Difuzní bariéra v předizolovaném ocelovém potrubí

Bratislavská čtvrť Ružinov se postupně rozrůstá o novou moderní část. Nové budovy, realizované v rámci projektu Nový Ružinov, budou napojeny na centrální zdroj tepla. Pro připojení na bratislavský rozvod tepla byly navrženy předizolované ocelové trubky NRG RADPOL s difuzní bariérou a signalizačním systémem.

Investorem a hlavním provozovatelem této nově budované tepelné sítě je společnost KOOR. Je to zkušený a flexibilní partner pro zákazníky, kteří mají zájem o modernizaci svých energetických zařízení s garantovanými úsporami. Na trhu působí již více než 10 let a za tu dobu se etablovala jako jeden z předních slovenských poskytovatelů energetických služeb. Přináší na středoevropský trh inteligentní řešení pro snížení spotřeby energie. V rámci toho instaluje moderní zařízení využívající obnovitelné zdroje energie a rekonstruuje staré kotelny.

Tepelné rozvody v nově budované čtvrti Nový Ružinov jsou napojeny na centralizovaný rozvod tepla v rámci Bratislavské teplárenské společnosti, která bude zajišťovat dodávky tepla do bytových domů.

Provozní parametry této větve:

• teplotní gradient v zimě: 115/55 °C
• teplotní gradient v létě: 75/50 °C
• maximální provozní tlak 2 MPa.

V projektu Nový Ružinov zajišťuje KOOR výstavbu a provoz zařízení tepelného hospodářství. Tři předávací stanice tepla budou zajišťovat vytápění a přípravu teplé vody pro 7 obytných budov. Předávací stanice tepla budou napojeny na ocelové horkovody – rozvody z centrálního zdroje tepla. Pro nové připojení teplovodního potrubí z předizolovaných ocelových trubek s názvem NRG RADPOL, si jako partnera pro tento projekt vybrali naši společnost NRG Flex.

Výstavba této nové obytné čtvrti si vyžádala rozdělení rozvodů do 3 fází. Toto rozdělení respektuje ­posloupnost stavebních prací a umožňuje průběžné napájení výměníkových stanic. V rámci rychlejšího a efektivnějšího odstraňování poruch je také poplašný sy­stém rozdělen do 3 okruhů, které mají měřicí místa ve výměníkových stanicích. Tímto způsobem je zajištěn přístup a pravidelná kontrola stavu izolace.

Poplašný systém zaznamenává změny vlhkosti v potrubí, a je tak schopen identifikovat případné úniky a ukázat, na kterém místo došlo k poškození potrubí. Ocelové předizolované trubky jsou na trase svařeny každých 12 m a poplašný systém preventivně kontroluje těsnost spojů.

Kompletní předizolovaný potrubní systém s difuzní bariérou je v současnosti nejlepším řešením pro ocelové potrubí pro účinný přenos tepla.

Společnost RADPOL S.A. již několik let nabízí jedinečné řešení: kompletní předizolovaný potrubní systém s difuzní bariérou, který zahrnuje přímé trubky, T-kusy, kolena, izolace a předizolované tvarovky. Díky tomuto řešení se, ve srovnání s běžným ocelovým potrubím, daří snížit ztráty při přenosu tepla až o 15 % v prvních deseti letech, o 18,5 % po dvaceti letech a o 20 % po třiceti letech provozu tepelného potrubí.

Snížení tepelných ztrát systému difuzní bariéry se podařilo dosáhnout díky zavedení průmyslové výrobní metody pro ochranné pláště předizolovaných trubek s integrovanou difuzní bariérou EVOH. Jedná se zatím o jediné kompletní řešení tohoto typu na trhu.

Jiná řešení používají jako difuzní bariéru plastovou, hliníkovou nebo EVOH fólii, která je však vložena mezi izolaci z PUR pěny a vnější ochranný plášť.

Kyslík může při pronikání do struktury předem izolovaných ocelových trubek působit jako agresivní plyn. Působí korozivně na ocelové potrubí a oslabuje poly­uretan, což negativně ovlivňuje jeho izolační vlastnosti.

V pórech polyuretanu se nachází cyklopentan a pro zajištění trvalých a neměnných izolačních vlastností je důležité, aby byl v izolaci zachován. Použití difuzní bariéry od společnosti RADPOL výrazně zvyšuje kontinuitu konstrukce a zajišťuje dlouhodobou ochranu proti poškození a znehodnocení izolace, což vede k vyšší energetické účinnosti tepelného potrubí a udržení součinitele tepelné vodivosti na stejné úrovni (obr. 2)

U technologie RADPOL je vrstva EVOH vložena do ochranného pláště. V technickém řešení jiných výrobců difuzní vrstva samozřejmě také plní svou úlohu, ale její umístění může výrazně zhoršit jeden z nejdůležitějších parametrů zatížení předizolovaného potrubního systému, tj. pevnost izolace ve smyku, zejména u větších průměrů trubek. To je dáno tím, že použití difuzní bariéry vylučuje obrábění, tzv. koronování vnitřního povrchu ochranného pláště. Účelem této koronové úpravy je zvýšit přilnavost pěny k ochrannému plášti předizolovaného potrubí.

Pokud je mezi pěnou a pláštěm fólie, může to výrazně snížit přilnavost. EVOH je také velmi citlivý na vlhkost, a proto se postupně opotřebovává a poškozuje. Pokud je umístěn uvnitř pláště, je před touto vlhkostí chráněn. U těchto řešení difuzních bariér navíc může docházet k problémům při výrobě tvarovek. V případě systému RADPOL takový problém neexistuje.

Difuzní bariéra RADPOL udržuje součinitel tepelné vodivosti izolace lambda během provozu prakticky na stejné úrovni.

Po testech stárnutí se součinitel lambda zvýšil pouze o 0,001 W·m^–1·K^–1.

Máme k dispozici kompletní typové zkoušky trubek, tvarovek a izolací s difuzní bariérou, provedené německou zkušebnou FFI Hemmingen, které potvrzují soulad s normami PN EN-253, PN EN-448, PN EN-489.

Existují tři příčiny, proč dochází ke znehodnocování PUR pěny (oddělení od ochranného pláště nebo od teplovodního potrubí) v předizolovaném potrubí:

• Provozní teplota systému dálkového vytápění je vyšší než 140 °C (použité PUR pěny jsou odolné pouze do teploty 140 °C).
• Vlhkost (100% kontrola spojů, použití radiačně zesítěné izolace v praxi zcela zabraňují tomu, aby se k pěně předizolovaného potrubí dostala vlhkost).
• Difuze plynů (použití kompletního systému s difuzní bariérou eliminuje difuzi plynů v PUR pěně).

Řešení používaná společností RADPOL v praxi zabraňují tomu, aby docházelo ke znehodnocení PUR pěny z výše uvedených důvodů, a to díky těmto faktorům:

• Uzavřená difuzní bariéra z EVOH mezi dvěma vrstvami modifikovaného HDPE, která vylučuje riziko kontaktu s vlhkostí a chrání bariéru před možným mechanickým poškozením při výrobě a instalaci. Parametry smykové pevnosti předizolovaného potrubního systému (v axiálním i tangenciálním směru) zůstávají nezměněny,
• Použití koronování pro obrábění vnitřního povrchu ochranného potrubí.
• Použití radiačně zesítěné izolace s difuzní bariérou.

Výhody systému RADPOL:

• Zabraňuje poškození a znehodnocování izolační vrstvy a tím přispívá k prodloužení životnosti sítí dálkového vytápění.
• Prakticky konstantní úroveň tepelné izolace po celou dobu provozu teplárenské soustavy.
• Výrazné snížení ztrát při přenosu tepla, což vede ke snížení spotřeby energie na výrobu tepla a snížení emisí CO₂ do atmosféry (snížení skleníkového efektu).
• Možnost dodávat teplo s dobrými parametry na delší vzdálenosti.
• Jedna technologická norma pro každou část tepelného potrubí (trubky, tvarovky a izolace).
• Dodržení parametrů vysokého smykového napětí potrubních systémů (v axiálním i v tangenciálním směru).

Antidifuzní systém RADPOL, který je v současné době k dispozici až do průměru vnějšího pláště DA450, doplňuje kompletní sortiment předizolovaného potrubí:

• Předizolované trubky v délkách až 16 m a průměrech do DN 1000.
• Radiálně zesítěná teplem smrštitelná izolace do průměru DA 630.
• Předizolované tvarovky (kolena, T-kusy, uzávěry atd.) v celém rozsahu.

Výstavba teplovodu je projekt, v němž pro investora hrají klíčovou roli finanční a ekologické otázky. Pozornost je obvykle věnována zejména přímým nákladům, tj. nákladům na pořízení a instalaci součástí teplovodu. Je však třeba mít na paměti, že důležité jsou také budoucí náklady spojené s provozem sítě (údržba a opravy) a náklady na pokrytí tepelných ztrát. Díky difuzní bariéře RADPOL se výrazně snižují provozní náklady na teplovody. Výstavba sítí dálkového vytápění pomocí technologie RADPOL snižuje emise CO₂, což reálně snižuje skleníkový efekt dálkového vytápění a činí ho šetrnějším k životnímu prostředí.

Díky použití difuzní bariéry v předizolovaném potrubí se jeho životnost prodlužuje výrazně nad rámec 30leté životnosti uvedené v normě PN EN-253 (pokud pomineme důvody uvedené v článku, může to být až 50 let).

Obr. 6 • Výstavba teplárenských sítí pomocí této technologie snižuje emise CO2 (foto: Miroslav Pochyba, JAGA)

NRG flex – optimalizace provozu tepelných sítí prostřednictvím návrhu hybridního řešení a s využitím progresivních technologií komplexních antidifuzních systémů

Jako NRG flex jsme již ocelové předizolované potrubí dodali pro realizaci celé řady různých projektů. Ukázalo se, že tyto ocelové předizolované trubky s difuzní bariérou jsou ve spojení s předizolovaným plastovým potrubím výhodná a ideální kombinace.

Využitím výhod obou systémů bude tepelná síť zabezpečena provozně i ekonomicky. Nižší tepelné ztráty díky plastovému předizolovanému potrubí výrazně snižují provozní náklady.

Tato kombinace předizolovaných ocelových trubek a předizolovaných plastových trubek se nazývá hybridní řešení tepelné soustavy. Plastové předizolované potrubí vyniká nízkými tepelnými ztrátami a flexibilitou. Navíc, vytváří na trase pouze několik spojů ve srovnání s předizolovanými ocelovými trubkami, které je třeba svařovat každých 12 m. Hybridní tepelná soustava se skládá z ocelových trubek od DN100 a výše společně s plastovými flexibilními trubkami pod DN100.