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 sedm 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 tří 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 tří 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 místě došlo k poškození potrubí. Ocelové předizolované trubky jsou na trase svařeny každých 12 m a poplašný systém preventivně kontroluje těsnost spojů.

Řešení 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.

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 λ během provozu prakticky na stejné úrovni. Po testech stárnutí se součinitel λ 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 instalací. 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 DA 450, 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 třicetileté životnosti uvedené v normě PN EN-253 (pokud pomineme důvody uvedené v článku, může to být až 50 let).

Optimalizace provozu tepelných sítí prostřednictvím návrhu hybridního řešení

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 výhodné 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 DN 100.

Ing. Mgr. Witold Niesiołowski, Ing. Eva Švarcová
Witold Niesiołowski je poradce správní rady RADPOL S.A. pro dálkové vytápění, odborník s dlouholetou praxí v oblasti výstavby a provozování tepelných sítí. Eva Švarcová je absolventkou Slovenské technické univerzity na stavební fakultě, v rámci NRG flex se věnuje návrhu tepelných sítí.

Foto: Miro Pochyba, JAGA
Obrázky: Ing. Mgr. Witold Niesiołowski,
RADPOL S. A.