Современные инженерные решения при выборе пластмассовых труб для систем тепловодоснабжения зданий
Современные материалы и технологии, применяемые в строительстве жилых и общественных зданий, требуют новых рациональных подходов к качеству и срокам производства работ, обеспечивающих надежность, долговечность и экономичность инженерных систем зданий.
К инженерным сетям зданий и в частности к сетям водоснабжения и отопления предъявляются следующие основные требования: прочность, водонепроницаемость (герметичность), присутствие гладкой внутренней поверхности. К тому же материал для труб водоснабжения не должен ухудшать качество воды, но должен обладать стойкостью к механическому истиранию, химическому и температурному воздействию. Указанным требованиям в значительной мере отвечают пластмассовые трубы, широко применяемые как при новом строительстве, так при реконструкции зданий.
Пластмассовые трубы обладают целым рядом положительных свойств: у них большая коррозионная стойкость, небольшие гидравлические потери, малый вес (легче стальных труб в 7-8 раз), относительно простое соединение. Главное же их свойство в том, что они заменяют сталь. В то же время при использовании пластмассовых труб нельзя не считаться с их недостатками: они обладают меньшей прочностью, имеют большие коэффициенты температурного удлинения (примерно в 20 раз больше, чем стальные); обладают "холодной текучестью" материала, не термостойки. Кроме того, они теряют свои свойства с течением времени (подвержены "старению").
В настоящее время для систем тепловодоснабжения широко применяют пластмассовые трубы, изготавливаемые из полиэтилена (ПЭ), полипропилена (ПП), поливинилхлорида (ПВХ). Значительный интерес представляют трубы и фитинги, изготавливаемые из полибутилена.
Полибутилен (РВ) - термопластик, как полиэтилен и полипропилен, из группы полиолефинов. Он представляет собой углеродно-водородную цепочку: -СН2 - СН (С2Н5)-N. Биологически он безвреден. Материал изобретен в 1965 г. фирмой Chemi-she Werke (ФРГ), а затем доработан для применения в водных и обогревательных системах фирмой Shell Chemical. Практически он стал применяться в начале 80-х гг., когда трубы из полибутилена начали использоваться для систем отопления и горячего водоснабжения. Они имели все преимущества пластиковых труб: не корродировали, не осаждали накипь, являлись микробиологически нейтральными.
Сначала трубы из полибутилена применялись в основном для монтажа теплых полов из-за низкой теплопроводности материала и высокой гибкости трубы, что давало возможность укладывать тепловую систему в любой конфигурации при оптимальном для обогрева пола теплообмене.
Широкое применение труб из полибутилена началось с появления системы Нер 2О английской фирмы Hepworth, которая начала производить оригинальные фитинги из полибутилена с эластомером в качестве барьерного материала и разнообразные переходные комбинированные фитинги (РВ-латунь).
Корейский завод Water Tec Co., Ltd с 1990 г. начал выпуск труб и фитингов из полибутилена.
Система полибутиленовых труб и фитингов (PB PIPE) - это оригинальная система тепло- и водоснабжения, которая может быть использована во всех современных распределителях холодной и горячей воды, для отопления (с помощью радиаторов) и для обогрева пола и стен (для систем "теплый пол", "теплые стены"), а также для систем ледяной воды, для кондиционерного оборудования в офисных зданиях, торговых помещениях и т. п.
Сами по себе трубы из полибутилена характеризуются комбинацией свойств - высокого ударного сопротивления, эластичности, упругости, высокой сопротивляемости ползучести и трещинам. Они устойчивы к абразивному истиранию, ударостойки, обладают свойством кислородной антидиффузионности. Кроме того, трубы из полибутилена характеризуются сохранением высоких прочностных характеристик при пиковом давлении и повышенной температуре: собранная система надежно функционирует при температурах от -4 0С (это температура замерзания воды внутри РВ-трубы) до температур, близких к кипящей воде.
Коэффициент теплового расширения составляет 1,3х10-4 м/мК. При разности температур 50 0С удлинение составляет 5,5 мм/м. Этот показатель самый низкий среди трубных пластиков. Учитывая упругость материала и незначительность растяжения, компенсаторы при практическом монтаже обычно не применяются.
Температура плавления полибутилена составляет порядка 125 0С. Горит материал при концентрации кислорода 18% (в воздухе концентрация кислорода 21%), при горении выделяется двуокись углерода и водяной пар. При этом хлор и диоксин не выделяются. При отрицательных температурах трубы из РВ не изменяют свои технические характеристики и сохраняют пригодность к монтажу. Вода внутри РВ-труб может многократно замерзать и оттаивать, не влияя на свойства системы.
Плотность полибутилена составляет 0,91 г/куб. см, поэтому труба очень легкая. К примеру: бухта 1/2"; трубы длиной 100 м весят 7 кг.
Трубы приспособлены для применения в любой неблагоприятной среде, применимы для транспортировки различных агрессивных жидкостей. Коррозии в системе PB-PIPE не происходит, так как все металлические детали стыковых соединений (фитингов) выполнены из нержавеющей стали.
Важным свойством РВ-труб являются их бактерицидные свойства: в процессе эксплуатации на внутренней поверхности труб не образуется биопленка из микроорганизмов. При микробиологических испытаниях рост колоний бактерий (в том числе Legionella Pneumonia) был меньшим только у эталонной по этому показателю медной трубы. Полибутилен стоек к воздействию хлора и не выделяет ядовитых веществ при концентрации хлора в воде до 2 мг/л (согласно СанПиН 2.1.4.1074-01, ПДК свободного хлора в питьевой воде должны быть в пределах 0,3-0,5 мг/л).
В современной системе РВ-трубы сохранили все свои свойства, а в комбинации с РВ-фитингами эта система приобрела новые достоинства, главным из которых является исключительная простота и короткое время монтажных работ: соединение происходит буквально за 1 секунду путем вдавливания с незначительным усилием трубы в фитинг руками без применения инструментов.
После сборки труба может крутиться в фитинге на 3600, при этом прочность и непроницаемость соединения является достаточной для того, чтобы выдерживать самые высокие показатели прочности на растяжение и внутреннее давление: при испытаниях 1/2" труба рвалась при 163-х кг на растяжение и 47,9 атмосферах (t воды 20 0С), соединение трубы с фитингом оставалось целым в обоих случаях.
Подобная простота сборки позволяет организациям значительно сокращать затраты на монтажные работы и ускорять процесс сборки. Кроме того, эта система предполагает возможность многократного монтажа-демонтажа. Используя при монтаже свойство гибкости трубы, можно сократить применение колен (уголков). Важным отличительным достоинством полибутиленовых труб являются высокие теплоизоляционные свойства - их низкая теплопроводность; это свойство позволяет минимизировать тепловые потери при транспортировке горячего водного потока и использовать при монтаже более дешевую теплоизоляцию.
Внутренняя поверхность РВ-труб имеет малую шероховатость. Поэтому при эксплуатации вода проходит без значительного сопротивления, практически бесшумно, турбулентный поток при этом не образуется, препятствуя образованию каменного налета.
Это свойство позволяет использовать трубы меньшего диаметра, чем если бы трубы были из другого материала для решения аналогичных задач.
Исследованиями кафедры водоснабжения СПб ГАСУ установлено, что гидравлическое сопротивление пластмассовых труб идентично сопротивлению гидравлически гладких труб. Также установлено достаточное соответствие расчетных данных, полученных по формулам Колбрука-Уайта и Дарси-Вейсбаха, поэтому при гидравлическом расчете полибутиленовых труб можно пользоваться таблицами для гидравлического расчета водопроводных труб (Справочное пособие. - М.: Стройиздат, 1984).
Крайне важным представляется то, что в процессе эксплуатации внутренняя поверхность РВ-труб не претерпевает изменений: не образуются налет и биопленка со слизью, а значит просвет трубы не уменьшается и сопротивление потоку не увеличивается.
Отсутствие различных наслоений или повреждений на внутренней поверхности РВ-труб в процессе длительной эксплуатации позволяет обоснованно решать вопрос об использовании РВ-труб PIPE Water-tek меньшего диаметра (практически на один трубный сортамент), чем из другого материала для аналогичных целей. При гидравлическом расчете не требуется вводить соответствующие поправочные коэффициенты, учитывающие зарастание труб.
Вышеперечисленные свойства позволяют при комплексной стоимостной оценке считать систему, собранную из полибутиленовых труб, вполне конкурентоспособной. Ко всему прочему можно отметить безопасность и эстетическую привлекательность этих труб.
Долговечность собранных систем из полибутилена составляет 50 лет и сравнима со сроками эксплуатации зданий, где они смонтированы; системы, смонтированные 15-20 лет назад, функционируют безаварийно и не проявляют признаков старения.
| Автор: А. Н. Ким, С. Т. Чжан, Н. Н. Вергус Дата: 24.03.2005 Журнал Стройпрофиль 2-1-05 Рубрика: водоснабжение. водоотведение Внимание: Публикация является архивной и на текущий момент может быть не достоверной. |