Что такое кислородный барьер в системах напольного отопления? Почему трубы EVOH от Kuzeyboru?

Что такое кислородный барьер в системах напольного отопления? Почему трубы EVOH от Kuzeyboru?

В современных термодинамических решениях эффективность закрытых систем лучистого (напольного) отопления зависит не только от коэффициента теплопроводности, но и от химической стабильности всей системы. Макромолекулярная структура стандартных полимеров допускает проникновение газов на микроскопическом уровне. В результате кислород из атмосферы со временем проникает в теплоноситель, вызывая внутреннюю коррозию металлических компонентов системы (котлов, циркуляционных насосов, коллекторов). Инженерным решением, останавливающим эту разрушительную химическую реакцию, является технология труб с кислородным барьером, наружная стенка которых покрыта специальным полимером.

1. Коррозия в системах отопления, вызванная диффузией кислорода

В замкнутых системах отопления между парциальным давлением кислорода в атмосферном воздухе снаружи трубы и уровнем растворенного кислорода в воде внутри нее сохраняется постоянная разница концентраций. Согласно первому закону диффузии Фика, молекулы газа стремятся перемещаться из области высокой концентрации в область низкой:

J = -D (dc/dx)

Здесь J — диффузионный поток (скорость переноса газа), D — коэффициент диффузии полимера, а dc/dx — градиент концентрации по толщине стенки. Межцепные расстояния неполярных цепочек стандартных полиэтиленовых (PE) матриц достаточно широки для прохождения молекул кислорода (O₂).

Свободный кислород, попадающий в воду, при контакте со содержащими железо теплообменниками, клапанами и насосами запускает реакцию электрохимического окисления (коррозии) (4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃). В результате этой гальванической реакции металлические поверхности разрушаются, а внутри системы образуется тяжелый магнетитовый шлам черного цвета. Данный шлам сужает сечение труб, увеличивая гидравлические потери, ухудшает теплопроводность воды и приводит к заклиниванию и выходу из строя насосов (кавитация и механический износ).

2. Технология слоя EVOH и механизм защиты кислородного барьера

Сополимер EVOH (этиленвиниловый спирт) — это наиболее совершенный изолятор, разработанный полимерной химией для защиты от газопроницаемости. Основным механизмом, обеспечивающим барьерные свойства EVOH к кислороду, является высокое содержание полярных гидроксильных (-OH) групп в его макромолекулярных цепях.

Эти гидроксильные группы образуют чрезвычайно сильные межмолекулярные водородные связи между полимерными цепями. Данные связи превращают полимерную матрицу в настолько плотную и высококристаллическую структуру, что молекулам кислорода, являющимся неполярным газом, термодинамически крайне сложно диффундировать через эту плотную сетчатую структуру.

В процессе передового производства труб, называемом соэкструзией, на базовую трубу из PE-RT или PE-XB наносится микротонкий слой специального адгезива (клея), а поверх него — слой EVOH. Согласно стандарту DIN 4726, кислородопроницаемость пластиковых труб, используемых в системах отопления, не должна превышать установленных предельных значений. Барьерный слой EVOH (этиленвиниловый спирт) существенно снижает диффузию кислорода через стенку трубы, ограничивая его поступление в систему. Это способствует снижению риска коррозии металлических компонентов отопительной системы, вызванной кислородом.

3. Увеличение срока службы котла и радиаторов с трубами Kuzeyboru EVOH

Трубы в системах напольного отопления проектируются с расчетом на эксплуатацию под бетонной стяжкой в течение 50 лет. Однако источники тепла (котлы, тепловые насосы) и латунные коллекторы являются наиболее дорогостоящими и чувствительными компонентами системы.

Трубы PE-RT и PE-XB с EVOH-барьером, оптимизированные в R&D-лабораториях Kuzeyboru, не только обеспечивают превосходную теплопередачу массиву пола, но и гарантируют, что вода в системе на протяжении всего срока службы остается «мертвой водой» (без кислорода и реакционной способности). С прекращением доступа кислорода образование ржавчины, накипи и магнетитового шлама останавливается или снижается до минимума. Это позволяет циркуляционным насосам работать без перегрузок с номинальным расходом, предотвращает засорение теплообменников и обеспечивает эффективное отопление с минимальным энергопотреблением на протяжении полувека.

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ (FAQ)

1. Что произойдет при использовании трубы для теплого пола без кислородного барьера?

Кислород из воздуха будет проникать через стенку трубы в воду, вызывая коррозию (ржавчину) котла, клапанов и металлических деталей, а также образование магнетитового шлама, засоряющего систему.

2. В каком слое трубы располагается барьер EVOH?

Расположение барьерного слоя EVOH (этиленвиниловый спирт) зависит от многослойной конструкции трубы и технологии соэкструзии. В многослойных трубах EVOH обычно размещается между слоями полиэтилена (PE). В пятислойных конструкциях слой EVOH фиксируется между слоями полиэтилена с помощью связующих (адгезивных) слоев.

3. Какова степень гибкости труб Kuzeyboru с кислородным барьером?

Поскольку слои EVOH и адгезива наносятся в микротонких диапазонах, не нарушая вискоэластичную структуру трубы, труба на 100% сохраняет максимальную гибкость и удобство укладки с малыми радиусами изгиба, присущие PE-RT или PE-XB.

4. Как предотвратить образование отложений и шлама в системе напольного отопления?

Это достигается за счет использования труб с барьером EVOH (защищающим от кислорода), соответствующих стандартам DIN 4726, которые на молекулярном уровне блокируют проникновение кислорода в воду и предотвращают коррозионные реакции.

5. В каких диаметрах выпускаются трубы Kuzeyboru EVOH?

Они стандартно производятся с наружным диаметром 16–20 мм, что является оптимальным с точки зрения гидравлического сопротивления и теплопередачи для водяных теплых полов под стяжкой и лучевой разводки радиаторного отопления. Для заказа нестандартных размеров и индивидуального производства свяжитесь с компанией Kuzeyboru.