"Logstor" caurules uzbūve
Logstor | Kas ir Logstor | Cauruļu uzbūve
Rūpnieciski izolētās caurules uzbūve
Tā kā cauruļu iekšējie un ārējie izmēri ir standartizēti, atšķirības veido tikai putojošo komponentu veidojošo gāzu īpašības un izolēto cauruļu ražošanas tehnoloģija.
Putu materiāls
Pirmās paaudzes rūpnieciski izolētajās caurulēs putu izgatavošanai (uzputošanai) tika izmantots freons.
Pēc freona aizliegšanas rūpnieciski izolēto cauruļu ražotāji par poliuretāna izolējošā slāņa uzputotāju sāka izmantot (un daudzviet joprojām izmanto) oglekļa dioksīdu. Diemžēl šīs gāzes siltumizolējošais efekts ir krietni zemāks nekā freonam. Tā kā 2/3 no zaudētā siltuma cauruli atstāj tieši caur šūnveida gāzi, nevis caur putu poliuretāna sietiņiem, tas izrādījās būtisks mīnuss. Turklāt oglekļa dioksīds nosacīti ātri pamet putu šūnas difūzijas ceļā, ielaižot savā vietā gaisu. Dānijas Enerģijas ministrijas un Dānijas Rūpnieciski izolēto cauruļu ražotāju asociācijas finansēts pētījums ar precīziem fizikāliem mērījumiem pierādīja, ka oglekļa dioksīda kā izolācijas gāzes efekts beidz pastāvēt apmēram pēc 10 gadiem (bet caurules paredzētas 30 gadiem). Pētījums publicēts žurnāla EUROHEAT & POWER 1997. gada 4. un 5. numurā.
Modernās rūpnieciski izolēto cauruļu ražošanas tehnoloģijas kā poliuretāna saputošanas aģentu tagad izmanto gāzi – ciklopentānu sajaukumā ar oglekļa dioksīdu un gaisu. Ciklopentāna siltumizolējošās īpašības ir ievērojami labākas nekā oglekļa dioksīdam, tāpēc arī ciklopentāna cauruļu siltuma zudumi ir daudz zemāki nekā līdz šim tradicionālajām oglekļa dioksīda caurulēm. Noskaidrots, ka ciklopentāns difūzijas ceļā poliuretāna izolējošo slāni atstāj daudz lēnāk nekā oglekļa dioksīds, siltumaiztures efektu saglabājot visu cauruļu ekspluatācijas laiku – 30 gadus.
Ciklopentāna izgarošanu no izolējošā slāņa aizkavē galvenokārt poliuretāna putu sieniņas, nevis ārējais polietilēna apvalks, kā tas bija oglekļa dioksīdam. "Conti-pipe" tipa caurulēm polietilēna aizsargapvalks uz ciklopentāna putām tiek uzlikts ar īpašu tehnoloģiju un ir plānāks par tradicionālajām polietilēna apvalkcaurulēm. Tas ļauj attiecīgi palielināt poliuretāna putu slāņa biezumu un ciklopentāna daudzumu izolējošā slānī, vienlaikus samazinot tā izgarošanu. Tādēļ "Conti-pipe" caurulēm nenoliedzami ir augstāks siltumizolācijas efekts nekā tradicionālā metodē ražotajām caurulēm ar cauruļveida polietilēna apvalku (ar tādām pat putām).
Putu izolācija Latvijas situācija
- "Logstor Ror" ciklopentāna putas ieviesa 1994. gadā. Latvijā šis produkts bija pieejams, kopš SIA "Bek-Konsult" kļuva par "Logstor" pārstāvi.
- "1ABB", vēlāk "Alstom" ieviesa ciklopentāna putas, sākot ar 1997. gadu.
- Vietējie ražotāji:
Poliurs – sākot ar 2001. gadu.
Izoterms – sākot ar 2003. gadu.
Tātad "Logstor" rūpnieciski izolētajām caurulēm ar ciklopentāna putām siltuma zudumi līdz 2001.–2003. gadam bija mazāki nekā vietējiem ražotājiem putu materiāla dēļ. Vēl papildus siltuma zudumu samazinājumu "Logstor" ieguva, ieviešot "conti" cauruļu tehnoloģiju.
Šobrīd, kad visi ražotāji pārgājuši uz ciklopentāna putām, "Logstor" putu materiāls ir līdzīgs, bet ir dažādas izolēto cauruļu ražošanas tehnoloģijas.
Pirmās bija tradicionāli ražotas caurules, tā "Logstor" ražoja caurules no 1960. gada.
Cauruļu ražošanas tehnoloģijas
Tradicionālā ražošanas tehnoloģija:
- uz tērauda cauruli uzmontē starpliku gredzenus, signāla vadus un polietilēna apvalku;
- tiek noslēgti abi caurules gali;
- caurules viens gals tiek pacelts attiecībā pret virsmu par 20–100
- starptelpā starp metāla cauruli un apvalku iepilda slāpekli;
- pēc tam iepilda putas;
- putas sacietē;
- pacelto caurules galu nolaiž lejā.
Jo mazāks putu blīvums, jo mazāks siltumvadītspējas koeficients λ, jo siltumvadītspējas koeficients ir proporcionāls putu blīvumam – jo lielāks putu blīvums, jo lielāks siltumvadītspējas koeficients un lielāki siltuma zudumi caur izolācijas slāni. Tradicionālās ražošanas tehnoloģijā, lai nodrošinātu minimāli pieļauto putu blīvumu 60 kg/m3 vienā caurules galā, putām veidojoties, blīvuma gradienta otrā galā blīvums būs ap 80–100 kg/m3, tādējādi būs lielāks siltumvadītspējas koeficients.
Nepārtrauktās cauruļu ražošanas process – "Axial conti"
1987. "Logstor" gadā tika ieviests nepārtrauktās cauruļu ražošanas process – "Axial conti".
Kas tad ir "conti-pipes" tehnoloģija? Tā ir automatizēta ražotne, kur rūpnieciski izolētas caurules tiek izgatavotas nepārtrauktā procesā. Metāla caurules sastiprinātas viena aiz otras nepārtraukti virzās uz putu uzklāšanas kameru, kurā uz caurules vienmērīgā slānī tiek uzklātas putas. Putu uzklāšanas process tiek automātiski kontrolēts – tiek iegūtas viendabīgas putas ar vidējo blīvumu tuvu EN 253 normu atļautajam minimumam 60 kg/m3, nepārsniedzot 2 kg starpību. Pēc tam uz putu slāņa tiek uzkausēts polietilēna apvalks. "Conti-pipe" tipa caurulēm polietilēna aizsargapvalks uz ciklopentāna putām tiek uzlikts ar īpašu tehnoloģiju un ir plānāks par tradicionālajām polietilēna apvalkcaurulēm. Tas ļauj attiecīgi palielināt poliuretāna putu slāņa biezumu un ciklopentāna daudzumu izolējošā slānī, vienlaikus samazinot tā izgarošanu.
"Conti" cauruļu priekšrocības
"Conti pipe" siltumizolācijas pārākumu nosaka vēl divi ar ražošanas tehnoloģiju saistīti faktori.
Tradicionālajām izolētajām caurulēm nepieciešami plastmasas distanceri starp metāla cauruli un polietilēna apvalkcauruli.
No viena gala aizpildot ar putām tukšumu starp metāla cauruli un apvalkcauruli, jārēķinās arī ar palielinātu vidējo putu blīvumu, kas neizbēgami veidojas blīvuma gradienta rezultātā – lai nodrošinātu minimālo atļauto putu blīvumu caurules augšdaļā (putu veidošanās beigu procesā), caurules apakšdaļā būs ievērojami lielāks blīvums. "Conti-pipe" caurulēm ražošanas procesā putu blīvums tiek kontrolēts – tiek iegūtas viendabīgas putas ar vidējo blīvumu tuvu atļautajam minimumam 60 kg/m3. Te tiek panākts konstants putu blīvums, palielināts izolējošā slāņa biezums, nav tukšumu un plastmasas distanceru.
Putu komponenšu maisījums (šķidrums), sākoties straujai reakcijai, pāriet cietā stāvoklī, strauji izplešas, tādējādi apvalka iekšpusē veidojas lieli spiedieni, kas arī nosaka apvalka biezumu. "Conti" ražotnē apvalku uzklāj pēc šī izplešanās procesa, tas ļauj samazināt ārējā apvalka biezumu, aizstājot daļu no apvalka ar putu slāni.
Tādējādi tikai "conti" ražotne spēj nodrošināt caurulēm ar ciklopentāna putām vidējo λ = 0,023 W/mK.
Kopumā "conti" tipa caurules, salīdzinot ar jaunām citu tradicionālo cauruļu ražotāju izstrādājumiem, samazina siltuma zudumus par 9–12%.
Vēl viena "conti" tehnoloģijas priekšrocība ir iespēja izveidot caurules ar difūzijas barjeru, kuras tika ieviestas ar 2004. gadu. Tās nezaudē savas siltumizolējošās īpašības ļoti ilgstošā laika posmā (atšķirībā no citām rūpnieciski izolētām caurulēm), ļaujot 30–50 gadu darba periodā ietaupīt ievērojamas naudas summas. (Skatīt par novecošanu)
Difūzijas barjeras lomu caurulēs pilda speciāla materiāla folija, kas gandrīz pilnībā novērš caurules novecošanos, aizsargājot tās no difūzijas, kas notiek starp gaisu un gāzēm, kuras satur izolācijas putas.
"Logstor" piedāvātās PEX caurules jeb lokanās caurules tiek piegādātas ruļļos līdz 100 m garumā. Tās ir ērtas montāžā un izslēdz visas metinājuma un signālsistēmas kļūdas, kas var rasties metālu cauruļu montāžā.
Attēlā parādītas siltumvadītspējas koeficienta vērtības tradicionāli un "conti" ražotām jaunām caurulēm (sertifikāta vērtība) un 30 gadu vidējā siltumvadītspējas koeficienta vērtība.
Cauruļu novecošana
Gaisam ir labāka siltumvadāmība nekā šīm gāzēm, un līdz ar to ievērojami krītas caurules siltumizolējošās īpašības. Caurules ar barjeru difūzijai iespējams izgatavot tikai ar "conti" tehnoloģijas palīdzību. Tā ir automatizēta ražotne, kur rūpnieciski izolētas caurules tiek izgatavotas nepārtrauktā procesā.
Izmantojot caurules ar difūzijas barjeru, ievērojami samazinās cauruļu ekspluatācijas izmaksas (siltuma zudumu starpības dēļ). To pamatoti pierāda aprēķini, kuri balstīti uz "Logstor" cauruļu spēju saglabāt nemainīgu siltuma zudumu līmeni visā to kalpošanas laikā – 30 gados.
Kalkulācija veikta, pieņemot, ka sistēmas jauda ir 10 MW. Turpgaitas temperatūra ir 90°C, bet atgaitas 50°C. Sistēmā ir 2 x 1000 m DN250 un 2 x 1500 m DN80 caurules. 100 patērētāji ar 100 kW pievienoti ar 2 x 2500 m DN32 cauruli un vēl 100 patērētāji pa 10 KW pievienoti ar 2 x 2000 m 18 mm Cu-flex cauruli.
Cauruļu kopējā cena aprēķināta kā 380 000 EUR. 2. sērijas izolācija cenu palielina par 12%, bet dubultā par 25%. Aprēķinos paredzētas arī izmaksas, kas saistītas ar būvdarbu kontroli, montāžu, rakšanas darbiem un asfaltēšanu. Ekspluatācijas laika izmaksās iekļauta sūkņa patērētā enerģija, siltuma cena 0, 025 EUR/kWh (16,5 Ls/MWh), elektroenerģijas cena 0,06 EUR/kWh, inflācija 2% gadā un energonesēju cenas pieaugums par 2% un bankas interese 6%.
Attēlā redzams, ka siltuma zudumu starpība 30 gadu laikā starp "lētajām" caurulēm un caurulēm ar barjeru ir līdzvērtīga jaunu "cauruļu ar barjeru" cenai – nav ekonomiska pamata pirkt lētas caurules.
Veiktie aprēķini uzskatāmi parāda, ka investīcijas ir jāsalīdzina, ņemot vērā arī ekspluatācijas izmaksas, ne tikai kapitālieguldījumus.