Сравнительный анализ ППУ и ППМ изоляции

Эффективная защита труб от негативных факторов окружающей среды — задача достаточно актуальная. С одной стороны, на данном рынке существует множество конкурирующих между собой технологий, большая часть из которых показывает незавидную эффективность (если говорить об их массовом применении). Но и большинство традиционных материалов являются морально устаревшими и уже не соответствуют тем требованиям, которые предъявляют в наши дни к качеству.

Между тем, Российская промышленность уже давно освоила производство современных, эффективных и доступных материалов, в числе коих доминируют ППУ (пенополиуретан) и ППМ (пенополимерминерал).

Пенополиуретан или ППУ является неплавкой термореактивной пластмассой, имеющей ярко выраженную ячеистую структуру и уникальные физико-химическими свойства, благодаря чему он обладает высочайшими эксплуатационными характеристиками. Попросту говоря, это, по сути, вспененный пластик, который не подвергается гниению и разложению и подходит для использования в качестве утеплителя. Структура его такова, что всего лишь 3% объёма составляет твёрдый материал, который образует каркас. Всё остальное — это поры, которые заполнены фторхлорметаном, представляющим собой газ с низким коэффициентом теплопроводности.

Система ППУ является двухкомпонентной, и собственно сам вспененный пенополиуретан образуется в процессе реакции поликонденсации изоционатов с полиолами — после смешивания двух жидких частей: компонента «А» — «полиол», который успешно изготавливается многими отечественными предприятиями, и компонента «Б» — «полиизоцианат», который увы в России не производится (из-за запретов на законодательном уровне), и экспортируется к нам исключительно из-за границы (преимущественно из Европы, Японии и Южной Кореи), что делает его цену крайне нестабильной из-за постоянно плавающего курса рубля.

Этот материал пытались получить в тридцатые годы прошлого века в Соединенных Штатах Америки. Тем не менее впервые пенополиуретан появился в Германии в 1937 году. Он был синтезирован известным немецким химиком и промышленником Отто Байером, который и начал его производить впервые в промышленных масштабах. ППУ быстро получил распространение в США, Канаде и западноевропейских странах в качестве теплоизоляции, используемой в строительной отрасли. В России этот материал был не так распространён и до недавнего времени применялся лишь в ВПК, а также для решения каких-либо узких задач, к примеру, для теплоизоляции холодильных камер. Только последние пару десятков лет ППУ занял своё место среди теплоизолирующих материалов.

Пенополимерминеральная изоляция — ППМ представляет собой тепловую изоляцию на основе вспененного полимера и минерального наполнителя. Основные компоненты ППМ изоляции — это, как правило, пенополиуретан (ППУ) и введённый в него для придания механической прочности минеральный наполнитель, в качестве которого как правило выступает песок, зола или другие материалы. Не так давно ППМ начал активно использоваться в качестве теплоизоляционного материала при изготовлении труб в ППМ изоляции. В целом изоляция ППМИ труб является крайне недорогим методом, о чем не скрывая заявляют производители стальных труб в ППМ изоляции. И с этим сложно поспорить. Стоимость изготовления и монтажа сравнительно мала, пенополимерминеральные трубы прокладывать значительно легче, чем, к примеру, ППУ-ПЭ. При изготовлении отсутствует необходимость монтажа системы ОДК, а затем контроля над ней. Не нужно обучать монтажников методикам дистанционной диагностики, оборудовать коверы системы ОДК, нет необходимости тестировать провода — смонтировал и забыл, о чем ещё можно мечтать эксплуатирующим теплотрассы муниципальным предприятиям!?

Получается, что цена ППМ изоляции действительно низкая, однако рассмотрим сравнение технических характеристик ППМ и ППУ подробнее:

Базу как ППМ изоляции, так и ППУ изоляции составляет пенополиуретан. В обоих случаях изоляция образует 3 слоя: внешний и внутренний корковые с большей плотностью, чем средний — теплоизоляционный. Разница — в количестве материала и разнице слоев по плотности. ППМи на 90% состоит из пены повышенной плотности и ориентировочно 10% — наполнителя (по объему).

Основные достоинства ППМ, — высокая механическая прочность, хорошие теплоизоляционные свойства (сопоставимый с ППУ коэффициент теплопроводности), паропроницаемость и низкое водопоглощение. ППМи, имея более высокую механическую прочность, в то же время менее стойка к повреждениям, чем ППУ в полиэтиленовой (ПЭ) оболочке, при этом делается вывод об одинаковой защищенности обоих типов изоляции от повреждений. И как подтверждение этого в технических условиях изготовителей требования к осторожному обращению с трубами ППМ аналогичны требованиям для труб ППУ.

Вопреки всей своей схожести, они обладают различными физико-химическими свойствами, исходя из этого вопрос оптимального выбора не так прост, как может показаться.

Одной из основных характеристик сравниваемых типов теплоизоляций является — Теплопроводность. Единица измерения: Вт/мС (при температуре 50°C).

ППУ — изоляция чуть лучше препятствует потере тепла (ее показатель — 0,033Вт/мК против 0,047Вт/мК у ППМ). В случае ППМи для получения одинаковых тепловых потерь необходимо пропорционально увеличивать толщину изоляции. Тем самым ППУ имеет небольшое преимущество при прокладке труб в коммунальной сфере, где подобные расходы напрямую сказываются на экономической эффективности, однако в данном преимуществе есть «но», для предварительно изолированных ППУ-труб в заводской полиэтиленовой оболочке требуется качественная изоляция стыков с использованием термоусаживающихся муфт или лент. Если этим пренебречь, то ППУ-изоляция будет набирать влагу, и все теплозащитные свойства будут резко снижаться, а также начнутся коррозийные процессы на теле трубы, которые протекают очень стремительно при высоких температурах теплоносителя.

Следующим параметром является плотность. Показатель, от которого зависит вес готовых изделий, удобство монтажа и требования к среде, в которой будет находиться труба.

Для этого обратимся к результатам лабораторных испытаний, представленным компанией BASF на ежегодной международной конференции «Тепло России» в 2010 году в Санкт-Петербурге.

• ППУ, заливочная плотность не менее 60 кг/м³.
• ППМ, заливочная плотность 200-260 кг/м³, доля песка по массе 41,3%.

При такой плотности прочность ППМ при сжатии практически втрое превосходит ППУ, что гарантирует существенное снижение затрат на эксплуатацию и установку.

Термостойкость, здесь можно констатировать примерный паритет обоих материалов, сохраняющих гарантированную работоспособность трубы при температурах до 150°.

Следующей довольно важной характеристикой является — водопоглощение.

Здесь у ППМ крайне важное преимущество это его паропроницаемость и низкое водопоглощение, отмечается: «Водопоглощение при одних и тех же условиях у ППМи в 20 раз меньше, чем у ППУ. При таких значениях наличие гидроизоляционного слоя не требуется — вся конструкция целиком защищает материал изоляции и наружную поверхность трубы от проникновения влаги». Низкое водопоглощение нормируется в большинстве ТУ на ППМи на уровне не более 1,5% по массе или 0,5% по объему. Испытания на водопоглощение производились путем погружения образцов в воду на 24 часа при 20°c. Паропроницаемость этой изоляции связывается с возможностью высыхания увлажненной ППМ изоляции. Вопрос о высыхании в свое время был исследован в работе Умеркина Г.Х. «Исследования процессов высыхания пено-полимерминеральной теплогидроизоляции». ППУ — изоляция при условии качественной изоляции стыков так же практически не впитывает воду и является замечательной защитой как от атмосферной, так и от грунтовой влаги.

Предел прочности при сжатии и изгибе, здесь ППМи оказывается более предпочтительной (0,4), чем пенополиуретан (1,2-1,7), но с рядом существенных оговорок. Во-первых, оба значения полностью укладываются в нормы, прописанные в СНиПе и ГОСТе. Во-вторых, следует учитывать тот факт, что трубы относятся к той категории технических изделий, которые практически не демонтируются. В-третьих, даже 0,4 МПа на практике оказываются вполне достаточными для эффективной работы.

Толщина изоляционного слоя при Ø 273 мм у ППМи-43 мм., а ППУ-57 мм.

Кроме всего прочего стоит обратить внимание на то, как выглядит изоляция ППМ стыков, ведь как утверждают изготовители труб в ППМи — это одно из их главных преимуществ перед ППУ-трубопроводами в заводской оболочке. Подумать только, стоимость заделки стыка в 3 раза дешевле стыка ППУ-трубы. Вряд ли можно придумать что-то более дешевое.

В подведение итога хотелось бы сказать, действительно выбор типа изоляции между пенополиуретановой и пенополимерминеральной — вопрос сложный, и неоднозначный оба типа изоляции (с наружным гидроизоляционным слоем и безоболочная) рекомендованы СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети».

Но тем не менее, при выборе того или иного типа изоляции теплоснабжающая компания, исходя из целей обеспечения надежности и экономичности теплоснабжения, должна учитывать такие критерии, как теплоизоляционные показатели и их изменение в процессе эксплуатации, появление повреждений трубопровода и изоляции и их своевременное обнаружение и устранение. Вышеприведенный анализ показывает, что трудно однозначно рассматривать ППМи либо ППУ как эффективную и перспективную технологию, которая может обеспечить реальное энергосбережение и надежность эксплуатации тепловых сетей, особенно в случае без канальной прокладки. На практике картина может существенно отличаться. Качество заводского изготовления теплопроводов как в ППУ, так и в ППМ изоляции может быть и хорошим, и плохим. То же относится и к качеству монтажа. Однако, трудоемкость и степень сложности монтажа разные. Имеет значение и необходимость или же её отсутствие, в системе ОДК. Возможно, с учетом данных обстоятельств, теплоснабжающие организации все чаще предпочитают ППМ изоляцию, но, не по всем диаметрам. По нашим наблюдениям в теплоснабжающих организациях на сегодня сложилась следующая практика: магистральные сети укладываются в ППУ изоляции, а распределительные сети — в ППМи.