тобы прослужить десятки лет, температура воды в них не должна превышать 75 °C. Поэтому область их применения пока ограничена трубопроводами холодного и горячего водоснабжения.
Металлополимерные трубы представляют собой сложную конструкцию, состоящую из пяти слоев: из «сшитого» (модифицированного) полиэтилена, клеевой прослойки, слоя алюминиевой фольги, клеевой прослойки и защитной оболочки из полиэтилена. Алюминиевая фольга практически не влияет на эксплуатационные параметры труб — рабочее давление и температуру. Жидкость внутри трубы перемещается не по алюминиевой, а по пластмассовой трубе, и поэтому именно свойства сшитого полиэтилена определяют эксплуатационные параметры трубы. Главная задача алюминиевой прослойки — создание диффузионного барьера, препятствующего проникновению кислорода из атмосферы внутрь трубы. Другое назначение алюминиевой прослойки — частичная компенсация теплового расширения полимерной трубы. Так как коэффициент линейного теплового расширения у полимеров в 10–12 раз выше, чем у стали, то при эксплуатации в системах горячего водоснабжения и отопления в металлополимерных трубах возникает внутреннее напряжение, которое должна уравновесить клеевая прослойка. В процессе эксплуатации различные слои трубы расширяются по-разному. В результате происходит расслоение труб в процессе эксплуатации. Еще более уязвимы позиции металлополимерных труб к замораживанию. При расширении воды внутри трубы вследствие замерзания происходит деформация алюминиевой фольги и опасность разрыва сварного шва во внутренней полипропиленовой трубе.
Однако при выборе материала трубопровода простота эксплуатации и монтажа пластмассовых труб оказывает решающее значение над всеми другими видами труб. Проблема линейного расширения пластмассовых труб в стояках легко решается с помощью специальных компенсаторов. Функции компенсации линейного удлинения, выполняемые алюминиевой фольгой, имеют смысл лишь при открытой прокладке труб в системах отопления, где протяженность трубопроводов достаточно большая. В системах холодного водоснабжения и в теплых полах (там трубы замоноличивают в бетон) компенсация и вовсе не нужна.
Зарубежный опыт строительства полностью исключает открытую прокладку внутренних санитарных систем. Трубопроводы прокладывают в специальных коробах и каналах, что обеспечивает удобный доступ к ним, а также скрывает от глаз «изгиб» труб вследствие теплового расширения, который никак не сказывается на их эксплуатационных характеристиках, но кажется неэстетичным при прокладке труб на открытой поверхности стены.
Интересно сделать анализ существующих на строительном рынке пластмассовых труб (табл. 1). Анализ показывает, что в последние годы предлагается полная номенклатура пластмассовых труб. Во внутренних санитарно-технических системах зданий используют трубы из полиэтилена и сшитого полиэтилена, полипропилена, полибутилена, поливинилхлорида, хлорированного поливинилхлорида, а также композиты на основе полиэтилена, полипропилена и полибутилена. Все группы полимерных материалов характеризуются примерно одинаковой стойкостью к давлению и температуре. Так, например, все трубопроводы для горячего водоснабжения рассчитаны на максимальную рабочую температуру до 75 °C, а для отопления — 90 °C при давлении до 0,6 МПа с учетом 25-летней эксплуатации. Но способы соединений и физические свойства труб, выполненных из этих материалов, резко различаются.
Самым распространенным материалом для систем холодного водоснабжения является полиэтилен (ПЭ). При высоких температурах прочность полиэтилена падает, и он переходит в пластично-вязкое состояние. Полиэтилен быстро стареет под действием прямых солнечных лучей. Поэтому при использовании полиэтиленовых труб в наружных открытых сетях их стабилизируют, наполняя полимер сажей. Полиэтиленовые трубы эластичные и при малом диаметре поставляются в бухтах.
Одним из наиболее распространенных материалов является сшитый полиэтилен (ПЭС, РЕХ). Сшивание полиэтилена производят физическим и химическим способами, что позволяет получать материалы с разными физическими свойствами. Они могут эксплуатироваться при температуре до 95 °C и при рабочем давлении до 2 МПа (20 атмосфер). При таких параметрах трубы РЕХ можно рекомендовать как для систем водоснабжения (холодного и горячего), так и для отопления в многоэтажных домах. Из всех пластмассовых труб именно трубы из сшитого полиэтилена наиболее широко используют в системах напольного отопления. Монтаж систем из труб РЕХ осуществляют в разъемных и неразъемных вариантах. Разъемные соединения выполняют с помощью латунных фитингов (муфт, угольников, ниппелей, тройников) с уплотняющими устройствами в виде накидных гаек, цанговых устройств и т. п. Неразъемные соединения делают с помощью фитингов и обжимаемых муфт. Соединение герметизируют с помощью легких ручных обжимных прессов. Следует учитывать, что надежное и долговечное соединение можно обеспечить, используя только фитинги, специально рекомендуемые производителем труб.
Трубы из линейного полиэтилена низкой плотности PELLD (PEL) более дешевые и более гибкие по сравнению с трубами из сшитого полиэтилена и пригодны к использованию в системах холодного водоснабжения.
Полипропиленовые (ПП) трубы более жесткие, системы из них собирают при помощи фитингов: уголков, тройников и т. п. Системы из ПП-труб неразъемные. Они монтируются методом диффузионной сварки. Для устройства тонких ответвлений от магистрали с большим диаметром имеются специальные фитинги. Для сочленения ПП-труб с металлическими деталями (кранами, смесителями) изготовляют специальные фитинги с запрессованными в них латунными элементами. Полипропиленовые трубы с успехом можно использовать для внутренних систем подачи холодной и горячей воды и для отопительных систем в индивидуальном коттеджном строительстве. В таких случаях долговечность систем достигает 50 лет. Для внутренних систем холодного и горячего водоснабжения используют наиболее теплостойкую разновидность полипропилена — рандом сополимер (тип 3).
Трубы делятся на три категории:
PN10 — тонкостенный вариант, предназначенный только для холодной воды, номинальное давление 1 МПа;
PN20 — универсальная труба, применяется как для холодного, так и для горячего водоснабжения;
PN25 — трубы, армированные алюминиевой фольгой; предназначение — для низкотемпературных систем отопления (до 75 °C).
Полибутилен (ПБ) — хорошо зарекомендовавший себя материал для труб отопления и горячего водоснабжения. Основными преимуществами этих труб являются: возможность их сваривания при стыковании труб и фитингов и более чем 50-летний срок эксплуатации при температуре 70 °C.
Трубы из поливинилхлорида (ПВХ, ПВХХ). могут эксплуатироваться при температуре до 60 °C, а из хлорированного поливинилхлорида — до 95 °C. Эти трубы негорючие и обладают более низким коэффициентом линейного термического расширения по сравнению с трубами перечисленных выше материалов. Поливинилхлорид более жесткий, более химически- и светостойкий полимер, чем полиэтилен. Оптимальная область применения труб из полиэтилена и поливинилхлорида — в системах водоснабжения и локальных канализационных сетях, работающих без давления. Главнейшие преимущества полимерных труб — малый вес, гладкость стенок, коррозионная стойкость, простота монтажа. Такие трубы можно резать простой ножовкой: сети из них легко собирают вручную с помощью раструбов, муфт и фитингов, имеющих резиновые уплотняющие кольца. Сети из поливинилхлоридных труб можно собирать также с помощью клеев и сварки. Фирмы выпускают богатый ассортимент фитингов: уголков, тройников, переходников и т. п. Еще одна рациональная область применения поливинилхлоридных труб — водоотводящие системы с крыш.
Композитные (металлопластик) трубы появились на строительном рынке в начале 80-х годов. Основное преимущество многослойных композитных труб в системах водоснабжения и отопления — снижение до нормы кислородопроницаемости. Материал имеет хорошую прочность на разрыв в сочетании с гибкостью и коррозийной стойкостью. Композитные трубы используют как для систем водоснабжения, так и отопления. Режим эксплуатации: давление до 1,0 МПа, температура до 90 °C. Большинство композитных трубных систем представляет собой комбинацию сшитый полиэтилен — алюминий. Но на рынке уже имеются композитные трубы полипропилен — алюминий с наружными диаметрами 16, 20, 25, 32 и 40 мм. Существуют два вида металлополимерных труб. В одном случае алюминиевая труба находится в середине сечения трубы из РЕХ и все слои соединены клеевыми прослойками. В другом случае алюминиевая оболочка находится близко к наружной поверхности и сверху ее защищает лишь тонкий слой полимера. Металлополимерные трубы имеют в пять раз более низкий коэффициент линейного расширения. Из таких труб хорошо монтируются сложные по конфигурации системы, всевозможные подводки, например к тепловым приборам. Металлополимерные трубы эффективны в открытой проводке, в особенности для подключения различных приборов (радиаторов, водонагревателей и т. п.).
Достоинства и недостатки полимерных трубопроводов
Достоинства:
— полное отсутствие коррозии и накипи в процессе эксплуатации трубопровода;
— не требуется окраска;
— меньший (по сравнению с металлическими трубами) уровень шума потока жидкости;
— полная герметичность соединений;
— не проводят блуждающие токи;
— вес полимерного трубопровода в несколько раз меньше веса аналогичного трубопровода, смонтированного из металлических конструкций;
— в полимерных трубах, вследствие физических свойств материала, обеспечиваются лучшие, чем в металлических трубах, условия для протекания жидкости. Кроме того, проходное сечение грубы не сужается в течение всего срока эксплуатации;
— высокая химическая устойчивость трубопроводов;
— допустимое рабочее давление до 25 атм.;
— максимально допустимая температура протекающей жидкости — до 95 С (кратковременно — до 115 °C);