НОВОСТИ И СТАТЬИ
TC Ceramic - истоки (часть 2.)
часть 2.
Продолжим анализ темы:
Вторая ошибка: ЖКП, нанесенное на все трубопроводы с различной температурой теплоносителя в диапазоне от +85 до +135 ОС, имеет одинаковую толщину 2,4-2,5 мм.
Расчеты по выбору толщины ЖКП были сделаны монтажной организацией, производящей теплоизоляционные работы на трубопроводах. Вероятнее всего в основу этих расчетов легли ложные характеристики ЖКП по теплопроводности (λ=0,001 Вт/м.ОC). Но, в любом случае, с увеличением температуры теплоносителя от +85 ОC до +135 ОC, толщина изоляции должна была пропорционально расти, что не было соблюдено. Приведем простой расчет, исходя из условия, что толщина теплоизоляции составляет 2,4 мм, а температура теплоносителя 85 ОC и, предположим, эта толщина удовлетворяет требованиям СНиПа.
Такая информация означает, что: .Т1=Tтепл–Tтреб СНиПа=85–40=45 ОС, где .Т1 – разность между температурой теплоносителя Tтепл и температурой на поверхности теплоизоляции,
требуемой по СНиПу Tтреб СНиПа; 45 ОС – поглощенная теплоизоляцией температура. Если теплоизоляция толщиной 2,4 мм поглощает энергию, равноценную температуре 45 ОС, то она, в случае температуры теплоносителя равной 135 ОС (.Т2=135–40=95 ОС), никак не может поглощать 95 ОС. В первом случае (при .Т1=45 ОС) на долю каждого слоя теплоизоляции толщиной 0,2-0,23 мм (после сушки одного слоя исходного ЖКП) приходится: (45 ОС×0,215 мм)/2,4 мм=4 ОС, а во втором (при .Т2=95 ОС) – 8,5 ОС. В реальности при измерении температуры на поверхности изоляции трубопроводов с температурой теплоносителя 85, 110, 135 ОС соответственно, были получены: 53-55, 66-68, 103-105 ОС, т.е. разность температур теплоносителя и поверхности теплоизоляции трубопроводов при одинаковой толщине слоя изоляции (2,4 мм) оставалась постоянной и составляла 30-32 ОС (измерения температуры проводили пирометром марки MT4 Raynger, Германия). Эти результаты хорошо согласуются с результатами, полученными при измерениях теплопоглощения, проведенными на лабораторном стенде [7]. Лабораторный стенд представляет собой стальную трубу диаметром 133 мм с закрытыми торцами, длиной 1000 мм. Теплоносителем внутри стальной трубы служил глицерин марки «ч». На наружную поверхность стальной трубы наносили послойно ЖКП (размером 50×50 мм, толщиной 0,4-0,45 мм), высушивали при температуре помещения в течение 20-24 ч, затем включали нагрев теплоносителя и измеряли температуру на поверхности стальной трубы и теплоизоляции. Нагрев теплоносителя до температуры 150-165 ОС осуществлялся с помощью ТЭНа с регулятором напряжения. Для поддержания равномерности температуры теплоносителя по всему объему использовали электрическую мешалку лопастного типа (со скоростью вращения лопастей 110-120 об/мин). Измерения температуры производились на ячейке в форме квадрата (размеры внутренней площади 30×30 мм), толщиной стенки 30 мм, изготовленной из ППУ, для исключения влияния краевого эффекта и рассеивания тепла с измеряемой площади на точность результатов измерения. Таким способом производились измерения теплопоглощения (до достижения количества слоев ЖКП, равных 40). Результаты измерений приведены в табл. 2. Как видно из таблицы, для обеспечения требования СНиПа по температуре на поверхности теплоизоляции трубопроводов надземной прокладки многократное нанесение слоев изоляции (от 20 до 40) делает ЖКП нетехнологичным. Эти результаты хорошо согласуются с результатами, полученными при измерениях теплопроводности ЖКП с помощью прибора «МИТ-1» с измерительным зондом (Россия, ГОСТ 30256-94), по методике, аналогичной методике измерения теплопроводности ППУ при температуре 50 ОС (ГОСТ 30732). Полученное значение теплопроводности ЖКП составляет λ=0,04-0,045 Вт/м.ОС, вместо
рекламируемого λ=0,001 Вт/м.ОС.
Экономические показатели ЖКП
Значение экономического эффекта от применения ЖКП является вершиной фантазии рекламодателей. Для сравнения они использовали ППУ теплоизоляцию. При расчетах экономической эффективности любого материала необходимо исходить из реальных производственных показателей, включая все технологические операции по выпуску единицы продукции за единицу времени. Любители создавать «сказочные рекламы» на этом не остановились, решили продолжить атаку на тепловые сети и предлагают чуть ли не заменить традиционно используемый во всем мире теплоизоляционный материал ППУ на ЖКП и приводят «фантастические» результаты расчета экономического эффекта ЖКП по сравнению с ППУ.
Рекламодатели ЖКП для сравнения берут пример теплотрассы длиной 1000 м с диаметром стальной трубы 108 мм и толщиной теплоизоляции ЖКП, равной 0,9 мм, и сравнивают с вариантом ППУ изоляции толщиной 40 мм в оцинкованной оболочке с проводами системы ОДК и применением термоусаживающейся муфты. Отсутствие расчета или методики подхода к трактовке полученных результатов экономического эффекта удаляют читателя или пользователя этой продукции далеко-далеко от понятия «экономическая эффективность». При этом уверенно демонстрируется в цифрах двух-, трех- кратная экономическая целесообразность применения ЖКП. Степень соблазна настолько велика, что неспециалисту трудно определить, где «ложь», а где «правда», хотя для сравнительного расчета отсутствуют многие существенные факторы.
Во-первых, непрофессиональный подход при сравнении двух материалов: ЖКП и ППУ.
Во-вторых, непонятно, по ценам какого года сделан расчет. Главное, нигде в расчетах не учитывается продолжительность процесса послойного нанесения изоляции, сушки до набора требуемой толщины по нормам СНиПа.
И, наконец, необходимо отметить, что толщина ППУ теплоизоляции не рассчитана для теплоносителя с температурой 100 ОС, как это хотят сделать для сравнения разработчики ТУ, а рассчитана на 130 ОС со сроком эксплуатации 25 лет и на 150 ОС со сроком эксплуатации 12 лет.
Аналогичную некорректность при расчете толщины нанесенного слоя и сравнении стоимости 1 п м изоляции из ППУ и ЖКП «Изоллат» допустили разработчики последнего НПО «Специальные технологии». Теплопроводность ППУ при 50 ОС составляет 0,03 Вт/м.ОС, а у «Изоллат» – 0,08 Вт/м.ОС (правда, не понятно при какой температуре), т.е. в 2,6 раза больше, чем ППУ. 1 п м стальной трубы Dн=325 мм имеет площадь (πDL) – 0,325×3,14×1=1,02 м2. Для теплоизоляции стальной трубы с применением ППУ тип 1 по ГОСТ 30732 толщина изоляции составляет 55,5 мм в оболочке диаметром 450 мм, что требует расхода ППУ 4,5-5 кг на 1 п м при плотности 75-80 кг/м3, т.е. 5 кг × 80 руб.=400 руб./1 п м, а не 2200 руб., как это посчитали разработчики «Изоллат». Отбрасывая в сторону, что «Изоллат» имеет в 2,6 раза больше теплопроводность чем ППУ, оставляя лишь информацию о расходе «Изоллат» при нанесении 4-х слоев на 1 м2 поверхности, что составляет 1 кг по массе, получим сравнительную стоимость 900 руб. Это без учета нанесенной грунтовки и дорогостоящего кремнеорганического лака КО-815, а также трудоемкости нанесения изоляции и сушки, составляющей более 72 часов. Здесь также не ясно, почему достаточно 4-х слоев? Если у ЖКП «Thermal-Coat» теплопроводность в 80 раз ниже, чем у «Изоллат» и его наносят в 6 слоев толщиной 2,4 мм, а у «Изоллат» – 1,6 мм, то почему достаточно? Также не ясно – в каких предельных температурных условиях можно эксплуатировать этот материал и срок его долговечности.
Расход ЖКП
и расчет его стоимости
Исходные данные, принятые для расчета:
толщина ЖКП для сравнения с ППУ взята 0,9 мм.
Непонятно, откуда взята такая величина; источник ее появления остается загадкой. По нашим представлениям эту толщину можно определить просто, как это делали мы выше, показав ошибки монтажников при нанесении изоляции на трубопроводы с различной температурой теплоносителя. Если исходить из расчета, что один слой ЖКП толщиной 0,2-0,25 мм (в пересчете на сухую изоляцию) поглощает 2,5-3,0 ОС тепла, то для поглощения 60 ОС тепла (Tтепл–Tтреб СНиПа=100–40=60 ОС) потребуется 6,3 мм изоляции при температуре теплоносителя 100 ОС.
Для получения слоя изоляции такой толщины (6,3 мм), при длине трассы 1000 м, диаметром стальной трубы 108 мм, естественно потребуется уже не 223 кг массы, как это было принято в расчетах при толщине изоляции 0,9 мм, а намного больше:
m=(Dн изол.–dн ст. тр.).L.ρ.π/4,
где m – масса ЖКП, кг; Dн изол., dн ст. тр. – наружный диаметр изоляции и стальной трубы соответственно; L – длина трассы; ρ – плотность ЖКП.
Подставив значения параметров в формулу (1), а именно: Dн при толщине изоляции 6,3 мм, равный 120,6 мм; dн – 108 мм; L –1000 пм; ρ – 590 кг/м3, получим m=1334 кг (это на покрытие ЖКП в жидком виде). Легче делать расчет стоимости теплоизоляции с исходным ЖКП, чем с высушенным, т.к. продукция продается по объему. Таким образом, исключая из формулы (1) значение плотности, получаем объем ЖКП V, м3:
V=(Dн изол.–dн ст. тр.).L.π/4.
Объем ЖКП по формуле (2) равен 2,27 м3.
При стоимости 0,001 м3 ЖКП 700 руб. (по ценам 2006 г.), стоимость ЖКП 2,27 м3 составит 1610000 руб.
Расход ППУ теплоизоляции
и расчет ее стоимости
Формула расчета расхода ППУ идентична формуле (1) и при толщине 45,4 мм для оцинкованных оболочек диаметром 200 мм и толщиной 0,55 мм составляет 1821 кг. Стоимость 1 кг ППУ (по ценам 2006 г.) – 75 руб. Общая стоимость ППУ изоляции составит 136600 руб. при плотности ППУ – 80 кг/м3.
Теперь попробуем для сравнения подсчитать общую стоимость теплотрассы длиной 1000 м с двумя видами теплоизоляции ППУ и ЖКП с учетом расходных материалов, как это предлагают рекламодатели.
Основные расходные материалы для теплопроводов с ППУ изоляцией: стальная оцинкованная оболочка (СтОО), термоусаживающаяся муфта (ТУМ) для стыковых соединений. Масса СтОО толщиной 0,55 мм для диаметра 200 мм, длиной 1000 м составляет 3550 кг. Стоимость 1 т – 33800 руб. Общая стоимость СтОО составит 120000 руб. (с НДС).
Для этой трассы расход ТУМ составит 87 шт.
Цена 1 ТУМ – 755 руб. Общий расход ТУМ – 65600 руб. (с НДС).
Итого получаем:
136600+120000+65600=323500 (руб.).
Таким образом, расчет расхода материалов на 1000 м теплотрассы диаметром 108 мм с применением теплоизоляции ЖКП и ППУ показал, что теплотрасса с ППУ теплоизоляцией без учета затрат на выпуск продукции, приблизительно в 5 раз ниже, чем с ЖКП изоляцией.
Возвращаясь к «фантастическому способу» расчета экономической эффективности рекламодателей, хочется обратить внимание на сроки эксплуатации трассы с использованием ЖКП и ППУ. В разделе «гарантия изготовителя» ТУ срок эксплуатации ЖКП указан – не менее 10 лет при нормальных условиях (об этих условиях, вероятно, знают лишь разработчики ТУ). Срок эксплуатации теплотрассы с использованием ППУ составляет 25 лет при постоянной температуре 130 ОС и 12 лет – при температуре 150 ОС.
Выводы
Приведенный анализ технической документации на ЖКП, применительно к трубопроводам тепловых сетей, и исследование некоторых физико-механических свойств материала, его теплофизических характеристик, а также технологичности процесса теплоизоляции трубопроводов и методов расчета экономической эффективности при применении в тепловых сетях надземной прокладки по сравнению с ППУ теплоизоляцией показал:_ нецелесообразность применения ЖКП из-за низкой механической прочности и износостойкости;
ЕХНОЛОГИИ
_ несоответствие по горючести требованиям пожарной безопасности;
_ высокую стоимость теплоизоляции с применением ЖКП по сравнению с ППУ теплоизоляцией;
_ нетехнологичность процесса, требующего многократного повторения операции «нанесение – сушка» до набора необходимой толщины изоляции в соответствии со СНИПом. ЖКП может успешно найти применение в других областях промышленности, где его свойства могут удовлетворять требованиям Российских стандартов.
Анализируя эти выкладки автора, приходишь к выводу, что:
Не изучив эти документы и без учёта их требований, и на основе неверных исходных данных, а именно:
Все дальнейшие экономические и иные расчёты привели автора статьи к ошибочным выводам, тем более к таким рекомендация.
Здесь проведён анализ основных ошибок встречающихся в статьях и при работе с жидкими керамическими композициями, независимо от их названия и страны - производителя.
И в заключение хотелось бы обратить внимание посетителей сайта на один из выводов НИИСК, подписанных зав.отделом строительной физики и ресурсосбережения, К.Т.Н.,С.Н.С, в 2003 году, который звучит дословно:
« Необходимо отметить, что данный материал является новым и требует особых подходов в изучении его тепловой эффективности в силу масштаба его толщины, измеряемой сотнями микрон, в то время как традиционные теплоизолирующие материалы имеют масштаб толщины от нескольких десятков до полутора-двух сотен миллиметров. Поэтому данные исследования не претендуют на окончательное заключение о физических закономерностях тепловых процессов в рассматриваемых покрытиях. В то же время, оценка тепловой эффективности покрытия была проведена достаточно корректно,..».
При необходимости мы можем предоставить всю нормативную и техническую документацию по данному вопросу.
тел. 099-117-1921, 068-394-3878 (Вайбер)
С Уважением Новиков П.Н. - Технический директор ООО ГК « УкрИзоПром»
tсceramic1@mail.ru
литература:
1. Thermal-laat – Прорыв термоизоляционных материалов. ООО «Термо-Лайн», 2004.
2. Термоизоляционный жидкокерамический материал. ТУ 2216-001-59277205-2002.
3. Трубный элемент с комбинированной теплоизоляцией в гидрозащитной оболочке. Патент РФ 49167. Б.И. № 31, 2005.
4. ГОСТ 30732-2004.
5. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Система стандартов безопасности труда. ГОСТ 12.1.044-89. М. С. 5.
6. Кодолов В.И. Горючесть и огнестойкость полимерных материалов. М.: Химия, 1976.
7. Игнатов А.А., Ширинян В.Т., Кривогин А.Н. и др. Применение комбинированной теплоизоляции при производстве элементов трубопроводов с сохранением традиционной технологии «труба в трубе» для транспортировки теплоносителя с повышенной температурой // Теплоэнергоэффективные технологии. 2006. № 3. С. 25-29.