» » Кислородопроницаемость труб

Кислородопроницаемость труб

Кислородопроницаемость труб

 

Эта и все последующие картинки увеличиваются при нажатии на них.

 

Последнее десятилетие стал очень популярен полипропилен (далее ППр) в качестве материала труб для отопления. Поэтому все чаще частного застройщика волнует, какие ППр трубы выбрать. На данный момент выпускаются три вида ППр труб. Неармированные трубы, армированные алюминиевой фольгой, или армированные стекловолокном.

 

ППр трубы, армированные стекловолокном, появились на рынке РФ относительно недавно. Не более 3-5 лет в массовой продаже. Монтажники систем отопления очень быстро оценили удобство и повышение производительности труда с такими трубами. Но, во многих случаях, либо не знают, либо сознательно умалчивают о том, что такие трубы нельзя применять в системах отопления.

 

В системах отопления СНИПом не разрешается применять пластиковые трубы, не имеющие кислородонепроницаемого барьера (антидиффузионного слоя).


 Кислородопроницаемость труб

 

Причем содержание растворенного кислорода в теплоносителе не должно превышать установленных норм - 

 

Кислородопроницаемость труб

 

Например, по норме DIN 4726 уровень кислородной герметичности не должен хуже, чем 0,1 г/м3xдень. Кислород, попадающий в систему отопления в местах труб без фольги, попадает в воду.  Кислород, растворенный в воде, контактирует с металлическими компонентами. Это приводит к химической реакции – окиси железа, другими словами, образуется ржавчина. В случае постоянного проникновения кислорода образуется ржавчина, которая приводит к ускоренному износу радиаторов, котлов, нарушению работы насосов и потере энергии. 

 

 Антидиффузионный слой (он же «кислородный барьер») должен препятствовать проникновению кислорода из окружающей атмосферы в теплоноситель. Для того, чтобы растворенный в теплоносителе кислород, не приводил к ускорению коррозии и порче теплообменников котлов, насосов, арматуры и отопительных приборов.

  

Сейчас заслуженно пользуются популярностью стальные панельные радиаторы с толщиной стенки около 1,25 мм. Но так как они выполнены из стали, то являются подверженными кислородной коррозии при использовании труб без «кислородного барьера», в бОльшей степени, чем чугунные радиаторы. На практике, это приводит к значительному сокращению срока службы таких отопительных приборов. Справедливости ради, нужно сказать, что и чугунные радиаторы подвержены этой коррозии также, но из-за более толстых стенок могут выдерживать коррозию бОльшее время. Ведь дело вовсе не в стали или в чугуне, в содержании растворенного кислорода в теплоносителе. Хочу подчеркнуть, что воздух в системе (т.е пузырьки нерастворенных газов) и растворенный кислород – совершенно разные вещи.

 

Кислородонепроницаемым слоем в трубах может служить сплошная неперфорированная алюминиевая фольга (используется для армировки ППр труб для отопления) или специальный пластиковый слой, слабо проводящий кислород (например, полиэтилен EVOH), применяющийся при изготовлении некоторых марок металлопластиковых труб. Однако нельзя считать слой EVOH полностью газонепроницаемым, а только обеспечивающим газопроницаемость приблизительно действующим нормам.

 

Ниже «разрезы» трубы с применением слоя EVOH и армированной сплошной алюминиевой фольгой:

 

Кислородопроницаемость труб

 Кислородопроницаемость труб

 

 Нужно отличать, сплошным ли слоем алюминиевой фольги армирована труба, и не перфорирована ли (с дырками) алюминиевая фольга.

 

 

 


 

 

Фольга должна быть сплошная (неперфорированная) и очень желательно проваренная лазером встык.

 

Если для армирования трубы был применен слой алюминиевой (неперфорированной) фольги, со стыком, проваренным продольно трубе встык или внахлест, то можно считать такую трубу газонепроницаемой (почти как металлические трубы из стали и меди). Это некоторые марки ППр трубы, и трубы из металлопластика.

 

В соответствии с действующими в настоящее время нормами [1, 2] на качество подпиточной воды тепловых сетей в ней должно содержаться строго ограниченное количество кислорода - не более 50 мкг/л. В сырой (необработанной) воде, поступающей в систему очистки, кислорода содержится в сто раз выше нормы. Даже незначительное превышение нормы приводит к существенному загрязнению сетевой воды окислами железа, а также к интенсивной коррозии металла водогрейных котлов и трубопроводов тепловой сети.

 

Кислородная коррозия, это природное явление – окисление металла. В случае с элементами оборудования системы отопления (далее СО), они «впитывают» кислород не только из пузырьков воздуха, но из воздуха растворенного в самой воде. Получается, что сталь при контакте с теплоносителем, «впитывает» кислород, содержащийся в воде, образуя оксид железа 4Fe + 3O2 = 2Fe2O3 (ржавчину), имеющую красновато-коричневый цвет. При постоянном притоке кислорода в теплоноситель (воду) процесс коррозии протекает постоянно, вплоть до образования дыр. Кислород проникает в воду при подпитке системы неподготовленной водой и сквозь стенки труб (диффузия газов сквозь стенки кислородопроницаемых пластиковых труб).

 

Коррозия образует на стальной поверхности язвы круглой формы, т.е. происходит не по всей поверхности равномерно. Когда такая «язва» «прорастает» насквозь, её часто называют свищами. Которые частенько «затыкают» с помощью установки хомута с резиновой прокладкой. Что мы и видим на фото ниже:

 

Кислородопроницаемость труб

 

 

  Если же в системе применены кислородоНЕпроницаемые трубы, и не производится постоянная подпитка неподготовленной водой, содержание растворенного в воде кислорода уменьшается в прогрессии, и происходит «частичное» «недоокисление» с образование магнитного железняка (Fe3O4) чёрного цвета, который покрывает изнутри систему отопления тонкой плёнкой (могущей защищать системы от разрушительной коррозии). 3Fe + 2O2 = Fe3O4 (четырехокись железа, магнитный железняк).

 

Возможно, некоторым будет непонятно, за счет чего газы из атмосферы при давлении в 0 Атмосфер могут проникать в СО, в которой давление 1,5 Атм и выше. Дело в том, что речь идет не об абсолютном давлении, а о парциальном. Абсолютное давление впрямую не зависит от парциального. И наоборот.

 

И если парциальное давление растворенного газа в теплоносителе ниже, чем в окружающем атмосфере, то молекулы кислорода (газа) будут проникать сквозь стенки кислородопроницаемой (не имеющей антидиффузного слоя или металлической трубы) трубы из окружающего пространства. Современная наука много чего еще не знает, но физику процесса проникновения газов сквозь пластиковые стенки объясняет так. Атомы кислорода, имеют размеры намного меньше, чем молекулы пластика и могут диффундировать (проникать) сквозь пластик.

 

Вот так, на рисунке ниже,примерно, с точки зрения современной науки выглядит молекула полипропилена и кислорода. Между цепочками молекулы полипропилена и диффундирует (проникает) кислород. При этом молекулы воды, образуя макроцепочки и кластеры из молекул воды, не могут проникать сквозь стенки пластиковых труб.

 

Кислородопроницаемость труб

- это фрагмент молекулы полипропилена.
 

 Это молекула кислорода (О2).

 

Далее молекулы уже растворенного кислорода в теплоносителе входят в химическую реакцию с железом, образую ту же ржавчину 4Fe + 3O2 = 2Fe2O3 , количество молекул кислорода, соответственно уменьшается, а значит, уменьшается и парциальное давление растворенного в теплоносителе кислорода. А раз парциальное давление кислорода в теплоносителе стало меньше, то сквозь стенки трубы проникает новая порция кислорода. Которая в свою очередь, также химически реагирует с молекулами железа и превращает их в ржавчину. На деле, такой процесс происходит непрерывно, и постепенно в нашей системе отопления появляются сквозные свищи забитые ржавчиной. Потом труба или радиатор начинают подкапывать, или если из свища выбивает «пробку» из ржавчины, то вода начинает бежать струйкой.

 

Так это или по-другому, оставим разбираться учёным. Но на практике все знают, что например лимонад и пиво теряют свою газированность (насыщенность газом), т.е. газы диффундируют сквозь стенки ПЭТ бутылок. Многие обращали внимание, что упаковка типа ТетраПак (параллепипед или «кирпич») для соков и многих других продуктов, имеет в составе своей бумажной стенки изнутри тонкую алюминиевую фольгу. Делается это как раз с целью, уменьшить диффузное проникновение кислорода из окружающей среды вовнутрь упаковки, и уменьшить окисление (порчу) продукта питания. Т.е. увеличить срок хранения.

 

Нам же с вами, интересно увеличить срок службы отопительных приборов, отопительного котла и регулирующе-запорной арматуры. Понятное дело, что сделать вечной нашу систему отопления не получиться. Но увеличить срок её службы, например, с 5 до 50 лет, никому не помешает. Ибо систему отопления, как и дом, все стараются сделать (построить) на всю жизнь.

 

Возможно, некоторые монтажники (по незнанию или по желанию получить побольше комиссионных от перепродажи оборудования) будут предлагать Вам установить в Вашу систему так называемые дэаэраторы. Скажу, что чаще всего, их установка – беЗсмысленная трата денег. Ибо это можно понять даже по второму русскому названию дэаэратора – сепаратор пузырьков. Т.е. такой дэаэратор (далее сепаратор), никаким образом не может удалить из теплоносителя растворенный в нём кислород. Он может только «сепарировать», т.е. «разделять», улавливать (и далее удалять) микропузырьки газов в теплоносителе. Но растворенные газы этот сепаратор никаким образом удалить не может. А растворенный газ в теплоносителе и пузырьки газов в теплоносителе – это совершенно разные вещи.

 

Приведу пример. Вы можете удалить крупные нерастворившиеся кристаллики поваренной соли из воды, пропустив воду через мелкое сито (фильтр-сетку). Но, после того, как кристаллы соли полностью растворились в воде, удалить соль из воды с помощью самого мелкого сита (фильтра-сетки) будет совершенно невозможно.

 

Уменьшить количество растворенных газов (в том числе кислорода) теплоносителе можно единственным способом. Это прокипятить (или нагреть до максимально допустимой температуры) теплоноситель. А затем, не остужая, укупорить в стеклянные банки, так же как мы консервируем овощи и фрукты. Ниже для понимания приведу таблицу растворимости кислорода в воде.

 

Кислородопроницаемость труб


 

 

В реальной же практике, такую процедуру делать практически нет смысла. Но вот после монтажа прогреть всю систему отопления до максимально возможной (для типа используемых труб и котла) температуры– очень полезно. Ведь при этом, растворимость кислорода в теплоносителе станет минимальной, и кислород почти весь выделится в виде пузырьков нерастворенного кислорода. А эти пузырьки частично будут выведены из системы автоматическим воздухоотводчиком котла, а частично накопятся в верхних частях радиаторов, откуда их нужно будет удалить посредством кранов Маевского.

 

 В дальнейшем же, весь оставшийся в системе отопления кислород, прореагировав с железом, превратится в крайне незначительное количество ржавчины. И еще и покроет стальные поверхности изнутри пассировочной (защитной) плёнкой магнитного железняка (о чем писал в начале статьи).

 

Намного бОльший вред и усиленную коррозию вызывает постоянная подпитка системы неподготовленной водой. Так как в ней много растворенного кислорода. С каждой новой подпиткой, процесс коррозии будет возобновляться с новой силой. Путь борьбы с этим очень простой – делать системы отопления не являющиеся худыми. Т.е. хорошо смонтированная система не требует подпитки теплоносителем много лет. Также как и система охлаждения новой автоиномарки. И многие автолюбители, еще помнят, какой вред приносит системе охлаждения автомобиля постоянная подпитка (подлив) обычной водопроводной водой. Это и в плане растворенного кислорода, и в плане появления в системе сильной накипи.

 

О накипи в системе отопления, поговорим в другой статье. Здесь же напишу, что если Вы заботитесь о системе отопления не меньше, чем о своем автомобиле, то и заливайте в систему отопления не обычную «жесткую» водопроводную воду, а дистиллированную воду. Если уж возникла необходимость дополнить объем системы отопления водой, то дополняйте её дистиллированной же водой (как и в авто).

 

Также можно посмотреть поясняющее видео - 

 

 

Список литературы:

 

1. Правила устройства и безопасности эксплуатации паровых и водогрейных котлов. - М.: НПО ОБТ. - 1993 г. - Табл.9. Нормы качества сетевой и подпиточной воды водогрейных котлов.

2. . РД 24.031.120-91. Нормы качества сетевой и подпиточной воды водогрейных котлов, организация вводно-химического режима и химического контроля.

3. Урок на тему «Молекулы и атомы» С.В. Громов, И.А. Родина, учителя физики.

4. Урок на тему «Строение вещества» Фонин Илья Александрович, Камзеева Елена Евгеньевна, учитель физики, МОУ Гимназия №8, г.Казань.

5. Г. Остер. Физика. Задачник. Ненаглядное пособие.- М.: Росмэн, 1998.

6. Мейяни А. Большая книга экспериментов для школьников. М.: «Росмен». 2004 г.

7. Global Physics «Атомы и молекулы».

 

Автор Инчин Владимир Владимирович

Перепечатка не возбраняется,
при указании авторства и ссылки на этот сайт.

 


 
 
  
КОММЕНТАРИИ
6
Алексей 24 ноября 2014 23:22
Заинтересовал вопрос кислородопроницаемости, и вот что я нашел:
Полимерные трубы, применяемые в системах отопления совместно с металлическими трубами (в том числе в наружных системах теплоснабжения) или с приборами и оборудованием, имеющим ограничения по содержанию растворенного кислорода в теплоносителе, должны иметь кислородопроницаемость не более 0,1 г/(м3?сут).
То есть допуск все же есть, но он очень мал.
Искал в интернете значение кислородопроницаемости полипропиленовых труб армированных стекловолокном. Она такая же, как и у неармированных ПП труб. По информации в разных источниках составляет от 2 до 4 г/(м3*сут). То есть в 20-40 раз выше нормы. В технической информации производители ПП труб указывают различные данные, а вот данных о диффузии кислорода через стенку трубы я не нашел.
Цитировать         
Пользователь offline Владимир 7 декабря 2014 02:42
Цитата: Алексей
В технической информации производители ПП труб указывают различные данные, а вот данных о диффузии кислорода через стенку трубы я не нашел.

Невыгодно им это. Вот и не указывают. Кто же будет свой товар ругать? Но очень многие производители выпускают ППр кислородонепроницаемые трубы.
Да и согласитесь, о кислородонепроницаемости труб должен заботиться проектировщик, а не конечный потребитель - хозяин дома.
--------------------
Делаю проект системы отопления с гидравлическим расчётом, а также теплорасчёт дома (теплопотери). Проконсультирую по скайпу - inchin64, а также по Viber и WhatsApp +7 9063970062, телефону (телефон тот же). Если захотите поблагодарить, благодарности принимаю на карту Сбербанка РФ 4276 4800 1559 9775
Цитировать         
Анатолий 25 октября 2015 22:36
Так что делать?) Многоэтажка. Стояк/байпас - черная сталь. Но вот беда - надо переподключить биметалл радиатор. Только подвод. Думал переделать на металлопласт, но стоимость фитингов обжимных..ууу... пресс - тоже самое. Собрался ППР Фибер плюс (базальт)...а тут кислородопроницаемость...Медь - не дешево и вопросы коррозии (хотя все подсоединения через латунные фитинги)... Сталь конечно сняла бы все вопросы, но сантехник уже раз ошибся, не захотел диагонально подключать, а теперь я должен ему доказать что работа радиатора возможна!! Кстати благодаря вашей статье о встроеном гидронасосе в радиаторах (нижняя подача в биметалл)...Я в раздумиях(( как быть?
Цитировать         
Пользователь offline Владимир 26 октября 2015 11:21
Цитата: Анатолий
Так что делать?) Многоэтажка. ...
Я в раздумиях(( как быть?

Как-то этот комментарий не совсем по теме кислородопроницаемости, если речь идет больше о правильной схеме подключения радиаторов.
Предлагаю создать тему на форуме ССЫЛКА
и скопировать туда Ваши вопросы. Там будет легче и обсудить и картинки поясняющие выложить.
--------------------
Делаю проект системы отопления с гидравлическим расчётом, а также теплорасчёт дома (теплопотери). Проконсультирую по скайпу - inchin64, а также по Viber и WhatsApp +7 9063970062, телефону (телефон тот же). Если захотите поблагодарить, благодарности принимаю на карту Сбербанка РФ 4276 4800 1559 9775
Цитировать         
kodomaus 7 октября 2016 18:22
а что если полипропилен обернуть резиной?
Цитировать         
Пользователь offline Владимир 18 октября 2016 11:49
Цитата: kodomaus
а что если полипропилен обернуть резиной?

Если честно, не знаю, насколько резина (и какая резина) является кислородонепроницаемой.
--------------------
Делаю проект системы отопления с гидравлическим расчётом, а также теплорасчёт дома (теплопотери). Проконсультирую по скайпу - inchin64, а также по Viber и WhatsApp +7 9063970062, телефону (телефон тот же). Если захотите поблагодарить, благодарности принимаю на карту Сбербанка РФ 4276 4800 1559 9775
Цитировать         
ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ
Ваше имя: *
Ваш e-mail: *
Текст комментария:
Полужирный Наклонный текст Подчеркнутый текст Зачеркнутый текст | Выравнивание по левому краю По центру Выравнивание по правому краю | Вставка смайликов Выбор цвета | Скрытый текст Вставка цитаты Преобразовать выбранный текст из транслитерации в кириллицу Вставка спойлера
Вопрос: Разгадайте зашифрованное звёздочками слово: радиатор ото*лен*я
Ответ:
Код: Включите эту картинку для отображения кода безопасности
обновить, если не виден код
Введите код: