VEOLIA Research and Innovation Heat-Tech Center Warsaw

Transkrypt

1 VEOLIA Research and Innovation Heat-Tech Center Warsaw

2 Zmiana współczynnika przewodzenia ciepła izolacji z pianki PUR w rurach preizolowanych po naturalnym i przyspieszonym starzeniu

3 Laboratorium Badawcze HTC Veolia Warszawa. Od 2003 roku Laboratorium Badawcze HTC posiada akredytację Polskiego Centrum Akredytacji, które należy do Międzynarodowego Zrzeszenia Laboratoriów Akredytowanych (ILAC-MRA). Laboratorium posiada największe w Polsce doświadczenia w zakresie badań izolacji stosowanych w ciepłownictwie. Dzięki badaniom izolacji zgodnie z wymaganiami norm europejskich laboratorium znalazło się na liście referencyjnej Laboratoriów Badawczych Euroheat & Power. LB HTC jest członkiem Klubu Polskich Laboratoriów Badawczych POLLAB które należy do Europejskiej Federacji Krajowych Stowarzyszeń Laboratoriów Pomiarowych, Badawczych i Analitycznych EUROLAB. Materiały przygotowane na XI Konferencję Techniczną w Warszawie zorganizowaną przez Izbę Gospodarczą Ciepłownictwo Polskie w dniach

4 Badania współczynnika przewodzenia ciepła. Badania współczynnika przewodzenia ciepła prowadzone są stanowisku badawczym aparacie rurowym, zbudowanym zgodnie z PN-EN ISO 8497:1999 Izolacja cieplna - Określanie właściwości w zakresie przepływu ciepła w stanie ustalonym przez izolacje cieplne przewodów rurowych, w przypadku rur preizolowanych wg metody określonej w PN-EN 253 Sieci ciepłownicze - System preizolowanych zespolonych rur do wodnych sieci ciepłowniczych układanych bezpośrednio w gruncie - Zespół rurowy ze stalowej rury przewodowej, izolacji cieplnej z poliuretanu i płaszcza osłonowego z polietylenu Aparat rurowy zbudowany wg normy DIN Nowy aparat rurowy zbudowany po opublikowaniu normy EN ISO 8497:1999 Materiały przygotowane na XI Konferencję Techniczną w Warszawie zorganizowaną przez Izbę Gospodarczą Ciepłownictwo Polskie w dniach

5 Badania współczynnika przewodzenia ciepła - HTC. Materiały przygotowane na XI Konferencję Techniczną w Warszawie zorganizowaną przez Izbę Gospodarczą Ciepłownictwo Polskie w dniach

6 . Badania współczynnika przewodzenia ciepła nowe próbki Materiały przygotowane na XI Konferencję Techniczną w Warszawie zorganizowaną przez Izbę Gospodarczą Ciepłownictwo Polskie w dniach

7 Zmiana współczynnika przewodzenia ciepła w rurach preizolowanych po naturalnym starzeniu Rury preizolowane zbadane w LB Łącznaliczba próbek Liczba próbek σ 10_śr_ w kierunku promienowym 0,3 MPa po naturalnym starzeniu z izolacją spienianą CO po naturalnym starzeniu z izolacją spienianą cyklopentanem Materiały przygotowane na XI Konferencję Techniczną w Warszawie zorganizowaną przez Izbę Gospodarczą Ciepłownictwo Polskie w dniach

8 Zmiana współczynnika przewodzenia ciepła w rurach preizolowanych po naturalnym starzeniu Izolacja spieniana CO 2 λ 50_nowa = 0,032 W/mK ρ śr_po eksploatacji = 80 kg/m 3 (71 kg/m 3 90 kg/m 3 ) σ 10śr_po eksploatacji = 0,41 MPa (0,33 MPa 0,48 MPa) Materiały przygotowane na XI Konferencję Techniczną w Warszawie zorganizowaną przez Izbę Gospodarczą Ciepłownictwo Polskie w dniach

9 Zmiana współczynnika przewodzenia ciepła w rurach preizolowanych po naturalnym starzeniu Izolacja spieniana cyklopentanem λ 50, W/mK 0,0410 0,0390 0,0370 0,0350 0,0330 0,0310 0,0290 zasilanie cyklopentan powrót cyklopentan 0,0270 0, Czas eksploatacji, lata λ 50_nowa = 0,028 W/mK ρ śr_po eksploatacji = 85 kg/m 3 (67 kg/m kg/m 3 ) σ 10śr_po eksploatacji = 0,49 MPa (0,32 MPa 0,74 MPa) Materiały przygotowane na XI Konferencję Techniczną w Warszawie zorganizowaną przez Izbę Gospodarczą Ciepłownictwo Polskie w dniach

10 Zmiana współczynnika przewodzenia ciepła w rurach preizolowanych po naturalnym starzeniu Zależność λ 2 /λ 1, gdzie λ 2 współczynnik przewodzenia ciepła izolacji po eksploatacji, λ 1 współczynnik przewodzenia ciepła izolacji nowej (λ 1 = 0,032 W/mK dla izolacji spienianej CO 2, λ 1 = 0,028 W/mK dla izolacji spienianej cyklopentanem), λ 2 /λ 1 1,45 1,40 1,35 1,30 1,25 1,20 1,15 1,10 1,05 1,00 0, Czas eksploatacji, lata zasilanie cyklopentan powrót cyklopentan zasilanie CO2 powrót CO2 podwójne cyklopentan Współczynnik przewodzenia ciepła wzrasta dla izolacji spienianej CO 2 : po pierwszych 5 latach pracy o 19% (na zasilaniu) i o 17 % (na powrocie), od 6 do 15 lat od 0,4 do 1 % rocznie. a dla izolacji spienianej cyklopentanem: po pierwszych 4 latach pracy o 23% (na zasilaniu) i o 17 % (na powrocie) od 5 do 11 lat o 1 % rocznie. Materiały przygotowane na XI Konferencję Techniczną w Warszawie zorganizowaną przez Izbę Gospodarczą Ciepłownictwo Polskie w dniach

11 Zmiana współczynnika przewodzenia ciepła w rurach preizolowanych po naturalnym starzeniu Na skutek zmiany współczynnika przewodzenia ciepła w czasie następuje wzrost jednostkowych strat ciepła: q L_preizolowane_po_ eksploatacji = q L_preizolowane _ nowa_dn,t w w = g n h t temperatura, C w przypadku rurociągów pojedynczych t=t zasilania lub t=t powrotu w przypadku rurociągów podwójnych t=(t zasilania + t powrotu )/2 w współczynnik starzenia się izolacji n wiek rurociągu, lata g, h współczynniki Materiały przygotowane na XI Konferencję Techniczną w Warszawie zorganizowaną przez Izbę Gospodarczą Ciepłownictwo Polskie w dniach

12 Zmiana współczynnika przewodzenia ciepła w rurach preizolowanych po naturalnym starzeniu - przykład Materiały przygotowane na XI Konferencję Techniczną w Warszawie zorganizowaną przez Izbę Gospodarczą Ciepłownictwo Polskie w dniach

13 Zmiana współczynnika przewodzenia ciepła w rurach preizolowanych po sztucznym (przyspieszonym) starzeniu Proces przyspieszonego starzenia realizowany jest wg EN 253 w komorze grzejnej, w temperaturze 90 C przez 150 dni. W Laboratorium Badawczym LB badania współczynnika przewodzenia ciepła przed i po starzeniu realizowane są na tych samych próbkach. Materiały przygotowane na XI Konferencję Techniczną w Warszawie zorganizowaną przez Izbę Gospodarczą Ciepłownictwo Polskie w dniach

14 Zmiana współczynnika przewodzenia ciepła w rurach preizolowanych po naturalnym i sztucznym (przyspieszonym) starzeniu λ 50, W/mK 0,0410 0,0390 0,0370 0,0350 0,0330 0,0310 0,0290 0,0270 0, Czas eksploatacji, lata Naturalne starzenie, dwutlenek węgla Przyspieszone starzenie, dwutlenek węgla Naturalne starzenie, cyklopentan Przyspieszone starzenie, cyklopentan Materiały przygotowane na XI Konferencję Techniczną w Warszawie zorganizowaną przez Izbę Gospodarczą Ciepłownictwo Polskie w dniach

15 Badania Zmiana współczynnika przewodzenia przewodzenia ciepła w rurach ciepła elementów preizolowanych preizolowanych po sztucznym (przyspieszonym) starzeniu. Wyrób LB HTC Inne Laboratoria Rury preizolowane nowe z izolacją spienianą cyklopentanem(przed przyspieszonym starzeniem) Rury preizolowane po przyspieszonym starzeniu z izolacją spienianą cyklopentanem, w tym: tradycyjne 12 6 tradycyjne z barierą dyfuzyjną 2 0 conti 1 4 conti z barierą dyfuzyjną 2 1 Materiały przygotowane na XI Konferencję Techniczną w Warszawie zorganizowaną przez Izbę Gospodarczą Ciepłownictwo Polskie w dniach

16 Badania Zmiana współczynnika przewodzenia przewodzenia ciepła w rurach ciepła elementów preizolowanych preizolowanych po sztucznym (przyspieszonym) starzeniu. Materiały przygotowane na XI Konferencję Techniczną w Warszawie zorganizowaną przez Izbę Gospodarczą Ciepłownictwo Polskie w dniach

17 Badania Zmiana współczynnika przewodzenia przewodzenia ciepła w rurach ciepła elementów preizolowanych preizolowanych po sztucznym (przyspieszonym) starzeniu. Materiały przygotowane na XI Konferencję Techniczną w Warszawie zorganizowaną przez Izbę Gospodarczą Ciepłownictwo Polskie w dniach

18 Zmiana współczynnika przewodzenia ciepła w rurach preizolowanych po sztucznym (przyspieszonym) starzeniu Zmiana współczynnika przewodzenia ciepła dla rur preizolowanych z pianką PUR spienianą cyklopentanem t standard, c conti, E bariera EVOH, Al bariera dyfuzyjna Al ChTU Chalmers Technical University N starzenie naturalne, badania HTC Materiały przygotowane na XI Konferencję Techniczną w Warszawie zorganizowaną przez Izbę Gospodarczą Ciepłownictwo Polskie w dniach

19 Zmiana współczynnika przewodzenia ciepła w rurach preizolowanych po sztucznym (przyspieszonym) starzeniu Bezpieczna eksploatacja! Zmiana współczynnika przewodzenia ciepła dla rur preizolowanych z pianką PUR spienianą cyklopentanem t standard, c conti, E bariera EVOH, A bariera dyfuzyjna Al Materiały przygotowane na XI Konferencję ChTU Techniczną Chalmers w Warszawie Technical zorganizowaną University, przez N Izbę starzenie Gospodarczą naturalne, Ciepłownictwo badania Polskie HTC w dniach 04, Materiały przygotowane na XI Konferencję Techniczną w Warszawie zorganizowaną przez Izbę Gospodarczą Ciepłownictwo Polskie w dniach

20 Zmiana współczynnika przewodzenia ciepła w rurach preizolowanych po naturalnym i sztucznym (przyspieszonym) starzeniu Materiały przygotowane na XI Konferencję Techniczną w Warszawie zorganizowaną przez Izbę Gospodarczą Ciepłownictwo Polskie w dniach

21 PODSUMOWANIE I WNIOSKI 1. Podczas eksploatacji rurociągów ciepłowniczych preizolowanych z upływem czasu pogarszają się właściwości termoizolacyjne pianki PUR, bez względu na rodzaj porofora. 2. Prowadzone badania wykazują, że wpływ na wzrost wartości współczynnika przewodzenia ciepła po przyspieszonym starzeniu w stosunku do wartości współczynnika przewodzenia ciepła mają: bariera dyfuzyjna zastosowanie zwiększonej grubości izolacji (im większa grubość tym mniejszy wzrost) prawdopodobnie gęstość izolacji nowego wyrobu (im mniejsza gęstość tym mniejszy wzrost) i /lub metoda produkcji rur preizolowanych. 4. W przypadku rur preizolowanych produkowanych metodą tradycyjną badania współczynnika przewodzenia ciepła przed i po starzeniu powinny być prowadzone na tych samych próbkach. 5. Wykorzystanie wyników badań współczynnika przewodzenia ciepła po przyspieszonym starzeniu jest zasadne tylko w przypadku, gdy oznaczana jest wytrzymałość izolacji na ściskanie. 6. Dla możliwości poszerzenia wiedzy na temat wartości współczynnika przewodzenia ciepła izolacji spienianej cyklopentanem po starzeniu w warunkach naturalnych konieczne jest kontynuowanie badań pianki PUR z eksploatowanych odcinków rurociągów preizolowanych. 7. Różnica wartości współczynnika przewodzenia ciepła izolacji po przyspieszonym starzeniu i po starzeniu w rzeczywistych warunkach pracy może oznaczać konieczność weryfikacji parametrów przyspieszonego starzenia określonych w normie EN 253. Materiały przygotowane na XI Konferencję Techniczną w Warszawie zorganizowaną przez Izbę Gospodarczą Ciepłownictwo Polskie w dniach

22 PODZIĘKOWANIA Dziękujemy: Przedsiębiorstwom Ciepłowniczym z Polski (Starachowice, Bełchatów, Elbląg, Siedlce, Katowice, Warszawa, Bielsko-Biała i Opole) za dostarczanie próbek do badań czekamy na nowe! Producentom rur preizolowanych (Finpol, LOGSTOR, ISOPLUS, ZPU Jońca, Star Pipe, Rurgaz) za współpracę, dostarczanie wyrobów do badań oraz udostępnienie wyników badań współczynnika przewodzenia ciepła przed i po starzeniu prowadzonych w innych Laboratoriach. Grupie Veolia za finansowanie badań prowadzonych w ramach Projektu Niezawodna Sieć Ciepłownicza. kontakt: ewa.kręcielewska@veolia.com Materiały przygotowane na XI Konferencję Techniczną w Warszawie zorganizowaną przez Izbę Gospodarczą Ciepłownictwo Polskie w dniach