Современные материалы в системах отопления и водоснабжения

Трубы из полиэтилена PEX имеют все достоинства современных труб на основе полимеров:

Высокая прочность

Высокая термостойкость, такие трубы могут эксплуатироваться при рабочей температуре до 90 С. Трубы из полиэтилена PEX при высоких температурах не "текут", а сохраняют форму в отличие от труб из других модификаций полиэтилена, а также полипропилена. Обладают высокой химической стойкостью, не подвержены коррозии. Имеют гладкую внутреннюю поверхность, шероховатость которой не превышает 0.007 мм. Не подвержены обрастанию солей и биологическому обрастанию. Экологически чистые.

Трубы из полиэтилена PEX могут применяться для отопления и горячего и холодного водоснабжения при следующих параметрах теплоносителя:

Таблица 1 - Трубы из полиэтилена

Максимальная рабочая температура	90 C
Максимальное рабочее давление при температуре 90 C	10 бар
Максимальное рабочее давление при температуре 0 - 25 С	25 бар
Кратковременно допустимая температура	100 С

Срок службы полиэтиленовых труб для указанных условий эксплуатации составляет не менее 50 лет.

Для соединений полиэтиленовых труб используются фитинги из латуни, полимеров и бронзы. Фитинги из полимерного материала PPSU обладают высокой прочностью и успешно используются уже на протяжении многих лет. Соединительные фитинги имеют специальной формы штуцер, который вставляется внутрь трубы. Прочное соединение достигается за счет натяжной гильзы.

Особенностью такого соединения является развальцовывание (растяжение для увеличения диаметра) трубы со стороны соединения специальным инструментом, после чего в нее вставляется штуцер фитинга. Натяжная гильза натягивается на трубу специальным прессом со значительным усилием. Создаваемое этим способом соединение обладает высокой прочностью. Прочность соединения увеличивается за счет специальных выступов на поверхности штуцера. Такое соединение имеет ряд достоинств. Отсутствие резиновых уплотнительных колец (уплотнителем служит материал трубы) повышает надежность и долговечность соединения. Развальцовывание трубы позволяет избежать заужения проходного сечения фитингов, и обеспечивает их малое гидравлическое сопротивление.

Полипропиленовые трубы

Полипропиленовые трубы для отопления и водоснабжения изготавливаются из полипропилена особой модификации PPR, который обладает необходимой прочностью и термостойкостью.

Полипропиленовые трубы имеют некоторые особенности. Они обладают высокой текучестью и в отличие от других полимерных труб легко меняют форму со временем даже под действием собственной тяжести. Поэтому их применяют для внутренней проводки или с креплением через каждые 50 - 60 см. Полипропиленовые трубы более жесткие на изгиб, чем другие полимерные трубы, при монтаже допускается их изгиб большого радиуса, поэтому их монтаж требует значительное число поворотных фитингов. В связи с этим монтаж полипропиленовых труб нередко оказывается более трудоемкий, чем металлопластиковых или полиэтиленовых.

Полипропиленовые трубы могут применяться для отопления и горячего и холодного водоснабжения при следующих параметрах теплоносителя:

Таблица 3 - Полипропиленовые трубы

Максимальная рабочая температура	70 C
Максимальное рабочее давление при температуре 70 C	10 бар
Максимальное рабочее давление при температуре 0 - 25 С	25 бар
Кратковременно допустимая температура	90 С

Срок службы полипропиленовых труб для указанных условий эксплуатации составляет не менее 50 лет.

Для соединений полипропиленовых труб используются фитинги из такого же материала, что и трубы. Соединение происходит методом диффузионной сварки при температуре около 270 С.

Процесс соединения называют пайкой полипропиленовых труб. Одновременно разогретые с помощью специального паяльника конец трубы (снаружи) и фитинг (изнутри) соединяются в нагретом состоянии, при всём этом труба вставляется разогретым концом внутрь фитинга на несколько миллиметров, после чего происходит остывание соединения примерно в течение 30 секунд. В это время нагрузки на соединение исключены. Наплыв расплавленного материала на трубе и фитинге свидетельствует о полном заполнении расплавленным материалом пространства между ними, а также о прочности и надежности соединения.

Диффузионная сварка полипропиленовых труб обеспечивает взаимное проникновение расплавленного материала трубы и фитинга, в результате чего образуется высокопрочное соединение. Особенностью такого соединения является совершенно монолитная структура между трубой и фитингом, которая хорошо видна на разрезе соединения. Такое соединение имеет ряд достоинств. Прочность соединения такая же, как у самой трубы, процесс соединения отличается простотой и высокой надежностью. Соединительные фитинги имеют проходное сечение большее, чем самой трубы, что обеспечивает их малое гидравлическое сопротивление. Сами соединительные фитинги имеют низкую стоимость, что существенно удешевляет систему в целом.

Трубопроводы тепловых сетей могут быть проложены на земле, в земле и над землей. При любом способе монтажа трубопроводов необходимо обеспечивать наибольшую надежность работы системы теплоснабжения при наименьших капитальных и эксплуатационных затратах.

Основными видами прокладками трубопроводов являются подземная и надземная. Подземная прокладка трубопроводов наиболее распространена. Она подразделяется на прокладку трубопроводов непосредственно в земле (бесканальная) и в каналах. При наземной прокладке трубопроводы могут находиться на земле или над землей на таком уровне, чтобы они не препятствовали движению транспорта. Надземные прокладки применяются на загородных магистралях при пересечении оврагов, рек, железнодорожных путей и других сооружений.

Если исходить из удобства монтажа и обслуживания то прокладка труб над землей является более выгодна чем прокладка под землей. Так же это требует меньших материальных затрат. Однако это портит внешний вид окружающей среды и поэтому такой вид прокладки труб не везде может применяться.

Несущими конструкциями при надземной прокладке трубопроводов служат: для небольших и средних диаметров -- надземные опоры и мачты, обеспечивающие расположение труб на нужном расстоянии от поверхности; для трубопроводов больших диаметров, как правило, опоры-эстакады. Опоры, обычно, выполняют из железобетонных блоков. Мачты и эстакады могут быть как стальными, так и железобетонными. Расстояние между опорами и мачтами при надземной прокладке должно быть равно расстоянию между опорами в каналах и зависит от диаметров трубопроводов. В целях сокращения количества мачт устраивают при помощи растяжек промежуточные опоры.

При надземной прокладке тепловые удлинения трубопроводов компенсируются при помощи гнутых компенсаторов, требующих минимальных затрат времени на обслуживание. Обслуживание арматуры производится со специально устраиваемых площадок. В качестве подвижных следует применить катковые опоры, создающие минимальные горизонтальные усилия.

Так же при надземной прокладке трубопроводов могут применяться низкие опоры, которые могут быть выполнены из металла или низких бетонных блоков. В местах пересечения такой трассы с пешеходными дорожками устанавливают специальные мостики. А при пересечении с автодорогами - или выполняют компенсатор нужной высоты или под дорогой прокладывают канал для прохода труб.

Компенсаторы- это устройства, которые позволяют компенсировать все движения и колебания трубопровода при прохождении различных сред внутри труб. Для обеспечения подвижности подземных трубопроводов в грунте и снижения силового воздействия деформирующегося грунта на трубопровод следует предусматривают установку компенсаторов. На трубопровода применяются П и Г-образные компенсаторы из труб, которые укладываются в железобетонные каналы, и телескопические и резинокордовые компенсаторы, которые устанавливаются в колодцах. Компенсаторы устанавливаются на участках трубопроводов, где прогнозируемые продольные усилия превышают несущую способность металла труб. Расстояния между компенсаторами определяются расчетом из условий прочности трубопровода и компенсационной способности применяемых компенсаторов.

Анализ материалов трубопроводов для систем отопления и водоснабжения

 

К достоинствам всех используемых современных материалов, применяемых при изготовлении трубопроводов для систем отопления и водоснабжения, относятся:

экологичность;

отсутствие коррозии;

отсутствие отрицательных влияний на свойства воды;

способность выдерживать высокие давления;

длительный срок службы (медь — до 100 лет, полипропилен — 30—50 лет, сшитый полиэтилен и металлопласт — 50 лет).

Медь — марка Sanco и КМЕ (Германия)

Достоинства:

больший (по сравнению с полимерами) срок службы (время жизни сравнимо со временем жизни перекрытий здания);

рабочая температура — до 225°С;

полная кислородная непроницаемость.

Недостатки:

низкая звукоизоляция (по сравнению с полимерами);

более высокий коэффициент трения;

высокая стоимость;

необходимость предусматривать дополнительное заземление (для снятия «блуждающих» токов, длительное действие которых приводит к разрушению материала).

Свойство:

высокая теплопроводность. При монтаже системы «теплых полов» — высокая эффективность нагрева. При монтаже системы отопления — необходимость использования теплоизоляции. Использование теплоизоляции компенсирует недостаток звукоизоляции.

Предпочтительное использование:

во всех системах отопления без ограничения. Монтаж в наружном исполнении менее предпочтителен вследствие специфического внешнего вида труб в утеплителе.

Полипропилен — марка PPR-C (Германия, Чехия, Италия, Турция)

Выпускается трех типов:

PN10 — для холодного водоснабжения;

PN20 — для горячего водоснабжения;

PN25 (армированный) — для отопления.

Общими достоинствами всех полимерных материалов являются высокие звукоизолирующие свойства и низкий коэффициент трения (минимальное падение напора воды). Общее свойство — рабочая температура — 95°С, кратковременное повышение — до 110°С.

Достоинства:

низкая теплопроводность (коэффициент 0,23) — не требует утепления;

кислородная непроницаемость (только для PN25);

дешевизна.

Недостатки:

наименьший срок службы (не менее 30 лет для систем отопления).

Свойство:

негибкость и низкая теплопроводность исключают возможность использования при устройстве «теплых полов».

Предпочтительное использование:

системы низкотемпературного радиаторного отопления;

системы горячего и холодного водоснабжения.

Сшитый полиэтилен — PEX (Wirsbo, Швеция, REHAU, Германия)

Выпускается трех типов:

PEX — для горячего и холодного водоснабжения;

evalPEX (с антидиффузионным слоем) — для систем радиаторного отопления;

рePEX (с антидиффузионным слоем) — для напольного отопления («теплый пол»).

Достоинства:

кислородная непроницаемость (для evalPEX и рePEX);

износостойкость;

гибкость.

Недостатки:

при ремонте требуют замены всего участка трубы (невозможность сварки);

требуют наличия утеплителя (гофротрубы) при использовании в системах радиаторного отопления (для исключения теплопотерь и компенсации высокого линейного расширения).

Свойство:

высокая гибкость и теплопроводность (коэффициент 0,38) делают особенно эффективным использование полиэтиленовых труб при монтаже систем «теплых полов».

Предпочтительное использование:

системы напольного отопления;

системы горячего и холодного водоснабжения;

системы радиаторного отопления (с утеплителем).

Металлополимер (металлопласт) — ALUPEX, PEX-AL-PEX (Германия)

Достоинства:

кислородная непроницаемость;

низкий коэффициент линейного удлинения (близкий к металлу);

высокая гибкость.

Недостатки:

высокая стоимость (близкая к медным трубам);

при ремонте требуют замены всего участка трубы (невозможность сварки).

Свойство:

высокая гибкость и теплопроводность (коэффициент 0,45) делают особенно эффективным использование металлопластиковых труб при монтаже систем «теплых полов».

Предпочтительное использование:

системы напольного отопления;

системы горячего и холодного водоснабжения;

системы радиаторного отопления (с утеплителем).

Выводы

Все используемые современные материалы обладают близкими свойствами и пригодны для использования в системах отопления и водоснабжения.

Наиболее высоким сроком службы обладают медные трубы, имеющие наивысшую стоимость.

Использование полимерных материалов условно (статистические наблюдения ведутся с 60-х годов прошлого столетия) сокращает срок службы системы (до 50 лет), обеспечивая, при этом, требуемые эксплуатационные характеристики.

 

Литература

1. Белецкий Б.Ф. Технология прокладки трубопроводов и коллекторов различного назначения. - М.: Стройиздат, 1992.

2. Василенко А.И. Теплогазоснабжение и вентиляция жилых зданий: Учеб.пособие. -Ростов н/Д, 1996. -70 с.: ил.

3. Г. Н. Музалевская Инженерные сети городов и населенных пунктов 2006 г

4. Малицкий Л.С., Куканов В.И. Проектирование и строительство подземных инженерных сетей / МАДИ.- М., 1987.

5. Федоров Н.Ф., Веселов С.В. Городские подземные сети и коллекторы - М.: Стройиздат, 1972.

6. Шарапов В.И., Теплоэнергетика и теплоснабжение.- Ульяновск, 2002.