Difúzna bariéra v predizolovaných oceľových potrubiach

Bratislavská štvrť Ružinov sa postupne rozrastá o novú, modernú zónu Nový Ružinov, ktorej objekty budú napojené na centrálny zdroj tepla. Pre pripojenie k sústave bratislavského rozvodu tepla sú navrhnuté predizolované oceľové potrubia NRG RADPOL s difúznou bariérou a alarm systémom.

Použitie predizolovaných oceľových potrubí s difúznou bariérou prináša celý rad výhod.

Investorom a hlavným prevádzkovateľom novovybudovanej tepelnej siete je spoločnosť KOOR, skúsený a flexibilný partner zákazníkov hľadajúcich modernizáciu svojich energetických zariadení s garanciou dosiahnutia úspor.

Na trhu pôsobí už viac ako 10 rokov a za ten čas si vybudovala pozíciu medzi poprednými slovenskými poskytovateľmi energetických služieb. Na stredoeurópsky trh prináša inteligentné riešenia zníženia spotreby energií, aplikáciu moderných zariadení využívajúcich obnoviteľné zdroje energie či rekonštrukcie starých kotolní.

Tepelné rozvody v novobudovanej časti Nový Ružinov sú napojené na centralizovaný rozvod tepla spadajúci pod Bratislavskú teplárenskú spoločnosť zabezpečujúcu dodávku tepla do bytových objektov. Prevádzkové parametre tejto vetvy sú:

• teplotný spád v zime: 115/55 °C
• teplotný spád v lete: 75/50 °C
• maximálny prevádzkový tlak 2 MPa

Spoločnosť KOOR zabezpečuje v projekte Nový Ružinov výstavbu a prevádzku zariadení tepelného hospodárstva. Tri odovzdávacie stanice tepla budú zabezpečovať vykurovanie a prípravu teplej vody pre sedem bytových domov.

Odovzdávacie stanice tepla budú napojené na oceľový horúcovod – rozvodnú sieť z centrálneho zdroja tepla. Práve pre ňu si spoločnosť KORR vybrala ako partnera projektu spoločnosť NRG Flex, ktorá realizuje nový prípojný horúcovod z oceľových predizolovaných potrubí NRG RADPOL.

Postup výstavby tejto novej rezidenčnej štvrte si vyžiadal rozdelenie rozvodov do troch etáp. Toto rozdelenie rešpektuje postupnosť stavebných prác a umožňuje priebežné napájanie výmenníkových staníc. Pre lepší manažment porúch je aj alarm systém rozdelený do troch okruhov, ktoré majú merací bod vo výmenníkových staniciach.

Takto sú zabezpečené prístup a periodická kontrola stavu izolácie. Alarm systém zaznamenáva zmeny vlhkosti v potrubí a tak vie určiť prípadné úniky vody a ukázať, kde na trase vzniklo poškodenie. Oceľové predizolované potrubia sú zvárané každých 12 m, pričom alarm systém preventívne kontroluje tesnosť spojov.

Kompletný predizolovaný potrubný systém s difúznou bariérou

Kompletný predizolovaný potrubný systém s difúznou bariérou je v súčasnosti pri oceľových potrubiach najlepším riešením efektívneho prenosu tepla.

Spoločnosť RADPOL S.A. už niekoľko rokov ponúka riešenie v podobe kompletného predizolovaného potrubného systému s difúznou bariérou, ktorý zahŕňa priame potrubia, T-kusy, kolená, doizolovania a predizolované armatúry.

Vďaka tomuto riešeniu dosahuje v porovnaní s bežnými oceľovými potrubiami zníženie strát v prenose tepla až o 15 % počas prvých desiatich rokov, o 18,5 % po dvadsiatich rokoch a o 20 % po tridsiatich rokoch prevádzky teplovodu.

Zníženie tepelných strát systému s difúznou bariérou sa dosahuje vďaka implementácii metódy priemyslovej výroby ochranných plášťov predizolovaných potrubí so zabudovanou difúznou bariérou EVOH. Zatiaľ je to jediné ucelené riešenie tohto typu na trhu.

Pri iných riešeniach sa ako difúzna bariéra používa plastová, hliníková alebo EVOH fólia, ktorá je však vložená medzi izoláciu z PUR peny a vonkajší ochranný plášť.

Kyslík môže pri prenikaní do štruktúry predizolovaných oceľových potrubí pôsobiť ako agresívny plyn. Pôsobí korozívne na oceľovú rúrku a oslabuje polyuretán, čo negatívne ovplyvňuje jeho izolačné vlastnosti.
V póroch polyuretánu sa nachádza cyklopentán, ktorý je dôležité udržať v izolácii, aby sa zabezpečili trvalé a nemenné izolačné vlastnosti.

Použitie difúznej bariéry od spoločnosti RADPOL výrazne zvyšuje spojitosť konštrukcie a zaisťuje dlhodobú ochranu proti degradácii izolácie, čo prináša vyššiu energetickú účinnosť teplovodu a udržanie súčiniteľa tepelnej vodivosti na rovnakej úrovni (obr. 2).

V technológii RADPOL je vrstva EVOH zabudovaná do ochranného plášťa. Samozrejme, v technickom riešení iných výrobcov difúznej vrstvy tiež plní svoju úlohu, ale jej umiestnenie môže výrazne zhoršiť jeden z najdôležitejších záťažových parametrov predizolovaného potrubného systému – pevnosť v šmyku izolácie, hlavne pri väčších priemeroch médionosných rúrok.

Vyplýva to zo skutočnosti, že použitie difúznej bariéry vylučuje obrábanie, tzv. koronovanie vnútorného povrchu ochranného plášťa, ktorého účelom je zvýšiť priľnavosti peny k ochrannému plášťu preizolovaného potrubia.

Ak je medzi penou a plášťom fólia, môže to výrazne znížiť priľnavosť. EVOH je tiež veľmi citlivý na vlhkosť, preto podlieha degradácii. Ak je umiestený priamo vo vnútri plášťa, je chránený proti tejto vlhkosti. Okrem toho, pri týchto riešeniach s difúznou bariérou môžu vzniknúť problémy pri výrobe tvaroviek. Systém RADPOL takýto problém nemá.

Tab. 1 Porovnanie prenikania plynov

Difúzna bariéra systému RADPOL udržuje počas prevádzky súčiniteľ tepelnej vodivosti izolácie l na prakticky rovnakej úrovni. Po skúškach starnutia sa súčiniteľ λ zvýšil iba o 0,001 W/m. K.

Kompletné typové skúšky pre potrubia, tvarovky a doizolovania s difúznou bariérou vykonala nemecká skúšobňa – laboratórium FFI Hemmingen, ktoré potvrdzuje zhodu s normami PN EN-253, PN EN-448 a PN EN-489.

V predizolovanom potrubí existujú tri dôvody degradácie PUR peny (oddelenie od ochranného plášťa alebo od teplovodnej rúrky):

• prevádzková teplota systému diaľkového vykurovania je vyššia ako 140 °C (použité PUR peny sú odolné voči teplote 140 °C)
• vlhkosť (100 % kontrola spojov; používanie radiačne zosieťovaných doizolovaní v praxi úplne vylučuje vlhkosť v pene predizolovaných rúrok)
• difúzia plynov (použitie kompletného systému s difúznou bariérou vylučuje difúziu plynov v PUR pene)

Riešenia použité spoločnosťou RADPOL v praxi vylučujú vznik degradácie PUR peny z vyššie uvedených dôvodov a to vďaka:

• uzavretej difúznej bariére z EVOH medzi dvomi vrstvami modifikovaného HDPE, čo vylučuje riziko kontaktu s vlhkosťou a chráni bariéru proti eventuálnemu mechanickému poškodeniu vo výrobnom procese aj pri montáži; nezmenené zostávajú aj parametre pevnosti v šmyku predizolovanej potrubnej sústavy (ako v axiálnom, tak aj tangenciálnom smere),
• použitiu koronovania na obrábanie vnútorného povrchu ochranných rúrok,
• používaniu radiačne zosieťovaných do­izo­lovaní s difúznou bariérou.

Prednosti systému RADPOL:

• predĺženie životnosti teplárenských sietí zastavením degradácie izolačnej vrstvy
• prakticky konštantná úroveň tepelnej izolácie počas celej prevádzky teplárenskej sústavy
• výrazné zníženie strát v procese prenosu tepla, čo má za následok menšie množstvo energie potrebné na výrobu tepla a zníženie emisií CO2 do atmosféry (zníženie skleníkového efektu)
• možnosť dodávať teplo s dobrými parametrami na väčšie vzdialenosti
• jeden technologický štandard pre každú časť teplovodu (rúrky, tvarovky a doizolovania)
• dodržanie vysokých záťažových parametrov potrubných systémov v šmyku (v axiál­nom a tangenciálnom smere)

Antidifúzny systém RADPOL, ktorý je aktuálne k dispozícii do priemeru vonkajšieho plášťa DA450, dopĺňa kompletný sortiment predizolovaných potrubí:

• predizolované rúry v dĺžke do 16 m a s priemerom až do DN 1000
• radiačne zosieťované, teplom zmrštiteľné doizolovania s priemerom do DA 630
• predizolované tvarovky (kolená, T-kusy, uzávery a iné) v celom rozsahu

Výstavba teplovodu predstavuje zámer, pri ktorom majú pre investora kľúčový význam finančné a environmentálne otázky. Obvykle sa do popredia dostávajú priame náklady, t. j. nákup a montáž súčastí teplovodu.

Mali by sme však pamätať na to, že dôležité sú aj budúce náklady spojené s prevádzkou siete (jej údržba a opravy) a náklady na pokrytie tepelných strát. Vďaka difúznej bariére RADPOL sa výrazne znižujú prevádzkové náklady na teplovody.

Výstavba teplárenských sietí pomocou tejto technológie znižuje emisie CO2, čo reálne znižuje vplyv teplárenstva na skleníkový efekt, ktoré sa takto stáva šetrnejším k životnému prostrediu.

Vďaka použitiu difúznej bariéry v predizolovanom potrubí sa predlžuje jeho životnosť, rozhodne prekračuje 30-ročnú životnosť uvedenú v norme PN EN-253 (môže to byť aj 50 rokov po vylúčení dôvodov degradácie uvedených v tomto článku).

NRG flex – optimalizácia prevádzky tepelných sietí návrhom hybridného riešenia

Spoločnosť NRG flex dodávala oceľové predizolované potrubia do rôznych projektov, pričom hybridným riešením a využitím progresívnych technológií komplexných antidifúznych systémov prispela k optimalizácii prevádzky tepelných sietí. Použité oceľové predizolované potrubia s difúznou bariérou sa ukázali spolu s kombináciou predizolovaného plastového potrubia ako výhodná a ideálna kombinácia.

Vďaka výhodám oboch systémov je tepelná sieť zabezpečená prevádzkovo, ale aj ekonomicky. Nižšie tepelné straty, ktoré poskytujú plastové predizolované potrubia, výrazne ušetria náklady na prevádzku.
Uvedená kombinácia predizolovaných oceľových aj plastových potrubí sa nazýva hybridné riešenie tepelnej sústavy.

Plastové predizolované potrubia vynikajú nízkymi tepelnými stratami, flexibilnosťou a vytvorením len niekoľkých spojov na trase v porovnaní s predizolovaným oceľovým potrubím, ktoré je potrebné zvárať každých 12 m. Hybridná tepelná sústava obsahuje oceľové potrubia od DN 100 a viac spolu s kombináciou plastových flexibilných potrubí pod DN100.

Autori: Ing. Mgr. Witold Niesiołowski, Ing. Eva Švarcová

Ing. Mgr. Witold Niesiołowski, poradca správnej rady pre diaľkové vykurovanie v spoločnosti RADPOL S.A.. Odborník s dlhoročnou praxou v oblasti výstavby a prevádzkovania vykurovacích sietí. Absolvent Gdaňskej technickej univerzity. Od začiatku svojej profesionálnej kariéry bol spájaný s energetickým priemyslom v Poľsku a v zahraničí. Odborné skúsenosti získal okrem iného v lodeniciach v Gdansku, WPTISBK, elektrárni Vojany (Slovensko), teplárni a elektrárni Trmice v Ústí nad Labem a GPEC Gdaňsk. Zodpovedá za prevádzku, opravy a inštaláciu nových energetických zariadení a vykurovacích sietí.

Ing. Eva Švarcová absolventka Slovenskej technickej univerzity na stavebnej fakulte, pokračujúca na doktorandskom štúdiu na odbore Teória a technika prostredia budov. V rámci svojho inžinierskeho štúdia sa podrobne venovala návrhu veľkoplošného vykurovania a chladenia v budovách. Okrem toho sa v rámci NRG flex venuje návrhu tepelných sietí a podieľa sa na príprave štúdií vedúcich k optimalizácii tepelných rozvodoch pri rekonštrukciách centralizovaných rozvodov tepla pre vykurovanie aj teplú vodu.