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.
Сравнение ПБ-1 с PE-RT и PEX для трубопроводов районных энергетических сетей
Фактическое сравнение затрат для трубопроводных систем должно включать время установки, варианты соединения, срок службы и стандартное размерное соотношение (SDR).
Полибутен-1 предлагает ощутимые преимущества для районных энергетических сетей по сравнению с PE-RT и PEX
Для проектов районных энергетических сетей фактическая разница в стоимости разных материалов для трубопроводных систем – это больше, чем разница в цене за единицу длины при одинаковом внешнем диаметре.
При сравнении материалов для труб составители спецификаций обращают внимание на следующие факторы: простота установки, влияющая на стоимость работ на местах; варианты соединения, долгосрочная производительность системы и прогнозируемый срок службы; а также стандартное размерное соотношение (SDR) для сравнения показателей прочности под давлением.
По сравнению с системами PEX и PE-RT материал ПБ-1 предлагает значительные преимущества для широкого спектра категорий производительности, что делает трубопроводные системы из ПБ-1 оптимальным выбором для высокопроизводительных районных энергетических сетей.
Стандартное размерное соотношение (SDR)
Что такое SDR?
SDR – это метод оценки прочности трубы под давлением. Этот параметр описывает соотношение между размером трубы и толщиной ее стенки.
SDR или стандартное размерное соотношение относится к геометрии трубы. SDR – это метод оценки прочности трубы под давлением. Этот параметр описывает соотношение между размером трубы и толщиной ее стенки.
-
Высокое соотношение SDR
Тонкая стенка в сравнении с диаметром трубы -
Низкое соотношение SDR
Толстая стенка в сравнении с диаметром трубы
Пример расчета:
SDR для трубы с внешним диаметром 100 мм и толщиной стенки 5 мм можно рассчитать следующим образом:
100 мм / 5 мм = SDR 20
Почему SDR имеет важное значение для районных энергетических сетей?
Благодаря более высокому коэффициенту SDR ПБ-1 по сравнению с PE-RT или PEX трубопроводные системы из ПБ-1 обеспечивают следующие преимущества за счет более низких требований к толщине стенки для одинаковых значений номинального давления и внешнего диаметра трубы:
- меньше материала для тех же характеристик работы под давлением;
- меньшая масса на метр трубы;
- меньший внешний диаметр трубы при той же производительности;
-
большая внутренняя площадь при одинаковом внешнем диаметре обеспечивает:
- повышенный расход при том же давлении;
- снижение потерь давления, сокращение энергопотребления для работы системы или насосов с меньшей производительностью.
Классы SDR и размеры труб
Классы SDR указаны в национальных стандартах для трубопроводных систем районных энергетических сетей
Государственные стандарты (Россия и Нидерланды)
Источник информации по размерам трубопроводов системы районного теплоснабжения со сравнением материалов ПБ-1, PEX и PE-RT
Действующий российский стандарт для систем районного теплоснабжения (ГОСТ 56730 – 2015) и нидерландский стандарт (BRL 5609, а также проект обновленной версии BRL 5609) включают сравнение трех материалов для трубопроводных систем районного теплоснабжения: ПБ-1, PE-RT и PEX.
Как российский, так и нидерландский стандарт предъявляют одинаковые требования в отношении размеров труб и классов SDR для 3 материалов подводящих трубопроводов, работающих под давлением 6, 8 и 10 бар.
Согласно обоим стандартам таблица (справа) представляет собой выдержку из соответствующей таблицы, в которой показаны классы SDR для перечисленных материалов и различных номинальных давлений. Как указано, для каждого рабочего давления ПБ-1 имеет самый высокий класс SDR по сравнению с PEX и PE-RT. В разделе ниже объясняется, что это означает, почему в стандартах учитываются размеры труб и классы SDR и каковы преимущества для составителей спецификаций трубопроводных систем.
Размеры труб и классы SDR
Превосходные характеристики ПБ-1 для работы под
давлением обеспечивают преимущества по сравнению
с PE-RT и PEX
Более высокий класс SDR у ПБ-1 обеспечивает следующие преимущества:
• меньшая толщина стенки;
• меньше материала (меньшая масса)
• Большие внутренний диаметр и площадь
Чтобы проиллюстрировать рабочие характеристики ПБ-1, PE-RT и PEX при заданном рабочем давлении 8 бар и малом диаметре трубы (50 мм), в таблице и на схеме ниже приведено сравнение требуемых внутренних размеров трубы.
Пример 1: малая труба – диаметр 50 мм при давлении 8 бар
ПБ-1 прочнее, чем PE-RT и PEX, и при рабочем давлении 8 бар с внешним диаметром трубы 50 мм ø требуемая толщина стенки составляет:
Как указано выше, при одинаковом давлении воды больший внутренний диаметр трубы из ПБ-1, имеющей внешний диаметр 50 мм, обеспечивает значительно более высокий расход, чем два других материала. Другими словами, при заданном расходе трубы из ПБ-1 снижают потери давления, требуя меньше энергии для работы систем и/или насосов с меньшей производительностью.
Как показано на графиках выше, а также в целях сравнения, можно считать характеристики PE-RT соответствующими 100%. При сравнении внутренней площади поперечного сечения трубы диаметром 50 мм (левый график) ПБ-1 явно превосходит PE-RT, обеспечивая дополнительно 27% объема. Кроме того, сравнение количества материала на метр для трубы диаметром 50 мм с номинальным давлением 8 бар (правый график) показывает, что труба из ПБ-1 использует на 29% меньше материала, чем PE-RT.
Для сравнения, показатели PE-RT можно считать равными 100%. Согласно приведенному выше графику (слева), при одинаковом рабочем давлении воды труба с внешним диаметром 50 мм (8 бар), изготовленная из ПБ-1, обеспечивает значительно более высокий расход (+35%) по сравнению с трубой из PE-RT такого же внешнего диаметра.
Измерено с использованием другой точки сравнения (справа): при заданном расходе потери давления в трубах из ПБ-1 на 44% ниже по сравнению с трубопроводами из PE-RT. Это означает, что трубы из ПБ-1 потребляют меньше энергии для работы системы, а также что их можно использовать с насосами меньшей мощности, сохраняя ту же производительность.
Пример 2: Большая труба – диаметр 160 мм при давлении 10 бар
Благодаря более высокому рейтингу SDR (и, следовательно, меньшей толщине стенок) труба из ПБ-1 диаметром 140 мм обеспечивает те же характеристики, что и труба из PE-RT диаметром 160 мм, но с меньшим внешним диаметром и большим внутренним поперечным сечением трубы.
На трубопроводе с рабочим давлением 10 бар и внешним диаметром 160 мм:
-
PE-RT при SDR 6
Труба диаметром 160 мм имеет внутреннюю площадь поперечного сечения 8958 мм2 -
PEX при SDR 7,4
Труба диаметром 160 мм имеет внутреннюю площадь поперечного сечения 10,605 мм2 -
ПБ-1 при SDR 9
При меньшем внешнем диаметре 140 мм труба из ПБ-1 имеет внутреннюю площадь поперечного сечения 9263 мм2
Кроме того, как показано на графике (справа), масса трубы из ПБ-1 с внешним диаметром 160 мм, рассчитанной на давление 10 бар, практически вдвое меньше массы трубы из PE-RT с тем же внешним диаметром и номинальным давлением.
Методы соединения для труб систем районного теплоснабжения
ПБ-1 – это универсальный материал для всех доступных методов соединения

Увеличение прибыли
Использование трубопроводных систем из ПБ-1 для районных энергетических сетей обеспечивает следующие преимущества:
-
Возможности для значительной экономии материалов при одновременном повышении производительности системы
– более тонкие стенки
– увеличение доступной внутренней площади поперечного сечения -
Более высокая степень свободы проектирования для районных энергетических сетей
– возможность использовать трубы меньшего внешнего диаметра и фитинги меньшего диаметра -
Очевидная возможность снижения затрат на установку и эксплуатационных расходов
– опорные рамы труб меньшего размера
– использование меньшего количества изоляционного материала
– насосы меньшей мощности и с меньшим энергопотреблением
– меньшая общая масса для упрощения перемещения и снижения затрат на транспортировку - Возможность использования всех доступных методов соединения
- Лучшие в своем классе акустические характеристики, включая самый низкий уровень гидравлических ударов
- Возможность полной переработки
Сравнение ПБ-1 с PE-RT и PEX
Вебинар по теме
Преимущества ПБ-1 для систем напорных трубопроводов
- Вебинары по обзору деловой активности
- При поддержке: LyondellBasell
- Дата презентации: 7 марта 2019 г.
-
Автор презентации:
– Патрик ван Беек (Patrick van Beek), менеджер по маркетингу ПБ-1
– Вернер Ротхофт (Werner Rothhöft), инженер по разработке приложений и техническому обслуживанию -
Ключевые цели обучения | Что означает более высокий класс SDR на практике?
– Узнайте о возможностях применения полибутена-1 в системах труб горячего и холодного водоснабжения под давлением
– Узнайте о выдающихся характеристиках этого самого технически совершенного термопластичного материала
– Каковы преимущества использования ПБ-1 в трубопроводных системах в сравнении с альтернативными термопластичными материалами?
– Возможности снижения эксплуатационных расходов на протяжении всего срока службы трубопроводной системы
Вебинар: Что означает более высокий класс SDR на практике?
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


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.»