ABC rur. Przenikanie tlenu


Reklama

Pompa ciepla Stiebel Eltron

Przyczyną może być mikrodziurka, przez którą powolutku uchodzi powietrze, lub nieszczelny wentyl, ale powodem ubywania powietrza z opony może być również przenikanie tegoż powietrza przez powierzchnię opony. Dla ścisłości należy dodać, że powietrza ubywa nie tylko z opon nieużywanego samochodu, a również z opon nawet codziennie jeżdżącego auta. Częstotliwość użytkowania nie ma wpływu na uchodzenie powietrza z opon. Różnica w postrzeganiu tego zjawiska wynika prawdopodobnie z faktu, że używając auto co jakiś czas, kontroluje się ciśnienie w oponach i w razie potrzeby uzupełnia ilość powietrza. Samochodu pozostawionego na parkingu przez dłuższy czas nikt nie „dogląda”, toteż łatwiej dostrzec w takim aucie, że powietrze „schodzi” z opon. Jeśli chodzi o instalacje, to drogą przedostawania się tlenu do zładu jest przenikanie tlenu przez ścianki przewodów c.o. wykonanych, ogólnie nazywając, z tworzyw sztucznych. Najczęściej spotykamy się z przewodami wykonanymi z polipropylenu (PP), polietylenu (PE, w szczególności HDPE, MDPE, LDPE), po li chlor ku wi ny lu (PVC). Struktura tych materiałów jest porowata. Oznacza to, że, mimo pozornie jednolitej budowy, przewody mają mikropory, przez które mogą „przechodzić” gazy, np. tlen. Jakie ilości gazów są w stanie „przejść” przez materiały, z których tworzone są przewody, przedstawia tabela 1.
Dla ułatwienia analizowania zawartości tabeli w każdej z kolumn umieściłem wartości liczbowe sprowadzone do takiego samego dla całej kolumny wykładnika potęgi. Wystarczy więc spojrzeć na liczby, aby porównać, jak wielkości zmieniają się w zależności od rodzaju gazu czy materiału. Nie trzeba każdorazowo zastanawiać się, która wartość jest większa, np. 2,3*10-12 od 5,1*10-14.
W tabeli zapisane jest 2300*10- 15 i 51*10-15. Łatwo zauważyć, że 2300 jest większe od 51. Wyjaśnienia wymaga jeszcze oznaczenie jednostki [m3STP]. Oznacza to m3 dla (S) standardowych (T) temperatur i (P) ciśnienia (z angielskiego pressure). Wartości w tabeli podane są, jak wynika z nagłówka, dla ciśnienia 1 bara, czyli zbliżonego do atmosferycznego i w temperaturze 25°C. Dla nas najistotniejsza jest ostatnia kolumna tabeli opisująca przepuszczalność gazów przez poszczególne materiały. Dla przypomnienia rozszyfrujmy jeszcze symbole gazów: CO2 to dwutlenek węgla, H2 oznacza wodór, O2 – tlen i wreszcie N2, czyli azot. Kauczuk butylowy to materiał, z którego wykonywane są między innymi dętki, natomiast PET to tworzywo, w którym kupujemy wszelkiego rodzaju gazowane napoje. Spojrzenie na tabelę i już wiemy, że butelki do napojów nie bez powodu wykonywane są z PET. Dla tego materiału przenikanie dwutlenku węgla, czyli bąbelków w napoju, jest najmniejsze 200*10-12 g/m * s. PVC ma porównywalną przepuszczalność 240*10-12 g/m * s, ale czy ktoś napiłby się coli z butelki zrobionej z tego samego materiału co rura kanalizacyjna?
Z butelek wykonanych z innych materiałów gaz uciekłby znacznie szybciej niż ma to miejsce w przypadku PET. Wróćmy jednak do instalacji grzewczych. Wiemy już, że tlen jest niepożądany wewnątrz obiegu grzewczego. Jak można zauważyć, tlen przenika przez każdy z wymienionych w tabeli materiałów. Najmniejsze jego ilości przedostają się przez PVC i potem przez PP, ale aż ponad 20 razy więcej niż przez PVC. Pomijamy w tym wypadku kauczuk i PET, gdyż, jak wiadomo, nie stosuje się tych materiałów do wyrobu przewodów. Często stosowanym materiałem w instalacjach c.o. jest polipropylen (PP). Jak wynika z tabeli 2, przepuszczalność tle nu przez warstwę polipropylenu grubości 1 cm, o powierzchni 1m2, przekracza 3 kg w ciągu roku. Czy jest to dużo? Policzmy, ile tlenu przeniknie do wnętrza przewodu polipropylenowego długości 10 m i średnicy 20 mm o grubości ścianki 3 mm.
Powierzchnia takiego przewodu to ok. 31,4 cm2. Przez 1 m2 polipropylenu, o grubości 3 mm, w ciągu – roku przeniknie około 10,9 kg tlenu. Biorąc pod uwagę powierzchnię przewodu, otrzymamy więc około 34,5 grama tlenu na rok. W wymienionym przewodzie znajdowałoby się około 1,54 litra wody. Uwzględniając maksymalną ilość tlenu mogącego rozpuścić się w wodzie wypełniającej nasz przewód, uzyskamy wynik około 0,04 grama tlenu (dla temperatury 60°C). Reszta tlenu, czyli 34,46 grama, nie rozpuści się w wodzie. Pozostanie w postaci „bąbelków”, które będą krążyć lub zatrzymają się w dogodnym elemencie instalacji grzewczej. Do czego to prowadzi, napisałem w poprzedniej części artykułu. Na rynku spotykamy przewody z barierą tzw. EVOH wykonaną z żywicy kopolimerowej alkoholu etylowinylowego. Materiał ten zapobiega przenikaniu tlenu przez ściankę przewodu. Niektórzy producenci twierdzą, że w ten sposób zabezpieczony przewód przepuszcza ponad 100 razy mniej tlenu niż identyczny przewód, ale bez bariery EVOH, czyli w naszym przykładowym przewodzie znalazłoby się po roku około 0,3 grama tlenu. Poziom barierowości dla tlenu zależy od poziomu zawartości alkoholu winylowego VOH, a także od grubości zastosowanej warstwy EVOH.
Jak łatwo się domyślić, barierowość rośnie wraz ze wzrostem grubości warstwy EVOH. Pomimo wysokiej barierowości dla tlenu EVOH stanowi słabą barierę dla pary wodnej. Dlatego przewód z barie rą EVOH za zwy czaj skła da się z trzech warstw: wewnętrzna i zewnętrzna wykonana z tworzywa sztucznego, a pomiędzy nimi warstwa EVOH jako wewnętrzna warstwa odizolowana od zewnątrz przez ochronną warstwę tworzywa sztucznego (np. PP). Wadą tego typu rozwiązania jest to, iż żywica wchłania wodę. Każde uszkodzenie warstwy tworzywa i odsłonięcie warstwy EVOH przyczynia się do jej uszkodzenia. Innym sposobem zapobiegania przenikania gazów przez powierzchnię przewodu jest przewód wykonany z tworzywa z alu mi nio wym płasz czem wewnątrz. Budowa takiego przewodu jest zbliżona do tego z warstwą EVOH, jednak jest on mniej podatny na uszkodzenia mechaniczne. Odsłonięcie warstwy metalu nie powoduje uszkodzenia przewodu. Metale także przepuszczają gaz, ale ich przepuszczalność jest kilkadziesiąt milionów razy niższa w porównaniu do tworzyw sztucznych. Do powstania artykułu przyczyniły się informacje znalezione na stronach diffusion – polymers.com i opakowania.com.pl. Nie powinny one służyć jako argument przy podejmowaniu jakichkolwiek decyzji. Przedstawiony przykład obliczeniowy jest teoretyczny, podane wyniki mogą odbiegać od rzeczywistych.
dr inż. Paweł Kowalski

Zobacz artykuł w wersji pdf pdf pdf pdf pdf

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij