Кислородозащитный слой EVOH – эффективное решение для предотвращения износа систем водяного отопления и охлаждения помещений
На сегодняшний день на рынке представлено множество решений для систем отопления, однако, при выборе не всегда удается определить, какие технические характеристики являются решающими и на что в первую очередь необходимо обратить внимание.
Для того чтобы система работала долго и без перебоев следует внимательно изучить не только ее составляющие, но и материал, из которого они изготовлены. Металлические компоненты систем отопления (стальные радиаторы, участки стальных магистралей и т.п.) имеют тенденцию к быстрому износу, предотвратить который позволит кислородонепроницаемый барьер труб в системе. +
Установив систему отопления, покупатель ожидает, что она прослужит 10, 20, 30 лет. Но спустя некоторое время на ее элементах, как правило, образуется ржавчина, которая приводит к повреждению, теплопотерям и, как следствие, нарушению работы всей системы. В основе процесса образования коррозии лежит химическая реакция окисления: сталь, из которой состоят составляющие системы, коррозирует из-за постоянного контакта с растворенным в воде кислородом. Для предотвращения подобного контакта, и, следовательно, преждевременного износа систем, необходим барьер в трубе с теплоносителем, способный обеспечить максимальную кислородонепроницаемость. +
Зачастую для предотвращения диффузии кислорода в теплоноситель трубы армируют стекловолокном. Однако стекловолокно не способно обеспечить высокую кислородонепроницаемость, что подтверждено многочисленными испытаниями. Согласно требованиям СП 60.13330.2012 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха кислородопроницаемость систем отопления из полимерных труб должна быть не более 0,1 г/(м3∙сут). Свести к минимуму контакт теплоносителя и кислорода позволяет антидиффузный слой EVOH (сополимер этилена и винилового спирта). Именно он позволит трубам прослужить намного дольше, сохранит их внешний вид и обеспечит бесперебойную работу всей системы.
Компания Uponor использует слой EVOH для изготовления труб Uponor Radi Pipe, Uponor Comfort Pipe PLUS, Uponor Comfort Pipe, Uponor Combi Pipe и UponorSmart. Данные решения полностью соответствуют установленным требованиям по кислородопроницаемости, что подтверждено российскими и европейскими сертификатами. +
Защита системы от коррозии – задача не только изготовителей или строителей, но и проектировщика сети и конечного пользователя. При устройстве или замене системы водяного отопления и охлаждения помещений стоит внимательно отнестись к выбору составляющих системы.
Наличие кислородозащитного слоя EVOH в трубах Uponor позволяет свести к минимуму образование коррозии, а, следовательно, предотвратить преждевременный износ металлических компонентов систем отопления, что обеспечивает длительный срок службы системы отопления. +
valtec_expert
EVOH: зачем он нужен
В пункте 6.4.1 СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» указывается: «Полимерные трубы, применяемые в системах отопления совместно с металлическими трубами (в том числе в наружных системах теплоснабжения) или с приборами и оборудованием, имеющим ограничения по содержанию растворенного кислорода в теплоносителе, должны иметь кислородопроницаемость не более 0,1 г/(м3∙сут)». Соблюдение этого условия обеспечивает применение пластиковых труб с антидиффузионным слоем – металлическим или полимерным (EVOH). А что будет, если использовать однослойные трубы?
Инженеры VALTEC количественно оценили, какой вред способно принести использование в системе отопления пластиковой трубы без антидиффузионного слоя. Для расчета была взята система с трубами из сшитого полиэтилена без кислородного барьера размером 16 х 2 мм. Протяженность трубопровода – 100 м. Коэффициент кислородопроницаемости такой PEX-трубы – 650 г/(м3∙сут). За год эксплуатации такой системы через стенки трубы в воду попадёт 3,416 кг молекулярного кислорода. Этого его количества достаточно для окисления 11,956 кг двухвалентного железа (2FeO) c последующим доокислением до трехвалентного железа (2Fe2O3) 7,97 кг. (Цифры получены на основе стехиометрического расчёта уравнений реакций окисления).
Таким образом, почти 12 кг железа перейдет в ржавый налет на внутренней поверхности стальных элементов системы и почти 4 кг (11,956 – 7,970 = 3,986 кг) продуктов окисления попадут в теплоноситель!
Даже с учетом того, что не весь попавший в трубу кислород вступит в реакцию с железом (часть окислителя будет взаимодействовать с примесями в теплоносителе, часть может достигнуть станции деаэрации быть удалена из теплоносителя), опасность присутствия кислорода в системе весьма значительна и отнюдь не преувеличена.
Так что наличие антидиффузионного слоя у труб PEX-EVOH – совсем не маркетинговая уловка.
На фото: стенка трубы VALTEC PEX-EVOH под микроскопом.
Posted on Aug. 5th, 2013 at 04:07 pm | Link | Leave a comment | Share | Flag
Для того чтобы обосновать необходимость кислородного барьера, давайте сперва разберемся, какой вред системе отопления может принести растворенный в теплоносителе кислород.
Все мы помним еще со школьной скамьи, что такое процесс окисления. Такой процесс невозможен без наличия кислорода. В системах отопления процесс окисления приводит к процессу образования ржавчины. При наличии кислорода в воде через определенное время любая масса железа в конечном итоге преобразуется полностью в ржавчину и разрушается. При этом первый образовавшийся слой ржавчины не создает защитную пленку для основного слоя железа, в отличие от образования патины на медной поверхности. В реально существующих системах отопления, где содержание кислорода в теплоносителе в 100 раз превышает норматив, стальные панельные радиаторы за несколько отопительных сезонов превращаются в решето и подлежат замене.
Кроме разрушения радиаторов, кислород, растворенный в отопительной жидкости, позволяет размножаться бактериям, которые способны организовывать колонии, расти и полностью перекрывать проток теплоносителя. Особенно заметен и губителен данный процесс в трубе теплого пола, где температура теплоносителя не поднимается выше 50 градусов и тем самым является идеальной средой для роста колонии бактерий. Многолетние исследования японской лаборатории показали, что в трубе теплого пола стандартного размера 16*2 мм, при наличии растворенного в теплоносителе кислорода, за 20 лет колония размножающихся бактерий полностью перекрывает проток теплоносителя.
Требования законодательства.
Основными законами в области строительства являются СНиП. Так, СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», пункт 6.4.1 говорит следующее: «Полимерные трубы, применяемые в системах отопления совместно с металлическими трубами (в том числе в наружных системах теплоснабжения) или с приборами и оборудованием, имеющим ограничения по содержанию растворенного кислорода в теплоносителе, должны иметь кислородопроницаемость не более 0,1 г/(м3∙сут)». Соблюдение этого условия обеспечивает применение пластиковых труб с антидиффузионным слоем – металлическим или полимерным (EVOH).
Каким образом кислород попадает в закрытую систему отопления при наличии автоматических развоздушивателей? Такой процесс называется диффузией газов — процесс, при котором кислород из окружающей среды может проникнуть сквозь материал за счет разности парциальных давлений кислорода с обеих сторон материала. Парциальное давление кислорода в воздухе при нормальных условиях составляет 0,147 бара. Парциальное давление в абсолютно деаэрированной воде составляет 0 бар (независимо от давления теплоносителя) и растет по мере насыщения кислородом воды.
Для более простого примера можно представить такую ситуацию: представим трубу отопления как плетеную корзину. Наполним ее до краев ягодами (теплоносителем) и затем погрузим корзину в воду (кислород). Как бы ягоды (теплоноситель) не давили на стенки корзины (трубы), вода (кислород) все равно туда будет поступать, пока давление воды (кислорода) снаружи и внутри не выравняются.
В цифрах. Коэффициент кислородопроницаемости 100 метров трубы из Полиэтилена (PEх) – 650 г/(м3∙сут). За год эксплуатации через стенки трубы в теплоноситель попадет 3,416 кг молекулярного кислорода. При этом произойдет окисления 11,956 кг двухвалентного железа 2FeO c последующим доокислением 7,97 кг до трехвалентного железа 2Fe2O3. Таким образом, почти 12 кг железа перейдет в ржавый налет на внутренней поверхности стальных элементов системы и почти 4 кг ржавчины попадут в теплоноситель. Соответственно, вес радиаторов уменьшится на указанное количество железа, т.е. придут в негодность.
Защита от кислорода — слой EVOH.
Антидиффузионный слой EVOH представляет собой сополимер полиэтилена и винилового спирта, который наносится на пластиковую трубу на этапе производства. Слой EVOH идеально подходит по всем своим параметрам к полипропилену и имеет аналогичную температуру плавления, значение температурного расширения, нейтрален и не выделяет вредных веществ при нагревании. Физические и химические свойства слоя EVOH позволяют снизить кислородопроницаемость стенок трубы в тысячи раз, в сравнении с обычным полиэтиленом. Кислородопраницаемость EVOH аналогична по значениям с алюминием.
Мы с Вами уже разобрались, что применять труба с простым обозначением Pex или PERT, т.е. без кислородного барьера в системах отопления запрещено. Если в обозначении трубы указано PEx / EVOH или PERT / EVOH- это трехслойная труба, где первый слой — это полиэтилен, второй слой — это клей, который закрепляет кислородный барьер на полиэтилене и, наконец, третий слой — это и есть слой EVOH (кислородный барьер). В данном случае тонкая пленка кислородного барьера расположена на поверхности и не защищена от повреждений. При транспортировках, монтаже незащищенный слой всегда повреждается и защита трубы от попадания кислорода существенно ухудшается. Но самый большой вред незащищенному кислородному барьеру наносит стяжка теплого пола. При постоянных температурных удлиннениях, во время работы труба трется об цементно-песчаную стяжку, которая является абразивом. В течение короткого времени кислородный барьер полностью исчезает и труба остается без защиты.
Что же делать? Для полноценной защиты труб существует технология пятислойного производства труб, при которой кислородный барьер покрывается еще одним слоем полиэтилена и надежно защищен от любого механического воздействия, не истирается и не изнашивается. В этом случае на трубу наносится обозначение Pex/EVOH/Pex или PERT/EVOH/PERT и трубу называют пятислойной. Такая труба будет стоить немного дороже, чем трехслойная труба, но, как Вы уже поняли, только она позволит практически исключить вредные последствия попадания кислорода в систему отопления.
При выборе труб для систем отопления и сравнении цен убедитесь, что Вам предлагают пятислойные трубы с защищенным кислородным барьером.
Как узнать есть ли кислородный барьер EVOH в трубе
До недавнего времени трубы любого типа, использующиеся в системах отопления считались герметичными. То есть непроницаемыми, как для жидкости, как и для кислорода. Однако, с широким применением полимеров — полиэтилена, ПВХ, металлопластика в системах отопления начали возникать проблемы связанные с повышением уровня растворённого в теплоносителе кислорода. Причём эти проблемы отнюдь не ограничивается простой коррозией радиаторов отопления и теплообменников котлов. Насыщенная кислородом вода в качестве теплоносителя, в сочетании с повышенной температурой является идеальной средой для размножения бактерий. Производители стали задумываться о применении EVOH кислородного барьера.
Что такое кислородный барьер, и в каких трубах он применяется?
Кислородный барьер представляет собой дополнительный слой особо покрытия использующегося в пластиковых трубах. Он предотвращает попадание — диффузию кислорода внутрь полимерной трубы. Существует несколько разновидностей кислородных барьеров в зависимости от типа трубы:
ВАЖНО! EVOH — который используется в pex трубах, наносится на полиэтиленовую основу при производстве. Он полностью совпадает по основным техническим параметрам со сшитым полиэтиленом, имеет ту же температуру плавления и коэффициент термического расширения. При этом, под воздействием температуры он не выделяет каких-либо опасных, канцерогенных или сильно пахнущих веществ. Если говорить о уровне кислородного барьера в трубах, то EVOH равен по этому показателю с алюминиевой фольгой.
Для чего нужен кислородный барьер?
Основная проблема, которую вызывает насыщенный кислородом теплоноситель, это вступление в реакцию с любым металлическим (коррозирующим) элементом системы. В результате образуется большое количество шлама, что не только снижает эффективность функционирования системы отопления, но и существенно сокращает срок службы оборудования. На практике это выражается в следующих фактах:
Требования ГОСТ и производителей отопительного оборудования
В СНиП-ах, регламентирующих технические условия систем отопления, вентиляции и кондиционирования (сейчас СП 60.13330.2010) четко прописаны требования для систем отопления, имеющих в своем составе какие-либо полимерные элементы. Диффузионный (кислородный) барьер должен быть в наличии у всех полимерных труб. Это правило действует для всех систем отопления, имеющих, как металлические, так и полимерные элементы.
Вместе с тем, очень многие производители изделий для систем отопления вносят в техническую документацию по эксплуатации своей продукции специальный пункт, о необходимости применения пластиковых труб исключительно с диффузионной защитой. В противном случае, производитель оставляет за собой право отказать в гарантийном случае.
Аргументы за и против
Противники данной концепции выдвигает следующие доказательства бесполезности диффузионного барьера:
Как проверить на практике есть ли кислородный барьер
На практике, каждый решает для себя, выбирать трубы с кислородным барьером EVOH по немного большей цене или в случае поломок, вызванных коррозионным поражением металлических частей радиаторов отопления теплообменника, выполнять ремонт или приобретение новых изделий за свой счет. Однако, если существуют нормативы и требования производителей, то не выполнять их, рискуя потратить гораздо больше и средства по крайней мере недальновидно.
Если заказчик принял твердое решение использовать трубы с диффузионным барьером, то ему необходимо убедиться, что подрядные организации (бригады мастеров) используют именно тот тип труб, за который было изначально заплачено.
Внешне эти два типа труб практически ничем не отличаются, особенно на взгляд непосвященного человека. Однако существует довольно простой способ проверки наличия защитного слоя EVOH. Он заключается в способности сополимера полиэтилена и винилового спирта реагировать с другими спиртами. Практически это реакция замещения одних спиртов другими.
Для тестирования понадобится любой спиртовой раствор, имеющий в своем составе какой-либо краситель. Идеальным вариантом является спиртовой раствор Йода. Он наносится на поверхность полиэтиленовой трубы.
Нанесите йод на поверхность трубы
После 1-2 минут нанесенный раствор нужно попытаться стереть. С трубы, не имеющей защитного слоя, йод можно будет удалить без каких-либо остатков. Поверхность трубы с EVOH прослойкой окрасится в коричневый цвет. Причём йод проникнет под внешний слой и его невозможно будет стереть.
На трубе с EVOH барьером йод впитался. Где диффузионного барьера нет, йод просто стерся
На данный момент существует несколько разновидностей труб защитным слоем EVOH. Разрешить их можно по маркировке:
При выборе конкретного изделия лучше отдать предпочтение Pex/EVOH/Pex трубе. Причина состоит в том, что трёхслойная труба не имеет защиты для кислородного барьера, который в процессе перевозки или монтажных действий повреждается и не может выполнять свою функцию. Кроме того, в процессе температурных деформаций PERT / EVOH труба будет тереться о различные конструкционные элементы, в том числе бетонную стяжку. И в течение довольно непродолжительного времени полностью утратит свой защитный барьер.
Внимание! Данный пример подходит только для труб, у который слой EVOH находится на поверхности трубы (наиболее популярный подход).
Трубы и фитинги из сшитого полиэтилена
Трубы из полимерных материалов в системах тепло-, водо- и газо-снабжения благодаря легкости, удобству транспортировки (часто бухту можно увезти в легковой машине), устойчивости к коррозии и недорогой цене можно встретить в каждом доме. Многие хозяева домов и квартир остановили свой выбор на трубах из модифицированного или сшитого полиэтилена.
Трубы и фитинги из сшитого полиэтилена
 |
| Бухта PEX трубы |
Трубы PEX
 |
| Виды сшитого полиэтилена |
Особенным типом труб являются изделия из PERT — термостойкого полиэтилена, по свойствам близкие к сшитому полиэтилену, но им не являющиеся. В данном виде полиэтилена сополимером является не бутен, как в обычном, а октен. Последний имеет молекулы большой протяженности и разветвленности, они сцепляются между собой, образуя пространственную структуру PERT, позволяющую выдерживать ему высокие температуры и ультрафиолетовые лучи. Однако, в отличие от PEX, имеющего межатомные, более прочные связи, он не способен длительно работать в условиях высоких температур и давления и обладает меньшей кислотоустойчивостью.
Однако на прочность трубы влияет не только степень сшивки и жесткость, но и тип образующихся связей внутри материала, поэтому и другие методы производства сшитого полиэтилена позволяют добиться необходимых эксплуатационных характеристик.
PEX—b, силановый— маркировка сшитого полиэтилена, полученного воздействием органосиланидов, соединений кремния с органическими радикалами. Силаниды относятся к ядовитым веществам. После первого этапа воздействия силанидов на полиэтилен его обрабатывают водой или водяным паром в присутствии оловянного катализатора, после чего химический процесс образования трехмерной молекулярной решетки заканчивается.
Когда производство PEX-b только зарождалось и имело небольшие объемы, при таком методе случалось неравномерное воздействие силанов на сшивку по длине и ширине трубопроводов по сравнению с пероксидным методом, когда реагент действует во всей расплавленной массе полиэтилена. Однако подбор правильной дозировки реагента, соблюдение температурных и временных параметров обработки трубы при автоматизации процесса PEX-b исключает эту проблему. Трубы, выпущенные на предприятиях с многокилометровым объемом производства имеют стабильные прочностные характеристики по всей длине, а вот небольшим фабрикам добиться этого труднее.
«Эффект памяти»
Любой сшитый полиэтилен в отличие от обычного, обладает «эффектом памяти», то есть труба из этого материала после нагрева стремится восстановить свою форму. При этом труба из PEX-a стремится восстановить прямую форму, поскольку полиэтилен образовал межмолекулярные связи в общей массе, до получения формы трубы, а трубы PEX-b и PEX-c будут стремиться к форме круга, ведь их сшивка закончилась, когда труба была уже в в виде бухты.
 |
| Труба РЕХв после нагрева и восстановления |
 |
| Монтажная система Varionova |
Антидиффузионный или кислородозащитный слой
 |
| Труба РЕХ с антидиффузионным слоем при нагреве и восстановлении |
Часто среди труб из сшитого полиэтилена можно увидеть название «труба с антидиффузионным слоем» и она при воздействии больших температур на ее участок восстановит свою форму с небольшими складочками в месте сгиба. Этого не следует бояться, свойства самого полиэтилена при этом не изменились, прочность трубы не уменьшилась, в этом месте отслоился антидиффузионный слой.
 |
| Труба с кислородозащитным слоем |
Антидиффузионный или кислородозащитный слой (EVOH) является важным дополнением к трубам из сшитого полиэтилена, выбираемого для монтажа системы отопления и им не стоит пренебрегать при покупке. Любая система отопления имеет в своем составе стальные и алюминиевые элементы: котлы, рабочие колеса насосов, краны, участки трубопроводов.. Они подвергаются коррозии, если в перемещаемом теплоносителе содержится растворенный кислород. Автоматические воздухоотводчики удаляют излишек кислорода только если он выделился из теплоносителя и не способны полностью решить проблему коррозии.
Кислородопроницаемость трубы из сшитого полиэтилена с толщиной стенки 2 мм, диаметром 16 мм при температуре воздуха 20 ºС составляет 670 г/м³·сут. При этом СНИП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» в п.6.4.1 регламентирует:
«…Полимерные трубы, применяемые в системах отопления совместно с металлическими трубами (в том числе в наружных системах теплоснабжения) или с приборами и оборудованием, имеющим ограничения по содержанию растворенного кислорода в теплоносителе, должны иметь кислородопроницаемость не более 0,1 г/м сут…»
Обычная труба из сшитого полиэтилена без антидиффузионного барьера при диаметре 16 мм, толщине стенки 2 мм и длине 100 м. в год пропустит в воду 3416 г. кислорода, что приведет к выпадению на стенке в виде ржавчины около 7,9 кг железа, а еще около 4 кг железа будет находиться в теплоносителе, загрязняя его. Если принять защиту трубы антидиффузионным слоем максимально допустимой по норме, то есть когда проникновение кислорода не превышает 0,1 г/м³ в сутки, то за год труба такого же диаметра и длины приведет к коррозии максимум 1,82 г. железа, что в 6500 раз меньше. Очевидно, что для систем отопления следует применять только трубы из PEX с антидиффузионным слоем.
При монтаже трубопроводов из PEX в бетонных стяжках и постоянных температурных колебаниях никаких разрушений стяжки, отслоения плитки не наблюдается. Этот полимер обладает низшим модулем упругости по сравнению с другими материалами, из которых изготавливаются трубопроводы и за счет этого гасит напряжение, возникающее при температурном расширении трубы.
 |
| Труба из обычного и сшитого полиэтилена при нагреве |
Производителей сшитого полиэтилена известно сегодня большое количество, но поскольку такой материал получается с правильными свойствами лишь при непременном соблюдении технологии, применении недешевых реагентов и сложного автоматизированного оборудования, при выборе отдают предпочтения известным маркам, таким как Uponor, Altstream, HLV, TAEN, VALTEC, REHAU.
Соединение PEX-труб
Соединение PEX-труб производится с помощью специальных фитингов:
 |
| Прессфитинг |
 |
| Обжимной фитинг |
Трубы из полиэтилена, произведенного методом «в» не соединяют фитингами с надвижной гильзой, поскольку при таком методе конец трубы расширяется с помощью экстрактора. Относительное удлинение при разрыве PEX-b ниже аналогичного показателя у PEX-a за счет более прочных силановых связей и такое расширение трубы приводит к накоплению микротрещин, сокращающих срок службы соединения.
—электросварных фитингов-требует специального инструмента и навыков, используется редко, по прочности соединение близко к монолиту.
Трубы известного производителя UPONOR могут быть соединены специальным запатентованным видом фитингов Q&E (Quik and Easy, «быстро и легко»), с помощью их процесс занимает 30 секунд.
 |
| Быстрое соединение Uponor |
REHAU изобрел особое соединение с надвижной гильзой, которое в своем составе не имеет резиновых уплотнительных колец, со временем выходящих из строя, а сама труба проникает при обжиме в узел, тем самым обеспечивая очень высокую долговременную надежность. Для монтажа применяется специализированный инструмент RAUTOOL, который всегда есть у профессиональных партнеров REHAU.
 |
| Монтажный инструмент Rautool |
Для монтажа труб из сшитого полиэтилена достаточно ручного инструмента, сам процесс несложен, поэтому такие трубы очень распространены при прокладке внутренних сетей в доме или квартире.
При прокладке в земле трубы рекомендуют укладывать в защитных чехлах, поскольку мягкие стенки трубы доступны для грызунов и они могут повредить их.
Устойчивость к высокой температуре и давлению делает этот материал одним из самых распространенных при устройстве теплых полов.
Сшитый полиэтилен разрушается при воздействии солнечного света, поэтому с такими трубами обычно ведут скрытый монтаж, внутри стен.
Труба из модифицированного полиэтилена одинаково может быть применена и в системах питьевого водоснабжения, и в отопительных контурах, и при монтаже системы подачи горячей воды. Розовые трубы PINK от REHAU универсальны для радиаторного отопления и системы теплых полов, что позволяет сэкономить до 20% на покупке материалов, ведь остатки от теплых полов легко можно использовать для подключения радиаторов, и наоборот.
При подаче питьевой воды по трубам желательно отсутствие контакта жидкости с любыми металлическими деталями системы, поэтому REHAU выпускает полимерные фитинги с нажимной гильзой RAUTITAN.
 |
| Нажимная гильза REHAU |
Трубы из PEX позволяют упростить и облегчить монтажные работы, их несложно транспортировать, они не требуют погрузочно-разгрузочных работ, специальных электрических агрегатов для сварки, все это делает их очень распространенным материалом для создания внутренних инженерных сетей зданий.
