Диффузия кислорода в полимерных трубах

Запись дневника создана пользователем evraz, 28.09.13
Просмотров: 18.074, Комментариев: 11

Кислородопроиницаемость однослойных и многослойных полимерных труб PEX, PPR, PEX-EVON, PPR-FG-PPR, PERT-AL-PERT, PPR-AL-PPR

Выдержки:
«.
ДИФФУЗИЯ КИСЛОРОДА В ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СИСТЕМАХ РАДИАТОРНОГО ОТОПЛЕНИЯ

Влияние диффузии кислорода в полимерных трубах на замкнутую высокотемпературную систему (радиаторное отопление) хорошо известно. Проникающий через стенки трубы кислород насыщает разогретый до высокой температуры теплоноситель пузырьками кислорода, порождая кавитационные процессы в насосах (Рис.2), вентилях (Рис.3), во всех других металлических элементах трубопроводной системы:

Рис. 2. Разрушение водяного насоса, и скан поверхности ротора насоса (Сканирующий мультмикроском СММ-2000) в результате насыщения теплоносителя кислородом

.
ДИФФУЗИЯ КИСЛОРОДА В ЗАМКНУТЫХ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СИСТЕМАХ ОТОПЛЕНИЯ (ТЕПЛЫЕ ПОЛЫ, ПАНЕЛЬНОЕ ОТОПЛЕНИЕ)
До недавнего времени считалось, что диффузия кислорода создает проблемы только в высокотемпературных системах, но в конце 2011 года авторитетная шведская лаборатория EXOVA (ранее Bodycote Polymer) завершила 12-ти летние испытания полимерных труб в замкнутых низкотемпературных системах отопления (теплых полах, панельном отоплении). Результаты оказались несколько неожиданными, Рис. 4.

Рис. 4. Заиливание стенок однослойной трубы в низкотемпературной системе отопления (Exova, 2011)

В низкотемпературных замкнутых системах отопления в кислородопроницаемых трубах (PEX, PPR, PPR-FG-PPR, PP-GF-PP, PPR-GF) проникающий через стенки трубы в теплоноситель кислород провоцирует развитие аэробных микроорганизмов, в результате стенки трубы заиливаются продуктами жизнедеятельности аэробных бактерий, и трубопроводная система со временем выходит их строя, теряя свою пропускную способность.

. Для того, что бы подорожавшая система отопления и водоснабжения не стала постоянной головной болью при выборе труб, будет необходимо учитывать все факторы влияющие на надежность системы: термостойкость, термостабильность, кислородопроницаемость, и разумеется, репутацию производителя. «

Дополнено
Еще одна статья, выдержки

Как узнать есть ли кислородный барьер EVOH в трубе

До недавнего времени трубы любого типа, использующиеся в системах отопления считались герметичными. То есть непроницаемыми, как для жидкости, как и для кислорода. Однако, с широким применением полимеров — полиэтилена, ПВХ, металлопластика в системах отопления начали возникать проблемы связанные с повышением уровня растворённого в теплоносителе кислорода. Причём эти проблемы отнюдь не ограничивается простой коррозией радиаторов отопления и теплообменников котлов. Насыщенная кислородом вода в качестве теплоносителя, в сочетании с повышенной температурой является идеальной средой для размножения бактерий. Производители стали задумываться о применении EVOH кислородного барьера.

Что такое кислородный барьер, и в каких трубах он применяется?

Кислородный барьер представляет собой дополнительный слой особо покрытия использующегося в пластиковых трубах. Он предотвращает попадание — диффузию кислорода внутрь полимерной трубы. Существует несколько разновидностей кислородных барьеров в зависимости от типа трубы:

• pert (pe-rt) — термоустойчивый полиэтилен, составляющий значительную конкуренцию сшитому полиэтилену. Производится методом модернизации химической реакции полимеризации. Вместо бутена в качестве сополимера используется октен. Именно с его помощью формируется защитный слой;
• металлопластик – в качестве защиты от диффузии кислорода используются механические барьеры: алюминиевая фольга или стекловолокно;
• pex — так называемый сшитый полиэтилен. Материал отличается наличием поперечных связей в структуре пространственной решетки полимерного материала. Материал отличается высокими прочностными характеристиками. В качестве кислородного барьера выступает прослойка сополимера этил-винилового спирта, получившая название EVOH.

ВАЖНО! EVOH — который используется в pex трубах, наносится на полиэтиленовую основу при производстве. Он полностью совпадает по основным техническим параметрам со сшитым полиэтиленом, имеет ту же температуру плавления и коэффициент термического расширения. При этом, под воздействием температуры он не выделяет каких-либо опасных, канцерогенных или сильно пахнущих веществ. Если говорить о уровне кислородного барьера в трубах, то EVOH равен по этому показателю с алюминиевой фольгой.

Для чего нужен кислородный барьер?

Основная проблема, которую вызывает насыщенный кислородом теплоноситель, это вступление в реакцию с любым металлическим (коррозирующим) элементом системы. В результате образуется большое количество шлама, что не только снижает эффективность функционирования системы отопления, но и существенно сокращает срок службы оборудования. На практике это выражается в следующих фактах:

• Даже грамотно установленный воздухоотводчик не может полностью избавить теплоноситель от насыщенной кислородной взвеси;
• Использующиеся в системе отопления фильтры (грязевики), не в состоянии удалить весь шлам, циркулирующий по трубопроводам;
• Магнетиты оседают на металлических деталях, существенно ускоряя процесс коксования внутренних объемов трубопроводов, радиаторов отопления и теплообменников.

Требования ГОСТ и производителей отопительного оборудования

В СНиП-ах, регламентирующих технические условия систем отопления, вентиляции и кондиционирования (сейчас СП 60.13330.2010) четко прописаны требования для систем отопления, имеющих в своем составе какие-либо полимерные элементы. Диффузионный (кислородный) барьер должен быть в наличии у всех полимерных труб. Это правило действует для всех систем отопления, имеющих, как металлические, так и полимерные элементы.

Вместе с тем, очень многие производители изделий для систем отопления вносят в техническую документацию по эксплуатации своей продукции специальный пункт, о необходимости применения пластиковых труб исключительно с диффузионной защитой. В противном случае, производитель оставляет за собой право отказать в гарантийном случае.

Аргументы за и против

Противники данной концепции выдвигает следующие доказательства бесполезности диффузионного барьера:

• Давление теплоносителя в трубах превышает атмосферное, поэтому диффузия кислорода и его растворение в теплоносителе полностью исключается в соответствии с фундаментальными законами физики;
• Даже при проникновении определенного количества кислорода внутрь, его количество, растворенное в воде будет насколько мизерным, что какого-либо воздействия, тем более в виде интенсивной коррозии не произойдёт;
• Появлению в трубопроводе коррозии и её результатов

Как проверить на практике есть ли кислородный барьер

На практике, каждый решает для себя, выбирать трубы с кислородным барьером EVOH по немного большей цене или в случае поломок, вызванных коррозионным поражением металлических частей радиаторов отопления теплообменника, выполнять ремонт или приобретение новых изделий за свой счет. Однако, если существуют нормативы и требования производителей, то не выполнять их, рискуя потратить гораздо больше и средства по крайней мере недальновидно.

Если заказчик принял твердое решение использовать трубы с диффузионным барьером, то ему необходимо убедиться, что подрядные организации (бригады мастеров) используют именно тот тип труб, за который было изначально заплачено.

Внешне эти два типа труб практически ничем не отличаются, особенно на взгляд непосвященного человека. Однако существует довольно простой способ проверки наличия защитного слоя EVOH. Он заключается в способности сополимера полиэтилена и винилового спирта реагировать с другими спиртами. Практически это реакция замещения одних спиртов другими.

Для тестирования понадобится любой спиртовой раствор, имеющий в своем составе какой-либо краситель. Идеальным вариантом является спиртовой раствор Йода. Он наносится на поверхность полиэтиленовой трубы.

Нанесите йод на поверхность трубы

После 1-2 минут нанесенный раствор нужно попытаться стереть. С трубы, не имеющей защитного слоя, йод можно будет удалить без каких-либо остатков. Поверхность трубы с EVOH прослойкой окрасится в коричневый цвет. Причём йод проникнет под внешний слой и его невозможно будет стереть.

На трубе с EVOH барьером йод впитался. Где диффузионного барьера нет, йод просто стерся

На данный момент существует несколько разновидностей труб защитным слоем EVOH. Разрешить их можно по маркировке:

• PERT / EVOH — трехслойная труба, состоящая из первого слоя полиэтилена клеевой прослойки и последнего третьего защитного слоя кислородного барьера.
• Pex/EVOH/Pex — пятислойная труба, которая состоит из двух слоев, полиэтилена внешнего и внутреннего между которыми расположены две клеевые прослойки и кислородный барьер.

При выборе конкретного изделия лучше отдать предпочтение Pex/EVOH/Pex трубе. Причина состоит в том, что трёхслойная труба не имеет защиты для кислородного барьера, который в процессе перевозки или монтажных действий повреждается и не может выполнять свою функцию. Кроме того, в процессе температурных деформаций PERT / EVOH труба будет тереться о различные конструкционные элементы, в том числе бетонную стяжку. И в течение довольно непродолжительного времени полностью утратит свой защитный барьер.

Внимание! Данный пример подходит только для труб, у который слой EVOH находится на поверхности трубы (наиболее популярный подход).

Нужен ли кислородный барьер в трубах?

Если вы попали на данную страницу, то можно утверждать, что скепсис по отношению использования кислородного барьера в трубах для систем отопления так же не обошел вас стороной. Тема действительно вызывает множество споров в виду переоцененности данной опции в трубах. Как вы понимаете, трубы с диффузионным барьером и стоят дороже. Поэтому давайте разбираться, нужна ли нам эта опция или нет.

Что такое кислородный барьер?

Кислородный барьер (он же и диффузионный) – это специальное покрытие, используемое в трубах из термопластовых материалов, препятствующих попаданию кислорода внутрь трубы и в дальнейшем в систему отопления. В ППР трубах этой слой представлен в виде стекловолокна или же алюминиевой фольги, в металлопластиковых трубах используется так же фольга. Трубы же из сшитого полиэтилена используют тонкий слой из этиленвинилового спирта. Такие трубы маркируются как EVOH.

Для чего нужен диффузионный барьер?

Есть ли необходимость в кислородном барьере? По заявлению производителей, при попадании кислорода в систему, он стремится сразу вступить в реакцию с чем-либо. Первое, что он видит на своем пути – это металлы. Вступая в реакцию, в системе начинает скапливаться шлам и происходит образование магнетитов. Все это негативно сказывается на работе системы отопления и сроке службы оборудования. Какие еще есть факты?

1. Даже при наличии воздухоотводчика, он не способен в полной мере избавить систему отопления от воздушных взвесей
2. Сетчатые фильтры так же далеко не весь шлам способны сдерживать. Поэтому он все равно присутствует в системе отопления
3. Магнетиты имеют свойства магнитов и с радостью оседают на металлических соединениях

Довольно хорошо свои доводы привел Александр Макеев в своем видео. Посмотрите его ниже:

Что произойдет, если я смонтирую отопление трубой без барьера?

У нас был такой опыт монтажа. Производитель, у которого мы закупали трубы, решил заработать деньги и начал поставлять трубы без барьера. Такими трубами мы смонтировали два объекта, пока не увидели проблему.

Прошло 4 года и объекты по сей день работают без проблем. Но возможно это довольно малый срок.Так же не удалось отыскать конкретных случаев, где бы показывалось наглядно, какие последствия бывают при отсутствии кислородного барьера в трубах.

Важно понимать, не факт, что проблемы такой не существует. Поэтому смотрим следующие доводы ниже

СНиП с требованием о наличии кислородного барьера

Существует СНиП, связанный с отоплением, вентиляцией и кондиционированием. В нем ясно говорится, что системы отопления, в которых есть полимерные трубы и металлические элементы, должны иметь диффузионный барьер (он же и кислородный).

Приводим подробную выдержку:

Что говорят производители?

Тут ситуация весьма интересная. Если барьер у вас будет отсутствовать, то у многих производителей это является отличным поводом для снятия оборудования с гарантии. И это, пожалуй, самый весомый аргумент для использования труб с кислородным барьером.

Вот что пишут Vogel & Noot (стальные панельные радиаторы)

А вот паспорт на котел Viessmann Vitopend

Кислородопроницаемость. Миф или факт?

Есть множество мастеров, которые считают, что диффузионный барьер – это развод чистой воды. И вот какие аргументы приводятся:

1. Давление в трубе выше атмосферного давления. Поэтому попадание кислорода внутрь исключено по всем законам физики
2. Даже если кислород и попадает, то это настолько мизерное количество, которое никак не скажется на работоспособности системы. А лишнее воздухоотводчик всегда сбросит.
3. Появление коррозии так же преувеличено. В любом случае невозможно наверняка избавиться от кислорода в системе. Поэтому естественные процессы коррозии неизбежны.
4. Все это простой маркетинг, призванный раздуть проблему из ничего для того, чтобы создать дополнительный спрос.

Но на самом деле кислородный барьер в трубах действительно значительно снижает попадание кислорода в систему отопления. Есть множество испытаний и их результат вы можете без проблем найти в сети.

Так же в данном случае за попадание кислорода внутрь отвечают законы парциального давления. А они отличаются от других законов. В пример обычно приводят корзину с фруктами, погруженную в воду. Как бы фрукты не давили на стенку корзины, вода все равно попадает внутрь. То же самое и с кислородом.

В сухом остатке

Можно много спорить об этой теме. Но важно одно — раз есть требования, то их нужно соблюдать. И не важно, раздутая эта проблема или нет. «Протолкнули» данные нормы или нет и так далее. Важно, что в случае чего, попасть вы можете на хорошие деньги. Зачем нужен такой риск?

А каким будет ваше мнение? Ждем ответа в комментариях!

Автор: Андрей Елфимов

Автор проекта eurosantehnik.ru Автор youtube-канала: Технотерм

7 комментариев

Считаю эту «проблему сильно надуманной». Скорее это заговор с целью поднять стоимость. В Корее и Японии кислородным барьером не заморачиваются а гарантию на собранную систему дают те же 50 л ет. Вот из Вики про парциальное давление :» Газы всегда будут вытекать из области с высоким парциальным давлением в область с более низким давлением; и чем больше разница, тем быстрее будет поток.» Всем понятно что в трубе давление больше. Парень в ролике так же не очень убедителен, ссылается на опыт…… я когда не знаю как ответить клиенту на каверзный вопрос говорю — » по опыту» К тому же на что будет действовать кислород? На нержавеющий вентиль шарового крана? На бронзу фитингов? На алюминий Радиаторов? На металлах образуются окислы которые препятствуют дальнейшему окислению и это известно всем. И еще, по логике сторонников теории проникновения кислорода снаружи трубы , кислород проникая внутрь становится жутко агрессивным…..почему? Находясь снаружи трубы он не оставлял следов своего воздействия а вот проникнув внутрь становится вдруг страшно агрессивным. Где мои рассуждения неверны, поправляйте.

Для чего тебя поправлять? Твое не знание предмета ни как не скажется на физике процесса до тех пор, пока ты не сам не отработаешь этот вопрос со всеми вытекающими. Но после этого ты уже ни как не захочешь делиться этим знанием, лишь будешь соглашаться или опровергать без доказательств. С невеждой проще не вступать в диалог, чем доказывать что он ничего не знает. А мнение у нас имеет каждый. Даже человек с гор, который кроме своего аула ничего не знает.

Вячеслав, я точно не специалист и тоже хочу понять тему с «кислородным барьером». К сожалению Ваш ответ отлично показывает Ваши познания в этом вопросе и ещё больше подтверждает «надуманность проблемы». Костя задал реальные вопросы на которые никто внятно не ответил. В чем же на самом деле проблема от проникновения кислорода в трубы отопления?

На мой взгляд этой чистой воды обдираловка. Я не знаю как Вы но я монтирую отопление из полипропилена с 2004 г. А это как никак 15 лет уже. И пока никаких проблем не было.

а если трубы залиты в бетонную стяжку, то проникновение кислорода через стяжку, тем более обработанную аквастопом или жидким стеклом, вообще исключено.

возникает вопрос, нафига нужны трубы, армированные перфорированным алюминием, ибо гемора много, а результат не достигнут. ну и да, все это развод на деньги )