Компенсация линейного расширения полипропиленовых труб

Линейное расширение при монтаже трубопроводов из полипропиленовых труб

Пластиковые трубы имеют множество преимуществ перед металлическими, однако пластиковая трубопроводная арматура имеет свои особенности, которые нужно учитывать при проектировании и монтаже внутридомовых инженерных систем. Речь идет о температурном или линейном расширении.

Что такое линейное расширение

Линейное расширение – это увеличение длины трубопровода при воздействии температуры теплоносителя и окружающей среды в силу физических свойств полимеров, которые обусловливают изменения структуры материала под воздействием перепадов температуры.

Полипропилен имеет достаточно высокий коэффициент температурного расширения, и при нагреве рабочей среды до 70 °С может увеличиваться в длину до 1,5-1,7 см. Это необходимо учитывать при проектировании и монтаже систем горячего водоснабжения и отопления, т.к. в противном случае это приведет к деформации, срыву креплений, завоздушиванию и снижению теплоотдачи батарей.

Если выполнить монтаж инженерной системы без учета этой особенности полимера, это может привести к деформации и неисправностям в работе трубопровода, особенно при установке системы большой длины (от 10 м).

На практике линейное расширение выглядит как сдвиг участка трубопровода: трубы в местах поворотов и фланцевых соединений словно отклоняются от вертикальной оси приблизительно на 1,5-1,7 см.

Ошибки в проектировании, когда специалист забывает учесть коэффициент температурного расширения (КТР), часто приводят к отклонению трубы от заданной оси, из-за чего участок трубопровода выглядит волнообразным.

Отсутствие специальных компенсирующих элементов приводит к тому, что трубы начинают прогибаться, провисать и деформироваться, что существенно снижает срок эксплуатации.

Для расчета необходимой длины трубопровода, а также мест установки компенсаторов используется специальная формула. В ней учитывается температура окружающей и рабочей среды, тип материала (армированный/неармированный полипропилен), длина участка. Полученный коэффициент переводят в сантиметры и добавляют к расчетной длине трубопровода.

Это важно! Расчет коэффициента температурного расширения актуален только для систем горячего водоснабжения и отопления, где вода нагревается до 70 °С и выше. Полипропиленовые трубы в системе холодного водоснабжения практически не меняют физических свойств, поэтому этот параметр брать во внимание при монтаже не нужно.

Зависимость структуры материала от воздействия температуры

Следует отличать максимальную температуру, которую могут выдержать ПП-трубы, от их реальных физических свойств. Несмотря на то, что производитель указывает показатель температуры плавления полипропилена 170 °С, на самом деле полипропиленовые изделия начинают размягчаться уже при 135-140 °С.

Установка таких труб без учета температурного расширения – это не просто риск деформации. Последствия ошибок в проектировании инженерных систем могут быть значительные:

  • происходит срыв крепежных элементов;
  • на деформированном участке скапливается воздух, снижающий пропускную способность системы (т.н. завоздушивание);
  • температура радиаторов и стояков снижается, система работает менее эффективно;
  • трубы лопаются, возникают утечка теплоносителя.

Важно! Для монтажа инженерных систем используются неармированные и армированные ПП-трубы. Вторые имеют дополнительный слой, который защищает внешний слой полимера от перегрева. Благодаря этому снижается коэффициент температурного расширения трубы, но полностью он не нивелируется.

У армированных полипропиленовых труб КТР меньше, но его все равно нужно учитывать.

Усредненные показатели коэффициент температурного расширения:

  • неармированные – 0,15 мм/мК;
  • армированные металлом – 0,03 мм/мК;
  • армированные стекловолокном – 0,035 мм/мК.

На деле коэффициент температурного расширения для неармированных ПП-труб 0,15 мм выглядит как удлинение участка на 1 см на каждый метр трубопровода, если температура рабочей среды достигнет 70°С.

Внимание! Это не означает, что труба длиной 5 м удлинится на 5 см при запуске горячей воды. В системах горячего водоснабжения температура воды составляет максимум 65°С, следовательно коэффициент расширения также будет меньше.

Но, в конечном счете, при расчете длины инженерной системы нужно учитывать реальные температурные показатели. Для системы отопления длина трубы может увеличиться на 5 см и более.

Расчет коэффициента расширения для различных видов труб

Существует формула для расчета расширения полипропиленовых труб при нагреве, позволяющая определить, насколько увеличится длина трубопровода:

  • Д — искомая длина участка после нагрева;
  • к — коэффициент температурного расширения;
  • ДТ — проектная длина трубопровода в метрах;
  • t – разница температур между воздухом в помещении и теплоносителем.

Например, для установки системы отопления протяженностью 10 метров и проектной температурой теплоносителя 90 °С будут использоваться армированные алюминием полипропиленовые трубы.

Температура в комнате во время монтажа составляет 25 °С. Используя формулу, можно определить длину участка после нагрева: 0,03*(90-25)*10 = 19,5 мм.

То есть к трубопроводу из армированного полипропилена протяженностью в 10 м при проектировании необходимо еще добавить запас длины 1,95 см.

Монтаж с учетом показателя линейного расширения

При монтаже трубопровода для горячего водоснабжения и отопления (в т.ч. системы «теплый пол») обязательно нужно учитывать удлинение трубы в результате воздействия высокой температуры.

Оптимальный выбор изделий для установки трубопровода – армированные трубы со стекловолоконным или алюминиевым внутренним слоем. Армирование — слой фольги или стекловолокна — поглощает часть тепловой энергии от теплоносителя и сокращает коэффициент температурного расширения полимера. Благодаря этому потребность в компенсации физических изменений будет также снижена.

Правила монтажа труб с учетом линейного расширения:

  • между трубопроводом и стеной в помещении необходимо оставить небольшой зазор, т.к. трубы могут отклоняться от своей оси при нагреве и идти волнообразно;
  • особенно важно оставить небольшие зазоры в углах помещений, где трубы соединяются поворотными муфтами или фланцами;
  • на длинных участках трубопровода устанавливают специальные компенсаторы линейного расширения, которые одновременно фиксируют трубопровод в своей плоскости, но позволяют ей смещаться по направлению монтажа;
  • желательно снизить количество жестких стыков, чтобы обеспечить гибкость трубопроводу.

В некоторых системах горячего водоснабжения и отопления на базе армированных и неармированных изделий можно увидеть различные способы т.н. самокомпенсации температурного расширения за счет упругой деформации полипропилена.

Чаще всего используются петлеобразные компенсирующие участки – кольцевые повороты с подвижной фиксацией на стене. Петля, полученная в результате такой установки, сжимается и расширяется при нагревании/остывании теплоносителя, не влияя на положение и геометрию трубопровода на остальных участках.

Компенсаторы расширения труб

Кроме самокомпенсации, предотвратить деформацию труб в результате температурного расширения можно с помощью дополнительных приспособлений – механических компенсаторов. Они устанавливаются на Г- и П-образных участках трубопроводов и представляют собой скользящие опоры, через которые проходит труба.

Специальные компенсаторы расширения делятся на несколько типов:

  1. Осевые (сильфонные) – приспособления в виде двух фланцев, между которыми находится пружина, компенсирующая сжатие и расширение участка трубопровода. Крепятся неподвижно к опоре.
  2. Сдвиговые – используются для компенсации осевого отклонения участка трубопровода при температурном расширении.
  3. Поворотные – устанавливаются на участках поворота магистрали для уменьшения деформации.
  4. Универсальные – объединяют расширения во всех направлениях, компенсируя поворот, сдвиг и сжатие трубы.

Компенсатор Козлова

Существует также новый вид устройства, названный в честь своего разработчика – компенсатор Козлова. Это более компактное устройство, внешне напоминающее участок трубопровода из полипропилена.

Внутри компенсатора находится пружина, которая поглощает энергию расширения труб в пределах участка, сжимаясь при нагреве воды и расширяясь при остывании. Преимущество компенсатора Козлова перед другими видами приспособлений – более легкий и простой монтаж, а также сокращение расхода арматуры.

В отличие от петлеобразного участка, при монтаже компенсатора Козлова достаточно соединить участок труб фланцевым или сварным способом.

Компенсаторы для полипропиленовых труб: установка сильфонного расширения на пластиковый трубопровод отопления, нужен ли

Выбор и монтаж компенсаторов для полипропиленовых труб своими руками

  1. Принцип работы компенсаторов в ПП трубопроводах прост, но эффективен
  2. Что это такое?
  3. Что такое компенсаторы
  4. Компенсаторы линейного расширения и их особенности
  5. Технические характеристики
  6. Какие бывают компенсаторы
  7. Устройство и сфера применения
  8. Компенсаторы установлены – что же дальше?
  9. Классификация
  10. Критерии выбора
  11. Как грамотно выбрать компенсатор?
  12. Некоторые тонкости расчетов перед установкой компенсаторов
  13. Преимущества и недостатки
  14. Линейное расширение полипропиленовых труб.
  15. Как выполняют расчет
  16. Важная дополнительная информация
  17. Обогрев трубопровода
  18. Маркировка трубопровода из НПВХ
  19. Стойкость непластифицированного ПВХ к ультрафиолетовым лучам
Читайте также  Как проверить сопротивление контура заземления?

Принцип работы компенсаторов в ПП трубопроводах прост, но эффективен

Представьте, работа ведется с обычной ПП трубой диаметром 20 мм. Температура окружающего воздуха — 20°C, а теплоносителя — 90°C. В этом случае разница температур составит 70°C.

Коэффициент линейного расширения трубы при таких параметрах может достигать — 10,5 мм на 1 погонный метр. А если трубопроводная магистраль имеет длину 5 м, тогда ее линейное расширение может превысить 5 см. Это уже опасно, и может привести к разрыву трубы.

Чтобы избежать этого, и нужны компенсаторы. Принцип их работы прост. При расширении или сжатии трубопровода компенсатор берёт нагрузку на себя и изменяется в размере. Достигается это за счет конструкции компенсатора и материала, из которого он сделан.

Что это такое?

Когда изменяется температура жидкости в пластиковом трубопроводе, происходит процесс линейной деформации. Из-за этого могут возникать провисания, которые со временем приведут к образованию трещин. Чтобы компенсировать расширение полипропилена, возникающее при скачках температуры или давления, нужно устанавливать специальный компенсатор ПП.

Компенсатор — простая деталь, которая имеет высокий показатель гибкости. Визуально он напоминает петлю, но существуют изделия похожие на отрезок гофры. Часто в комплекте с такими деталями поставляются фитинги для их монтажа на трубопровод.

Что такое компенсаторы

Для прокладки отопления или водопроводной сети чаще всего берут полипропиленовые трубы. Они отлично зарекомендовали себя, потому, что обладают внушительным рядом положительных характеристик.

Но, при таком числе качественных показателей, они имеют существенный недостаток – при тепловом воздействии увеличиваются и провисают.

По этим причинам, при конструировании сети протяженностью выше 10 метров устанавливают гибкие компенсаторы.

Это простые состыковочные конструкции, отличающиеся гибкостью, и визуально напоминают петлю. Но, они играют очень важную роль.

Компенсаторы для прокладки полипропиленовых сетей отопления компенсируют расширение трубопровода при резких повышениях температуры и давления.

Как правило, они стоят не много, а простота строения дает возможность легко поставить устройство в трубомагистраль. Так повышают надежность сети и продлевают длительность ее использования.

Компенсаторы линейного расширения и их особенности

Компенсатор может изготавливаться:

  • Из гибкого материала в форме завернутой петли;
  • Из металлической гофры (сильфона);
  • Из поливинилхлорида – компенсатор 110 мм (патрубок).

Основное предназначение этих элементов заключается в компенсации удлинения труб в результате температурного воздействия, поскольку линейные размеры трубопроводов увеличиваются на фоне резкого скачка температуры либо давления теплоносителя.

Несмотря на простоту конструкции и невысокую стоимость, компенсатор линейного расширения обеспечивает надежное соединение и бесперебойную работу коммуникации на протяжении длительного времени.

Технические характеристики

Чтобы понять возможности компенсирующей детали, необходимо разобраться с ее техническими характеристиками. Они зависят от материала, из которого изготавливается устройство. Параметры:

  1. плотность — примерно 0,92 г/см;
  2. толщина стенок — не менее 4,5 мм;
  3. максимальный температурный режим — до 95 градусов Цельсия;
  4. цвет — белый, серый;

В строительных, сантехнических магазинах продаются изделия диаметром от 20 до 110 мм. Срок службы заявленный производителем — 50 лет.

При расчете диаметра компенсатора нужно определить максимальное сжатие, расширение трубы при нагревании. Для примера можно рассмотреть трубу диаметром 90 мм. Ее максимальное расширение — 4.2 см, сжатие — 2.1 см. Рассчитывается диаметр зависимо от максимального увеличения, которое ровняется ΔL/2 = 21 мм.

Какие бывают компенсаторы

Компенсатор для пластиковых труб производится в нескольких разновидностях:

  • В виде петли – наиболее простая модель компенсирующего элемента;
  • Г-образные – данные элементы изготовлены в виде естественных углов поворота трубопроводной системы. Главное их преимущество заключается в том, что они выполняют не только задачу компенсатора, но и направляющую функцию при прокладке трубопроводной сети. При использовании данных моделей рассчитывается только размер короткого плеча, которого хватит для уравновешивания тепловой деформации длинного плеча.
  • Z-образные – предназначены для соединения двух отводов, расположенных в одной плоскости под прямым углом.
  • П-образные компенсаторы – нивелируют линейные удлинения пластиковых коммуникаций благодаря изменению углов наклона коротких плеч. Они рассчитаны на эксплуатацию в трубопроводных системах при Т=50оС и более.
  • Сильфонные – имеют гофрированную поверхность, которая делает изделия гибкими. Они необходимы для уравновешивания линейных удлинений, поглощения гидравлических ударов и уменьшения вибраций. Для них характерны компактные габариты, поэтому при монтаже они занимают минимум пространства. В зависимости от пространственного расположения и эксплуатационных характеристик, сильфонные компенсаторы для пластиковых труб подразделяются на осевые, сдвиговые и другие.
  • Компенсатор Козлова для пластиковых труб – разработан для нивелирования температурного расширения всех вариантов труб PPR (с армированием и без армирования) в отопительных сетях и трубопроводах горячей воды. Этот компенсатор для PPR труб может использоваться в сетях диаметром 20-63 мм. Компенсатор рассчитан для использования в системах при давлении 10 бар и температурных нагрузках до 100оС. Для него характерен привлекательный дизайн, поэтому присутствие этого элемента в трубопроводной магистрали не ухудшает её эстетический вид.
  • Компенсатор 110 для внутренней канализации. Изготавливается из поливинилхлорида, устойчивого к коррозионным процессам и диффузии. Один конец выполнен в виде раструба, оснащенного кольцевым уплотнительным резиновым элементом, второй предназначен под муфтовое соединение.

Устройство и сфера применения

Компенсаторы изготавливаются из статического полипропилена. При этом применяется технология инжекционной прессовки. Представляет собой однородное изделие, которое визуально напоминает змейку или петлю.

Сферы применения компенсационных деталей:

  • водопроводы горячего, холодного водоснабжения;
  • канализационные сливы;
  • системы отопления;
  • системы «теплый пол».

После установки компенсатора, безаварийный срок службы трубопровода увеличивается.

Компенсаторы установлены – что же дальше?

Эксплуатационные достоинства, которые обеспечиваются благодаря применению этого устройства, приведены ниже.

  • Если монтаж произведен правильно, соединение будет предельно герметичным.
  • Вихревые потоки устраняются, а рабочее давление в системе выравнивается.
  • Срок эксплуатации водопровода заметно увеличивается.

Классификация

Компенсационные детали классифицируются зависимо от разных факторов факторам. Их все можно разделить на две большие группы:

  • естественные — амортизирующие изделия;
  • детали, изготавливаемые из упругих материалов.

Изделия первой группы могут отличаться друг от друга по форме, назначению:

  1. П-образные — применяются для монтажа трубопроводов холодного водоснабжения (температура жидкости до 50 градусов).
  2. Г-образные — предназначены для установки на участках поворотов труб.
  3. Кольцевые — такая форма обеспечивает высокий показатель компенсации теплового расширения полипропилена.
  4. Z-образные — используется при монтаже дополнительных контуров к основному трубопроводу.

Вторая группа высокотехнологичных деталей делится на несколько подгрупп:

  1. Сальниковые — устанавливаются на системы, в которых очень часто изменяется температура жидкости. Если на изделии есть подвижный стакан, могут работать в две стороны.
  2. Сильфонные — устанавливаются на отопительных системах, трубопроводах горячего, холодного водоснабжения. Надежно защищают магистраль от гидроударов, вибраций, теплового расширения.
  3. Линзовые — подходят для бытовых трубопроводов, работающих с холодной, горячей водой.
  4. Фланцевые — изготавливаются из сантехнической резины. Устанавливаются на магистрали, в которых часто возникают гидроудары.

Сильфонные компенсаторы разделяются еще на несколько подгрупп:

  1. Сдвиговые — детали, которые состоят из двух рабочих элементов. Изготавливаются из нержавеющей стали. Не допускают возникновение деформаций на полипропиленовых трубах в две стороны.
  2. Универсальные — применяются для компенсирования любых типов деформации. Ход рабочих элементов — угловой, поперечный, осевой.

Сильфонные устройства не только компенсируют тепловое расширения, но и гасят вихревые потоки, которые образуются в трубопроводе.

Критерии выбора

Выбирать компенсационные детали нужно зависимо от условий применения:

  1. Осевые — подходят для систем отопления, трубопроводов горячего водоснабжения. Чтобы соединить их с трубой, нужно использовать специальную муфту.
  2. Сдвиговые изделия, которые имеют две гофры. Гасят тепловое расширение по двум направлениям.
  3. Фланцевые — применяются для гашения гидроударов, возникающих в водопроводах. При монтаже не нужно использовать сварочное оборудование.
  4. Универсальные — подходят для монтажа в тех местах, где невозможно поставить другие компенсационные детали.
Читайте также  Изоляция полипропиленовых труб водоснабжения

Во время выбора, нужно обратить внимание на толщину стенок компенсаторов. Они должны совпадать с толщиной стенок труб, на которые будут устанавливаться.

Параметры температурного расширения полипропиленовых труб

От воздействия температур длина трубопровода увеличивается. Это азывается линейным расширением. Так как после нагревания изменяется структура материала. Полипропилен обладает высоким коэффициентом теплового расширения.

Вид полипропиленовых труб

Как рассчитать коэффициент расширения труб

Когда рабочая среда нагревается до 70 градусов полипропиленовые трубы способны удлиняться до 1,7 см. Это важно учитывать в монтаже и при проектировании теплового водоснабжения здания. А также, при подведении отопления. Иначе трубы деформируются, крепления сорвутся, теплоотдача батарей снизится.

Чтобы грамотно рассчитать коэффициент расширения труб, специалисты пользуются формулой. Это дает возможность определить размер увеличения полипропиленовых труб различных видов. Формула эта выглядит так: Д=к*ДТ*t.

Приведем подробную расшифровку символов:

  • Д — длина увеличенного участка после нагревания;
  • к — коэффициент температурного расширения;
  • ДТ — проект длины трубопровода в метраже;
  • t — температурная разница между носителем и воздухом в здании.

К примеру, чтобы установить систему отопления длиной в 10 метров и температурой теплоносителя в 90 градусов, с использованием армированных полипропиленовых труб. Температура в здании в процессе работы достигает 25 градусов. Строго по формуле определяется длина участка при его нагреве 0,03*(90-25)*10=19,5 мм.

Следуя из этого, к полипропиленовому трубопроводу длиной 10 м. в момент проектирования надо добавить не менее 19,5 мм. запаса.

Учет показателей линейного расширения при монтаже

При монтировании горячего теплопровода, как и отопительной системы, обязательно учитывается увеличение труб из-за воздействия на них высоких температур. У специалистов существует специальная таблица показателей на которую они и ориентируются при расчетах.

Оптимальным выбором для изготовления трубопроводов являются армированные стекловолокном материалы. Они обработаны фольгированным слоем либо стекловолокном. Это помогает поглощать тепловую энергию от теплового носителя и сокращать коэффициент расширения.

Следует учитывать, что расширение труб армированных стекловолокном также неизбежно при нагревании помещения. Поэтому, к данному материалу применяются все аналогичные расчеты.

Линейное расширение армированных полипропиленовых труб высчитывается всегда до начала монтажных работ. Чтобы избежать неприятных «сюрпризов» после установки.

Компенсатор расширения трубопровода

Механические компенсаторы необходимы для предотвращения деформации труб из-за их нагрева. Они устанавливаются на соответствующих участках трубопровода. Это своеобразные опоры способные к скольжению. Через них проходит труба.

Существует несколько разных компенсаторов:

  • осевые;
  • сдвиговые;
  • поворотные;
  • универсальные.

Кроме перечисленных создан новый тип компенсатора, который назвали в честь его разработчика — компенсатор Козлова. Удобное, компактное приспособление, сходное с участком трубы.

Тепловое расширение полипропиленовых труб

При постройке новых домов и при ремонте старых зданий все чаще применяются полипропиленовые трубы. Они простые в монтаже, удобные в транспортировке и отличаются пониженным уровнем шума. Трубы из полипропилена по сравнению с металлическими, намного больше при колебаниях температуры меняют свою длину. Поэтому тепловое расширение полипропиленовых труб обязательно нужно учесть при проектировании трубопроводов, особенно если применяются неармированные трубы в системах отопления и горячей воды.

К чему может привести игнорирование теплового расширения

1. При нагревании полипропиленовые армированные трубы могут вырывать клипсы и другие крепления, при этом принимая форму волны. Такое явление бывает на длинных ветках труб для отопления, которые длиной более десяти метров.

2. В верхних точках труб скапливается воздух. Это содействует тому, что из-за этого воздуха проходное сечение труб становится уже и пропускная способность труб уменьшается, поэтому они и становятся волнообразными.

3. В отопительной системе начинают хуже греть батареи. В водоснабжении горячем это приводит к тому, что становится меньше напор воды. В некоторых случаях линейное расширение полипропиленовых труб приводит к полной поломке системы отопления.

Коэффициент линейного расширения

1.Коэффициент теплового расширения полипропиленовых труб неармированных составляет 0,1500 мм/мК. Армированный полипропилен имеет коэффициент от 0,03 до 0,05 мм/мК. У полипропиленовых труб, армированных стекловолокном или же алюминием коэффициент, как видите, меньше, чем у обычных труб из полипропилена и разница довольно большая. Это нужно всегда учитывать при монтаже той или же иной системы.

2. Всегда нужно подсчитывать длину труб. При этом нужно учесть, насколько увеличится их длина при подаче в отопительную систему горячего теплоносителя. Если подсчитать, учитывая коэффициент линейного расширения, то при длине ветки труб в пять метров общее их расширение может быть от 10,5 до 17,5 миллиметров.

Как устранить эффект теплового расширения

1. При монтаже отопительных систем между трубами и стенами оставляют зазоры. Зазор между стенами и трубами должен позволить расшириться трубам на пару сантиметров, поэтому отопительные трубы нельзя вести строго по стенкам, это приведет к поломке системы.

2. Уделяйте особое внимание пайке полипропиленовых труб в углах помещения. Оставлять надо такие зазоры, чтобы трубы в стену не упирались.

3. При использовании длинных веток труб нужно устанавливать специальные компенсаторы. Это П-образные участки, которые при тепловом расширении допускают движение труб. Чтобы воздух не скопился в верхних точках этих компенсаторов, их устанавливают с наклоном вниз или ровно. Тогда при заполнении системы из них удалится воздух.

4. Правильное использование опор и выбор конфигурации трубопровода во многом решают проблему теплового расширения. Общее правило монтажа – это создание как можно более эластичной и гибкой системы, которая имеет минимум жестких коротких узлов, имеющих маленькую способность к деформации.

Особенности монтажа полипропиленовых труб

Ни один объект в современном мире, от однокомнатной квартиры до крупного промышленного комплекса, не обходится без инженерных коммуникаций – в частности, без системы трубопроводов. Все известные трубы промышленного и бытового назначения можно разделить на две группы: металлические и неметаллические. Главная отличительная особенность первых – прочность, вторых – долговечность. Предлагаемые на сегодняшний день неметаллические трубы позволяют удовлетворить требования надежности в эксплуатации, стойкости к колебаниям температуры и механическим воздействиям. С учетом растущих цен на металл полимерные трубопроводы оказываются существенно выгоднее традиционных металлических. Как показывает мировой опыт, полимерные системы более надежные, долговечные, дешевые и экологически чистые, чем металлические.

Емкость российского рынка труб из полипропилена, 2004–2008 гг.

Показатель 2004 г. 2005 г. 2006 г. 2008 г.
Внутреннее производство, т 20 689 27 558 38 206 44 625
Импорт, т 11 485 20 046 30 262 54 904
Экспорт, т 263 128 137 265
Объем рынка, т
31 910,9
47 475,7
68 331
99 264
Доля импорта, % 36 42,2 44,3 55,3
Доля экспорта, % 1,3 0,5 0,4 0,6

При строительстве современных зданий и реконструкции старых в системах горячего и холодного водоснабжения, а также в системах отопления все чаще находят применение полипропиленовые трубы. Они отличаются пониженным уровнем шума, легкостью транспортировки и простотой монтажа. Начало применения полипропиленовых труб в России относится к 1960-м гг., а уже в середине 80-х был разработан статический сополимер пропилена с этиленом (PPR-random copolymer, тип 3). Особенностью сополимера PPR является большая стойкость к воздействию горя¬чей воды, благодаря чему он стал применяться в системах горячего водоснабжения и отопления, вытесняя сталь. Фитинги и трубы из полипропилена могут подвергаться периодическому или длительному воздействию различных агрессивных сред (в частности, кислот и щелочей), а при транспортировке питьевой воды не нарушают ее вкус, цвет и запах посторонними добавками.

Монтаж трубопроводов из полипропилена имеет свои особенности, и ему обязательно должен предшествовать расчет в соответствии с нормативными документами (СНиП 2.04.01-85, СНиП 41-01-2003, СП 40-102-2000 и СП 40-101-96). Трубы выбирают в зависимости от назначения и режима работы трубопро¬водной системы (холодное или горячее водоснабжение, отопление или технические цели), рабочих давлений и температуры транспортируемых веществ с учетом специфики полипропиленовых труб.

Тепловое удлинение

При проектировании и проведении монтажных работ необходимо учитывать тепловое удлинение трубопроводов. Неармированные полипропиленовые трубы имеют значительное тепловое расширение. У полипропиленовых труб, армированных алюминием или стекловолокном, коэффициент линейного расширения в пять раз меньше по сравнению с неармированными трубами. Об этом нужно помнить всегда, приступая к монтажу той или иной системы.

Сравнительная таблица линейного расширения труб из различных материалов

Материал трубопровода Коэффициент линейного расширения, мм/м °С
Чугун 0,0104
Сталь нержавеющая 0,011
Сталь чёрная и оцинкованная 0,0115
Медь 0,017
Латунь 0,017
Алюминий 0,023
Металлопластик 0,026
Поливинилхлорид (PVC) 0,08
Полибутилен (PB) 0,13
Полипропилен (PR-R 80 PN10 и PN20) 0,15
Полипропилен (PR-R 80 PN25 алюминий) 0,03
Полипропилен (PR-R 80 PN20 стекловолокно) 0,035
Сшитый полиэтилен (PEX) 0,024

Вопрос теплового расширения во многом решается правильным использованием опор и выбором конфигурации трубопровода. Одним из общих правил монтажа является стремление создать как можно более гибкую эластичную систему с минимумом жестких коротких узлов, имеющих малую способность к деформации. Игнорирование указаний по компенсации линейных расширений трубопровода вызывает высокие продольные напряжения в стенках труб и тем самым существенно сокращает срок службы системы. Неверно выбранные расстояния между креплениями трубопровода также негативно сказываются на сроке службы. Произвольное увеличение расстояния между опорами может повлечь увеличение прогиба трубы и защемление ее на опорах, что исключает прямолинейность и возможность свободного удлинения или укорочения трубопровода в период эксплуатации, а также создает дополнительные усилия на конструкцию опор. На рис. 1 виден результат игнорирования нормативных требований по проведению монтажных работ полипропиленовых труб.

Рис. 1. Монтаж полипропиленовых труб в переходе у метро «Павелецкая кольцевая»

Тепловое удлинение/укорочение трубопровода Δl, мм, независимо от его диаметра определяют по формуле Δl = α/Δt, где α – коэффициент линейного удлинения, Δt – разность между температурами при эксплуатации и при монтаже.

Если температура трубопровода при эксплуатации выше температуры монтажа, то длина трубопровода увеличивается, и наоборот.

Чтобы исключить появление ошибки в расчетах, целесообразно обозначать удлинение со знаком плюс (+Δl), а укорочение со знаком минус (-Δl).

Продольное усилие, возникающее в жестко закрепленном участке трубопровода, не зависит от его длины, поэтому необходимо учитывать влияние тепловых напряжений в любом закрепленном участке трубопровода.

Трубопровод должен свободно удлиняться или укорачиваться без перенапряжения материала труб, соединительных деталей, шва трубопровода, а также подвижных (скользящих) и неподвижных (мертвых) опор. Это обеспечивается благодаря компенсирующей способности элементов трубопровода (самокомпенсация) и компенсаторов, а также правильной расстановки подвижных и неподвижных опор.

Неподвижные опоры должны направлять линейное тепловое удлинение трубопровода в сторону компенсирующих элементов. Расстояния между опорами рассчитываются на основании нормативных документов (СП 40-101-96, СП 40-102-2001 и технический каталог компании «Эгопласт» «Система трубопроводов для водоснабжения и отопления», часть 1) в зависимости от материала, наружного диаметра, толщины стенок трубы, температуры и массы транспортируемых веществ. При этом должно обеспечиваться сохранение прямолинейности трубопровода на весь расчетный период эксплуатации. Если расчет произведен неверно или же он совсем не производился, то негативный результат не заставит себя ждать. На рис. 2 наглядно представлен итог такого игнорирования.

Рис. 2. Деформация полипропиленовой трубы из-за неправильного монтажа

Шероховатость и диаметр

При проектировании напорных трубопроводных систем определяющее значение имеют их гидравлические расчеты. Они служат основой для вычисления диаметра труб и подбора насосного оборудования, которые обеспечивают требуемый режим работы этих систем в течение всего срока эксплуатации. Качество выполненных гидравлических расчетов определяет экономичность как самого трубопровода, так и всего комплекса связанных с ним сооружений. Полимерные трубы имеют очень гладкую внутреннюю поверхность и малые гидравлические потери, что позволяет использовать трубы меньшего диаметра, чем стальные. Монтаж становится более компактным и экономичным. Из приведенной ниже таблицы видно, что коэффициент эквивалентной шероховатости полипропиленовой трубы на два порядка ниже по сравнению со стальной трубой. Поэтому, когда у заказчика появляется вопрос: «Почему при замене стальной трубы на полипропиленовую был выбран меньший диаметр?», можно привести данную таблицу, даже если у вас нет под рукой гидравлического расчета системы.

Коэффициент эквивалентной шероховатости трубопроводов в зависимости от материала труб

Трубопроводы Коэффициент эквивалентной шероховатости К, мм
Стальные новые трубы 0,2
Медные трубы 0,0015
Полипропиленовые трубы 0,003-0,005

Изоляция

Для предотвращения возникновения избыточных напряжений и повреждения полипропиленовых труб о строительные конструкции, их необходимо замоноличивать в изоляции. Чтобы избежать появления конденсата на трубах в системах холодного водоснабжения, монтаж трубопроводов также необходимо производить в изоляции. Изоляция трубопроводов системы горячего водоснабжения обеспечивает снижение тепловых потерь в окружающую среду.

Сварка и крепеж

В трубопроводах из полипропилена сварное соединение практически не снижает надежности системы, количество соединительных и установочных элементов при соблюдении всех правил сварки не имеет значения. При сварке полипропиленовых труб и фитингов необходимо соблюдать рекомендации и требования, изложенные в «Руководстве по монтажу напорных трубопроводных систем из полипропилена».

Коэффициенты сопротивления полипропиленовых фитингов ниже, чем у чугунных. Запорная арматура отличается высокой надежностью, усилия от затяжки резьбы отсутствуют. При размещении труб на стенах и потолках не рекомендуется использовать неподвижные опоры. Неподвижные опоры, как правило, фиксируют тяжелые трубные узлы или тяжелые элементы трубопровода, не имеющие собственных креплений (например, фильтры или краны).

При проведении монтажных работ не допускается использование трубного (газового) ключа для затяжки комбинированных полипропиленовых фитингов. Использование данного ключа приводит к разрушению фитингов. Соблюдение всех этих нормативных правил обеспечит надежную и безаварийную эксплуатацию системы трубопроводов в течение всего расчетного периода ее эксплуатации.

Ю. Д. Олейников, к. т. н., компания «Эгопласт», руководитель направления «Отопление»