Киснепроникність труб - системи опалення та електрифікації

Ця і всі наступні картинки збільшуються при натисканні на них.

Впродовж останнього десятиріччя став дуже популярний поліпропілен (далі ППр) в якості матеріалу труб для опалення. Тому все частіше приватного забудовника хвилює, які ППр труби вибрати. На даний момент випускаються три види ППр труб. Неармовані труби, армовані алюмінієвою фольгою, або армовані скловолокном.

ППр труби, армовані скловолокном, з'явилися на ринку України відносно недавно. Не більше 3-5 років в масовому продажі. Монтажники систем опалення дуже швидко оцінили зручність і підвищення продуктивності праці з такими трубами. Але, у багатьох випадках, або не знають, або свідомо замовчують про те, що такі труби не можна застосовувати в системах опалення.

У системах опалення СНиП забороняється застосовувати пластикові труби, які не мають кіслородонепроніцаемого бар'єру (антидифузійного шару).

Наприклад, за нормою DIN 4726 рівень кисневої герметичності не повинен гірше, ніж 0,1 г / м3xдень. Кисень, що потрапляє в систему опалення в місцях труб без фольги, потрапляє в воду. Кисень, розчинений у воді, контактує з металевими компонентами. Це призводить до хімічної реакції - окису заліза, іншими словами, утворюється іржа. У разі постійного проникнення кисню утворюється іржа, яка призводить до прискореного зносу радіаторів, котлів. порушення роботи насосів і втрати енергії.

Антидифузійний шар (він же «кисневий бар'єр») повинен перешкоджати проникненню кисню з навколишнього атмосфери в теплоносій. Для того, щоб розчинений в теплоносії кисень, не приводить до прискорення корозії і псування теплообмінників котлів. насосів, арматури і опалювальних приладів.

Зараз заслужено користуються популярністю сталеві панельні радіатори з товщиною стінки близько 1,25 мм. Але так як вони виконані зі сталі, то є схильними до кисневої корозії при використанні труб без «кисневого бар'єру», в бОльшей ступеня, ніж чавунні радіатори. На практиці, це призводить до значного скорочення терміну служби таких опалювальних приладів. Справедливості заради, потрібно сказати, що і чавунні радіатори схильні до цієї корозії також, але з-за більш товстих стінок можуть витримувати корозію великий час. Адже справа зовсім не в стали або в чавуні, в змісті розчиненого кисню в теплоносії. Хочу підкреслити, що повітря в системі (тобто бульбашки нерозчинених газів) і розчинений кисень - абсолютно різні речі.

Кіслородонепроніцаемим шаром в трубах може служити суцільна неперфорована алюмінієва фольга (використовується для армування ППр труб для опалення) або спеціальний пластиковий шар, слабо проводить кисень (наприклад, поліетилен EVOH), що застосовується при виготовленні деяких марок металопластикових труб. Однак не можна вважати шар EVOH повністю газонепроникним, а тільки забезпечує газопроникність приблизно чинним нормам.

Нижче «розрізи» труби із застосуванням шару EVOH і армованої суцільний алюмінієвою фольгою:

Потрібно відрізняти, суцільним чи шаром алюмінієвої фольги армована труба, і не перфорована чи (з дірками) алюмінієва фольга.

Фольга повинна бути суцільна (неперфорована) і дуже бажано проварена лазером встик.

Якщо для армування труби був застосований шар алюмінієвої (неперфорованої) фольги, зі стиком, провареним поздовжньо трубі встик або внахлест, то можна вважати таку трубу газонепроникної (майже як металеві труби зі сталі і міді). Це деякі марки ППр труби, і труби з металопластику.

Відповідно до діючих в даний час нормами [1, 2] на якість підживлювальної води теплових мереж в ній має міститися строго обмежена кількість кисню - не більше 50 мкг / л. У сирої (необробленої) воді, що надходить в систему очищення, кисню міститься в сто разів вищий за норму. Навіть незначне перевищення норми призводить до істотного забруднення мережної води оксидами заліза, а також до інтенсивної корозії металу водогрійних котлів і трубопроводів теплової мережі.

Киснева корозія, це природне явище - окислення металу. У випадку з елементами обладнання системи опалення (далі СО), вони «вбирають» кисень не тільки з бульбашок повітря, але з повітря розчиненого в самій воді. Виходить, що сталь при контакті з теплоносієм. «Вбирає» кисень, що міститься у воді, утворюючи оксид заліза 4Fe + 3O2 = 2Fe2O3 (іржу), що має червонувато-коричневий колір. При постійному припливі кисню в теплоносій (воду) процес корозії протікає постійно, аж до утворення дірок. Кисень проникає в воду при підживленні системи непідготовленою водою і крізь стінки труб (дифузія газів крізь стінки кіслородопроніцаемих пластикових труб).

Корозія утворює на сталевий поверхні виразки круглої форми, тобто відбувається не по всій поверхні рівномірно. Коли така «виразка» «проростає» наскрізь, її часто називають норицями. Які частенько «затикають» за допомогою установки хомута з гумовою прокладкою. Що ми і бачимо на фото нижче:

Можливо, деяким буде незрозуміло, за рахунок чого гази з атмосфери при тиску в 0 атмосфер можуть проникати в СО, в якій тиск 1,5 Атм і вище. Справа в тому, що мова йде не про абсолютному тиску, а про парциальном. Абсолютний тиск прямо не залежить від парціального. І навпаки.

І якщо парціальний тиск розчиненого газу в теплоносії нижче, ніж в навколишньому атмосфері, то молекули кисню (газу) будуть проникати крізь стінки кіслородопроніцаемой (яка не має антідіффузного шару або металевої труби) труби з навколишнього простору. Сучасна наука багато чого ще не знає, але фізику процесу проникнення газів крізь пластикові стінки пояснює так. Атоми кисню, мають розміри набагато менше, ніж молекули пластика і можуть дифундувати (проникати) крізь пластик.

Ось так, на малюнку нижче, приблизно, з точки зору сучасної науки виглядає молекула поліпропілену і кисню. Між ланцюжками молекули поліпропілену і дифундує (проникає) кисень. При цьому молекули води, утворюючи макроцепочкі і кластери з молекул води, не можуть проникати крізь стінки пластикових труб.

- це фрагмент молекули поліпропілену.

Це молекула кисню (О2).

Далі молекули вже розчиненого кисню в теплоносії входять в хімічну реакцію з залізом, утворюють ту ж іржу 4Fe + 3O2 = 2Fe2O3. кількість молекул кисню, відповідно зменшується, а значить, зменшується і парціальний тиск розчиненого в теплоносії кисню. А раз парціальний тиск кисню в теплоносії стало менше, то крізь стінки труби проникає нова порція кисню. Яка в свою чергу, також хімічно реагує з молекулами заліза і перетворює їх в іржу. На ділі, такий процес відбувається безперервно, і поступово в нашій системі опалення з'являються наскрізні свищі забиті іржею. Потім труба або радіатор починають підкопувати, або якщо з свища вибиває «пробку» з іржі, то вода починає бігти цівкою.

Так це чи по-іншому, залишимо розбиратися вченим. Але на практиці все знають, що наприклад лимонад і пиво втрачають свою газованість (насиченість газом), тобто гази дифундують крізь стінки ПЕТ пляшок. Багато звертали увагу, що упаковка типу ТетраПак (параллепіпед або «цеглина») для соків і багатьох інших продуктів, має в складі своєї паперової стінки зсередини тонку алюмінієву фольгу. Робиться це як раз з метою, зменшити дифузне проникнення кисню з навколишнього середовища всередину упаковки, і зменшити окислення (псування) продукту харчування. Тобто збільшити термін зберігання.

Нам же з вами, цікаво збільшити термін служби опалювальних приладів, опалювального котла і регулюючого запірної арматури. Ясна річ, що зробити вічної нашу систему опалення не вийти. Але збільшити термін її служби, наприклад, з 5 до 50 років, нікому не завадить. Бо систему опалення, як і будинок, все намагаються зробити (побудувати) на все життя.

Можливо, деякі монтажники (через незнання або за бажанням отримати побільше комісійних від перепродажу обладнання) будуть пропонувати Вам встановити в Вашу систему так звані деаератори. Скажу, що найчастіше, їх установка - беззмістовність трата грошей. Бо це можна зрозуміти навіть по другому українському назвою деаератора - сепаратор бульбашок. Тобто такий деаератор (далі сепаратор), ніяким чином не може видалити з теплоносія розчинений в ньому кисень. Він може тільки «сепарувати», тобто «Розділяти», вловлювати (і далі видаляти) мікропухирці газів в теплоносії. Але розчинені гази цей сепаратор ніяким чином видалити не може. А розчинений газ в теплоносії і бульбашки газів в теплоносії - це абсолютно різні речі.

Наведу приклад. Ви можете видалити великі розчинилися кристалики кухонної солі з води, пропустивши воду через дрібне сито (фільтр-сітку). Але, після того, як кристали солі повністю розчинилися у воді, видалити сіль з води за допомогою найдрібнішого сита (фільтра-сітки) буде абсолютно неможливо.

Зменшити кількість розчинених газів (в тому числі кисню) теплоносії можна єдиним способом. Це прокип'ятити (або нагріти до максимально допустимої температури) теплоносій. А потім, не охолоджуючи, закупорена в скляні банки, так само як ми консервуємо овочі і фрукти. Нижче для розуміння наведу таблицю розчинності кисню у воді.

У реальному ж практиці, таку процедуру робити практично немає сенсу. Але ось після монтажу прогріти всю систему опалення до максимально можливої ​​(для типу використовуваних труб і котла) температури-дуже корисно. Адже при цьому, розчинність кисню в теплоносії стане мінімальною, і кисень майже весь виділиться у вигляді бульбашок нерозчиненого кисню. А ці бульбашки частково будуть виведені із системи автоматичним відводом повітря котла, а частково накопичаться у верхніх частинах радіаторів, звідки їх потрібно буде видалити за допомогою кранів Маєвського.

Надалі ж, весь в системі опалення кисень, прореагувавши з залізом, перетвориться в вкрай незначна кількість іржі. І ще і покриє сталеві поверхні зсередини пассіровочной (захисної) плівкою магнітного залізняку (про що писав на початку статті).

Набагато більший шкоду і посилену корозію викликає постійне підживлення системи непідготовленою водою. Так як в ній багато розчиненого кисню. З кожною новою підживленням, процес корозії буде відновлюватися з новою силою. Шлях боротьби з цим дуже простий - робити системи опалення не є худими. Тобто добре змонтована система не вимагає підживлення теплоносієм багато років. Також як і система охолодження нової автоіномаркі. І багато автолюбителів, ще пам'ятають, яку шкоду приносить системі охолодження автомобіля постійне підживлення (підлив) звичайною водопровідною водою. Це і в плані розчиненого кисню, і в плані появи в системі сильної накипу.

Про накипу в системі опалення, поговоримо в іншій статті. Тут же напишу, що якщо Ви дбаєте про системі опалення не менше, ніж про свій автомобіль, то і заливайте в систему опалення не звичайну «жорстку» водопровідну воду, а дистильовану воду. Якщо вже виникла необхідність доповнити обсяг системи опалення водою, то доповнюйте її дистильованою ж водою (як і в авто).

2. РД 24.031.120-91. Норми якості мережевої та підживлювальної води водогрійних котлів. організація водно-хімічного режиму та хімічного контролю.

3. Урок на тему «Молекули і атоми» С.В. Громов, І.А. Родина, вчителі фізики.

4. Урок на тему «Будова речовини» Фонін Ілля Олександрович, Камзеева Олена Євгенівна, учитель фізики, МОУ Гімназія №8, м.Казань.

7. Global Physics «Атоми і молекули».