Использование полипропиленовых труб выгодно, так как они обладают значительными достоинствами. Такой трубопровод надёжный, экологичный, имеет продолжительный срок применения. Однако если его эксплуатация происходит в условиях высоких температур, то приходится принимать во внимание коэффициент линейного расширения полипропиленовых труб. Чтобы предотвратить вред, который оно может нанести, необходимо понимать его природу, уметь рассчитывать увеличение длины в таких случаях и знать, как нужно выполнять монтаж трубопровода, чтобы исключить разрушительное воздействие теплового расширения.
Полипропиленовые трубы Источник trubaspec.com
История появления полипропиленовых труб
Использование пластика началось в тридцатых годах 20 века. Сначала для производства труб применяли поливинилхлорид. Его основными недостатками являются выделение при эксплуатации канцерогенов и высокая пожароопасность. При этом надо помнить, что в процессе горения также будут производиться опасные для здоровья вещества.
На смену поливинилхлориду пришёл полиэтилен. Он продемонстрировал хорошие эксплуатационные качества, но его можно применять только для холодного водоснабжения.
Армированные полипропиленовые трубы Источник trubaspec.com
Полипропилен не обладает упомянутыми недостатками и ограничениями. Они не меняют своих эксплуатационных качеств при нагреве или охлаждении, что делает их пригодными для широкого употребления при изготовлении труб. Их важными достоинствами являются неуязвимость для коррозии, отсутствие реакции на использование растворителей и экологичность применения. Установка полипропиленовых труб выгодна в связи со следующими причинами:
- Сохраняет свои эксплуатационные свойства на протяжении десятков лет.
- Простота монтажа. Небольшой вес делает перевозку более удобной.
- Вода, протекающая по таким трубам, не ухудшает качества.
- Нет необходимости проводить окраску труб.
- Не появляется ржавчина.
- Использование в системах отопления исключает образование конденсата.
- Рабочий диапазон температур составляет 0-95 градусов.
- Из-за низкой теплопроводности нет необходимости в дополнительной теплоизоляции.
- Внутри труб не образуются известковые отложения.
- При контакте с открытым огнём не происходит возгорания и не выделяется вредных для здоровья веществ.
Предварительная подготовка
Заделать швы можно несколькими вариантами:
- с помощью бетонного раствора;
- сухой смесью из песка и цемента;
- специальной шпаклевочной массой.
Каждый способ предусматривает подготовку поверхности. Перед началом работ брусчатка обрабатывается водой из шланга под напором.
В случае использования бетонной основы заделка осуществляется по истечении 3 суток, после полного высыхания раствора. Укладка плитки на цементно-песчаную базу предполагает затирку щелей сразу.
С рабочей поверхности сметается мусор, расстояние между брусчаткой очищается тонким прутом, компрессором или пылесосом. Струя сжатого воздуха эффективнее и быстрее удалит лишнюю грязь, ускорит высыхание щелей. Если компрессора нет, используется старый пылесос. С помощью установки трубки на выхлопной патрубок создается своеобразный компрессор. После подготовки и чистки необходимой зоны определяется способ затирки.
Пористые материалы (керамическая плитка, бетон) заделываются сухой смесью из цемента и песка, материалы гладкой и плотной текстуры (мрамор, гранит) предпочтительнее затирать бетонным раствором. Для цветной плитки используется готовая смесь.
Чем вредно воздействие высокой температуры
Вследствие повышения температуры происходит расширение трубы. Это растяжение зависит от длины участка и силы нагрева. При этом возможно провисание трубы или изменение её формы. При монтаже должна учитываться такая ситуация и необходимы меры, которые позволят скомпенсировать влияние увеличения температуры.
Если имеются короткие участки с жёсткими креплениями, то расширение может привести к повреждению коммуникации. При проектировании могут применяться подвижные опоры — тогда при расширении смещение не может привести к деформации. Также возможно возникновение следующих проблем:
- Из-за нарушения герметичности соединений внутрь проникает воздух, ухудшающий пропускную способность системы.
- По причине сдвига могут быть сорваны элементы крепления.
- Возможно нарушение целостности трубы.
- Из-за деформации может быть снижено качество работы отопления.
Если используется армирование, то риск возникновения неполадок существенно снижается.
Полипропиленовые трубы с армированием Источник gorgaznn.ru
Расчет для двухтрубной системы
Имеется двухэтажный дом с двухтрубной системой отопления по два крыла на каждом этаже. Использоваться будут полипропиленовые изделия, режим работы 80/60 с дельтой температур 20°C.
Теплопотери дома составляют 38 кВт тепловой энергии. На первый этаж приходится 20 кВт, на второй 18 кВт. Схема приведена ниже.
Справа размещена таблица, по которой определять будем диаметр. Розоватая область — зона оптимальной скорости движения теплоносителя.
Начинаем расчет.
Определяем, какую трубу нужно использовать на участке от котла до первого разветвления. Через этот участок проходит весь теплоноситель, потому проходит весь объем тепла в 38 кВт.
В таблице находим соответствующую строку, по ней доходим до тонированной розовым цветом зоны и поднимаемся вверх. Видим, что подходят два диаметра: 40 мм, 50 мм. Выбираем по понятным соображениям меньший — 40 мм.
Снова обратимся к схеме. Там где поток разделяется 20 кВт идет на 1-й этаж, 18 кВт отправляется на 2-ой этаж. В таблице находим соответствующие строки, определяем сечение труб. Получается, что обе ветки разводим диаметром 32 мм.
Каждый из контуров разделяется на две ветки с равной нагрузкой. На первом этаже вправо и влево идет по 10 кВт (20 кВт/2=10 кВт), на втором по 9 кВт (18 кВт/2)=9 кВт). По таблице находим соответствующие значения для этих участков: 25 мм.
Этот размер используется и далее до того момента, пока тепловая нагрузка не снизится до 5 кВт (по таблице видно). Далее идет уже сечение 20 мм.
На первом этаже на 20 мм переходим после второго радиатора (смотрите по нагрузке), на втором — после третьего. В этом пункте есть одна поправка, внесенная накопленным опытом — лучше переходить на 20 мм при нагрузке 3 кВт.
Все. Диаметры полипропиленовых труб для двухтрубной системы рассчитаны. Для обратки сечение не рассчитывается, а разводка делаются такими же трубами, как и подача. Методика, надеемся, понятна.
Аналогичный расчет при наличии всех исходных данных провести будет несложно. Если решите использовать другие трубы — вам понадобятся другие таблицы, рассчитанные для нужного вам материала. Можете попрактиковаться на этой системе, но уже для режима средних температур 75/60 и дельтой 15°C (таблица расположена ниже).
Виды полипропиленовых труб
Если изделие состоит только из этого пластика, то коэффициент расширения для полипропиленовых труб будет максимальным. Для того чтобы уменьшить этот эффект, осуществляется армирование труб. Для этого применяется алюминиевая фольга или стеклопластик. В этом случае коэффициент расширения в несколько раз уменьшается.
Армирование при помощи перфорированной алюминиевой фольги может происходить тремя способами:
- Фольгу прокладывают с внутренней стороны трубы.
- Её размещают с внешней стороны.
- Металл находится между слоями полипропилена.
Металл прикрепляют при помощи специального клея. Её толщина обычно равна 0,1-0,5 мм. Недостатком использования является возможная потеря им клеящих свойств в сложных условиях эксплуатации. Следствием может стать повреждение оболочки и возникновение протечки.
Если нужно выполнить сварку двух участков пластиковой трубы, то в месте разреза зачищают слой алюминия для того, чтобы он не достигал участка, где производится сварка.
Структура армированной трубы Источник gorgaznn.ru
При использовании стекловолокна армирование располагают между слоями оболочки трубы. Из этого материала нельзя делать внутренний слой, так как из него в воду будут попадать волокна. Стекловолокно придаёт трубам повышенную хрупкость. Чтобы её снизить, армирующий слой устанавливают в ещё расплавленном полиэтилене. В таком случае конструкция не будет содержать клея, что придаст трубам монолитность и исключит расслаивание.
Посмотрев это видео можно больше узнать о том, как производятся расчёты для компенсаторов расширения полипропиленовых труб:
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.
Видео описание
Расчет компенсаторов линейного расширения ППР труб.
Слабым местом таких труб являются участки, где происходит разрез, из-за того, что в рассматриваемых случаях армирование будет выступать наружу. При этом необходимо принимать особые меры для герметизации этого материала внутри слоя оболочки. Расширение полипропиленовых труб, армированных стекловолокном, намного меньше, чем в тех, где применяется чистый пластик.
Тепловое расширение деформирует трубы Источник infotruby.ru
Как производить расчёты
При проектировании монтажа полипропиленовых труб важно знать предполагаемую величину теплового расширения. Эти данные можно получить следующим образом.
- Нужно учесть, укреплённая или нет труба. Расширение армированных полипропиленовых труб меньше, чем при использовании чистого пластика.
- Если она армированная, то нужно уточнить, каким именно способом — при помощи стекловолокна или алюминиевого слоя.
- Определяется коэффициент расширения. Он представляет собой величину удлинения одного метра трубы при повышении температуры на 1 градус (К).
- Определяется то, какой нагрев имеется у воды, проходящей по трубе. Вычисляют разницу этой величины с комнатной температурой (Разн).
- Измеряют протяжённость трубы (Длина).
- После этого определяют степень увеличения длины (Ув) по соответствующей формуле.
Чтобы вычислить, каково расширение полипропиленовых труб, используется такое выражение.
Ув = Длина * Разн * К
Результат в этой формуле измеряется в миллиметрах. Для того, чтобы представить, о каких величинах идёт речь, нужно учитывать следующее:
- К = 0,15 для неармированной трубы.
- К = 0,03 для тех, которые укреплены алюминием.
- К = 0,035 при использовании стекловолокна.
Таким образом видно, что в результате армирования линейное удлинение полипропиленовых труб уменьшается примерно в 5 раз. Для иллюстрации сказанного можно рассмотреть следующий пример. Температура горячей воды, идущей по полипропиленовым трубам составляет 75, а комнатная будет 20 градусов. Труба не является армированной. Её длина равна 10 метрам. Далее нужно применить соответствующую формулу. Ув = 10 * 55 * 0,15 = 82,5 мм.
Петлеобразный компенсатор расширения Источник infotruby.ru
Для чего нужно знать о коэффициенте теплового увеличения
Линейное увеличение необходимо учитывать всегда, иначе трубосеть может разрушиться при сменах температуры, транспортируемой среды. Это особенно важно для обогревательных и подводящих горячую воду систем.
Немного в меньшей степени это касается системы «теплый пол». При прокладке полипропиленовой трубомагистрали нужно иметь в виду такую деталь. Каждый ее метр в последствие потерпит линейное увеличение почти в 1,5 мм.
А армированные стекловолокном изделия, данный показатель уменьшают почти в шесть раз. Это очень важно, потому, что деформационные изменения в результате теплового увеличения, приведут к повышенному шуму во время прохождения жидкости. Также это оказывает негативное влияние на стабильность системы в целом.
Исходя из сказанного, формулируется первое правило при монтажных действиях: «Для трубопрокатной системы, которая подвергается большому нагреванию, рекомендуют подбирать сортамент с минимальным показателем теплового изменения.
Нюансы укладки трубопроводов
Стекловолокно стали использовать не очень давно. Стеклянная фибра отличается очень маленьким коэффициентом линейного изменения, это – 0,009мм/мК.
Также нужно заметить, что данная добавка отличается превосходной прочностью при разных нагрузках.
Смотреть видео [sociallocker]
Если сравнить ее со сталью, то она в три раза больше. Из этого следует, что трубопрокатный сортамент со стекловолокном сочетает эластичность и прочность, а это обеспечивает понижение коэффициента расширения.
Напрашивается вывод, что данная добавка к полипропилену просто идеальная. Но, стекловолокно имеет один существенный недостаток – хрупкость.
Этот минус нивелировали, создав трехслойные заготовки, где материалы скрепляются между собою на молекулярном уровне. Такое число слоев выбрали неспроста. А логика заключается в следующем:
- Ни внутренний, ни внешний слои не могут иметь дополнений из фибры.
- Для внутренней прослойки это не позволительно в целях гигиены, чтобы фибры не оказались в подаваемой воде.
Меры для защиты целостности труб при расширении
Для того, чтобы предотвратить возникновение критических ситуаций из-за расширения полипропиленовых труб при нагреве, можно предпринять следующие меры:
- Нужно оставить соответствующее место между трубопроводом и упором. При этом надо заранее рассчитать степень расширения и обеспечить наличие достаточного пространства.
- Надо обратить внимание на места, где стоят поворотные муфты. Важно их расположить таким образом, чтобы в трубе не возникало напряжений и деформаций.
- Если нужно установить длинный участок трубы, то на нём располагают компенсаторы удлинения. Они представляют собой конструкции, которые фиксируют положение трубопровода, но дают возможность безопасно расширяться на каждом небольшом отрезке.
При монтаже труб стараются избегать наличия жёстких стыков. Распространено использование петлеобразных участков труб. В таком случае соседние элементы магистрали не прилегают плотно друг к другу.
Применение петлеобразного компенсатора Источник trubanet.ru
Ещё один способ компенсации состоит в том, что между прямыми отрезками трубы устанавливаются П-образные соединения. При этом они сделаны таким образом, что в этом месте углы конструкции могут безопасно смещаться.
Применение П-образного компенсатора Источник santechlike24.com.ua
Существуют пружинные конструкции, применяемые для противодействия тепловому расширению полипропиленовых труб. Примером такого решения является компенсатор Козлова. В этом случае к концам участка трубопровода, расположенным друг напротив друга прикрепляются кольца, соединённые при помощи пружины. Такой узел находится внутри участка трубы большего диаметра. При нагреве концы труб сближаются, сдерживаемые пружиной.
Компенсатор Козлова для пропиленовых труб Источник infotruby.ru
От чего ещё зависит расчёт проходимости?
Особой роли наружным диаметрам не отводится. Проходимость определяется:
- Тем, сколько есть поворотов и мест, где один размер переходит в другой.
- Отложениями и возрастными показателями.
- Свойствами изделия. У ровной поверхности скорость движения будет больше.
- Протяжённостью трубопровода. Сопротивление, которое замедляет движение воды, усиливается при увеличении длины.
- Системным давлением.
- Внутренним сечением. Исключением не становится и полипропиленовая труба, внутренний диаметр которой рассчитывается отдельно.
Видео: таблица диаметров в видео формате
