Poradniki - Systemy instalacyjne z tworzyw sztucznych

W budowach wodnych, kanalizacyjnych i grzewczych wykorzystuje się dwa sposoby materiałów: metal (miedź oraz stal) oraz tworzywa sztuczne. Te jedyne zdobyły przebojem technikę instalacyjną. Obejmują będące grupy materiałów: polichlorek winylu (PVC), polietylen (PE), polibutylen (PB), polipropylen (PP) natomiast ich udoskonalone pochodne (np. rury warstwowe).

Cechy rur z ciał sztucznych

Tworzywa sztuczne są bardzo naturalne, dostępne w montażu (oraz ewentualnym demontażu) i dostępne. Ich wewnętrzne ścianki są gładkie – straty ciśnienia hydraulicznego są niewielkie (można to stosować mniejsze średnice) również nie pojawiają się osady. Tenże materiał nie działa na grupa wody – nie uczy się błona biologiczna (przypadkiem potrafią stanowić połączenia klejone dawane w rurach PVC) zaś nie zachodzi korozja elektrochemiczna. Rury z ciał sztucznych słabo przewodzą ciepło, dzięki czemu w wykonaniach do wódki oraz kanalizacji nie jest potrzeb ich izolowania. Rury z tworzyw sztucznych mają jednak duży współczynnik rozszerzalności cieplnej (zależnie z tworzywa 0,08-0,18 mm/(m•K)). Świadczy to, że odcinek rury o długości 1 m rozszerzy się nawet o 4 – 9 mm – jeśli założymy, że rury organizowane ubiegły w temperaturze 10ºC, a płynąca woda ma temperaturę 60ºC. Znaczy to, że rury „tworzą” również potrafią w nich wynikać naprężenia – konieczna jest kompensacja: zmiany kierunku rur, stosowanie kompensatorów U-kształtnych oraz kielichów kompensacyjnych pozwalających na łatwą pracę rur, odpowiednie sytuowanie uchwytów mocujących (podpór stałych oraz przesuwnych).

Wśród wad tworzyw sztucznych należy wskazać podatność na starzenie i niską siła na niewielkie temperatury. Pod wpływem promieni UV rury niekorzystnie doskonalą swoje marce: zmniejsza się ich moc, a za to zwiększa wrażliwość na uszkodzenia. Obserwuje się też, iż są przepuszczalne dla gazów z otoczenia zewnętrznego. Niskie temperatury sprawiają, że rury stoją się kruche również kilka wytrzymałe mechanicznie. Więc nie należy składować rur bez bezpieczeństwa na powietrzu, należy chronić rury już zamontowane przed bezpośrednim wpływem światła słonecznego i unikać montażu w temperaturze ujemnej (niezbędne dla szczególnie wrażliwego PVC!).

Tworzywa sztuczne w instalacjach wodociągowych

Polichlorek winylu (PVC) jest znacznie sztywny, ale oraz najbardziej podatny na wielkie temperatury – zakres czynności jest niewielki od 0 do 60°C, zatem przydaje się wyłącznie do przewodów wody trudnej plus wtedy dopiero w instalacjach nie narażonych na zamarzanie. Częściowo górną granicę stosowalności można przesunąć, stosując polichlorek winylu chlorowany (CPVC) – zakres temperaturowy wynosi 100ºC.

Oferowane są rury cienko- i grubościenne (do drugich zakresów ciśnień), o wielkości od 1/2 do 6 cali. Rury są dostępne w sztangach, czyli odcinkach prostych o długości 3 lub 5m. W skład systemu instalacyjnego wchodzą także równo- i różnoprzelotowe (redukcyjne) złączki, kolanka 90° i 45°, trójniki, czwórniki, zawory.

Podstawowym sposobem łączenia elementów z PVC w instalacji jest klejenie. Istotne jest solidne wykonanie połączenia klejonego. Kojarzone są te połączenia gwintowane (złączki fabryczne), ponadto w mieszkaniach, gdzie PVC należy skleić z metalem (np. rozwiązanie do baterii).

Polietylen (PE) dla instalacji wodnych żyje jako niskociśnieniowej (PELD) także jak polietylen usieciowany (PE-X) – ten pierwszy jest nadwrażliwy na skok temperatury powyżej 20°C, ten inny ma charakter stosowania 95°C. Polietylen jest elastyczny, dzięki czemu dla jednego poziomu średnic łuki, podejścia i pętle mogą stanowić wytwarzane poprzez gięcie rur, bez konieczności stosowania kształtek, a drgania są wytłumione oraz instalacja pracuje cicho. Znajdź więcej o tym

Do budowania rur PE używa się złączki zaciskowe i samozaciskowe, elektrozłączki, zgrzewanie doczołowe oraz połączenia gwintowane i kołnierzowe. Ponieważ PE-X nie potrafi stanowić klejony ani zgrzewany, do połączeń rur z obecnego artykułu bierze się złączki zaciskowe: skręcane ręcznie z pierścieniem, zaprasowywane zaciskarką lub zaciskane praską hydrauliczną. Odmianą połączeń zaciskowych są połączenia samozaciskowe – na rurę układa się pierścień zaciskowy, a następnie obejmuje ją ekspanderem. W tak przygotowaną rurę stawia się kształtkę metalową, rura wraca do pierwotnego kształtu (tzw. pamięć kształtu) a indywidualna się zaciska. Z zmiany dla PE-LD dopasowuje się głównie zgrzewanie. Zgrzewanie doczołowe (średnice powyżej 90mm) polega na rozgrzaniu końców łączonych rur i ściśnięciu ich aż do zastygnięcia zgrzewu. Ważne jest współśrodkowe połączenie rur i brak wypływki zgrzewu do zabiegu. W sukcesu elektrozłączek (średnice do 90mm) końce łączonych rur ciągnie się do złączki, jaka jest pasowana działaniu prądu elektrycznego. Stosując dobre adaptery (złączki przejściowe) można połączyć rury z polietylenu z rurami stalowymi.

Polibutylen wybiera się znaczną elastycznością. Można układać przewody stosując tzw. system kablowy – przewód zwiększa się ze zwoju, wyginając go zgodnie z stanem pomieszczania bez utraty dla własności materiału. Ogranicza to używanie liczby kolan – ręcznie z rury PB można dokonać łuk odpowiadający ośmiu średnicom zewnętrznym. Ograniczeniem tego wyjścia jest konieczność zastosowania dodatkowych podpór. Rura jest trwała na zmiany prędkości – w współczesnym na gwałtowny wzrost prędkości; wykazuje i wysoką udarność – te związki sprawiają, że kształtuje się do budowy zagrożonych uderzeniem hydraulicznym. Polibutylen jest silny na temperatury do -15ºC, dzięki czemu nie ma zastrzeżeń co do warunków montażu.

Rury polibutylenowe stosuje się poprzez zgrzewanie elektrooporowe lub polidyfuzyjne. Zgrzewanie polidyfuzyjne polega na podgrzaniu zewnętrznej części rury i wewnętrznej części kształtki, którą następnie nakłada się na rurę. W stylach instalacyjnych producenci proponują specjalne złączki wciskowe (rozbieralne) z pierścieniem uszczelniającym, dzięki którym nie jest niezbędne stosowanie specjalistycznych narzędzi.

Polipropylen wyróżnia się wysoką sztywnością oraz również jak PVC tworzony jest drogami tradycyjnymi. Ma szeroki zakres pracy: wykazuje kruchość tylko w temperaturach poniżej -40ºC, a odpowiednie odmiany (PP-3) pozwolą na stosowanie ciała w temperaturach nawet do 120ºC. Przejawia się te wielką wytrzymałością na budowę żrących substancji chemicznych.

Rury polipropylenowe dodaje się przez zgrzewanie (kielichowe – do 40mm wielkości i elektrooporowe) pożądaj przez łączniki gwintowane i kołnierzowe.

Tworzywa sztuczne do kanalizacji

W kanalizacji wykorzystuje się polichlorek winylu, polietylen wysokiej twardości i poliproylen. Polichlorek winylu jest podawany ze powodu na niewielką cenę, wytrzymałość, siłę na uderzenia również na zgniecenia. Polietylen wysokiej gęstości (HDPE) wykazuje wysoką siła na ścieranie. Polipropylen (koopolimer blokowy PP-HT) posiada piękne jakości mechaniczne w nieznacznym stopniu uzależnione od temperatury – m. in. zachowuje wysoką udarność w niewielkiej temperaturze również wytrzymałość na działanie ścieków wysoce korozyjnych (np. przemysł chemiczny).

W budowy kanalizacyjnej powstają uciążliwe dźwięki, które przyrządzane są przez ścianki (drgania wywołane przepływem ścieków), kształtki i łączniki (miejsca zmniejszenia średnic również zmian kierunki), odsadzki (połączenie dwóch wymienionych źródeł) oraz przejścia przez szachty. Rowiązaniem jest kanalizacja niskoszumowa (cicha). Podstawą do przeprowadzenia takich systemów przeważnie jest polipropylen lub polietylen, których skład uzupełniony stanowi o minerały lub o własne tworzywa sztuczne (np. ABS – najczęściej w powiązaniu z PVC). Istnieją więc rury trójwarstwowe – gładka warstwa wewnętrzna odpowiada za zachowanie warunków przepływu, środkowa pochłania drgania (tu wykorzystuje się udoskonalony materiał), zewnętrzna płaci za parametry wytrzymałościowe całej rury. Uzupełnieniem są właściwe techniki połączeń (np. kielichy z uszczelką tłumiącą).

Tworzywa sztuczne w instalacjach grzewczych

Miejsce ma tu przede każdym odporność rur na rozszerzalność temperaturową. Do budowy grzewczych należy to dobierać rury, których temperatura pracy ciągłej stanowi nie prostsza niż (dla danego ciśnienia w instalacji) temperatura zasilania czynnika grzewczego. Poszukuje się te rozwiązań technicznych, które pozwolą ograniczyć rozszerzalność temperaturową – np. podczas produkcji rur do materiału kładzie się cząsteczki innych substancji poprawiających właściwości materiałowe lub tworzywa zbliża się z innymi produktami (aluminium, włókno szklane): powstają rury zespolone oraz rury warstwowe („sandwich”).

Materiał, z którego wykonano ściankę rury nie jest jednorodny – między dwiema warstwami tworzywa (najczęściej polietylen lub polipropylen) plasuje się warstwę, która poprawia własności cieplne (zmniejsza rozszerzalność) – aluminium lub stabilizowane tworzywo sztuczne (np. Stabi Glass®– polipropylen wzmocniony włóknem szklanym). Przy montażu powinien zwrócić uwagę na właściwe łączenie rur warstwowych: przycinając je, należy „obrać” warstwy zewnętrzne tak, żeby stała tylko wewnętrzna warstwa tworzywa sztucznego – technologie przewidziane do stosowania rur warstwowych to techniki charakterystyczne dla łączenia rur z tworzyw sztucznych.

Rury z tworzyw sztucznych kształtują się same do wodnego ogrzewania podłogowego – dzięki elastyczności, rury można szybko montować w pętle. Najlepszy jest tu polibutylen, jaki zapewne stanowić rozwijany z dalekiego zwoju i tworzony ręcznie, bez stosowania kształtek i łączników. Dzięki temu mocna układać pętle ogrzewania podłogowego z pojedynczych odcinków (maksymalna długość jednej pętli to ok. 120 m). Ze względu na niebezpieczeństwo przenikania tlenu, rury pragną być pokryte zewnętrzną warstewką antydyfuzyjną (najczęściej jest więc napylone aluminium). Kojarzy się także rury warstwowe oraz rury z polietylenu sieciowanego, sprzedawane w zwojach. Zastosowane rury muszą istnieć dobrane do kariery w temperaturze wody grzewczej (przeważnie stanowi obecne 55ºC) a przy dobrym ciśnieniu.