Диффузия кислорода в полимерных трубах

Для труб из полимеров важный технический критерий – кислородопроницаемость. По значению уровень диффузии кислорода можно приравнять к температурной стабильности. Но, к примеру, если действие расширения в условиях высоких температур еще как-то можно уменьшить, то убрать диффузию невозможно.

В этой статье поговорим о важной характеристике полимерных труб – кислородопроницаемости.

Проницаемость кислорода и тип труб

Для каждого вида труб характерен свой уровень диффузии кислорода. Самый высокий уровень 900 мг на кв. метр/ сутки у однослойных и многослойных труб со стекловолокном из полипропилена.

На втором месте с отметкой 650 микрограмм на кв. метр – трубы из материала РЕХ.

Нулевым параметром диффузии могут похвастаться трубы из полипропилена, оснащенные алюминием, и трубопроводы, изготовленные из полиэтилена высокой термостойкости.

Отсюда возникает вывод – самым высоким уровнем кислородопроницаемости обладают однослойные трубы. В трубах, где присутствует барьер из этиленвинилацетата, показатель диффузии намного ниже.

Однако ГОСТу соответствуют трубы из нескольких слоев полипропилена и металлопластика, которые с успехом используют в магистралях подачи воды и отопления.

Трубы, армированные стекловолокном, имеют незначительный уровень температурного расширения, однако характеризуются высокой кислородопроницаемостью. За счёт этого они становятся неподходящими для отопительных сетей.

Негативные действия диффузии воздуха

Сети отопления

Всем известно негативное воздействие кислородопроницаемостии труб на высокотемпературную магистраль и сеть радиаторов. 

Воздух проходит через стенки труб. В итоге теплоноситель, нагретый до повышенных температур, насыщается пузырьками воздуха. Это создает кавитационное поражение в металлических деталях сетей. Кавитация запускает процессы формирования кислот в теплоносителе, что повышает содержание кислорода. 

Высокая степень проницаемости воздуха вызывает разрушения элементов системы отопления из металла всего за несколько лет – от 3 до 5.

Сегодня выпускают инновационные трубы со сроком службы от 50 до 100 лет. Но далеко не все из них пригодны для обогрева.

Мы подготовили список труб с повышенной проницаемостью кислорода, которые нельзя использовать в высокотемпературных отопительных магистралях:

• Из одного слоя РЕХ;
• Из одного слоя полипропилена;
• Полипропиленовые со стекловолокном.

Низкотемпературные сети

Не так давно считали, что диффузия воздуха негативна только для магистрали, где течет теплоноситель, нагретый до высоких температур. Но 10 лет назад исследовательская лаборатория из Швеции предоставила результаты 12-летних испытаний труб из полимеров.

Эксперты исследовали низкотемпературные сети (тёплые полы и панельный обогрев). Результаты исследований были неожиданными и поразили весь мир. В низкотемпературных сетях воздух, который проникает через стенки труб насыщает теплоноситель кислородом, а тот в свою очередь провоцирует размножение аэробных микробов. Как результат – внутреннее пространство трубопровода засоряется продуктами жизнедеятельности этих бактерий. Со временем такие сети выходят из строя, теряя свою пропускную способность.

Эксплуатация труб относительно проницаемости кислорода

Производители уже не один год выпускают полимерные трубы для отопления и горячего водоснабжения с высоким уровнем термостойкости – 90-95 градусов. Такие трубы сегодня рассчитаны на срок службы от 50 до 100 лет. 

За счет использования технологии армирования алюминием или стекловолокном удаётся получить рекордную термическую стабильность труб. В связи с этим нет необходимости применять температурные компенсаторы в отопительных магистралях и системах ГВС. 

Решив основные эксплуатационные задачи, на повестке остаётся кислородопроницаемость. Поэтому крайне важно правильно подобрать трубопровод к инженерным системам, чтобы он прослужил как можно дольше.

Холодное водоснабжение 

Для подачи холодной воды подходят почти все известные варианты труб – с одним или несколькими слоями.

ГВС

В отечественных инженерных системах используют разнообразные типы труб. Как правило, к ним предъявляют основное условие – термическая стабильность. Более предпочтительными для подачи горячей воды являются трубы на основе полиэтилена и полипропилена, а также варианты из полипропилена, усиленные стекловолокном.

Высокотемпературные сети

Надёжность отопительной магистрали могут гарантировать только термически стойкие трубы с минимальной кислородопроницаемостью. К ним относятся трубы из металлопластика и полипропилена, армированные алюминием.

Для высокотемпературных магистралей нельзя применять трубы из полипропилена, армированные перфорированным алюминием. В таком случае фольга не будет прочно соединена с полипропиленом и не гарантирует максимальной термической стабильности. Как результат – расслоение трубопровода. Раздвоение слоев полипропилена приведет к повышенному проникновению кислорода.

Низкотемпературная сеть отопления

Такие магистрали считают самым перспективным решением для применения полимерных трубопроводов. Низкотемпературные сети – это энергоэффективные сети. К ним относятся тёплый пол, применение геотермального тепла и т.д.

Эффективное функционирование таких сетей могут гарантировать только трубопроводы с минимальной проницаемостью воздуха. К ним относятся металлопластиковые трубы и трубы с барьерным слоем (к примеру, PEX-EVOH-PE).

Наиболее популярными для таких систем являются металлопластиковые трубопроводы с абсолютной кислородоНЕпроницаемостью. 

Еще один существенный плюс – наличие алюминиевого слоя, который обладает «эффектом памяти» – способен восстанавливать свою форму после изгиба. Однослойные трубопроводы не могут похвастаться таким качеством и более сложные при монтаже. 

В низкотемпературных системах часто используют гибкие трубопроводы. Жесткие полипропиленовые трубы в низкотемпературных магистралях не применимы.