Проблеми вибору матеріалів трубопроводів сучасних інженерних систем
Як відомо в України «власний шлях» і здійснюючи свій вибір ми часом керуємося методом проб і помилок, постійно наступаючи на «одні й ті самі граблі». Незважаючи на менталітет наших співгромадян, що міцно укорінився, поставивши за мету змінити ситуацію і розробивши план дій, ми вирішили почати з вибору трубопроводів. Чому?
Тому що, по-перше на світі не охопиш і про все в одній статті не розповіси, по-друге наша Компанія вивчає цю тему вже не перший рік, має певні напрацювання, і потреба розповісти про це вам і, по-третє, використання якісних трубопроводів у системах опалення дозволяє уникнути безлічі проблем з елементами системи, опалювальним обладнанням, насосами, конструкціями, що захищають.
Інфраструктурою будівлі загалом. І навпаки, непрофесійний підхід у цьому питанні стане причиною виникнення великої кількості несприятливих наслідків. На даний момент добре відомі і більшою чи меншою мірою використовуються такі труби: - Сталеві - Мідні - Полімерні та композитні Для більшої наочності та зручності основні властивості металевих труб, а також їх переваги та недоліки наведені у таблиці 1.
Таблиця 1 - Порівняльна таблиця труб із різних матеріалів
Як видно з таблиці, так чи інакше всі металеві труби мають
ряд загальних недоліків, таких як низька стійкість, велика
теплопровідність, маса та складність монтажу. Саме ці
недоліки як ніщо інше впливають зниження споживання
металевих труб, динаміка якого чітко помітна на статистиці річного споживання. Але, як відомо, «святе місце порожнім не буває» і, необхідність заповнення ніші, що утворилася, а також прагнення до усунення зазначених недоліківпризвело до створення та застосування в таких інженерних системах труб із полімерних та композиційних матеріалів. Ось уже кілька десятиліть статистичні дані про влаштування та експлуатацію відповідних систем у Європі чітко позначають безперечного лідера – полімерні труби.
Тим часом далеко не всі полімери та композити задовольняють високим сучасним вимогам. В даний момент найбільш відомі чотири типи полімерних матеріалів, що застосовуються в Україні, для трубопроводів. З нихПОЛІПРОПИЛЕН (PP) – перший матеріал,що не задовольняє вимогам застосування в системах опалення при серійному та багатоповерховому будівництві та обмежено придатний для використання в системах водопостачання. У чому його «мінуси»?
Насамперед максимально доступна температура для терміну служби в 30 років не може перевищувати 75С. Високий коефіцієнт подовження труб внаслідок прогріву обумовлює необхідність встановлення компенсаційних петлів, а отже, виключає можливість прихованої прокладки трубопроводу, а лише в нішах та за фальш-стінами. Зварювання з'єднань потребує наявності спеціального інструменту та навичок роботи з ним. Різні коефіцієнти лінійного теплового розширення пластику і, наприклад, вареної сталевої втулки кінцевих фітингів (для приєднання інших частин системи через трубне різьблення) неминуче призводять до порушення цілісності трубопроводу і, як наслідок, утворення течі. І, нарешті, труби із поліпропілену не згинаються. Звідси підвищена кількість різних відходів, необхідність встановлення зайвих з'єднань, незручності при транспортуванні та зберіганні, неремонтопридатність системи при прихованому монтажі.
Навіть розробка армованої перфорованим алюмінієм поліпропіленової труби позбавила лише високого коефіцієнта лінійногоподовження внаслідок прогріву, абсолютно не вирішивши інших проблем. Другим, що не виправдав надій (хоча багатьом досі це здається дивним), став композитний матеріал типуметалопластик (PEX-AI-PEX). Неспроможність металопластику (надалі тут міжнародне позначення PEX-AL-PEX) виглядає дивною, адже багато хто довіряв і довіряє слову «метал», а монтажники цінували і цінують його податливість у роботі – зберігає форму при акуратному згинанні. Однак усі ці «гідності» відходять на другий план після детального розгляду конструктивних особливостей усіх частин системи, її можливий термін служби та наслідків.
Неприпустимо використовувати металопластик у серійному та багатоповерховому будівництві. Чому? Тому, що, по-перше, неоднорідність стінки композитних труб типу PEX-AIPEX, в силу різних коефіцієнтів лінійного теплового розширення, в процесі експлуатації трубопроводів веде до розшарування складових її шарів. Внутрішній шар таких труб виконаний з молекуляно зшитого поліетилену (PEX), але з технологічних причин має товщину не більше 1 мм, на відміну від покладених для розрахункових навантажень 2,2 мм, що веде до зниження допустимого тиску в 2-3 рази. При цьому шар алюмінієвої фольги, товщиною від 0,2 до 0,4 мм також не в змозі протистояти тиску системи, і це за умови, що зроблено ідеальне TAG-зварювання шва, а труба під час монтажу не піддавалася неодноразовому згинання в одному і тому ж. ж місці: тут фольга просто витягне цілісність системи порушиться ще до її запуску.
Більше того, труба одразу втрачає всі газобар'єрні властивості. Сьогодні не існує клею, який здатний не тільки зберегти еластичність навіть протягом одного року експлуатації, а й протистояти значним навантаженням, оскількикоефіцієнт лінійного розширення PEX та алюмінію різниться у 8-10 разів. По-друге, зріз труби необхідно обробити розгорткою, оскільки він деформується. При згинанні труби обов'язково використання спеціальної пружини або відбудеться звуження умовного проходу і він «захлопнеться». По-третє, фітинги мають бути забезпечені кільцеподібними гумовими прокладками (інакше не вдасться обтиснути трубу на штуцері), а також діелектричними прокладками, що оберігають контакт алюмінієвої фольги та латунного тіла фітинга. І, по-четверте - низька ремонтопридатність, тому, що не допускається повторна установка фітинга в тому самому місці, неможливість провести заміну прокладеного в гофрі (каналі) і згодом - пошкодженої ділянки труби без розкриття конструкції підлоги або стіни.
Таким чином область застосування даного типу трубопроводів обмежена створенням тимчасових систем опалення та водопостачання. При цьому бажано, щоб усі його частини та з'єднання знаходилися зовні. Таким чином залишається тільки два полімерні матеріали, застосування яких у системах трубопроводів дозволяє виключити описані недоліки, тим самим значно здешевлюючи кошторисну вартість систем, що організуються, і скорочуючи терміни будівництва. Розглянемо їх докладніше. Для покращення газобар'єрних властивостей труб із зшитого поліетилену та, при цьому, максимально посиливши їх міцнісні характеристики та довговічність у трубах PEX нового покоління, шар алюмінієвої фольги замінений спеціальним полімерним матеріалом EVOH. Матеріал EVOH є кополімером етилену та вінілового спирту.
Він досить широко відомий і використовується у харчовій промисловості для вакуумних упаковок. За структурою - це матеріал, що кристалізується. Температура експлуатації близько 95°С.Температура плавлення близько 170°С. Температура скла: приблизно 60°С. Поєднує високу міцність та жорсткість з великим відносним подовженням при розриві. Зносостійки. Вирізняється високою твердістю. Має антистатичні властивості. Стійок до УФ-випромінювання. Має високу хімічну стійкість. Специфічна конфігурація молекул EVOH дає полімеру дуже низьку проникність ароматичних речовин, кисню та інших газів. Будучи сополімером поліетилену EVOH має і всі його фізичні властивості, включаючи таку важливу в композитних трубах властивість як лінійне теплове розширення (максимальна різниця 9%). При такому компонуванні дотичні напруги в адгезивному шарі навіть при температурах 124°С не перевищують і 30% від його допустимого значення, а при 95°С дотичні напруги відсутні, що обумовлює стійкість PEX-EVOH-PEX труб і їх довговічність навіть при підвищених температурах.
Спорідненість матеріалів PEX та EVOH за фізичними властивостями та міцнісні характеристики даних матеріалів дозволяють монтувати системи водопостачання та опалення, включаючи центральне, в будинках підвищеної поверховості, з розрахунковим терміном служби не менше 50 років, а отже, допускається застосування прихованої розводки, що відповідає сучасним естетичним вимогам . Здатність до відновлення форми, "молекулярна пам'ять", дозволяє відновлювати трубопровід після "надлому" (надмірного вигину), експлуатувати систему після розморожування. Механічний обжим фітингу на трубі та «молекулярна пам'ять» матеріалу, яка постійно прагне повернути стінку труби до початкового, не затиснутого механічного способу положення, простота конструкції з'єднувача, а саме відсутність ущільнень, діелектриків або варених закладних деталей з різнорідних матеріалівробить їх виключно надійними на весь термін служби системи та зменшує вартість виробів.
Різноманітність типів та велика номенклатура фітингів у поєднанні з гнучкістю та великою довгою бухтою дозволяють мінімізувати кількість з'єднань та відходів труби. Якщо говорити про ремонтопридатність системи, то приховане прокладання трубопроводу в гофрі (каналі), відповідно до вимог СНиП, дозволяє згодом провести заміну пошкодженої ділянки труби без розкриття конструкції стіни або підлоги. Допускається також вторинна установка фітингу в тому самому місці. Гладка внутрішня поверхня труби не дозволяє зваженим частинкам приставати до її стінок, вони «не заростають», зберігаючи внутрішній переріз, і коефіцієнт гідравлічних опорів з плином часу не зменшується.
Існує три способи утворення тривимірних молекулярних зв'язків, які задовольняють цілі промислового виробництва. Це поліетилен пероксидної зшивки (PEX-a), поліетилен силанової зшивки (PEX-b) та поліетилен радіаційної зшивки (PEX-c).
Міцні характеристики матеріалів загалом відповідають нормам ДЕРЖСТАНДАРТ, написаного на підставі DIN. Однак при їх детальному вивченні з'ясовується, що труби, виготовлені з поліетилену високої щільності силановим методом зшивки (PEX-b), мають підвищену стійкість до температури, тиску і дозволяють розраховувати на багаторазово збільшений розрахунок терміну експлуатації. Основні характеристики труб PEX/EVOH/PEX наведено у таблиці 2.