Любой застройщик сталкивается с проблемой выбора трубопроводных систем (ТС), необходимых для создания, в том числе, систем отопления и водоснабжения. Под системой здесь будем понимать комбинацию труб и фитингов, необходимых для соединения труб, а также присоединения труб к оборудованию и запорно-регулирующей арматуре. В этой части статьи рассмотрим наиболее распространенные на рынке РФ варианты ТС из пластиковых материалов, дадим их сравнительную характеристику и рекомендации по применению на основе практического опыта монтажа и обслуживания этих ТС:
1. Полипропилен (PP), (ГОСТ 32415-2013 Трубы напорные из термопластов и соединительные детали к ним для систем водоснабжения и отопления. Общие технические условия)
Полипропилен — термопластичный материал, который представляет собой твердое вещество белого цвета. Он является синтетическим неполярным полимером с имеющими спиральную конформацию макромолекулами. Вещество относится к классу полиолефинов и синтезируется в процессе реакции полимеризации пропилена.
Различают виды материалов для полипропиленовых труб:
- РР-Н (ПП тип 1) — гомополипропилен, трубы имеют относительно невысокую прочность, рекомендованы для применения в составе систем холодного водоснабжения, вентиляционного оборудования и трубопроводов промышленного назначения.
- РР-В (ПП тип 2) — полипропилен блоксополимер, используются в производстве ударопрочных фитингов, при организации напольных отопительных систем и при обустройстве систем холодного водоснабжения.
- PP-R (ПП тип 3) — полипропилен рандомсополимер, отличаются равномерным распределением нагрузки по внутренней поверхности, ориентированы для создания трубопроводов систем водяного отопления, холодного и горячего водоснабжения.
- PP-RCT (ПП тип 4) - полипропилен рандомсополимер повышенной термостойкости с модифицированной кристалличностью, отличаются высокой величиной предельно допустимой температуры (+95 °С), задействуются при устройстве систем вентиляции, горячего водоснабжения и отопления, а также систем пожаротушения.
Выпускаются в отрезках по 4м и внешним диаметром трубы от 20 до 110мм, различных цветов. Фитинги изготавливаются из такого же материала и соединяются с трубой с помощью низкотемпературной сварки (~300°С), образуя монолитное соединение.
В соответствии с номинальным рабочим давлением, указываемым в маркировке, полипропиленовые трубы подразделяются на следующие модификации:
- PN10 - Допустимое давление рабочей среды — до 10 атм, рабочая температура — до +45 °C.
- PN16 - Рабочее давление в трубопроводе не может превышать 16 атм, номинальная температура — до +60 °C.
- PN20 - Номинальное давление — до 20 атм при рабочей температуре до +80 °C.
- PN25 - Максимальное давление жидкости — до 25 атм, допустимая температура — до +95 °C.
Для повышения стойкости к эксплуатационным воздействиям и уменьшения коэффициента температурного расширения, полипропиленовые трубы армируют. В этом случае, их конструкция включает в себя армирующий слой между двумя слоями полипропилена:
- алюминиевой фольгой (сплошной или перфорированной) — производятся из статического сополимера полипропилена, совмещают преимущества металлических и пластиковых труб, отличаются высокой стабильностью геометрических характеристик и повышенной прочностью;
- стекловолокном — характеризуются минимальным температурным расширением и увеличенной жесткостью;
- базальтовым волокном — в качестве армирующего слоя выступает базальт, отличаются устойчивостью к перепадам давления и термостойкостью.
Достоинства:
- длительный срок службы (в системах холодного водоснабжения — до 100 лет, горячего водоснабжения — до 50 лет);
- повышенная устойчивость к резким перепадам температур и давлений;
- превосходная прочность и жесткость;
- эстетичный внешний вид;
- повышенная устойчивость к воздействию химических веществ;
- экологичность;
- низкая теплопроводность, как следствие - отсутствие конденсата на внешней поверхности труб;
- небольшой удельный вес;
- хорошее звукопоглощение и устойчивость к вибрациям;
- невозможность возникновения коррозионных процессов;
- гладкая внутренняя поверхность не оказывает сопротивление движению среды и не забивается осадками и накипью;
- технологичность монтажных и ремонтных работ по сравнению с ТС из металлов;
- высокая надежность (монолитность) соединения фитинга с трубой при соблюдении технологической дисциплины;
- сравнительно низкая цена, причем как трубы, так и фитингов.
Недостатки:
- ощутимый коэффициент линейного расширения;
- невозможность эксплуатации при низких температурах;
- невозможность загнуть трубу с малым радиусом из-за высокой жесткости;
- сильная зависимость качества соединения от соблюдения технологической дисциплины;
- низкая стойкость к воздействию ультрафиолета неармированных труб.
2. Сшитый полиэтилен (PE-X), тот же ГОСТ
Сшитым называется полиэтилен (ПЭ) с модифицированной сетчатой структурой.
Молекула ПЭ представляет собой очень длинную цепочку соединенных последовательно молекул этилена. Сшивание происходит путем инициации поперечных связей между длинными (полимерными) молекулами. Схематично это можно представить как скрепление отдельных волокон в крепкую сеть. На выходе получается сшитый ПЭ – материал с особо прочными физическими и химическими характеристиками. Сшивка обеспечивает материалу максимальную плотность и снижает его термопластичность. Первопроходцами в разработке этой технологии были шведы, они и дали название трубам РЕХ в середине прошлого века.
Различают следующие виды сшитого ПЭ для труб, в зависимости от особенностей технологического процесса и степени сшивки (в % указана в скобках):
- PEX-A (75-90) – материал, полученный при использовании пероксида водорода для инициации поперечных связей. Такие трубы обладают лучшими характеристиками устойчивости к нагрузкам среди всех разновидностей ПЭ и самой высокой стоимостью. Сшивание пероксидом позволяет скрепить до 90% молекул. Трубы отличаются повышенной эластичностью и долговременной молекулярной памятью. При разматывании бухты они быстро выпрямляются и хорошо держат форму. На изгибах (в пределах допустимых норм и соблюдении технологии) не заламываются.
- PEX-B (до 70) – сшитый ПЭ для труб, который получают при использовании силановых полимеров. Производственный процесс проходит в два этапа. На первом полимер насыщается силаном, на втором – насыщается дополнительной водой (гидратируется). Трубы не уступают по прочности пероксидным, но менее эластичны и хуже восстанавливают первоначальную форму.
- PEX-C (60) – Используется физический способ сшивки. На обрабатываемый участок для обеспечения процесса полимеризации воздействует пучок заряженных частиц. Коэффициент ниже потому, что расположить электрод так, чтобы он охватывал весь образец, нереально. Отсюда и неравномерность сшивки; отличие это наблюдается не только по длине трубы, но и по толщине. На основе этого материала, в сочетании с алюминиевой фольгой, изготавливаются т.н. «металлопластиковые» трубы.
- PEX-D (60-70) – Еще один химический способ полимеризации. При такой технологии для сшивки в качестве ускорителя процесса применяется азот. Однако, эта технология самая сложная и, практически не используется.
Выпускаются в бухтах длиной до 500м, либо в отрезках. Диаметр труб варьируется от 10 до 63мм. Используются на практике два варианта фитингов – резьбозажимные фитинги и пресс-фитинги. Технологически, эти соединения получать гораздо проще, чем для труб из ПП, и, тем более, для металлических труб.
Для повышения стойкости к эксплуатационным воздействиям (от проникновения кислорода и воздействия УФ-излучения), а также уменьшения коэффициента температурного расширения, PEX трубы армируют:
- алюминиевой фольгой. В этом случае, их конструкция включает в себя армирующий слой между двумя слоями PEX.
- используют антидиффузионный слой EVOH, представляющий собой сополимер полиэтилена и винилового спирта, который наносится на пластиковую трубу на этапе производства. Слой EVOH идеально подходит по всем своим параметрам к PEX или PE-RT и имеет аналогичную температуру плавления, значение температурного расширения, нейтрален и не выделяет вредных веществ при нагревании. Физические и химические свойства слоя EVOH позволяют снизить кислородопроницаемость стенок трубы в тысячи раз, в сравнении с обычным полиэтиленом. Кислородопроницаемость EVOH аналогична по значениям с алюминиевой фольгой.
Достоинства:
- Инертность к воздействиям агрессивных сред. К примеру, в системах отопления, в качестве теплоносителя, можно использовать и воду, и антифризы на различной основе. Подробнее в статье: Чем лучше заполнять систему отопления?
- эластичность. Трубы из сшитого ПЭ податливы на изгиб, а потому их можно укладывать по любой схеме и загибать с минимальным радиусом в 5 диаметров трубы. Это означает, что можно существенно снизить количество соединений. Это одна их причин, по которым именно изделия РЕХ используются при обустройстве систем, имеющих сложную конфигурацию, например, теплых полов;
- малый вес. Прочно закрепить трубы-РЕХ можно на любой основе. Но, при монтаже коммуникаций в строениях каркасного типа и из ячеистых бетонов, выбирать желательно именно продукцию из сшитого ПЭ. Она предпочтительнее (с учетом всех характеристик) других пластиковых аналогов;
- устойчивость перед высокими/низкими температурами и ее резкими перепадами. Считается, что сшитый ПЭ способен выдерживать замерзание воды без разрушения;
- срок службы – порядка 50 лет, при соблюдении требований ГОСТ по эксплуатационным воздействиям;
- надежность соединений. В первую очередь это касается варианта PEX-A. Это объясняется отсутствием в составе пресс-фитингов прокладок, уплотнительных колец и т.п., которым необходимо регулярно проводить ревизию. Их функцию выполняет сам материал с эффектом «памяти», а потому пресс-фитинги труб РЕХ-A являются необслуживаемыми, и имеют надежность и срок службы, соответствующие трубе;
- невозможность возникновения коррозионных процессов;
- неизменность Dу во времени. Внутренние стенки труб из сшитого ПЭ идеально гладкие, а потому со временем на них не накапливаются отложения;
- простота ремонта, который можно проводить и на «мокрой», текущей трубе.
Недостатки:
- ощутимый коэффициент линейного расширения;
- для неармированных труб при открытой прокладке желательно использовать специальные фиксирующие желоба. Труба из-за предыдущего недостатка при нагревании расширяется и её начинает ощутимо искривлять.
3. Полиэтилен повышенной термостойкости (PE-RT), тот же ГОСТ
Полиэтилен повышенной термостойкости PE-RT, тип 1 и тип 2 – это этилен-октеновый сополимер, обладающий уникальной молекулярной структурой с контролируемым распределением боковых цепей. Благодаря разработке новых катализаторов, получена возможность контролировать молекулярные связи и создавать новые улучшенные рабочие характеристики, что и отразилось в материале PE-RT тип 2 и позволило достичь высоких показателей сопротивления гидростатическому напряжению в широком интервале температур эксплуатации (от –50 до +95 °C). Этот материал был одобрен экспертными комиссиями и был введен с 01.09.2015 г. в ГОСТ 32415–2013.
Уникальность нового класса полиэтиленовых материалов (PE-RT) заключается в том, что для получения хорошей долгосрочной гидростатической прочности при высоких температурах отсутствует необходимость их сшивки, сырье с завода-изготовителя поступает в готовом состоянии, возможно изготовление из вторичного сырья, что дает существенные преимущества при производстве по сравнению с ТС из сшитого полиэтилена (PEX).
Выпускается в бухтах длиной до 600м, либо в отрезках. Диаметр труб варьируется от 16 до 630мм с толщиной стенки от 2 мм до 62,5 мм.
Для монтажа ТС PE-RT применяются компрессионные и пресс-фитинги, аксиальные фитинги с надвижной гильзой, а также возможна сварка PE-RT труб, что также является их ощутимым преимуществом перед PEX трубами.
Аналогично ТС из PEX, могут армироваться алюминиевой фольгой и защищаться антидиффузионным EVOH слоем.
Достоинства:
- срок службы более 50 лет при строгом соблюдении требований эксплуатационных воздействий, особенно в части повышенных температур;
- возможность сваривать ТС из RE-RT, подобно полипропиленовой ТС;
- повышенная пластичность и гибкость;
- устойчивость к высокому давлению;
- невозможность возникновения коррозионных процессов;
- хорошее соотношение «цена – качество»;
- малая масса;
- замерзание жидкости не вредит трубам;
- простота и разнообразие способов монтажа.
Недостатки:
- плохая устойчивость к УФ-излучению (недостатком труб PE-RT так же, как и у остальных полиэтиленовых изделий, является незащищенность от ультрафиолета, поэтому они не могут эксплуатироваться под воздействием солнечных лучей);
- при температурах выше 70°С резко сокращается срок службы;
Преимущественно, трубы PE-RT, несмотря на то, что они по качеству и термической стойкости являются конкурентом PEX, используются для систем теплых полов, ХВС и ГВС. Это связано с тем, что при превышении температуры 70°С, материал PE-RT начинает интенсивно стареть и срок его службы резко снижается, например, при температуре 90°С срок службы PE-RT тип 1 составляет 1,5 года, PE-RT тип 2 - 5лет.
4. Поливинилхлорид (ПВХ, PVC) хлорированный, ПВХ непластифицированный (PVC-C, PVC-U), тот же ГОСТ
Непластифицированный ПВХ (НПВХ) и ТС из PVC-U эксплуатируется в диапазоне от 0°С до 60°С. Данная ТС обладает оптимальным соотношением «цена - качество», используется для организации транспортировки не только воды, но и агрессивных сред – кислот и щелочей. ТС сочетает надежность, безопасность и возможность длительной эксплуатации.
Хлорированный ПВХ (ХПВХ) и ТС из PVC-С на его основе были разработаны в США в 1968г. и применяются в системах отопления благодаря своей термостойкости. ТС может эксплуатироваться при температурах от 0°С до 90°С. ХПВХ отличаются улучшенными ударно-механическими характеристиками, прочностью, ударной вязкостью, жесткостью. PVC-C не горят и самозатухают в условиях общего возгорания.
В качестве напорных трубопроводов составляют ассортимент трубной продукции с сечением от 16мм до 110 мм.
Фитинги изготавливаются из того же материала, соединение с трубами осуществляется на специальный клей-герметик, с помощью которого осуществляется так называемая «холодная» сварка их между собой.
Достоинства:
- срок службы более 50 лет при соблюдении требований эксплуатационных воздействий;
- высокая химическая стойкость к средам высокой концентрации и отличная коррозионная стойкость;
- хорошие показатели в температурном диапазоне от 0°С до 60°С для ТС из PVC-U и от 0°С до 90°С для ТС из PVC-C;
- среди термопластов, используемых для изготовления трубопроводов, обладает одним из самых низких коэффициентов температурного расширения;
- безвредность для живых организмов. Возможность использования в контакте с питьевой водой и пищевыми продуктами
- биологически инертен, не поддерживает рост числа микробов;
- высокая механическая прочность на растяжение с высокой ударной вязкостью;
- самовозгорание в результате температурного воздействия происходит только при 450°С. PVC-U загорается при воздействии открытого огня, однако немедленно гаснет после устранения пламени.
Недостатки:
- максимальный, среди термопластов, удельный вес;
- плохая устойчивость к УФ-излучению незащищенного материала, трубы становятся хрупкими;
- при нагреве выше 110°С начинается выделение вредных веществ;
5. Полиэтилен низкого давления (ПНД, PE), (ГОСТ 18599-2001 Трубы напорные из полиэтилена. Технические условия)
ПЭ получил широкое распространение благодаря стойкости к низким температурам, агрессивным средам, диэлектрическим свойствам. ПЭ получают полимеризацией этилена с добавлением катализатора под действием давления и высокой температуры. Материал, который изготавливается под давлением менее 2МПа и температурой чуть более точки кипения воды с добавлением сложных катализаторов, называется полиэтиленом низкого давления (ПНД). Он более тугоплавкий, что позволяет использовать для соединения сварку, обладает высокой механической прочностью. ПНД трубы легче металлических в 5-7 раз. Для трубопроводных систем используются марки ПЭ80 и ПЭ100.
Существует два метода изготовления труб ПНД – литье и экструзия. Первый способ заключается в заливке пластика во вращающуюся форму. При использовании второго способа горячий спрессованный пластик выдавливается из формы и застывает.
Выпускаются в бухтах длиной до 100м, либо в отрезках до 24м. Диаметр труб варьируется от 20 до 630мм.
Для соединения труб из ПНД применяется сварка или резьбозажимные пластиковые, или латунные фитинги.
Достоинства:
- изделия из ПНД имеют гарантийный срок работы порядка 50 лет при соблюдении требований ГОСТ по условиям эксплуатации;
- не подвержены воздействию влаги, агрессивной среды, коррозии, блуждающих токов, не нуждаются в катодной защите;
- имеют небольшой удельный вес;
- не имеют в своем составе токсичных для человека веществ;
- монтаж прост, при этом не требуется высококвалифицированный персонал, даже в случае электросварного соединения труб;
- благодаря гладкой внутренней поверхности трубы, на стенках не образуются отложения;
- одна из самых дешевых ТС.
Недостатки:
- неустойчив к воздействию ультрафиолета. ПНД необходимо защищать от воздействия УФ-излучения;
- температура среды внутри ТС должна быть не более 45°С. Возможно кратковременное повышение до 60°С, при превышении 65°С ПНД начинает деформироваться и разрушаться, т.е. для применения в отоплении и ГВС, ПНД не подходит;
- механическая прочность труб ПНД невысока. Все ТС требуют аккуратного обращения во время монтажа, однако к ТС из ПНД это относится в особенной мере. Труба из ПНД при перегибе склонна к заломам.
Во всех из перечисленных случаев, помогаем своим клиентам в выборе способа отопления, проектировании, монтаже и последующем обслуживании.
Подписывайтесь на канал. Здесь узнаете много полезного про устройство отопления частного дома.
