head-co-111.jpg
head-co-124-thermaflex-polybutylene-polybutene-pb1-piping-plumbing-systems.jpg
head-co-104.jpg
head-co-125-thermaflex-polybutylene-polybutene-pb1-piping-plumbing-systems.jpg
head-co-099.jpg
head-co-102.jpg

Районные энергетические сети

Трубопроводные системы из полибутена-1 используются по всему миру в районных энергетических сетях для централизованного горячего и холодного водоснабжения общественных зданий и сооружений, многоквартирных домов и офисных комплексов из эффективных и экологически чистых источников. Полибутен-1 обладает большим количеством существенных преимуществ, включая гибкость, возможность работы под высоким давлением, устойчивость к коррозии и низкие потери тепла.
 

A ground-breaking District Energy network was created for Almere, The Netherlands using Flexalen Polybutene piping systems from Thermaflex.


Введение

Системы трубопроводов из ПБ-1 отлично подходят для районных энергетических сетей за счет своей гибкости, теплоотдачи и ожидаемого срока службы при высоких температурах до 95 °C.

Что такое районные энергетические сети?

Районные энергетические сети поставляют горячую воду или пар для отопления и охлажденную воду для охлаждения общественных зданий и сооружений, многоквартирных домов, офисных комплексов и аналогичных сооружений с одной центральной станции.

Распределение горячей и холодной воды осуществляется через изолированные системы трубопроводов, расположенные под землей. Во многих европейских городах функционируют крупные районные энергетические сети, транспортирующие горячую или холодную воду на многие километры с минимальными тепловыми потерями для потребителей.

Главное преимущество централизованно вырабатываемого тепла (с помощью воды или пара) заключается в возможности использования и сочетания экологически чистых источников. Основная часть тепла вырабатывается тепловыми электростанциями, которые используют отработанное тепло, полученное при производстве электроэнергии. Данный процесс называется когенерацией. Одновременно выработанные электричество и тепло удваивают показатели эффективности по сравнению с обычными электростанциями с 40% до более 80%. Другой важный источник — тепло, получаемое в результате работы мусоросжигательных установок, производственных процессов и все в большей степени от экологически чистых источников энергии, таких как биогаз, геотермальные источники, энергия солнца и энергетическое сырье из биомассы.

Еще одним типом районных энергетических сетей является централизованная система теплоснабжения школ, университетов, отелей, аэропортов или торговых центров. Данный тип называется централизованным теплоснабжением группы зданий.
 

Краткая история

В Европе районные энергетические сети (также известные как централизованное теплохладоснабжение) используются в качестве систем централизованного теплоснабжения уже почти 100 лет. До 1980 года устанавливались только стальные системы с изоляцией, в основном в бетонных лотках. Предварительно изолированные системы трубопроводов впервые появились в 1974 году, но в качестве материала для труб в них все еще применялась сталь, которая имела один большой недостаток — подверженность коррозии. Это побудило поставщиков энергоресурсов во всем мире начать поиски решения, которое позволило бы исключить данную проблему.


Предварительно изолированные системы трубопроводов

Предварительно изолированные системы трубопроводов из ПБ-1 являются ключевым компонентом районной энергетической сети. Предварительно изолированные трубы изготавливаются из экологически чистых материалов и полностью перерабатываемых сортов полиолефинового семейства с применением передовых технологий производства. Данные материалы включают в себя внутреннюю трубу из полибутена-1, гибкий вспененный полиолефин с закрытой ячейкой и гибкую наружную оболочку из полиэтилена высокой плотности.


 


ПБ-1 для районных энергетических сетей

ПБ-1 отличается наивысшим номинальным давлением в сравнении с ПЭ-С и ПП, низкой потерей тепла и лучшей в своем классе устойчивостью к химическому воздействию, особенно в агрессивной геотермальной воде.

Выбор систем премиум-класса для районных энергетических сетей

  • ПБ-1 для районных энергетических сетей
  • Высокая паронепроницаемость
  • Потери тепла составляют менее 1 °C на км.
  • Высокая гибкость, трубы малого/среднего диаметра, поставляемые уложенными в бухты
  • Большая длина труб, позволяющая сократить количество соединений
  • Трубы совместимы с приварными фитингами
  • Малый вес для облегчения логистики и эксплуатации
  • Отсутствие коррозии и образования накипи
  • Отличная устойчивость к химическому воздействию, особенно в агрессивной геотермальной воде
  • Длительный срок службы при максимальной рабочей температуре до 95 °C с наивысшим номинальным давлением в сравнении с ПЭ-С и ПП.
  • Комплексные системы предварительно изолированных труб и приварных фитингов для полного спектра различных требований.


     

PB-1 vs. PEX & PE-RT for District Energy Piping

A true cost comparison between piping systems should include installation time, jointing options, life span and SDR rating.

Polybutene-1 offers tangible benefits for District Energy systems compared to PEX and PE-RT

For District Energy projects, the true cost variation of piping systems across competing materials is more than a per length cost comparison for the same outside pipe diameter.

Specifiers look at: ease of installation impacting onsite costs; jointing options, long-term system performance and projected life span; and Standard Dimension Ratio (SDR) comparing pipe materials for durability against pressure.

When compared to PEX and PE-RT systems, PB-1 offers significant benefits across a broad range of performance categories all contributing to make PB-1 piping systems the optimum choice for high performance District Energy installations.
 

Standard Dimension Ratio (SDR)

What is SDR?

SDR rates pipe durability against pressure and correlates a pipe's outside diameter and wall thickness.

The SDR or the Standard Dimension Ratio refers to the geometry of a pipe. SDR is a method of rating a pipe's durability against pressure and it describes the correlation between the pipe dimension and the thickness of the pipe wall. SDR 11, for example means that the outside diameter of the pipe is eleven times the thickness of the wall.

  • High SDR ratio
    The pipe wall is thin compared to the pipe diameter
  • Low SDR ratio
    The pipe wall is thick compared to the pipe diameter

Example calculation:
SDR for a pipe with an outside diameter of 100mm and wall thickness of 5mm can be calculated as:
100mm / 5mm = SDR 20
 

Why does SDR matter for District Energy systems?

Due to the higher SDR ratio of PB-1 compared to either PEX or PE-RT, PB-1 piping systems deliver the following benefits because of its lower wall section requirements for the same pressure rating and outside pipe diameter:

  • Less material for the same pressure capability
  • Less weight per meter of pipe
  • Lower outside pipe diameter for the same performance
  • Larger inside area for the same outside diameter providing:
    - Higher flow rate at the same pressure
    - Lower pressure loss, requiring less energy to run a system or pumps with lower capacity

SDR Classes and Pipe Dimensions

SDR classes quoted in National Standards for District Energy piping systems


National Standards (RU & NL)
The source for District Heating piping dimensions comparing materials PB-1, PEX and PE-RT

The current Russian standard for District Heating (GOST 56730 – 2015) and the Dutch guideline (BRL 5609 - and the draft of renewed BRL 5609) both include a comparison of 3 materials for District Heating piping systems: PB-1, PEX and PE-RT.

Both the Russian standard and the Dutch guideline have the same requirements in relation to the pipe dimensions and SDR classes of the 3 service pipe materials operating at pressures of 6 bar, 8 bar and 10 bar.

Per the Russian standard and the Dutch guideline the table (at right) is an excerpt of the relevant table showing the SDR classes for the listed materials at different pressure ratings. As indicated, for each operating pressure PB-1 is listed in the highest SDR class when compared to either PEX or PE-RT. The section below explains what this means, why standards refer to pipe dimensions and SDR classes and what are the benefits for pipe system specifiers.


Pipe Dimensions and SDR Classes
PB-1 pressure capability delivers benefits versus PEX and PE-RT

The higher SDR class of PB-1 delivers the following benefits:
• Thinner wall section
• Less material (less weight)
• Larger inside diameter and area

To illustrate the performance of PB-1, PEX and PE-RT in relation to the given operating pressure of 8 bar at the small pipe diameter of 50mm ø, the table and diagram below provide a comparison of the internal pipe dimensions required.
 

Example 1:  Small pipe – 50mm diameter @ 8 bar

PB-1 is stronger than both PEX and PE-RT and with an operating pressure of 8 bar and an outside pipe diameter of 50mm ø the required wall thicknesses are:

Per above, at the same water pressure, the larger inside diameter of PB-1 50mm outside ø pipe delivers a substantially higher flow rate than the other two materials. Taken the other way, at a given flow rate PB-1 pipes yield a lower pressure loss requiring less energy to run systems and/or pumps with a lower capacity.

As shown in the graphs above and for the purposes of comparison, PE-RT may be considered the benchmark at 100%. When comparing the inside cross-section area of a 50mm ø pipe (left graph) PB-1 clearly outperforms PE-RT with an additional 27% of volume. Also, in comparing the amount of material per meter for a 50mm ø pipe rated for 8 bar (right graph), PB-1 pipe uses 29% less material than PE-RT.

Once again for the purposes of comparison, PE-RT may be considered the benchmark at 100%. Per the above graph (left), using the same operating water pressure, a 50mm outside diameter pipe (8 bar) made from PB-1 delivers a substantially higher flow rate of +35% when compared to the identically rated PE-RT pipe of the same outside diameter.

Measured using the other comparison point (right): at a given flow rate (output) PB-1 pipes yield a 44% lower pressure loss versus PE-RT pipes. This means that PB-1 pipes require less energy to run a system - or - can accommodate pumps with a lower capacity for the same output.
 

Example 2:  Large pipe – 160mm diameter @ 10 bar




Due to a higher SDR rating (and therefore a thinner wall section) a PB-1 pipe of 140mm ø delivers the same performance as a PE-RT pipe of 160mm ø, but with a smaller outside diameter and larger inside pipe cross-section area.

At a 10 Bar operating pressure pipe of 160mm outside diameter:

  • PE-RT @ SDR 6
    60mm ø pipe has an internal cross section area of 8,958mm2

  • PEX @ SDR 7.4
    160mm ø pipe has an internal cross section area of 10,605mm2

  • PB-1 @ SDR 9
    With a smaller outside diameter of 140mm ø PB-1 has an internal cross section area of 9,263mm2

In addition, as shown in the graph (right), the weight of 160mm outside diameter PB-1 pipe rated for 10 bar is almost half of the weight for the same outside diameter and rating pipe made from PE-RT.
 

Jointing Techniques for District Heating Pipes
PB-1 is a versatile material for all available jointing techniques


The Bottom Line
Specifying PB-1 piping systems for District Energy offers:

  • Substantial material saving opportunities, while at the same time increasing the capacity of the system
    – thinner walls
    – increase of the available inside cross section area
  • A higher degree of design freedom for District Energy grids
    – opportunity for using smaller outside pipe and fitting diameters
  • A clear opportunity for reduced integral installation cost and operating cost
    – smaller pipe support frames
    – use of less insulation material
    – smaller pumps running at reduced energy consumption
    – lighter overall weight for easier handling and lower shipping costs
  • In addition: PB-1 can be fully re-used and recycled

PB-1 vs. PEX & PE-RT – download
 


Результаты испытаний

Результаты испытаний: «После 8 лет эксплуатации образцы труб из ПБ-1 стали еще прочнее новых труб из ПБ-1 в результате проходивших в этот период процессов отжига и отпуска».

Испытания на определение оптимального материала для внутренних труб

Австрийская энергетическая компания одной из первых начала исследования альтернативных решений и поручила Институту пластмасс Леобенского университета провести испытания для определения наилучшего материала для районных энергетических сетей.
 

Результаты испытаний

Результаты для внутренних труб показали: полибутен-1 является лучшим пластмассовым материалом для работы в условиях высоких температур (не более 95 °C).

Данный результат побудил австрийскую энергетическую компанию объединить усилия с компанией по производству труб и начать изготовление и продажу предварительно изолированных систем трубопроводов с внутренними трубами из полибутена-1.
 


Примеры применения

Австрийская районная энергетическая сеть

Согласно исследованиям в Австрии на данный момент установлены 42 сети трубопроводов протяженностью 210 км. 70 км труб было уставлено до 1987 года. Эти сети являлись так называемыми "вторичными сетями", тепло на которые поставлялось с первичных линий с помощью центральных трансформаторных станций с теплообменниками для снижения температуры до макс. 90 °C и давления до 5 бар.

После 8 лет эксплуатации случайные образцы данных труб из полибутена-1 были направлены в австрийские испытательные институты для их сравнения с новыми трубами. Поразительным результатом стало то, что бывшие в эксплуатации трубы оказались даже прочнее новых труб из полибутена-1 — процессы отжига и отпуска, которым подвергались трубы в первые 8 лет эксплуатации, улучшили их характеристики.
 

Геотермальный центр — Вена

Очень агрессивная геотермальная вода в Вене вызвала большие проблемы с коррозией в металлических трубах. В результате в 1972 году, когда планировалось создание нового геотермального центра в Вене, был проведен двухлетний испытательный цикл с различными трубами из нержавеющей стали, ХПВХ, эпоксидной смолы и полибутена-1.

Полибутен-1 показал лучшие результаты, после чего трубы из ПБ-1 были установлены на всех геотермальных линиях от источника до геотермального центра, включая двойную главную линию протяженностью 1,4 км с наружным диаметром труб 225 мм и около 2 км внутренних труб с наружным диаметром 20-225 мм. Данные трубы без каких-либо сбоев непрерывно функционировали в течение более 30 лет (до расширения объекта) при температуре 54 °C и давлении 10 бар.
 


Примеры на месте эксплуатации




 

 

Полибутен-1 часто обозначается как полибутен, ПБ (PB), ПБ-1 (PB-1) или полибутилен.

Члены ассоциации PBPSA не осуществляют продажу полибутена-1 для его использования в трубопроводах в Северной Америке. Кроме того, они предписывают своим клиентам и дистрибьюторам не продавать изготовленные из ПБ-1 изделия для использования в трубопроводных системах в Северной Америке.»