabbrica, formando una struttura monolitica sul corpo della tubazione.

Ad esempio, durante la costruzione di una rete di riscaldamento in una delle città della regione di Mosca, che, come spesso accade, si è trascinata per un bel po' a lungo, sono state applicate tubazioni in isolamento PPM. Allo stesso tempo, l'isolamento ha resistito adeguatamente a tutto il “bullismo” di per sé (Fig. 2): allagamento con acqua; sigillatura di giunti di ancoraggi aggiuntivi; tentativi di dare fuoco all'isolamento, ecc.

Uno svantaggio significativo della schiuma polimerica, come qualsiasi altra materiale polimerico, sta invecchiando sotto l'influenza raggi ultravioletti. Pertanto, il tubo durante la posa fuori terra è protetto da loro effetti dannosi vernici contenenti assorbitori di raggi UV, smalti siliconici, colori acrilici per rivestimenti polimerici, ecc.

Informazioni sul funzionamento dei tubi con isolamento in PPM

Le tubazioni in isolamento PPB sono in funzione da oltre 25 anni e in isolamento PPM (design migliorato) - 10 anni. Durante questo periodo, è stata accumulata una notevole esperienza nella loro applicazione, il che lo ha dimostrato questa specie l'isolamento non è praticamente soggetto a distruzione e mantiene le sue proprietà dopo 20 anni o più.

Dal 1983, in totale, sono stati posati su tutto il territorio nazionale circa 500 km di condotte in isolamento PPB. Nei primi anni '90. il secolo scorso, c'è stato un leggero declino associato situazione difficile nel paese. E dal 1995, il numero di condotte già posate nell'isolamento PPM è gradualmente aumentato e oggi la lunghezza delle tubazioni nell'isolamento PPM in Russia è di oltre 2500 km.

Lunga durata delle tubazioni con isolamento in PPM diverse regioni paesi (dalle steppe aride e calde degli Urali meridionali alle regioni dell'estremo nord, dove in inverno la temperatura scende a -50 ° C) indica l'assenza di distruzione strutturale, crepe, deformazioni, a seconda condizioni climatiche, temperatura del liquido di raffreddamento, pressione del suolo.

Ma l'isolamento PPM più diffuso è ancora nella regione centrale della Russia, dove mostra buoni risultati. Pertanto, nel 2008, è stata condotta un'indagine sulla condotta nell'isolamento PPM presso la rete di riscaldamento della città di Ryazan. Parametri della sezione censita della rete di riscaldamento (Fig. 3):

• diametro della tubazione 89 mm;
• diametro isolamento 180 mm;
• posa senza canali;
• vita utile al momento dell'apertura - 6 anni;
• non sono state trovate tracce di corrosione esterna;
• le condizioni dell'isolamento sono soddisfacenti, senza danni, crepe, scheggiature, l'integrità dell'isolamento non è rotta;
• umidità dei campioni di isolamento prelevati - 3,1% in peso;
• le perdite di calore della sezione del gasdotto, secondo i dati dell'organizzazione operativa di Ryazan, non superano la norma stabilita.

Va inoltre notato che l'isolamento PPM è ampiamente utilizzato non solo per la posa senza canali, ma anche per la posa in canali impraticabili. Nelle grandi città, in condizioni anguste ea rischio di posa senza canali, l'isolamento PPM funge da buon sostituto delle tubazioni con altri tipi di isolamento termico.

I risultati delle continue osservazioni delle tubazioni nell'isolamento PPM ci consentono di considerare questo disegno come una delle moderne e promettenti reti di riscaldamento per condotte, che ha superato le prove sul campo del tempo.

Letteratura

Rivista "Tecnica della gioventù", vol. 10, 1983, pag. 22.

"Certificati di ispezione della sezione pilota della condotta con isolamento in calcestruzzo polimerico espanso sviluppati dall'istituto VNIPI-energoprom" n. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. Rete di riscaldamento Lenenergo, 1998

Silaev DA Isolamento in PPU e PPM. Uno sguardo dall'altra parte // Notizie di fornitura di calore. 2009. N. 7. SS 32-36.

Umerkin G.Kh., Romanov S.V., Mishina A.M. Eliminazione dei danni alle tubazioni nell'isolamento in schiuma-polimero-minerale sul campo // Novità sulla fornitura di calore. 2008. N. 9. SS 34-36.

I tubi PPM hanno trovato ampia applicazione nella costruzione di reti di riscaldamento, reti di approvvigionamento idrico e altri sistemi.
Quando si costruisce un gasdotto in aree con un ambiente aggressivo, esiste un'alta probabilità del suo effetto distruttivo sui tubi. È in tali condizioni che i tubi con isolamento in PPM sono particolarmente appropriati.
A causa delle eccellenti proprietà del materiale isolante, i tubi PPM presentano una serie di vantaggi:
1) la vita utile senza perdita delle caratteristiche tecniche è di 30 anni;
2) il PPM è caratterizzato da bassa conducibilità termica e igroscopicità;
3) le particolari proprietà degli strati interno ed esterno garantiscono la resistenza dei tubi alle reazioni corrosive;
4) Tubi PPM: un mezzo di successo per la posa di una rete di riscaldamento con un regime di controllo di alta qualità. Nelle reti di calore che utilizzano tubi in PPU, è prevista una regolazione quantitativa.

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Listino prezzi per tubi PPM

Per i tubi PPM, il prezzo è significativamente inferiore rispetto ai tubi PPU, principalmente a causa dell'uso di materiali domestici e non c'è bisogno di una guaina esterna in polietilene o zincata.
Inoltre, i tubi con isolamento in PPM si ripagano rapidamente grazie a lungo termine operazione.
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