Дискуссия на тему теплоизолированных труб для тепловых сетей далека от завершения. Пока что не получен однозначный ответ на вопрос, что лучше – ППМ или ППУ. В СНиП 41-02-2003 вы найдёте только требования к теплопроводам разных конструкций в случае их использования. И нет никаких указаний, определяющих область применения для каждой в отдельности. Мы также не берём на себя смелость поставить окончательную точку в этой дискуссии. Но можем предоставить информацию, взятую из технических документов, научной литературы, статей в специализированных журналах и собственного опыта. Теплоснабжающая организация принимает для себя решение, исходя из своих расчётов экономической целесообразности.
Кратко о предмете дискуссии
В СНиПе 41-02-2003 (п. 11) говорится о двух группах строения теплопроводов:
- К группе «а» относятся конструкции в жёсткой теплоизоляции с внешней оболочкой, которая не пропускает ни пар, ни воду – так устроены трубы с ППУ.
- В группу «б» входят теплопроводы с изоляцией, имеющей уплотнённый наружный слой, который пропускает пар, но непроницаем для воды – сюда относятся трубы с ППМ.
ППУ – это пенополиуретан в герметичной оболочке. Почти весь объём материала занимают наполненные инертным газом поры, и только несколько процентов – твёрдая структура. Наносится ППУ (как, впрочем, и ППМ) на все виды труб – и общего назначения, и вэ-гэ-пэшки, и магистралки, и т.д.
ППМ – пенополиминеральная изоляция. Это тот же вспененный полимер, но более плотный и с минеральным наполнителем. Из описания можно предположить, что у этого материала больший коэффициент теплопроводности, чем у ППУ, но он намного прочнее. Благодаря отсутствию герметичной оболочки ППМ-изоляция может высохнуть после намокания.
Пенополиуретановая изоляция наносится однородным слоем. Пенополиминеральная имеет трёхслойную структуру:
Сравнение свойств ППУ и ППМ
Для этого этапа сравнительного анализа воспользуемся данными ГОСТа 30732-2020, в котором описаны требования к трубам ППУ, и ГОСТа Р 56227-2014, касающегося стальных трубных изделий в ППМ-изоляции. Оба варианта предназначены для устройства теплопроводов с температурой теплоносителя не выше 150°С.
| Характеристика | Значение для ППУ | Значение для ППМ |
|---|---|---|
| Теплопроводность при средней температуре 50°С, не более | 0,033 Вт/(м·°С) | 0,035 Вт/(м·°С) |
| Водопоглощение, не более | 10 % по объему (при кипячении в течение 90 мин) | 0,5 % по объему (при полном погружении) |
| Общая плотность, не менее | 60 кг/м3 |
270 кг/м3 (общая) 150 кг/м3 (среднего слоя) |
| Прочность на сжатие при 10% деформации в радиальном направлении, не менее | 0,3 МПа | 1,2 МПа |
Следует сказать, что указанные в таблице значения теплопроводности – это требования к слою изоляции. Но коэффициент теплопроводности ППМ выше, чем ППУ. Например, в статье И. Новикова1 фигурируют цифры 0,024-0,029 Вт/(м·°С) для ППУ и 0,044 Вт/(м·°С) для ППМ. То есть, при одинаковой толщине материала тепловые потери у пенополиминеральной изоляции будут выше, чем у пенополиуретановой. Это значит, что для получения одинаковых теплоизоляционных свойств слой ППМ должен быть толще, чем слой ППУ.
Защитная оболочка
Конструкция теплоизолированной трубы из группы «а» в обязательном порядке предусматривает наличие защитной оболочки (поз. 3). Это может быть оцинковка для наземной прокладки или слой полиэтилена для укладки в земле.
Повреждение этого поверхностного слоя приводит к намоканию изоляции и быстрому ржавлению трубы. Контролировать влажность позволяет система оперативного дистанционного контроля СОДК, проводник-индикатор которой (поз. 5) является обязательной частью конструкции. При повреждении какого-либо участка приходится менять всю трубу. Герметизация стыков – обязательный и очень важный этап прокладки теплотрассы с ППУ.
С теплоизолированными трубами из группы «б» всё намного проще. Отсутствие герметичного слоя автоматически снимает необходимость в СОДК и теоретически упрощает процесс теплоизоляции стыков. На практике это часто не менее трудоёмко, чем изоляция стыков труб с ППУ. Но однозначным преимуществом остаётся то, что в случае повреждения небольшого участка можно отремонтировать только повреждённую часть ППМ-изоляции, а не менять всю трубу. Однако заметим, что аварию может быть проблематично обнаружить по причине невозможности установки системы ОДК.
Очень низкий уровень водопоглощения и возможность высыхания материала позволяют рассчитывать на то, что конструкция в целом будет достаточно хорошо противостоять влаге. Экспериментальные исследования2 по этому вопросу выглядят убедительно. Но только до того момента, пока речь не заходит о бесканальной прокладке трубопровода во влажном грунте. В этом случае рост тепловых потерь – всего лишь вопрос времени. Теплопроводность изоляции к концу эксплуатационного срока, а это 25-30 лет, ощутимо увеличится, так как даже очень плотный, но не изолированный полимер будет хоть и медленно, но уверенно впитывать влагу.
Вывод
Мы сравнили только некоторые технические параметры двух типов теплоизоляции, не затрагивая экономический аспект. Трубы ППМ дешевле аналогов с изоляцией ППУ, и это их базовое преимущество. Но они менее эффективны при одинаковой толщине изоляционного слоя, и их теплоэффективность имеет тенденцию к снижению в случае подземной бесканальной прокладки.
Второе преимущество ППМ – более высокая прочность материала, позволяющая прокладывать подземные теплотрассы без дополнительной защитной оболочки. Наружные трубы приходится всё же предохранять от влияния ультрафиолета, что повышает стоимость теплопровода. Но если рассматривать конструкцию в целом, то ППУ в оболочке противостоит механическим повреждениям с не меньшей эффективностью, чем ППМ. При этом его теплоизоляционные свойства не меняются со временем (при соблюдении правил укладки и эксплуатации).
1 Новиков И.Е. «Особенности прокладки трубопроводов тепловых сетей в России – сегодняшние тенденции в повышении надежности теплоснабжения». / Новости теплоснабжения № 6, 2011 г.
2 Умеркин Г.Х. Исследование процессов высыхания пенополимерминеральной теплогидроизоляции. // Новости теплоснабжения № 11 (ноябрь) 2005 г
