Трубопроводные системы с пенополиуретановой изоляцией для тепловых сетей бесканальной прокладки. Материалы семинара.

Россия является страной с самым высоким уровнем централизованного теплоснабжения в Европе. Страну пронизывают около 260 тысяч километров тепловых сетей.

На сегодняшний день выработали свой ресурс свыше 500 км теплосетей с усредненным диаметром 500 мм, протяженность подлежащих замене сетей меньших диаметров существенно больше. Объем перекладки достигает 100 км тепловых сетей в год. Общие потери тепла в трубопроводных системах централизованного теплоснабжения составляют до 30% отпускаемого тепла (около 80 млн.тонн условного топлива в год), что в несколько раз превышает аналогичный показатель в странах Западной Европы.

Основные источники тепла в Москве построены 20–40 лет назад. Когда-то рассчитанные на перспективу запасы их мощностей по производству тепла сегодня при воплощении в жизнь политики «уплотнительной застройки» резерва не имеют. Точечная застройка московских микрорайонов приводит к многочисленным ранее не запланированным подключениям и изменениям существующих проектов тепловых сетей.

Для решения поставленных проблем наиболее эффективным является широкое внедрение в практику строительства тепловых сетей трубопроводных систем с пенополиуретановой теплоизоляцией в полиэтиленовой оболочке типа «труба в трубе». По мнению ведущих специалистов в области теплоснабжения, применение новой технологии – это мощный рывок вперед в развитии систем теплоснабжения.

Применение трубопроводных систем ППУ является основным источником теплосбережения в строительстве.

Их основные преимущества перед традиционными:

• Повышение долговечности (с 10-15 до 30 и более лет).
• Снижение эксплуатационных расходов в 9 раз.
• Снижение расходов на ремонт теплотрасс в 3 раза.
• Снижение капитальных затрат в строительстве в 1,3 раза.
• Значительное снижение сроков строительства.
• Наличие системы оперативного дистанционного контроля за увлажнением изоляционного слоя.

Тепловодность пенополиуретана (для чего и начались в свое время разработки ппу изоляции), которым покрыты трубы ППУ, в 2 раза ниже теплопроводности минеральной ваты, которой теплоизолируются стальные трубы при прокладке традиционного стального трубопровода в бетонном канале. Теплопроводность минеральной ваты около 0,04 Вт/м·град, теплопроводность ппу 0,02 Вт/м·град. О чем это говорит? Это говорит о том, что если толщину теплоизоляции в трубах ППУ делать той же толщины, что и толщину минеральной ваты, то такая труба будет экономить энергии, затраченной на нагрев воды, проходящей по трубопроводу, в 2 раза больше, чем традиционные трубы. В масштабах государства это очень большие деньги. Или, если толщину трубы делать в 2 раза тоньше, то при той же теплоизоляции внешний диаметр трубы можно сделать значительно меньше. Соответственно меньше нужно будет выбирать грунта при прокладке траншеи, а следовательно – меньше и стоимость работ по прокладке трубопровода, если при этом применять трубы ППУ. Но не это главное. Главное, что благодаря более высокому тепловому сопротивлению новой теплоизоляции трубы ППУ позволяют сократить потери тепла в проходящей по ним жидкости с 25-30% до 3-5%, что равноценно уменьшению сжигаемого топлива или необходимого на нагрев электричества на сумму в сотни миллионов рублей.

Следующий положительный момент такого трубопровода – его можно прокладывать открытым (бесканальным) способом. Трубопроводы из стальных труб, теплоизолированных минватой, необходимо прокладывать в бетонных каналах, которые защищают трубы и теплоизоляцию от воздействия внешней среды (в основном воды, как с повышенным, так и пониженным PH, электромагнитных полей в проводящих слоях грунта и т. п.). На создание такого бетонного канала тратится много материальных и физических ресурсов. Трубопровод же из труб ППУ в таком бетонном канале не нуждается. ППУ изоляция, находящаяся между стальной трубой и защитной оболочкой из полиэтилена или металла, очень плотно прилегает как к трубе, так и к защитной оболочке. Поэтому доступ различных веществ, всегда находящихся в грунте (в том числе и в растворенном виде) к трубе и изоляции крайне затруднен. К тому же в трубах ППУ проведены контрольные провода, позволяющие дистанционно определить места начала коррозии металла или повреждения теплоизоляции.

Конструкция «труба в трубе» позволяет полностью исключить наружную коррозию трубопровода. Это – надежность, долговечность, снижение к минимуму затрат ручного труда при строительстве и монтаже тепловых сетей с ППУ изоляцией, а также значительное снижение эксплуатационных расходов после запуска теплосети в действие.

Однако, несмотря на все указанные преимущества, внедрение нового вида конструкций трубопроводных систем тепловых сетей с индустриальной изоляцией из жестких пенополиуретанов идет медленно, что объясняется целым рядом как объективных, так и субъективных причин, сложившихся за прошедшие шесть лет со времени начала создания в России новой отрасли промышленности - производства трубопроводных систем с индустриальной пенополиуретановой изоляцией.

Сегодня общий потенциальный объем производства таких трубопроводных систем в России превышает 2000 километров в год. Предприятия, расположенные в различных регионах России, объединены с 1999 года в Ассоциацию производителей и потребителей трубопроводов с индустриальной полимерной изоляцией.

По инициативе Ассоциации и ряда крупных производителей трубопроводных систем был организован семинар на тему, указанную выше.

Семинар оказался чрезвычайно представительным: огромный интерес к проблеме вызвал приезд и участие 138 представителей из 22 городов Российской Федерации и стран СНГ. Было представлено 86 организаций, среди них производители продукции, эксплуатационники, строители. Присутствовали также представители ряда крупных зарубежных фирм: производители сырья для пенополиуретана (фирмы "Хантсман Полиуретаны" и "ДАУ Кемикл" - США, "БАСФ" - Германия), оборудования для заливки смеси пенополиуретана (КАННОН), запорной арматуры ("Броен" - Дания).

С приветственным словом от Московского Правительства выступил начальник отдела Первого заместителя Премьера Москвы В. И. Манюк, который является одним из инициаторов создания Ассоциации и председателем ее оргкомитета. Он подчеркнул, что важной чертой нынешнего семинара является, во-первых, его представительность, а во-вторых, то, что в работе семинара охватываются все стадии работы с новым для России материалом для строительства тепловых сетей: проектирование, производство, строительство и монтаж, а также эксплуатация. На каждой из этих стадий работы очень важно научиться правильно обращаться с новой продукцией, не переносить на нее методы работы с традиционными материалами, которые совсем не подходят к новой технологии.

На семинаре выступили представители московских проектных институтов "Мосинжпроект" (руководитель мастерской Ю. У. Юнусов) и "Моспроект" (главный специалист А. В. Фишер). Они отметили особую важность специфики проектирования трубопроводных систем тепловых трубопроводов с ППУ изоляцией, что не было учтено при составлении и выпуске Порядка определения стоимости проектных работ в г. Москве (МРРОЗ.2.06.04-44), где коэффициент для проектирования трубопроводных систем теплопроводов в ППУ изоляции установлен в размере 0,5. При всех преимуществах, выгоде и надежности трубопроводных систем с ППУ изоляцией, строящихся в новой технологии, вопросы проектирования не должны считаться упрощенными. Значительно усложнились расчеты трубопроводов по прочности в условиях грунтовой засыпки.

Само по себе проектирование трубопроводных систем тепловых сетей усложнилось: появились дополнительные требования по экологическим разделам проекта - необходимость анализа грунтов по трассе теплосети на радиологическое и токсико-химическое загрязнение, возникла новая согласующая инстанция - Мосгосэнергонадзор, что, безусловно, осложняет процесс и увеличивает сроки проектирования.

Представитель филиала "Тепловые сети" Мосэнерго, начальник производственно-технического отдела А. В. Новиков поделился опытом эксплуатации трубопроводных систем тепловых сетей с ППУ изоляцией в Москве. В ведении Мосэнерго находятся 60 километров теплосетей с ППУ изоляцией датской фирмы АББ и 5% - поставки немецкой фирмы "Изоплюс", 5% - прочие поставки. За счет применения новой технологии трубопроводных систем за последние годы было сэкономлено 10 тыс. тонн условного топлива. Интересная статистика накоплена по дефектности новых теплосетей:

38% относятся к повреждению сторонними лицами элементов системы ОДК;

32% происходят вследствие механических повреждений оболочек и стальных труб;

14% - за счет дефектов стыковых соединений, устанавливаемых подрядными строительно-монтажными организациями без соблюдения правильного технологического регламента;

8% - ошибки при монтажной коммуникации систем ОДК;

2% - за счет некачественной сварки трубопроводов в процессе монтажа;

6% - за счет внутренней коррозии металла труб.

Было отмечено, что во всех случаях проблемы внутренней коррозии стальной трубы трубопроводных систем возникали с трубами западной поставки, где применялась европейская сталь 37, которая при всех своих положительных характеристиках оказалась недостаточно коррозионно-стойкой в российских условиях эксплуатации.

А. В. Новиков сформулировал рекомендации по основным направлениям работы:

• завод-изготовитель должен усилить гидроизоляцию торцов элементов трубопроводов с ППУ изоляцией для предотвращения намокания изоляционного слоя;
• завод-изготовитель должен также в обязательном порядке снабжать все элементы временными заглушками изоляции, как это делается на заводе "МосФлоулайн";
• осуществлять строительство трубопроводов с ППУ изоляцией должны организации, специально сертифицированные на городском уровне на проведение работ с этим видом изоляции;
• монтаж стыков трубопроводов следует проводить только силами бригад завода-изготовителя с соблюдением технологического регламента, поскольку гарантию качества продукции несет именно он, а монтаж стыков зачастую выполняют не вполне квалифицированные подрядчики;
• для теплосетей Мосэнерго следует применять к установке исключительно электросварные по полиэтиленовой оболочке стыки, обеспечивающие надежную герметизацию ППУ изоляции.

В заключение А. В. Новиков рекомендовал, чтобы до полного окончания всех работ, включая благоустройство, сеть находилась на балансе и обслуживании генерального подрядчика застройки.

Представитель другой крупной эксплуатирующей организации Москвы "Мостеплоэнерго", заместитель главного инженера О. К. Баянова также отметила отставание качества строительства в процессе внедрения новой технологии трубопроводных систем в городском строительстве. Кроме того, в процессе эксплуатации новых трубопроводных систем теплосетей с ППУ изоляцией возникает необходимость выпуска новых нормативных документов по их эксплуатации, где должны быть предусмотрены новые рекомендации. В частности, существующие на сегодня гидравлические испытания на расчетную температуру теплоносителя для данного типа прокладки не требуются. Более того, они приводят к разрыву трубопроводов с ППУ изоляцией в период их проведения. Эти испытания просто не требуются в связи с высокой степенью надежности трубопроводных систем теплосетей с ППУ изоляцией. Исключение гидравлических испытаний из процесса эксплуатации новых теплосетей сэкономит эксплуатационные затраты на проведение этих испытаний.

Резюмировать выступление О. К. Баяновой можно в нескольких словах: производство качественных материалов плюс грамотное строительство плюс новые принципы эксплуатации дадут в результате новые надежные и долговечные теплосети.

Существенным тормозом на пути массового внедрения трубопроводных систем с ППУ изоляцией является отсутствие полного пакета нормативных документов, регламентирующих производство и применение при строительстве новых материалов. В этой связи, как сообщил исполнительный директор Ассоциации производителей и потребителей трубопроводов с индустриальной полимерной изоляцией И. Л. Майзель и заместитель главного инженера НПП "Трубопроводы" В. Я. Магалиф, Ассоциацией проделана определенная работа:

• разработан ГОСТ Р-2000 "Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке", находящийся на утверждении в Госстрое РФ;
• составлены "Нормы расчета на прочность трубопроводов тепловых сетей" (НПП "Трубопровод");
• разработаны технические рекомендации по строительству тепловых сетей из стальных труб с индустриальной теплоизоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке (НИИМосстрой);
• внесены отдельные изменения и дополнения в СНиП "Тепловые сети", которые будут продолжены в 2001 году.

В 2001 году намечается разработка "Свода правил по проектированию и строительству тепловых сетей бесканальной прокладки из стальных труб с индустриальной теплоизоляцией из ППУ в полиэтиленовой оболочке".

Не обошли вниманием на семинаре и проблему состояния рынка жестких пенополиуретанов для изготовления теплоизоляции на данных трубопроводных системах. Представители двух крупных предприятий по выпуску систем ППУ для различных условий применения Д. П. Смекалова (ОАО "Полимерсинтез", ЗАО "Блокформ") и М. Я. Цафрин (ООО НПП "Изолан") представили усовершенствованную продукцию своих предприятий. Российский пенополиуретан медленно, но верно совершенствуется с учетом требований современности по уровню качества и составу химических компонентов, в том числе для современных трубопроводных систем. В следующем году будет осуществлен переход к бесфреонным системам ППУ, поскольку соглашение об охране окружающей среды от вредных влияний фреонов уже подписано всеми передовыми европейскими странами, и Россия также к нему присоединилась.

О новых достижениях в области разработки сырьевых компонентов пенополиуретана сообщил представитель зарубежного члена Ассоциации - фирмы "Хантсман Полиуретаны" А. Петров.

За последние 7–8 лет в различных регионах России построено более 50 крупных, средних и мелких цехов и заводов по выпуску предварительно изолированных труб. Эти предприятия оснащены различным по качеству оборудованием, и степень подготовки персонала также существенно отличается. Однако уже сегодня можно говорить о начале создания в России новой передовой отрасли промышленности.

Интересную информацию об опыте централизованного теплоснабжения в Дании сообщил представитель РАО ЕЭС В. А. Малафеев. Одной из чрезвычайно действенных мер по экономии энергии в Дании было широкое внедрение трубопроводных систем трубопроводов с заводской ППУ изоляцией, что начинается сейчас и у нас. Практика европейских стран подтверждает, что снижение тепловых потерь, расходов на техническое обслуживание, уменьшение первоначальных капитальных затрат на строительство теплотрасс и сокращение сроков строительства достигаемо, если умело и целенаправленно проводить внедрение новой технологии трубопроводных систем. Особенно важно при внедрении новой технологии не слепо копировать опыт передовых стран, но осознанно подходить к особенностям применения этой технологии в российских условиях, создавать новые подходы и полностью перестраивать традиционное, консервативное мышление по отношению к новой продукции. Прошедший семинар был нацелен на решение этих проблем.