Линейное расширение полипропиленовых труб, армированных стекловолокном

Что такое линейное расширение

Линейное расширение – это увеличение длины трубопровода при воздействии на него температуры теплоносителя и окружающей среды за счет физических свойств полимеров, вызывающих изменение структуры материала под влиянием изменения температуры.

Полипропилен имеет достаточно высокий коэффициент теплового расширения и при нагреве рабочей среды до 70°С может увеличиваться в длину до 1,5-1,7 см. Это необходимо учитывать при проектировании и монтаже систем горячего водоснабжения и отопления, так как в противном случае это приведет к деформации, выходу из строя креплений, завоздушиванию и снижению теплоотдачи от батарей.

Если производить монтаж инженерной системы без учета этого свойства полимера, это может привести к деформации и сбоям в работе трубопровода, особенно при монтаже системы большой протяженности (от 10 м).

На практике линейное расширение выглядит как смещение отрезка трубы: кажется, что трубы на изгибах и фланцевых соединениях отклоняются от вертикальной оси примерно на 1,5-1,7 см.

Ошибки проектирования, когда специалист забывает учесть коэффициент теплового расширения (КТР), часто приводят к отклонению трубы от заданной оси, из-за чего участок трубопровода выглядит волнистым.

Отсутствие специальных компенсирующих элементов приводит к тому, что трубы начинают изгибаться, провисать и деформироваться, что значительно сокращает срок их службы.

Для расчета необходимой длины трубопровода, а также мест установки компенсаторов используется специальная формула. Учитывается температура окружающей и рабочей среды, тип материала (армированный/неармированный полипропилен), длина секции. Полученный коэффициент переводится в сантиметры и прибавляется к расчетной длине трубопровода.

Это важно! Расчет коэффициента теплового расширения актуален только для систем горячего водоснабжения и отопления, где вода нагревается до 70°С и выше. Полипропиленовые трубы в системе холодного водоснабжения практически не меняют физических свойств, поэтому при монтаже не следует учитывать этот параметр.

Зависимость структуры материала от воздействия температуры

Следует различать максимальную температуру, которую могут выдержать полипропиленовые трубы, и их фактические физические свойства. Несмотря на то, что производитель указывает температуру плавления полипропилена на уровне 170°С, на самом деле полипропиленовые изделия начинают размягчаться уже при 135-140°С.

монтаж таких труб без учета теплового расширения – это не только риск деформации. Последствия ошибок при проектировании технических систем могут быть значительными:

• происходит поломка креплений;
• в деформированном месте скапливается воздух, что снижает пропускную способность системы (так называемая аэрация);
• температура радиаторов и стояков падает, система работает менее эффективно;
• трещины патрубка, есть утечка охлаждающей жидкости.

Важно! Неармированные и армированные полипропиленовые трубы используются для монтажа технических систем. Последний имеет дополнительный слой, защищающий внешний полимерный слой от перегрева. Благодаря этому коэффициент теплового расширения трубы снижается, но полностью не выравнивается.

У армированных полипропиленовых труб КТР меньше, но это все же нужно учитывать.

Средние коэффициенты теплового расширения:

• неармированный — 0,15 мм/мК;
• армированный металлом – 0,03 мм/мК;
• армированный стеклотканью – 0,035 мм/мК.

Фактически коэффициент теплового расширения для неармированных ПП труб 0,15 мм выглядит как удлинение сечения на 1 см на метр трубопровода, если температура рабочей среды достигает 70°С.

Обратите внимание на следующее! Это не значит, что труба длиной 5 м вытянется на 5 см при запуске горячей воды. В системах горячего водоснабжения максимальная температура воды составляет 65°C, поэтому коэффициент расширения также будет ниже.

Но в конечном итоге при расчете длины технической системы необходимо учитывать реальные температурные показатели. Для системы отопления длина трубы может увеличиться на 5 см и более.

Рекомендации по применению металлопластиковых труб

ГОСТ 52134-2003 регламентирует использование металлопластиковых труб на территории Российской Федерации. Длительная прочность пластиковых трубопроводов зависит от режима эксплуатации, который определяется температурой теплоносителя и суммарным временем воздействия этой температуры на трубопровод. Поэтому было определено несколько операционных классов. Эти классы соответствуют типовым условиям эксплуатации и отражают влияние температур на трубопровод в течение всего срока его планового срока службы. По ГОСТ 52134-2003 металлопластиковые трубы можно применять для всех 5 классов, но срок службы системы при максимальной температуре эксплуатации разный:

• Холодное водоснабжение (max Trab = 20С) — 50 лет
• 1 и 2 класс: горячее водоснабжение (max Траб = 60/70 С) — 50 лет
• класс 3: низкотемпературный теплый пол (max Trab = 40C) — 50 лет
• класс 4: низкотемпературное радиаторное отопление (max Tраб = 60С) — 25 лет
• класс 5: высокотемпературное радиаторное отопление (max Trab = 80C) — 10 лет

Практические рекомендации по применению:

• Металлопластиковые трубы отлично подходят для систем холодного и горячего водоснабжения, а также низкотемпературного теплого пола.
• Металлопластиковые трубы рекомендованы для использования в низкотемпературных системах радиаторного отопления (4 класса эксплуатации)
• Металлопластиковые трубы можно использовать в высокотемпературных системах радиаторного отопления (5 класс эксплуатации), учитывая риск значительного сокращения срока службы. НО металлопластиковые трубы на основе PERT, т.е. PERT/AL/PERT и PERT/AL/PEHD, не рекомендуется использовать в высокотемпературных системах радиаторного отопления.
• Металлопластиковые трубы запрещено использовать в системах центрального отопления с лифтовыми агрегатами (где контроль за температурой теплоносителя практически отсутствует)

Линейное увеличение армированных изделий

Полипропилен – это материал с достаточно высоким коэффициентом теплового расширения. Если на него длительное время действует высокое давление и горячая вода, в результате появляется деформация, которая значительно портит внешний вид помещения.

Для уменьшения линейного расширения и повышения прочности эти материалы для труб армируют стекловолокном или алюминием.

Существует несколько видов армирования. Армирование алюминием осуществляется тремя различными способами: внешняя стенка заготовки соединяется со сплошной алюминиевой пластиной; лист алюминия укрепляет стену внутри; и последний способ – армирование перфорированным алюминием.

Каждый из этих способов представляет собой оклейку полипропиленовых труб алюминиевой фольгой. Но этот способ не всегда эффективен, ведь материал слоистый, что существенно влияет на качество выполняемых работ.

Армирование труб стекловолокном достигается более надежным способом. При этом с верхней и внутренней части трубы укладывается полипропилен, а центральная часть заполняется стеклотканью. Обычно это армирование выполняется в три слоя. В результате изделия не подвержены деформации.

Вот так выглядит индикатор коэффициента до и после усиления:

• Неармированные изделия — 0,15 мм/мК. Это примерно 10 мм на метр при повышении температуры на 70 градусов.
• Армирование алюминием изменяет этот показатель на 0,03 мм/мК. А линейное увеличение составляет около 3 мм на метр.
• Коэффициент термического линейного увеличения полипропиленовых изделий, армированных стекловолокном, составляет 0,035 мм/мК.

Трубная продукция из армированного полипропилена – один из вариантов строительных материалов, предлагаемых современным рынком.

Эти трубы легче металлических аналогов, гибкие и обладают повышенной стойкостью к коррозионным образованиям. Они легко выдерживают воздействие химической среды и экологически безопасны.

Особого внимания заслуживает линейное расширение полипропиленовых труб, армированных стекловолокном. Дело в том, что полипропилен – это пластик с высоким коэффициентом теплового расширения.

Вместе с избыточным давлением и горячей жидкостью это приводит к деформационным изменениям материала.

Для уменьшения линейного расширения и повышения прочности изделия из полипропиленовых труб армируют алюминиевой фольгой или стекловолокном.

Способы ликвидации эффекта теплового расширения труб

• При монтаже системы отопления необходим зазор определенного размера между трубопроводом и стеной. Следовательно, трубы имеют возможность расширяться на несколько сантиметров при нагреве. Во избежание полной поломки систему отопления не прокладывают строго по стенам;
• Наиболее тщательно необходимо следить за пайкой полипропиленовых труб в зонах углов помещения. Необходимо выдержать отверстия определенного размера, чтобы трубы не упирались в стену;
• На участках протяженного трубопровода необходимо устанавливать специальные компенсаторы. В П-образных зонах тепловое расширение способствует подвижности полипропиленовых труб. Чтобы в верхних частях таких компенсаторов не образовывались воздушные камеры, их устанавливают с уклоном. В таком случае при заполнении системы горячим теплоносителем из них будут выходить воздушные пробки;
• При правильном использовании опор и выборе определенной формы трубопровода проблема линейного расширения устраняется.
• Основные рекомендации по сборке: узел гибкой системы, с минимальным количеством жестких соединений с низкой способностью к деформации.

Полипропиленовые трубы при соблюдении рекомендаций производителя и правил монтажа отличаются от других видов низкой ценой, простотой монтажа, длительным сроком службы и безопасностью.

При строительстве новых домов и при ремонте старых зданий все чаще используются полипропиленовые трубы. Они просты в установке, удобны в транспортировке и имеют низкий уровень шума. По сравнению с металлическими трубами, полипропиленовые гораздо сильнее меняют свою длину при колебаниях температуры. Поэтому тепловое расширение полипропиленовых труб необходимо учитывать при проектировании трубопроводов, особенно если в системах отопления и горячего водоснабжения используются неармированные трубы.

Что может игнорировать тепловое расширение

Полипропиленовые армированные трубы при нагревании могут выдергивать клипсы и другие крепления, при этом приобретая форму волны. Это явление происходит на длинных ответвлениях труб для отопления, длина которых превышает десять метров.

Воздух собирается в верхней части труб. Это способствует тому, что за счет этого воздуха проходное сечение труб сужается и поток через трубы уменьшается, благодаря чему они становятся волнообразными. 

В системе отопления батареи начинают хуже нагреваться. В случае горячего водоснабжения это приводит к снижению давления воды. В ряде случаев линейное расширение полипропиленовых труб приводит к полному выходу из строя системы отопления.

Коэффициент линейного расширения

Коэффициент теплового расширения неармированных полипропиленовых труб составляет 0,1500 мм/мК. Армированный полипропилен имеет коэффициент от 0,03 до 0,05 мм/мК. У полипропиленовых труб, армированных стекловолокном или алюминием, коэффициент, как видите, меньше, чем у обычных труб из полипропилена, и разница довольно большая. Это всегда нужно учитывать при установке той или иной системы.

Всегда необходимо рассчитывать длину труб. При этом необходимо учитывать, насколько увеличится их длина при подаче в систему отопления горячего теплоносителя. Если посчитать с учетом коэффициента линейного расширения, то их суммарное расширение может составить от 10,5 до 17,5 миллиметров при длине патрубка пять метров.

Как устранить последствия теплового расширения

При монтаже систем отопления остаются зазоры между трубами и стенами. Зазор между стенами и трубами должен позволять трубам расширяться на пару сантиметров, поэтому трубы отопления нельзя проводить строго по стенам, это приведет к обрушению системы.

Особое внимание уделите пайке полипропиленовых труб в углах помещения. Необходимо оставить такие отверстия, чтобы трубы не упирались в стену.

При использовании длинных ответвлений труб необходимо устанавливать специальные компенсаторы. Это U-образные секции, которые при тепловом расширении допускают перемещение труб. Для предотвращения скапливания воздуха в верхних точках этих компенсаторов их устанавливают с наклоном или уровнем вниз. Затем, когда система будет заполнена, из них будет удален воздух.

Правильное использование опор и выбор конфигурации труб во многом решает проблему температурного расширения. Общее правило монтажа – создать максимально гибкую и гибкую систему, имеющую минимум жестких коротких узлов, мало способных деформироваться.

В системах отопления и водоснабжения перестали устанавливать обычные стальные трубы, вместо них пришли полипропиленовые и металлопластиковые. Первый дешевый, а потому более популярный.

Современные технологии

Технология производства постоянно совершенствуется, в настоящее время на рынке прочно закрепились армированные полипропиленовые трубы со слоями стекловолокна или алюминиевой фольги.

Причем расположение арматуры может быть как внутренним, так и поверхностным. Кроме того, в сочетании с полипропиленом можно использовать слои другого полимера.

Такое разнообразие позволяет получить различные сочетания качеств, характеристик и цены. Какие характеристики требуют потребители?

Зачем нужна армировка

Полипропилен подвержен значительному тепловому расширению. Длина изделия из этого материала может увеличиваться до 15 % при нагреве до 100 градусов С. Понятно, что столь значительное изменение размеров недопустимо в системах отопления (рабочая температура 80 градусов С) и горячего водоснабжения (60 градусов) градусов С).

Текучесть полипропилена ярко проявляется при его нагревании до 140 градусов С. А вот под давлением в 2 атм изменение формы произойдет даже при 100 градусах С.

Арматура – ​​это каркас, сохраняющий форму труб при высоких температурах и давлениях.

А вот армированные полипропиленовые трубы могут работать только до 95 градусов С при давлении 3 атм. Для получения дополнительной информации о максимальных непрерывных и максимальных температурах и давлениях см технические характеристики, предоставленные производителем.

Коэффициенты теплового расширения

Трубы из полипропилена характеризуются коэффициентом теплового расширения – на сколько мм изменяется изделие размером 1 метр при нагревании на 1 градус.

Линейное тепловое расширение:

• чистый полипропилен – не менее 0,15 мм/мК, а это значит, что при нагреве до 75 градусов С 1 метр трубы удлинится на 10 мм;
• алюминиевая арматура – ​​0,03 мм/мК, до 3 мм на метр;
• стеклопластиковая арматура – ​​0,035 мм/мК.

Наличие прочного слоя в стенке трубы позволяет уменьшить относительное удлинение более чем в 3 раза. Но тепловые зазоры со строительными конструкциями при монтаже этого трубопровода должны быть значительными.

Стекловолокно в стенке трубы

При производстве полипропилен обволакивает мельчайшие стекловолокна, образуя практически монолитное соединение. Поэтому трубы с таким армированием не расслаиваются. Кроме того, им придается гораздо большая механическая прочность, даже чрезмерная в обычных условиях.

Коэффициент линейного расширения удовлетворительный. Отдельные варианты труб можно использовать в наиболее нагруженных системах по температуре и давлению.

При этом сохраняется самая низкая цена на товар.

Почему эта конструкция при всех своих достоинствах не всегда удовлетворяет требованиям потребителя?

Армирование алюминием

Армирование алюминием позволяет создать прочный надежный барьер для проникновения кислорода из воздуха в теплоноситель. Обмен кислородом с атмосферой вызывает усиление коррозионных процессов в высокотемпературных системах отопления. Конструкторы часто точно проектируют трубки с кислородным барьером.

Самый надежный барьер – алюминиевая фольга.

Может использоваться вместе с полипропиленом в различных вариантах:

• Слои внутри стенки трубы;
• алюминий снаружи, покрытый тонким слоем пластика. В этом случае при пайке фольга зачищается.

Сама фольга может быть сплошной или перфорированной толщиной в пределах 0,1 — 0,5 мм.

Применение перфорированной фольги

Гладкая фольга практически не имеет сцепления с полипропиленом; клей используется для соединения слоев. Тогда стенка трубы на самом деле состоит из пяти слоев:

• материал-клей-алюминий-клей-материал.

Большой минус в том, что при таком армировании трубы расслаиваются при пайке (сильном нагреве) и в процессе эксплуатации — теряют прочность, разбухают…

Выход был найден в использовании фольги «в дырочку» — перфорированной. Сцепление со слоями отличное, расслаивания не происходит. И проникновение кислорода не сильно увеличилось — это нормально, так как дырки составляют небольшой процент от площади материала.

В последнее время арматуру в основном изготавливают из перфорированной фольги.

Варианты слоев и армировок, маркировка труб

По стандарту в маркировке указывается материал, из которого изготовлены многослойные трубы. Алюминиевая фольга обозначается как — AL. Полипропилен — ППР.
Тогда труба будет маркирована — ППР-АЛ-ППР.

Также возможно, что верхний тонкий слой, покрывающий внешнюю фольгу, будет похож на PEX-модифицированный полиэтилен.
Или наоборот, внутренний слой из сшитого полиэтилена способствует лучшим гидравлическим свойствам и создает более качественные соединения (не растекается), а полипропилен снаружи служит для сварки, — PPR-AL-PERT

Если армирование выполнено из стеклопластика, обозначение преобразуется в ППР-ФБ-ППР, но стеклопластик может обозначаться и как FR, GF…

Сложности работы с алюминием

Наличие алюминиевой фольги для потребителя означает не только повышенную цену, но и сложность монтажа.
Также еще дороже стоят более прогрессивные трубы, где фольга находится внутри материала, а не сверху.

Если алюминий сверху, его необходимо удалить на глубину пайки штуцером.
Но если слой внутри, специалисты рекомендуют резать трубу специальным приспособлением для дрели – чтобы край был максимально ровным, чтобы металл меньше соприкасался с теплоносителем.

Со стеклопластиковой арматурой работать намного проще, ничего такого делать не надо.

Какой трубопровод применить

В открытых системах отопления и при любом водопроводе алюминиевая фольга не нужна. Более востребован в качестве барьера для кислорода в теплых закрытых системах в частных домах. Рекомендуется соблюдать требования конструктора по использованию кислородостойких труб.

Но часто в домашних сетях мастера игнорируют такие сложности и используют в массовом порядке более дешевые, прочные и легко монтируемые трубы ПН-25 ППР-ФБ-ППР, армированные стекловолокном.

Как собрать полипропиленовый трубопровод

Строительные компании или специалисты с полипропиленом работают неохотно, так как не могут гарантировать заказчику качество стыков и отсутствие ремонта трубопровода. А все из-за невозможности стандартизации и контроля качества сварных соединений.
Подробнее о том, чем хорош полипропилен, как его паять

А вот при самостоятельном монтаже армированные полипропиленовые трубы вне конкуренции из-за простоты монтажа и стоимости за ухо.

При значительных объемах прокладываемого трубопровода с прицелом на дальнейший ремонт рекомендуется приобретать полифус — сварочный аппарат, в бытовом варианте стоит до 1000 руб.
Если объем работы небольшой, паяльник тоже можно арендовать.

Какие бренды, какие трубы приобрести

Продукция известных компаний широко продается на рынке. У нас популярны немецкие и чешские трубки. Хотелось бы взять не хуже по качеству, а подешевле «Турцию».

Но лучше избегать неизвестных производителей, мало ли, сэкономленная небольшая сумма не стоит риска. Такие производители армированных полипропиленовых труб, как

• ФВ Пласт (Чехия),
• Баннингер (Германия),

производить продукцию, завоевавшую доверие среди наших клиентов своей надежностью и высоким качеством.

Что дают знания о коэффициенте расширения

Самая важная причина — обратить внимание на значение расширения, чтобы не разрушить систему при повышении температуры. Этот фактор важен для теплосети и труб горячего водоснабжения. Уделено внимание теплому полу.

Важно! При монтаже не забывайте, что линейное расширение увеличится до 1,5 миллиметров на метр трубопровода. Стекловолокно в качестве армирования снижает стоимость до шести раз.

Деформация труб приводит к увеличению шума при течении носителя, снижает уровень устойчивости всей системы.

Важно! Для систем, подвергающихся воздействию тепла, выбирают изделия с наименьшим уровнем тепловых искажений.

Подробности

На практике проверили, что пятиметровая труба из полипропиленового материала удлиняется с 11 до 17 миллиметров.

Удлинение изделий с армирующим слоем.

Полипропилен демонстрирует высокий уровень деформации при повышении температуры носителя.

Для снижения линейного расширения и одновременного повышения прочности системы трубы снабжаются армирующим покрытием из стекловолокна или алюминия.

Виды армирования алюминием:

1 нанесите слой алюминиевого листа на верхнюю часть трубы.

2 алюминиевая пластина применяется внутри трубы.

3 выполнить армирование перфорированным алюминием.

Все способы склеивания полипропиленовых труб и алюминиевой фольги. Этот способ малоэффективен, так как трубка может расслаиваться, что меняет качество продукции в худшую сторону.

Процесс армирования стекловолокном более функционален и долговечен. Этот метод предполагает, что внутри и снаружи трубы остается полипропилен, а между ними помещается стекловолокно. Усилительная трубка имеет три слоя. Такие трубы не подвержены термическим изменениям.

Сравнение скорости расширения до и после процедуры армирования:

1 одинарная труба имеет коэффициент 0,1500 мм/мК, другими словами десять миллиметров на погонный метр, при изменении температуры на семьдесят градусов.

2. Армированные трубные изделия с алюминием изменяют значение на 0,03 мм/мК, по другому оно равно трем миллиметрам на погонный метр.

3. Под армированием стекловолокном показатель снижается до 0,035 мм/мК.

Трубная продукция из полипропилена с армированным слоем стекловолокна найдет применение в различных сферах.

Трубопрокат имеет ряд положительных свойств:

1. Легкий вес.

2.эластичный.

3 сопротивляться образованию коррозии.

может транспортировать химические вещества.

5 считаются чистыми с экологической точки зрения.

Особенности армирования труб из полипропилена. Армирующий материал представляет собой сплошную или перфорированную фольгу, которая имеет толщину от 0,01 до 0,005 сантиметра. Материал размещается на стене снаружи или внутри изделия. Слои соединяются клеем.

Фольга ложится сплошным слоем, который становится защитой от кислорода. Большое количество кислорода вызывает коррозию нагревателей.

Армирующий слой стеклопластика состоит из трех слоев, средний слой – стекловолокно. Сварен со смежными слоями полипропилена.

Так формируется самое прочное изделие, оснащенное низким индексом линейного расширения.

Обратите внимание на следующее! Стеклопластик, как армирующий материал, имеет ряд преимуществ, он монолитный и не расслаивается, в отличие от алюминиевой арматуры.

Все изделия из полипропилена: армированные и неармированные, гибкие, так как имеют высокий показатель эластичности.

Свойство делает монтаж трубопроводов простым процессом, снижает стоимость времени монтажа, так как перед укладкой не нужно зачищать армирующий слой алюминия.

Рекомендации по учету коэффициента линейного расширения

При создании проектов трубопроводов учитывается коэффициент теплового расширения.

При расчете изменений при нагреве используют нормативный коэффициент расширения и показатель разницы температурных значений, предполагаемых в трубопроводе при включении системы и при монтаже.

В неармированных конструкциях коэффициент теплового расширения соответствует 0,15 мм/мК, в армированных трубах этот показатель колеблется в пределах 0,03 ─ 0,05 мм/мК. Трубопровод, армированный стекловолокном или алюминием, имеет низкий коэффициент, в отличие от полипропиленовых труб. При установке систем этот факт является решающим.

Необходимо учитывать длину труб при расчете величины, на которую удлиняется конструкция при нагреве. Например, при длине участка трубопровода равной 5 м величина расширения достигает 17,5 мм.

Основные характеристики полипропиленовых труб, армированных стекловолокном

Полипропиленовые трубы в последние десятилетия получили широкое применение в водопроводных, канализационных системах, а также в системах отопления и кондиционирования.

Десятки производителей поставляют на наш рынок качественную трубу, не одно поколение профессиональных монтажников умеет правильно с ней работать.

У проектировщиков уже давно есть вся техническая документация, которая помогает проектировать системы трубопроводов, готовые служить десятилетиями.

Недостатки и пути их преодоления

Известно, что полипропиленовые трубы, наряду со всеми известными достоинствами, имеют два основных недостатка, которые учитываются в процессе разработки и производства новых видов труб, в технических расчетах, при монтаже.

Каковы эти недостатки?

• Полипропиленовые трубы должны использоваться только при определенных давлениях и температурах, которые определяются производителем в технической документации.

При низких температурах ниже 0°С полипропиленовые трубы становятся более хрупкими, а при высоких температурах выше 95°С, наоборот, становятся мягкими и «плавают».

Поэтому в технической документации всегда есть таблицы с допустимыми давлениями, температурными режимами и связанными с ними сроками службы.

На практике это осуществляется с помощью регулирующих, смесительных узлов, предохранительной арматуры и автоматики.

• Полипропиленовые трубы имеют большое тепловое расширение.

Все материалы имеют физическую величину, называемую коэффициентом линейного теплового расширения.

Он обозначается αL и рассчитывается по формуле

αL=ΔL/LΔT,

где ΔL — изменение размеров при изменении температуры на ΔT при исходном размере L.

Для неармированной трубы она составляет 0,15 мм/м*К.

Возьмем пример. Монтаж полипропиленовой трубы длиной 10 метров производился при температуре 20°С, а при запуске системы отопления температура поднялась до 70°С.

Перепад температур ΔT=70-20=50°C, длина 10 метров.

Находим ΔL= αL*L* ΔT=0,15*10*50=75 мм.

Таким образом, сечение трубы увеличит свои геометрические размеры на 75 мм.

Если труба проложена открыто, то она будет «проседать», а если внутри строительных конструкций, то может разрушить стяжку или штукатурку, потому что силы теплового расширения огромны.

На практике проблема теплового расширения полипропиленовых труб решается армированием труб и установкой компенсаторов.

Виды армирования

Естественно, производители не оставили эту проблему линейного расширения полипропиленовых труб, а разработали систему армирования труб, которых на данный момент существует три вида:

• Полипропиленовая труба, армированная алюминием во внешнем слое.

Такие трубы имеют в наружном слое слой алюминиевой фольги, а поверх фольги еще и полипропиленовое покрытие.

Коэффициент теплового расширения в пять раз меньше αL = 0,03 мм/м*К, а это значит, что в предыдущем примере труба удлинится всего на 15 мм.

Полипропиленовые трубы, армированные стекловолокном, требуют зачистки перед сваркой, что делает процесс более трудоемким.

Еще одним недостатком этих труб является возможность неправильной установки, ведь можно умудриться просунуть трубу в паяльное сопло без очистки, что иногда позволяли себе представители южных республик постсоветского пространства.

Естественно, со временем в этих местах появились протечки и даже разрывы.

• Полипропиленовая труба, армированная алюминием в среднем слое.

В таких трубах алюминиевый слой располагается посередине трубы.

При таком армировании сохраняется низкое тепловое расширение трубы, а при монтаже эти трубы не требуют зачистки, что является «защитой от дурака» и значительно облегчает процесс монтажа.

Недостатком такой конструкции является то, что алюминиевый слой крепится к полипропилену специальным клеевым составом, который при определенных условиях в значительной степени теряет свои свойства.

Известны случаи расслоения такого «пирога» трубной конструкции, что приводило к протечкам или разрывам.

• Полипропиленовая труба, армированная стекловолокном в среднем слое.

В таких трубах арматура проходит в среднем слое трубы.

В настоящее время полипропиленовые трубы, армированные стекловолокном, являются оптимальным выбором и чаще всего используются в системах горячего водоснабжения и отопления.

Значение коэффициента теплового увеличения

На практике проверено, что ПП труба длиной 5 метров увеличивается с 11 до 17 мм из-за теплового воздействия.

Разновидности компенсаторов

В настоящее время выпускаются различные модели компенсаторов:

L-образный; Z-образный; U-образный;

Сильфонные, которые в свою очередь бывают сдвиговыми, осевыми и так далее

Подробнее о компенсаторах будет рассказано в нашем следующем обзоре.

Резюмируя, стоит подчеркнуть важность величины линейного расширения труб при проектировании трубопроводов, так как от этого зависит их качество и срок службы.

Армирование алюминием и стекловолокном

Делается это сплошной или перфорированной фольгой, толщиной 0,01 – 0,005 см. Ее укладывают по внешнему или внутреннему краю между слоями полипропилена. Соедините слои специальным клеем.

Сплошной слой фольги не позволяет кислороду проникать в теплоноситель. Большое количество кислорода приводит к коррозионным образованиям на нагревателях.

Линейное расширение этих труб составляет 0,03 мм/мК, около 0,3 см на метр.

Полипропиленовая труба, армированная стекловолокном, представляет собой трехслойный композит. В нем промежуточный слой стекловолокна спаян с частицами полипропилена из соседних слоев.

Видео

RU/UA Термическое расширение и сжатие труб

Этот метод создает структуру с высокой прочностью, которая характеризуется малым коэффициентом теплового расширения, значительно меньшим, чем у исходного материала.

Если сравнивать этот вид полипропилена с аналогами, преимущество получает стекловолокно. Его монолитность не приводит к расслаиванию полипропиленовых труб, чего не происходит с алюминием.

Изделия из полипропилена, армированного стекловолокном, также характеризуются высоким показателем эластичности, что делает их очень гибкими.

Последняя особенность упрощает монтаж и сокращает время, так как нет необходимости зачищать алюминиевый слой перед сваркой.

Расчет коэффициента расширения для различных видов труб

Существует формула расчета расширения полипропиленовых труб при отоплении, которая позволяет определить, насколько увеличится длина трубопровода:

D=k*DT*t, где

• D – желаемая длина участка после нагрева;
• k — коэффициент теплового расширения;
• DT – расчетная длина трубопровода, м;
• t – разница температур воздуха в помещении и теплоносителя.

Например, для монтажа системы отопления длиной 10 метров и расчетной температурой теплоносителя 90°С будут использованы полипропиленовые трубы, армированные алюминием.

Рекомендуем прочитать: Как работает клапан воздушного отопления и как его выбрать?

Температура помещения во время установки составляет 25°C. По формуле можно определить длину участка после нагрева: 0,03*(90-25)*10=19,5 мм.

То есть при проектировании армированного полипропиленового трубопровода длиной 10 м необходимо также добавить запас по длине 1,95 см.

Монтаж системы отопления из полипропиленовых труб своими руками

Полипропиленовые трубы все чаще становятся удачной заменой стальным и чугунным аналогам от ранее использовавшихся в сантехнике. Многие строящиеся частные дома сейчас оборудованы системами отопления, холодной и горячей воды, смонтированными на полипропиленовой основе.

Кроме того, монтаж отопления из полипропиленовых труб несложно выполнить своими силами. В любом случае построить пластиковую систему гораздо проще, чем металлическую.

Отопление на базе полипропилена

Если решено делать систему отопления или что-то еще из полипропиленовых труб, кроме пластиковых гильз, мастеру потребуется дополнительное оборудование.

Система отопления жилого дома, смонтированная на основе полипропиленовых труб, – это уже привычный способ быта. Практичность и простота производства сделали полипропилен чрезвычайно популярным

В частности, понадобятся следующие материалы, оборудование, инструменты:

• ножницы для труб или труборез;
• паяльная сантехническая машина;
• резак для фольги;
• уплотнительная лента (фторопласт);
• острый нож;
• обезжириватели (например, салфетки Tangit);
• необходимый подбор фурнитуры;
• измерительная лента и маркер;
• крепеж, шурупы и дюбели.

Следует обратить внимание на основной материал – полипропиленовые трубы, из которых предполагается делать систему отопления. Потому что систему отопления из полипропиленовых труб можно собрать на основе материала другого класса.

Конкретный выбор крепления зависит от планируемых условий эксплуатации.

Классификация и расчетные параметры

Существующие стандарты ГОСТ (ISO10508) устанавливают классификацию полипропиленовых шлангов, исходя из которой этот материал можно использовать при определенных условиях эксплуатации.

Классификация труб на основе полипропилена четко указывает на эксплуатационные параметры. Учитывая такое обозначение, подобрать материал под конкретную конфигурацию системы отопления легко и просто

Рукава делятся на 4 класса (1.2, 4.5) по типовым областям применения и значениям рабочего давления (4,6,8,10 ATI):

• класс 1 (системы горячего водоснабжения до 60°);
• класс 2 (системы горячего водоснабжения до 70°С);
• класс 4 (теплые полы и радиаторные системы до 70°С);
• класс 5 (радиаторные системы до 90°С).

Например, рукава из полипропилена необходимы для создания низкотемпературной системы отопления. Затем по обозначению на внешней поверхности труб можно определить подходящий материал.

Для этого случая вполне подходят гильзы с обозначением — Класс 4/10, что соответствует предельному температурному параметру 70ºС и допустимому пределу рабочего давления — 10 атИ.

Промышленность обычно выпускает продукцию общего назначения. Всеобъемлющая классификация поддерживается производимой продукцией. В документации на такой материал указана классификация со стандартным перечислением разрешенных параметров (Класс 1/10, 2/10, 4/10, 5/8 бар).

Каждая марка имеет на внешней поверхности обозначение класса применения, которое собственно и определяет рабочие параметры будущей отопительной конструкции

Таким образом, когда вы планируете сделать отопление в доме из полипропилена своими руками, основной материал обычно подбирается мастером прямо пропорционально:

• от плановых рабочих параметров;
• от способов нагрева теплоносителя;
• от применяемой системы регулирования.

Также желательно рассчитать срок службы будущей системы отопления по следующим параметрам:

• верхние значения Trab и Pwork;
• толщина стенки трубы;
• наружный диаметр;
• фактор безопасности;
• продолжительность отопительного сезона.

В среднем срок службы полипропилена должен быть не менее 40 лет.

Как происходит сборка системы из ПП труб

Рассмотрим, как сделать систему отопления из полипропилена с учетом норм и правил монтажа. Началу изготовления сети должен предшествовать тщательный осмотр всех деталей комплекта будущей системы. Комплектующие (трубы, фитинги) должны быть в исправном состоянии – чистые, без повреждений.

Рекомендуется использовать детали только одного производителя. Температура окружающей среды на рабочем месте не ниже +5°С.

Комплект деталей для сборки системы отопления из полипропиленовых изделий объединяет в себе различные технические составляющие, использование которых при строительстве инженерного объекта является обязательным

Допускается соединение полипропиленовых деталей в систему одним из трех видов сварки:

• Полифузальный.
• Электромуфта.
• Круп.

Некоторые детали полипропиленовой системы отопления можно соединить при помощи резьбового соединения. Для этого используются специальные резьбовые фитинги.

Самодельная резьба на полипропиленовых трубах запрещена. Резьбовые соединения необходимо герметизировать тефлоновой лентой. Использование полотна или пакли на полипропилене не практикуется.

Особенности монтажных работ

Все гильзы, используемые в установке, в случаях их приспособления разрезаются ножницами или специально предназначенным для этого труборезом.

Работа этим инструментом сопровождается ровным чистым резом, что является важным моментом для выполнения качественного соединения.

Таким инструментом режется полипропилен в размер – он адаптируется к конкретной детали будущей отопительной системы. Труборезы представляют собой инструменты с разнообразным техническим исполнением.

Ручная техника обычно используется для небольших труб

Если требуется переход с пластика на металл, то на трубопроводах горячего водоснабжения и отопления следует применять только фитинговые переходы, оснащенные штампованными латунными (никелированными) резьбовыми втулками (внутренними или наружными).

Совет

Затяжка таких соединений осуществляется с помощью ленточных ключей, если нет профиля под стандартный ключ.

Компенсаторы расширения труб ПП

Из-за теплового расширения полипропиленовых труб из-за высоких температур через некоторое время трубы удлиняются и начинают проседать. В связи с этим на автомагистралях протяженностью более 10 м применяют гибкие компенсаторы. Читайте также: «Как сделать теплоизоляцию полипропиленовых труб, какой материал использовать в этом случае».

Компенсаторы представляют собой простые гибкие фитинги в виде завернутой петли. Эта деталь очень важна, так как исключает воздействие высоких температур на линию. Кроме того, он защищает систему от высокого давления. Помимо невысокой стоимости детали, она еще и проста в установке.

Разновидности компенсаторов

Существуют такие виды устройств для выравнивания температурного расширения полипропиленовых труб:

1. Осевой. Такие компенсаторы имеют неподвижные элементы управления и выполняют функцию неподвижных опор. Их легко установить.
2. Утес. Такие детали могут двигаться в двух направлениях. Они имеют один или два сильфона из нержавеющей стали. Их привязка друг к другу происходит с помощью армирующего соединения.
3. Качающийся тип. Благодаря им можно нейтрализовать линейное удлинение на участке изгиба трубы и зафиксировать угол поворота. Такие детали используются в местах, где есть необходимость изменить направление сети на прямой угол.
4. Универсальный. Такие устройства имеют три вида хода: угловой, поперечный и осевой. Такие изделия чаще всего используются при строительстве небольшой линии, а также когда нет возможности установить сильфонные компенсаторы (читайте также: «Виды компенсаторов для полипропиленовых труб и способы их монтажа»).
5. Тип фланца. Это резиновые приспособления для устранения теплового расширения полипропиленовых труб, а точнее для гашения ударной волны, или для сглаживания осевых неточностей в линии. Помпаж может возникнуть из-за резкого увеличения давления внутри системы.

Эти типы компенсаторов крепятся либо сваркой, либо фланцами.

Характерные особенности компенсаторов:

• Нейтрализация вихревых токов и установление нормального давления внутри труб.
• Система получает достаточную плотность.
• Трубопровод прослужит дольше.

Монтаж с учетом показателя линейного расширения

При монтаже трубопроводов горячего водоснабжения и отопления (в том числе систем теплых полов) важно учитывать удлинение трубы в результате воздействия высоких температур.

Оптимальным выбором изделий для монтажа трубопровода являются армированные трубы с внутренним слоем из стеклопластика или алюминия. Армирование — слой фольги или стекловолокна — поглощает часть тепловой энергии теплоносителя и снижает коэффициент теплового расширения полимера. Из-за этого потребность в компенсации физических изменений также будет снижена.

Правила монтажа труб с учетом линейного расширения:

• между трубопроводом и стеной помещения должен быть небольшой зазор, ведь трубы могут отклоняться от оси при нагреве и идти волнами;
• особенно важно оставлять небольшие отверстия в углах помещений, где трубы соединяются шарнирными соединениями или фланцами;
• на длинных участках трубопровода устанавливаются специальные линейные компенсаторы, которые одновременно фиксируют трубопровод в своей плоскости, но позволяют ему перемещаться в направлении монтажа;
• желательно уменьшить количество жестких соединений, чтобы придать трубопроводу гибкость.

В некоторых системах горячего водоснабжения и отопления на основе армированных и неармированных изделий можно увидеть различные способы так называемой самокомпенсации теплового расширения за счет упругой деформации полипропилена.

Чаще всего применяют петлеобразные компенсационные секции – кольцевые повороты с подвижным креплением к стене. Полученная в результате такой установки петля сужается и расширяется при нагреве/охлаждении теплоносителя, не влияя на положение и геометрию трубопровода на других участках.

Компенсаторы расширения труб

Помимо самокомпенсации предотвратить деформацию трубы в результате теплового расширения можно с помощью дополнительных устройств — механических компенсаторов. Они устанавливаются на Г- и П-образных участках трубопроводов и представляют собой скользящие опоры, через которые проходит труба.

Специальные компенсаторы расширения делятся на несколько видов:

1. Осевые (сильфонные) – устройства в виде двух фланцев, между которыми расположена пружина, компенсирующая сжатие и расширение сечения трубопровода. Крепится к опоре.
2. Сдвиг – используется для компенсации осевого отклонения сечения трубы при тепловом расширении.
3. Отвод – устанавливается на детали изгиба на трассе для уменьшения деформации.
4. Универсальные – комбинируют расширения во всех направлениях, компенсируют вращение, резку и сжатие трубы.

Особенности стекловолокна, как материала для армирования

Армирующий материал стал применяться сравнительно недавно. Стекловолокно имеет самый низкий уровень расширения, 0,009 мм/мК.

Материал устойчив к нагрузкам. Показатель, в отличие от стали, достигает значения до трех раз большего. Трубы со стекловолоконным слоем обладают достаточной прочностью, эластичностью, что снижает уровень термических изменений.

Обратите внимание на следующее! Стекловолокно придает полипропилену хорошие свойства, но у самого материала есть обратная сторона: хрупкость.

Учитывая этот недостаток, стекловолокно стали прокладывать между полипропиленом, материалы соединяются на молекулярном уровне.

Почему три слоя для армированной трубы считается оптимальным вариантом:

1. Нельзя прокладывать слои стеклоткани внутри и снаружи.

2. Поскольку слой внутри стекловолокна считается опасным, частицы могут попасть в движущуюся воду.

Важно! Этот тип армирования обеспечивает стабильный коэффициент вариации. Утверждение: на значение коэффициента трубки влияет количество частиц волокна, не соответствует действительности.

На коэффициент влияет объем промежуточного слоя, содержащего стекловолокно. Для различных марок назначение коэффициента доходит до 10 процентов.

При выполнении различных расчетов по сборке систем из этих изделий, определении количества компенсаторов рекомендуется учитывать среднюю величину расширения, равную 0,05 мм/мК.