Труби для систем опалення та ГВП

В українському будівництві невпинно зростає частка низькотемпературних систем опалення. Сучасні котли та опалювальні прилади здатні повноцінно опалювати приміщення з температурою теплоносія до 80°С. До того ж останнім часом широкого поширення набуло підлогове опалення. Для систем низькотемпературного опалення та ГВП все більшого розповсюдження набувають спеціальні пластикові трубопроводи, здатні витримувати високу температуру робочої рідини

Температура та тиск теплоносія в трубопроводах із гарячою водою дозволяють наразі використовувати інші матеріали, аніж суцільнометалеві труби. Саме тому на українському ринку зараз існує великий попит на трубопроводи із зшитого поліетилену та труби із металопластику. Дані види трубопроводів поєднують в собі надійність при використанні в низькотемпературних системах опалення, простоту монтажу та низьку вартість.

Пластикові труби з PEX

Трубопровід із зшитого поліетилену або, як його називають, PEX-труба являє собою практично монолітну конструкцію, основним матеріалом якої є молекулярно-зшитий поліетилен.

Молекулярно-зшитий поліетилен має поперечні зв'язки між ланцюжками вуглеводневих молекул, тому цей матеріал має більшу міцність і жорсткість, але найголовніше – більшу стійкість до температурних впливів.

Характеристики PEX-труб та термічні характеристики трубопроводу зазвичай залежать від ступеню зшивання поліетилену, товщини стінки трубопроводу та способу нанесення повітронепроникних шарів.

В першу чергу, зшивання дозволяє домогтися довгострокової стійкості до високої температури та тиску (збільшує межу логарифмічно-пропорційної релаксації). Зшивання поліетилену може відбуватися різними способами та з різним ступенем.

Розрізняють три основних промислових способи зшивання поліетилену:

Пероксидний метод (PEX-a) – є хімічним методом зшивання поліетилену, та полягає у зшиванні органічними пероксидами та гідропероксидами. Трубопровід, отриманий у такий спосіб, має ступінь зшивання близько 75%.

Силановий метод (PEX-b) також є хімічним. При такому зшиванні використовуються органосиланіди. Мінімальний коефіцієнт зшивання цим методом обмежений 65%.

Радіаційне зшивання (PEX-c) здійснюється за допомогою потоку заряджених частинок. Коефіцієнт зшивання тут становить близько 60%.

Трубопроводи VALTEC PEX-EVOH проходять повний технологічний цикл зшивання силановим методом (PEX-b) на сучасному обладнанні, за допомогою чого забезпечується рівномірне зшивання поліетилену зі ступенем зшивання 68-70%. Метод зшивання трубопроводів практично не впливає на фізичні властивості готового трубопроводу. На властивості трубопроводу в основному впливає ступінь зшивання. При більшому ступені зшивання зростає міцність, термостійкість, стійкість до агресивних середовищ та ультрафіолетових променів. Однак разом зі збільшенням ступеню зшивання збільшується крихкість та зменшується гнучкість отриманого трубопроводу. Якщо довести ступінь зшивання поліетилену до 100%, то за своїми механічними властивостями він буде подібний до скла.

Додатково варто зазначити, що зшивання поліетилену надає отриманому трубопроводу ефект пам'яті форми. Його суть полягає в тому, що попередньо деформований трубопровід після прогрівання відновлює свою початкову форму. Ця властивість проявляється через те, що при вигині та деформації молекулярно зв’язані ділянки стискаються або розтягуються. Після прогрівання в місцях деформації виникає внутрішня напруга, шляхом якої відновлюється початкова форма (рис. 1).

Рис. 1. Відновлення форми трубопроводів після деформації

На рис. 1 показано відновлення трубопроводів з різними способами зшивання після залому. Цей дефект практично не впливає на характеристики трубопроводу, оскільки основну опірну здатність трубопроводу визначає шар PEX, який повністю відновився.

Ефект пам'яті форми – дуже корисний при монтажі. Якщо під час монтажу трубопроводу утворюється злам, здавлювання або інша деформація, то вона легко усувається прогріванням трубопроводу до температури 100-120°С. До того ж, при виконанні з’єднання PEX-трубопроводу з фітингом також виникають деформації в борозенках штуцера. При подачі теплоносія та прогріванні трубопроводу в цих місцях виникають відновлювальні зусилля. За допомогою цього трубопровід щільніше облягає штуцер, що підвищує надійність з'єднання.

Ефект пам'яті форми не слід плутати з пружною деформацією. У першому випадку вихідна форма приймається тільки після прогріву, а в другому – відразу ж після зняття деформуючих зусиль та тільки в межах пружної деформації (без заломів).

Трубопроводи PEX-EVOH компанії VALTEC допускається закладати в будівельні конструкції та нерухомо закріпляти їх як з кожухом, так і без кожуха. Недоліком матеріалу PEX є те, що він є проникним для кисню. Вода в трубопроводах без захисту від кисню через певний час насичується киснем, що може призвести до корозії елементів системи. Для зменшення проникності кисню у трубу PEX використовується тонкий шар з полівінілетилену (EVOH). Основний шар PEX та шар EVOH з’єднуються між собою клеєм. Варто зауважити, що шар EVOH повністю не запобігає емісії кисню, а лише зменшує проникність кисню до значення 0,05-0,1 г/м³ ·на добу, що допустимо для систем опалення.

У трубі VALTEC PEX-EVOH антидифузійний шар виконаний зовні, тобто труба має тришарову конструкцію: PEX-клей-EVOH. На ринку також зустрічаються п’ятишарові (PEX-клей-EVOH-клей-PEX) труби (рис. 2).

Рис. 2. Конструкція п’яти- та тришарових PEX труб з антидифузійним шаром

Така конструкція розроблена для запобігання пошкодженню шару EVOH. Однак випробування показали, що тришарова труба (з нанесеним зовні шаром EVOH) надійніша, ніж п'ятишарова.

Підвищена міцність тришарової труби обумовлена тим, що шар PEX є монолітним по всьому перерізу труби, на відміну від п’ятишарової, в якій робочий шар PEX переривається шаром EVOH та клеєм, через що перериваються внутрішні поперечні міжмолекулярні зв'язки поліетилену. Також при цій конструкції можливе розшарування труби при перегріванні її будівельним феном під час вигину.

Припущення, що зовнішній шар EVOH у тришаровій конструкції пошкоджується стиранням, є хибним. Твердість шару EVOH значно вища за шар PEX, тому при правильному транспортуванні пошкодження зовнішнього шару направду є малоймовірним.

Призначення PEX-трубопроводів та рекомендації до застосування

Трубопроводи із зшитого поліетилену рекомендується використовувати при облаштуванні низькотемпературних систем опалення. Використання PEX-трубопроводів для систем високотемпературного опалювання не забороняється. Але тут слід зазначити, що при цьому допустимий максимальний тиск трубопроводу буде набагато нижчим за паспортний. До того ж розрахунковий термін служби трубопроводу в такій системі скоротиться.

Виробники трубопроводів в основному встановлюють максимальну робочу температуру та тиск із розрахунку терміну служби трубопроводу – 50 років. При закладанні у бетон та при прихованому прокладанні заміну цих трубопроводів можна робити разом з капітальним ремонтом будівлі або приміщення.

Але температура теплоносія під час експлуатації системи буває різною. Влітку і в перехідний період температура теплоносія нижча за розрахункову. Для оцінки застосування трубопроводів до певного температурного режиму в умовах змінюваної температури теплоносія нормативами визначені класи експлуатації. Ці класи показують вплив різних температур за весь п'ятдесятирічний термін експлуатації.

Тому при визначенні типу трубопроводу, що використовуватиметься, слід керуватися допустимим класом експлуатації цього трубопроводу, зазначеним у паспорті труби. Трубопроводи з PEX, представлені на українському ринку, підходять для класів експлуатації 1, 2, 4, 5 та ХВ.

Таким чином, завдяки своїй надійності та низькій вартості трубопроводи із зшитого поліетилену набули своєї популярності та стали все частіше й частіше застосовуватись при влаштуванні низькотемпературних систем опалення та систем водопостачання.

Металопластикові труби для високої температури

Окрім труб, зроблених суто із пластику, наразі широко використовуються складніші та «просунуті» комбіновані конструкції із пластику та металу.

Термін використання металопластикових труб розраховано на 50 років. Така труба, що виготовлена із якісних матеріалів, вирізняється з поміж інших трубних систем. Труба, по суті, є п’ятишаровою – два шари зшитого поліетилену, шар алюмінію та два клейових шари (див. рис. 3). Клейове з’єднання розраховано на навантаження 70 Н/см (норма – 50 Н/см).

Рис. 3. Металопластикова труба від VALTEC

За умов температурних деформацій на полімерний шар діє набагато менше напруження, аніж у клейовому шарі. Завдяки цьому труба зберігає свої властивості протягом всіх 50-ти років своєї розрахункової експлуатації та не розтріскується.

В металопластиковій трубі від VALTEC використовується зшитий поліетилен як в зовнішньому, так і у внутрішньому шарах. До прикладу, багато інших виробників внутрішній шар виготовляють із термостабілізованого поліетилену чи із звичайного поліетилену. В трубах від VALTEC внутрішній шар виготовлено із зшитого поліетилену із пластифікаторами, які додаються для збільшення деформаційної здатності та для зменшення внутрішнього гідравлічного опору потоку; зовнішній шар не потребує таких додавань. Таке рішення зумовлено тим, що зовнішній шар не несе таких напружень, яких має витримувати внутрішній, тому зовнішній шар здебільшого має декоративно-покривну функцію та не повинен ковзати всередині будівельних конструкцій.

Шар з алюмінію виготовляється з відпаленого (термічно-нормалізованого) алюмінію із легуванням фтором. Це додає алюмінію еластичності та допомагає не втрачати шару алюмінію при вигинанні площі свого перерізу. TIG-зварювання (дугове зварювання вольфрамовим електродом в середовищі захисних (інертних) газів, найчастіше – в атмосфері аргону) дозволяє отримати міцний якісний стиковий шов, який на відміну від зварювання внапусток не зменшує товщину робочого шару з РЕХ та не створює при обтисканні та запресуванні послаблену зону з підвищеною жорсткістю в перерізі труби. На алюмінієвому шарі труби є мікрогофрування – для кращої адгезії клею.

Металопластикова труба (МПТ) від VALTEC виготовляється із поліетилену типу PEX-b – хімічне зшивання силанідами (другий тип зшивання, див. вище). МПТ від VALTEC надходить у продаж повністю готовою до експлуатації. Труби після екструдування зазнають 4-хгодинної дегідратації за температури 95°С. Саме завдяки цьому технологічному етапу внутрішній шар є зшитим на 65%. Зовнішній шар є дещо «недошитим», тобто має дещо більшу еластичність. Завдяки цьому розумному рішенню при монтажі та вигинанні не виникають мікротріщини. Зовнішній шар остаточно «дошивається» вже в процесі експлуатації (див. рис. 4), а при монтажних роботах труба може значно вигинатися без пошкоджень.

Рис. 4. Остаточне термозшивання металопластикової труби відбувається в процесі експлуатації

Призначення металопластикових труб

Головне призначення металопластикових труб – системи опалення (див. рис. 5). Максимальна робоча температура – 95°С, аварійна – 130°С. Робочий тиск – 10 бар. З металопластику можна робити підключення точок водорозбору для ХВП та ГВП.

Рис. 5. Використання МПТ за призначенням

Труби з комбінацією метал-пластик добре вигинаються вручну, зберігають свою форму, що робить їх дуже зручними для монтажу, вони потребують менше з’єднань та проміжкових фітингів. Врешті зменшуються трудовитрати та час (див. рис. 6).

Рис. 6. Монтаж металопластикової труби

Маркування металопластикових труб

Перше число – це метраж в бухті. Далі вказується виробник, розшифровка формули шарів: тип PEX – шар алюмінію та його товщина – знову шар з PEX певного типу; далі – типорозмір труби; номінальний тиск, клас експлуатації за стандартом та тиск для даного класу експлуатації, максимальна робоча та аварійна температура; далі – відповідність нормам (див. рис. 7).

Рис. 7. Маркування МПТ

Особливості застосування металопластикових труб

Розглянемо трубу із зовнішнім шаром з поліетилену. PE (звичайний поліетилен) зношується набагато швидше, аніж PEX. В цілому труба не втратила головних якостей, але шар із алюмінію не захищений, буде кородувати в надалі, та з початків має поганий зовнішній вигляд (рис. 8).

Рис. 8. Пошкодження зовнішнього шару з PE на трубі

Зазвичай клейове з’єднання витримує напруження 70 Н/см (норма – 50 Н/см). Якщо примусово відірвати зовнішній шар, а клей залишився на шарі з алюмінію, то це показник якісного клейового з’єднання шарів. Якщо розрізати відтинок труби 5-10 см у стрічку, але на зрізі буде не буде видно відшаровувань клею від металу, тобто не буде видно порушень з’єднання між шарами, немає пропусків, немає відшарувань, то це якісна труба.

Якщо клей буде неякісним, тобто при примусовому розриві труби клей залишиться на шарі з PEX (див. рис. 9) – то це показник того, що труба найімовірніше не витримає заявлених експлуатаційних характеристик, тому що відшарування свідчить, що шари не підтримують одне одного і не працюють як єдине ціле.

Рис. 9. Візуальний метод перевірки якості клею в МПТ

Якщо на трубі є наочно помітні «пухирці» (і всередині, і назовні), це означатиме, що відбувається відшарування, отже така труба невдовзі вийде з ладу. Результат застосування труби з неякісним клейовим шаром лише через 2 опалювальних сезони див. на рис. 10.

Рис. 10. Відшарування та пухирці в неякісній металопластиковій трубі

Деякі виробники використовують для зовнішнього шару звичайний чи термостабілізований поліетилен. Такі шари, на практиці, з часом зсихаються, розтріскуються, зношуються та відпадають.

Щодо геометрії труби, то тут важливо, щоби товщина всіх шарів була ретельно оптимізованою. Товстіший шар із PEX та зменшена товщина шару з алюмінію може вплинути на загальну витривалість труби при максимальній робочій температурі та за умов збільшеного тиску. Збільшення товщини шару з алюмінію також не дає очікуваного позитиву – при зварюванні такого шару збільшується нерівномірність прогрівання та зовнішня поверхня з алюмінію може закипіти, діаметр біля стику збільшиться, що врешті призведе до зменшення міцності металевого шару та появи локальних зменшень товщини наступних клейового та пластикового шарів.

Оптимальний добір товщини та технологічні методи забезпечення якості (що доведено порівняльними випробуваннями) показали, що таких недоліків МПТ від VALTEC не мають. Тобто збільшення товщини якогось із шарів відмінно від оптимальної «формули» не покращує механічні та експлуатаційні характеристики.

В цілому, використання пластикових та металопластикових труб для використання в системах низькотемпературного опалення та ГВП є економічно доцільним, технологічно виправданим та експлуатаційно надійним рішенням, що доведено практикою.

Більш детальна інформація на сайті: www.valtec.ua

Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі та корисні відео на Youtube-каналі та у TikTok.  Долучайтесь!

Переглянуто: 3 310