Полимерные трубы в системах теплоснабжения и водоснабжения

Марк Полонский
Сегодня полимерные и композитные трубы на основе полимерных материалов получили широкое распространение не только в системах водоснабжения, но и отопления.
Полимерные трубы в системах теплоснабжения и водоснабжения

Сегодня полимерные и композитные трубы на основе полимерных материалов получили широкое распространение не только в системах водоснабжения, но и отопления.  В частности, в теплопроводах применяются полимерные материалы, относящиеся к классу термопластов (ГОСТ 32415-2013 «Трубы напорные из термопластов и соединительные детали к ним для систем водоснабжения и отопления»): рандом сополимер пропилена (PP-R, PP-PCT), сшитый и термостойкий полиэтилен (РЕ-Ха, b, c – последняя литера характеризует тип применявшейся при производстве сшивки – и PE-RT, типы I и II), полибутен (PB), хлорированный поливинилхлорид (PVC-C тип II).

Трубы на основе полимерных материалов часто заменяют при проектировании и реализации строительных объектов стальные трубы и прежде всего на внутренних сетях (рис. 1, 2).

Рис. 1 Полимерные трубы на внутренних сетях

Рис. 2 Полимерная труба в системе отопления

При нагревании выше определенной температуры перечисленные выше полимерные материалы сохраняют способность перехода в вязкотекучее состояние. Однако применение труб из полимерных материалов позволяет эксплуатировать разводящие тепловые сети из труб небольшого диаметра 30–50 лет (табл. 1), при температурах до 95 °C и давлениях 0,4; 0,6 и 1,0 Мпа (СП 60.13330-2012). Технические требования к таким трубам регламентированы в ГОСТ Р 52134-2003, ГОСТ 32415-2013 «Трубы напорные из термопластов и соединительные детали к ним для систем водоснабжения и отопления. Общие технические условия» и ГОСТ Р 53630-2015 «Трубы напорные многослойные для систем водоснабжения и отопления. Общие технические условия».

Таблица 1. Температурно-временные режимы работы трубопроводов горячего водоснабжения и отопления

Обозначения:

Траб – рабочая температура или комбинация температур транспортируемой воды, определяемая областью применения, °С;

Тмакс – максимальная рабочая температура, действие которой ограничено по времени, °С;

Тавар – температура, возникающая в аварийных ситуациях при нарушении систем регулирования, °С.

*Примечание: Класс эксплуатации 3 в настоящее время не применяется. При необходимости используются трубы пригодные для классов 1 или 4.

Для частного домостроение максимальные рабочие параметры не так важны, так как максимальные рабочие давления редко превышают 0,2-0,3 Мпа, а рабочие температуры 70-80 ºС. Соответственно в таких условиях и ряд ограничений на применение полимерных труб отменяется.

Рис. 3. Конструкция металлопластиковой трубы

Конструкция металлопластиковой трубы

Широкой эксплуатации труб из полимерных материалов препятствовала такое их свойство, как высокая кислородопроницаемость. Присутствие растворенного кислорода в составе теплоносителя будет приводить к коррозии стальных стенок отопительных приборов и теплообменников котельного оборудования, контактирующих с ним. Причем это будет иметь место и в закрытых системах отопления. Для предупреждения этого нежелательного процесса применяются композитным многослойные трубы, включающие кроме полимерных слоев, еще и слой кислородного барьера, выполняемый из алюминия ((металлополимерные PE-X–Al–PE-X, рис. 3), или этиленвинилового спирта (EVOH, рис. 4), например, PE-X–EVOH–PE-X.

Рис. 4 Конструкция многослойной полимерной трубы с антидиффузным слоем из EVOH

Конструкция многослойной полимерной трубы с антидиффузным слоем из EVOH

Предпочтение в сетях теплоснабжения отдается металлопластиковым трубам из сшитого полиэтилена или полипропилена в комбинации с антидифузионным и одновременно каркасным слоем из алюминия. Кроме кислородоизолирующей функции слой алюминия препятствует избыточному тепловому расширению металлополимерных труб, из-за которого обычные Pe-X и PP-R трубы «провисают» в трубопроводах систем отопления. Линейное тепловое расширение полимерных труб составляет, мм/(м·°C): для PB – 0,13; PVC-C – 0,07; PE-X – 0,2; PE-RT –0,2; PP-R – 0,15. Алюминевый слой в составе металлополимерных (МП) труб уменьшает линейное тепловое расширение до – 0,025–0,030 мм/(м·°C), поэтому для них нет необходимости в установке компенсаторов линейного теплового расширения. Трубы из PP-R, PVC-C и PVC-U относятся к жестким и используются для периметрального монтажа, аналогично стальным.

Особенности полимерных труб и области применения

Для развитых горизонтальных разводок наиболее часто применяются трубы из сшитого полиэтилена PE-X на основе аксиального способа соединения (рис. 5). Эти трубы обладают соответствующими требованиям механическими свойствами и не боятся точечных нагрузок. Сшитый полиэтилен и композитные конструкции на его основе – одни из наиболее распространенных материалов для труб, используемых при транспортировке жидких теплоносителей.

Рис. 5 Лучевая разводка с применением полимерных труб

Трубы из сшитого полиэтилена применяются как без кислородного барьера (противодиффузионная прослойка), так и с такой защитным слоем. Большинство трубных систем из РЕ-Х может выдерживать температурный режим эксплуатации по классу 5 (табл. 2). Выпускаются также трубы только для ХВ и ГВС. Это отражается в их маркировке.

Таблица. 2. Рекомендуемые полимерные материалы для классов эксплуатации труб и фитингов

Большинство трубных систем из РЕ-Х может выдерживать температурный режим эксплуатации по классу 5. Выпускаются также трубы только для ХВ и ГВС. Обычно это отражается в их маркировке.

Теплостойкие трубы из сополимера этилена с октеном PE-RT и металлополимерные трубы на их основе также находят применения в системах как водоснабжения, так и отопления. Преимуществом данного материала является возможность экструзии труб без дополнительной сшивки и выполнение сварных соединений. В системах холодного водоснабжения и ГВС такие трубы применяются без антидиффузного барьера, а на внутренних сетях систем отопления с антидифузным слоем, выполненным из алюминия или EVOH.

Труба из сополимера полипропилена с этиленом (PP-R – random copolimer) применяются в инженерных сетях с конца прошлого века. Этот материал характеризуется высокой стойкостью по отношению к воздействию горячей воды, поэтому успешно применяется как в системах холодного водоснабжения, так и ГВС (СП 40-101-96 «Проектирование и монтаж трубопроводов из полипропилена «Рандом сополимер»).

К преимуществам материала относится и возможность применение сварки для соединения труб и деталей. При этом детали для раструбной сварки существенно дешевле механических штуцерных. Их распространению способствует и удобство монтажа в квартирах небольшой площади с возможностью повторения трассировки трубопроводов традиционной для стальных труб. Это важно, в частности, при модернизации систем отопления старых зданий.

В системах отопления в ГВС согласно ГОСТу могут применятся трубопроводы из полибутена для классов эксплуатации 1–5. Материал отличается высокой устойчивостью к растрескиванию под напряжением, низкой ползучестью при длительных механических нагрузках, высокой износо- термостойкостью и стойкостью к воздействию ультрафиолетового излучения. В трубах, используемых для отопления, предусматривается противодиффузионный слой из EVOH.

Трубопроводы из PVC-C рекомендуются для транспортировки воды в системах ГВС и теплоносителя в системах отопления. Трубы, выполненные из этого материала, соответствуют классам эксплуатации 1–5. Трубопроводы из характеризуются высокой прочностью и самым низким коэффициентом линейного теплового расширения среди полимерных труб – 0,066 мм/м °С. Важная особенность таких трубопроводов – клеевая технология монтажа. Кроме того, эти трубы (единственные из полимерных) имеют группу горючести Г 1 (не горят, не плавятся, не образуют горящих капель, температура воспламенения – 482 °С, кислородный индекс – 60 %). Высокая огнестойкость труб PVC-C позволяет использовать их в спринклерных системах пожаротушения.

Особенности соединения

Сшитый полиэтилен, как правило, не сваривается и не склеивается, поэтому соединение труб между собой и арматурой осуществляется механическими штуцерными фитингами с обжимом трубы на штуцере цангой с накидной гайкой, надвижной или опрессовочной муфтами (пресс-фитинг) аналогично трубам небольшого диаметра из PB и PE-RT (рис. 6).  Последние два типа соединений более дешевые и применяются при больших объемах монтажа. Трубы из PP-R, PB и PE-RT также сваривают в раструб литыми соединительными деталями, а с d > 50 мм и толщине стенки не менее 5 мм – в стык, из PVC-C и PVC-U – склеивают с помощью раструбных соединительных деталей.     

Рис. 6 Способы соединения труб из сшитого полиэтилена

Способы соединения труб из сшитого полиэтилена

Полибутеновые трубы свариваются в раструб, но обычно при лучевом монтаже длинномерных труб применяются механические штуцерные соединения с накидной гайкой или прессованные надвижные муфты.

Задайте Ваш вопрос, заполнив форму обратной связи или позвоните нам по бесплатному телефону: 

8(800)300-4312

Имя
Телефон
E-mail
Комментарий