Труби PEX-A на морозі: як поводиться зшитий поліетилен і що передбачають системи HEAT-PEX

За низьких температур зростає ризик замерзання води в трубопроводах, прокладених у неопалюваних приміщеннях. Завдяки еластичності зшитий поліетилен PE-Xa здатний деформуватися під дією навантаження, тому замерзання води не завжди призводить до руйнування труби

Що відбувається із заповненою трубою

Під час замерзання об'єм води збільшується приблизно на 9 %. За рівномірного замерзання розрахункова колова деформація стінки становить близько 3,5 %: таке значення дали і розрахунок, і вимірювання в дослідженнях, які узагальнює галузева асоціація Plastics Pipe Institute (PPI). Це наближається до верхньої межі пружної зони досліджених труб PEX (приблизно 3–4 %); для інших марок межа може відрізнятися. Після відтавання діаметр труби може відновитися, але запас невеликий.

У реальних умовах вода може замерзати нерівномірно. На окремих ділянках трубопроводу утворюються льодові пробки, між якими залишається замкнений об'єм незамерзлої води. Коли лід наростає, тиск у замкненому об'ємі зростає й навантажує найслабшу ланку: трубу, фітинг або кран.

Що показали випробування PEX

У лабораторних випробуваннях Національної лабораторії відновлюваної енергетики США (NREL, 2006) за даними, узагальненими PPI, окремі зразки PEX витримали понад 400 циклів замерзання й відтавання. Зокрема, нерівномірна теплоізоляція може спричиняти локальне підвищення тиску. За таких умов руйнування окремих зразків відбувалося вже після 20–50 циклів, тож кількість циклів не є універсальним критерієм.Лабораторні випробування дають змогу оцінити стійкість матеріалів до аварійного замерзання, проте не визначають замерзання води як допустимий режим експлуатації. Асоціація PPI не рекомендує навмисно допускати замерзання води в трубопроводах.

Особливості HEAT-PEX

Труби HEAT-PEX виготовляють із PE-Xa, зшитого пероксидним методом. У процесі зшивання між полімерними ланцюгами формуються додаткові зв'язки, які впливають на механічні характеристики матеріалу. За даними виробника, така структура покращує ударну в'язкість за низьких температур і стійкість до розтріскування. Система HEAT-PEX EVOLUTION розрахована на тиск до 10 бар і температуру до 90 °C. У ній передбачено використання латунних фітингів, а також фітингів із поліфенілсульфону (PPSU).

У системі HEAT-PEX Fast & Easy використовують латунні та PPSU фітинги, труби, розраховані на тиск 6 або 10 бар.

За даними виробника, PPSU фітинги EVOLUTION можуть витримати декілька циклів замерзання. Для систем опалення технічна документація HEAT-PEX передбачає застосування теплоізоляції трубопроводів і незамерзаючих теплоносіїв відповідно до умов експлуатації. Ударна в'язкість характеризує матеріал, а на поведінку заповненої системи також впливають фітинги, ізоляція та закріплення.

Фітинги, закріплення, стандарти

Фітинги та запірна арматура. Механічні характеристики фітингів, колекторів і кранів відрізняється від технічних характеристик труби, тож їх перевіряють першими.
Закріплення трубопроводів. За даними PPI, бетон і щільний ґрунт можуть обмежувати розширення труби. Особливої уваги потребують контури водяної теплої підлоги, замонолічені в бетонну стяжку. Замерзання теплоносія в таких системах є недопустимим, оскільки може призвести до пошкодження трубопроводу та необхідності складних ремонтних робіт.

Стандарти. Виробник посилається на ДСТУ Б В.2.7-143-2007 та EN ISO 15875. Вони визначають вимоги до роботи труб під тиском і за температури, на які їх розраховано.

Що передбачають українські будівельні норми?

ДБН В.2.5-67:2013 «Опалення, вентиляція та кондиціонування» (чинний з 01.01.2014): п. 4.4.5 вимагає теплової ізоляції трубопроводів у неопалюваних приміщеннях, щоб не допустити замерзання теплоносія; п. 4.5 — гідравлічні випробування за позитивної температури повітря. Чинну редакцію звіряйте на e-construction.gov.ua.

Як захистити систему опалення

• Прокладайте труби в опалюваному об'ємі, уникаючи зон ризику замерзання. Де це неможливо, забезпечуйте суцільну теплоізоляцію: ізоляція лише сповільнює охолодження, тому поєднуйте її з іншими засобами захисту.
• Якщо будинок залишається на зиму без опалення, злийте теплоносій із системи.
• Для контурів у зоні ризику застосовуйте незамерзаючий теплоносій (антифриз для систем опалення): довідники HEAT-PEX наводять розчини пропіленгліколю 30–50 % для температур приблизно від −15 до −35 °C. Концентрацію узгоджуйте з документацією компонентів.
• Гідравлічні випробування проводьтеза позитивної температури повітря відповідно до чинних нормативних вимог і рекомендацій виробника.
• Якщо труба замерзла,необхідно перекрити подачу та забезпечити поступове відтавання, без відкритого вогню; за PPI, вода для відтавання не гарячіша за 82 °C.

Висновок

Еластичність PE-Xa дає системі запас під час аварійного замерзання, а лабораторні випробування PEX підтверджують його на сотнях циклів. Для забезпечення надійної та довговічної роботи систем HEAT-PEX необхідно дотримуватися вимог до монтажу, передбачати належну теплоізоляцію, враховувати умови закріплення труб і застосовувати сумісні незамерзаючі теплоносії там, де існує ризик замерзання.