Компенсация линейного расширения полипропиленовых труб
Alkstroy.ru

Строительный портал

Компенсация линейного расширения полипропиленовых труб

Предварительный расчет теплового расширения полипропиленовых труб

Расширение полипропиленовых труб – явление, которое возникает значительно чаще, чем у труб из стали. К тому же, у полипропилена такой эффект более выражен в длине. О расширении полипропиленовых труб для отопления, собственно, и пойдет речь в данной статье.

При укладке труб очень важно учитывать такое свойство как расширение, иначе через некоторое время случится деформация, а герметичность всей системы нарушится.

Стоит отметить, что в системах с подачей холодной воды, где ее температура имеет низкие показатели, коэффициент теплового расширения не учитывается. Это актуально только для систем с подачей горячей воды и отопления, в значительной степени – для особо длинных магистралей.

Зависимость структуры материала от воздействия температуры

Невзирая на то, изделия из полипропилена могут функционировать в условиях 170 ℃, размягчение материала происходит уже при достижении 140 ℃.

При монтировании таких труб в стены, с течением времени это может начать ее разрушать. Такого эффекта нет у труб из армированного материала, но последний имеет иной недостаток – труба может лопнуть.

Величины коэффициента теплового расширения

Стоит принимать во внимание, что армированные трубы имеют более высокий коэффициент теплового расширения в сравнении с неармированными изделиями.

Если не брать во внимание расширение ПП труб, вследствие воздействия высоких температур может сорвать крепежные клипсы, а на ровном отрезке магистрали может образоваться синусоидальное деформирование труб.

На таких участках скапливается воздух и уменьшается пропускная способность. В системах обогрева в таком случае снижается температура радиаторов, и разрушаются соединения.

У неармированных полипропиленовых труб коэффициент теплового расширения равняется 0,1500 мм/мК, а у изделий с дополнительным стекловолоконным армированием – 0,03-0,05 мм/мК. Естественно, что разница явная, и пренебрегать ею во время проведения работ не стоит.

Как показывает практика, ПП труба длиной 5 м под воздействием тепла увеличивается где-то на 11-17 мм.

Линейное расширение армированных полипропиленовых труб

У полипропилена значительные показатели коэффициента теплового расширения. Под воздействием высоких температур труба деформируется, что в большой степени негативно влияет на внешний вид помещения.

Для снижения линейного увеличения и улучшения прочности такие трубы армируют стекловолокном или алюминием.

Бывает несколько типов армирования. Вариант армирования алюминием осуществляют тремя способами: во внешнюю стенку изделия добавляют цельный слой алюминиевого листа; слоем алюминия усиливают внутреннюю стенку; армирование листом перфорированного алюминия (подробнее: “Как изготавливается труба армированная алюминием – возможные способы армирования полипропиленовых труб”).

Любое армирование при помощи алюминиевой фольги подразумевает применение нескольких слоев материала, склеенных между собой. Нередко это становится причиной того, что материал со временем начинает расслаиваться, что сильно влияет на качество проводимых работ.

Более надежным считается армирование труб при помощи стекловолокна (детальнее: “Характеристики труб армированных стекловолокном и способы их монтажа”). Этот слой располагается между слоями полипропилена. Получается три слоя материала, это не дает трубам в будущем деформироваться.

Коэффициент линейного расширения полипропиленовых труб с армированием и без представлен ниже:

  • Неармированные трубы имеют показатели 0,15 мм/мК, что составляет в пределах 10 мм на 1 м при температуре в 70 ℃.
  • Алюминиевое армирование позволяет сократить показатели до 0,03 мм/мК. При этом линейное удлинение полипропиленовых труб составляет порядка 3 мм на 1 метр.
  • При армировании стекловолокном показатели находятся на уровне 0,035 мм/мК.

Компенсаторы расширения труб ПП

Вследствие теплового расширения полипропиленовых труб из-за высоких температур, через некоторое время трубы удлиняются и начинают провисать. В связи с этим на магистралях, длина которых более 10 м, используют гибкие компенсаторы. Читайте также: “Как сделать теплоизоляцию полипропиленовых труб, какой материал использовать при этом”.

Расширительные компенсаторы являются простыми гибкими соединительными изделиями в форме завернутой петли. Эта деталь очень важна, так как она устраняет воздействие на магистраль высоких температур. К тому же, она защищает систему от повышенного давления. Кроме того, что деталь имеет невысокую стоимость, ее еще и легко устанавливать.

Разновидности компенсаторов

Бывают такие виды устройств для нивелирования теплового удлинения полипропиленовых труб:

  1. Осевые. Такие компенсаторы имеют крепежные направляющие элементы, и выполняют функцию неподвижных опор. Их легко устанавливать.
  2. Сдвиговые. Такие детали могут двигаться в двух направлениях. У них есть одно- или двухсильфонная гофра из нержавеющей стали. Их скрепление между собой происходит при помощи арматурного соединения.
  3. Поворотного типа. Благодаря им можно нейтрализовать линейное удлинение на отрезке поворота трубы и закрепить поворотный угол. Применяются такие детали в местах, где есть необходимость изменить направление сети под прямым углом.
  4. Универсальные. У таких устройств присутствуют три типа рабочего хода: угловой, поперечный и осевой. Такие изделия чаще всего используются при сооружении малой магистрали, а также тогда, когда нет возможности произвести монтаж компенсаторов сильфонного типа (прочитайте также: “Типы компенсаторов для полипропиленовых труб и способы их установки”).
  5. Фланцевого типа. Представляют собой устройства из резины для устранения температурного расширения полипропиленовых труб, а точнее, для подавления ударной волны, или для сглаживания осевых неточностей магистрали. Волна может возникать вследствие резкого увеличения давления внутри системы.

Закрепляются такие виды компенсаторов либо сварным, либо фланцевым способом.

Отличительные особенности компенсаторов:

  • Нейтрализация вихревого потока и установление нормального давления внутри труб.
  • Система получает достаточную герметичность.
  • Трубная магистраль прослужит дольше.

Вычисление коэффициента

Коэффициент теплового расширения полипропиленовых труб для отопления определяется используемым материалом. Существуют специальные формулы для проведения расчетов и недопущения неудобств во время монтажа системы.

Чтобы высчитать возможную деформацию труб в сантиметрах, нужно узнать коэффициент их расширения и длину. Рабочей температурой считают комнатную.

Сперва узнают разницу температур, затем ее умножают на длину трубы. Результат умножают на коэффициент расширения.

Приблизительный расчет

Если после проведения расчетов коэффициент равняется 20 мм, то это значит, что в процессе функционирования отопительной системы расширение полипропиленовых труб армированных стекловолокном достигнет 2 см. То есть при прокладке магистрали эти показатели в любом случае потребуется учесть.

Избавиться от лишних сантиметров можно так:

  • осуществить монтаж под прямым углом;
  • можно добавить несколько петлеобразных деталей;
  • произвести укладку труб П-образным способом.

Если вы сомневаетесь в правильности выбора материала, и в том, корректно ли произведены расчеты удлинения полипропиленовых труб при нагреве, можно доверить такую работу профессионалам.

Полипропиленовые трубы с каждым днем становятся все популярнее. Они недорогие, их легко укладывать. Немаловажным фактором для создания качественной магистрали является бдительный выбор материала. Приобретаемый товар должен быть максимально качественным.

Не лишним будет перед покупкой посоветоваться со знакомым сантехником. Непосредственно при выборе труб осматривайте их на возможные повреждения и трещины. И не забывайте о типе выбираемых изделий.

Коэффициент расширения для полипропиленовых труб: причины расширения, компенсаторы для труб

Коэффициент линейного расширения для полипропиленовых труб.

Полипропиленовые изделия не устойчивы к высоким температурам, изделия сильно расширяются в отличие от стальных аналогов. Коэффициент линейного расширения для полипропиленовых труб выражается в изменении длины.

Данное отличительное свойство учитывают во время укладки трубопроводов, чтобы не приводить к деформации либо нарушению герметичности стыков.

Внимание! Коэффициент расширения важен в системах отопления, водопроводах с горячей водой, работающих с высоким давлением.

Общие сведения

Изменение свойств материала под влиянием температуры. Трубы из полипропиленового материала могут выдерживать кратковременный показатель температуры около ста семидесяти градусов, но изделия становятся мягкими при температуре, равной ста сорока градусам.

Свойство деформироваться следует брать во внимание, когда трубы монтируют.

Если уложить трубопровод в стене, через некоторое время расширяясь, он может разрушить ее целостность. Армированная продукция не расширяется, но может лопнуть.

Чему равен коэффициент расширения. Если во время монтажных работ пренебречь данным свойством трубы из полипропилена, то во время перепада температуры может слететь крепежная клипса, а на линейных участках может образоваться деформация синусоидального типа.

Данный участок снижает пропускной показатель жидкости, также в трубе образуется воздушная пробка. В сети для отопления это выражается понижением обогревательных функций батарей, поломкой стыков.

Линейное расширение изделий, не имеющих армирование, равно 0.1500 мм / мК. Полипропиленовые трубы, имеющие армирование с помощью стекловолокна показатель значительно ниже и составляет предел от 0.03 – х до 0.05 –ти мм / мК. Разница между значениями очень велика, это качество армированной продукции тоже надо учитывать.

Подробности

Практическим путем проверили, пятиметровый трубопрокат из полипропиленового материала удлиняется от 11 – 17 миллиметров.

Расширение изделий, имеющих армирующий слой.

Полипропилен обладает высоким уровнем деформации, если повышается температура носителя.

Чтобы добиться снижения линейного расширения, при этом повысить прочность системы, трубы снабжают армирующим покрытием из стекловолокна либо алюминия.

Читать еще:  Установка контейнера на винтовые сваи

Виды армирования при помощи алюминия:

1.наносят слой при помощи алюминиевого листа сверху трубы.

2.алюминиевый лист наносят внутри трубы.

3.проводят армирование при помощи перфорированного алюминия.

Все методы представляют собой склеивание трубопроката из полипропилена и алюминиевой фольги. Данный способ малоэффективен, так как труба может расслаиваться, изменяя качество изделий в худшую сторону.

Процесс армирования при помощи стекловолокна является более функциональным и прочным. Данный метод предполагает, что внутри и снаружи трубы остается полипропилен, а между ними укладывают стекловолокно. Армирующая труба имеет три слоя. Такие трубы не подвержены тепловому изменению.

Сравнение показателя расширения до и после армирующей процедуры:

1.простые трубы имеют коэффициент в 0.1500 мм / мК, по-другому десять миллиметров на метр погонный, при изменении температуры на семьдесят градусов.

2.армированные трубопрокаты при помощи алюминия меняют значение до 0.03 мм/ мК, по-другому равно трем миллиметрам на погонный метр.

3.во время армирования стекловолокном показатель снижается до 0.035 мм / мК.

Полипропиленовые трубопрокаты с армированным слоем из стекловолокна применят в различных сферах.

Трубопрокаты имеют ряд положительных свойств:

1.имеют легкий вес.

3.противостоят образованию коррозии.

способны транспортировать химические вещества.

5.считаются чистыми с точки зрения экологии.

Особенности армирования труб из полипропилена. Армирующим материалом является цельная либо перфорированная фольга, которая имеет толщину 0.01 до 0.005 сантиметров. Материал прокладывают на стенке снаружи либо внутри изделия. Слои соединяют при помощи клея.

Фольга ложится сплошной прослойкой, которая становится защитой от кислорода. Большой объем кислорода образует коррозию на отопительных приборах.

Армирующий слой из стекловолокна образует три слоя, средний из них является стекловолокном. Его сваривают с полипропиленовыми соседними прослойками.

Так образуется максимально прочное изделие, наделенное малым показателем линейного расширения.

Внимание! Стекловолокно, как армирующий материал, имеет больше преимуществ, он монолитен и не расслаивается, в отличие от алюминиевого армирования.

Все изделия из полипропилена: армированные и неармированные, отличаются гибкостью, так как имеют большой показатель упругости.

Свойство делает сборку трубопроводов простым процессом, снижает затраты на время монтажа, потому что перед укладкой не требуется зачистка армирующего слоя из алюминия.

Что дают знания о коэффициенте расширения

Самое важное, почему необходимо знать о значении расширения, чтобы не разрушить систему, когда температура увеличивается. Этот фактор важен для отопительной сети, также водопровода с горячей водой. Его учитывают во время прокладки теплых полов.

Важно! Во время монтажа не стоит забывать, что линейное расширение увеличится до 1.5 миллиметров на метр трубопровода. Стекловолокно в качестве армирования снижает значение до шести раз.

Деформация труб приводит к повышению шума во время протока носителя, понижает уровень стабильности всей системы.

Важно! Для систем, которые подвергаются нагреву, подбирают изделия, имеющие самый низкий уровень тепловой деформации.

Особенности стекловолокна, как материала для армирования

Материал для армирования применяют сравнительно недавно. У стекляннной фибры самый низкий уровень расширения, равен 0.009 мм / мК.

Материал отличается прочностью во время нагрузок. Показатель в отличие от стали достигает значения до трех раз больше. Трубы со слоем из стекловолокна имеют достаточную прочность, эластичность, что снижает уровень теплового изменения.

Внимание! Стекловолокно добавляет полипропилену хорошие свойства, но сам материал имеет минус: хрупкость.

Учитывая данный недостаток стекловолокно стали укладывать между полипропиленом, материалы соединяют на уровне молекул.

Почему три слоя для армированной трубы считается оптимальным вариантом:

1.нельзя прокладывать стеклянными фибрами слои снаружи и внутри.

2.для слоя внутри стекловолокно считается опасным, частицы могут попасть в движущуюся воду.

Важно! Данный тип армирования обеспечивает стабильный показатель коэффициента изменения. Утверждение: на значение коэффициента трубы влияет количество фибровых частиц, не является верным.

На коэффициент влияет объем прослойки, содержащая стекловолокно. У различных марок обозначение коэффициента достигает до 10-ти процентов.

Выполняя разные расчеты для сборки систем из этих изделий, определяя количество компенсаторов, советуют учитывать среднее значение расширения, равное 0.05 мм / мК.

Что такое компенсаторы для труб из полипропилена

Деформация труб от расширения во время перепада температур приводит к их провисанию из-за удлинения. В системах длиной десять метров и более используют компенсаторы гибкого типа.

Компенсатор представляет деталь для соединения элементов в виде гибкой завернутой петли.

Элемент конструкции защищает трубы во время расширения при перепадах температуры либо давления в системе.

Внимание! Деталь имеет небольшую цену, легкий монтаж, но намного увеличивает прочность и износостойкость всей сети.

Разновидности компенсирующих устройств:

1.осевое устройство служит фиксированной опорой, их легко собирать.

сдвиговое устройство перемещается в две стороны, выполнены с помощью нержавеющей стали, между собой скрепляются посредством арматурного соединения.

3.поворотное устройство применяют в местах поворотов, закрепляя углы. Их используют, где направление изменяется под прямым углом.

4.универсальное устройство имеет три типа работы: угловой, осевой, поперечный тип движения. Используют в небольших сетях, или, когда нет возможности установить сильфонные устройства.

5.фланцевое устройство представляют собой сильфонное устройство, выполненное из резины, при помощи него нивелируют действие ударной силы во время повышения давления. Данное устройство подходит для выравнивания осевой неточности сети.

Компенсаторы монтируют при помощи сварки либо фланцев.

Применение компенсаторов имеет свои достоинства:

1.исключают вихревые потоки, стабилизируют давление в середине трубопрокатов.

2.образуют герметичность системы.

3.увеличивают срок службы.

Как вычислить коэффициент

Чтобы вычислить коэффициент, применяют инженерную формулу.

Для определения деформации в сантиметрах, необходимо знать коэффициент изменения, длину трубопроката. Рабочая температура равна комнатному значению.

Первым делом определяют разницу температуры, далее умножают на показатель длины. Коэффициент умножают на получившуюся цифру.

Во время вычислений получился коэффициент равный двадцати миллиметрам. Значит, в сантиметрах изменение будет равно двум. Во время укладки сети этот показатель необходимо учитывать.

Как компенсировать получившиеся сантиметры:

1.укладывать сеть, применяя прямые углы. С одной стороны трубы, лучше сзади, оставляют зазор, чтобы было место для деформации. Как правило, трубы отклоняются, образуя острый угол.

2.в сеть монтируют компенсаторы в форме петли.

3.укладывают трубы в виде буквы П, стыкуя скользящую опору с недвижимой. Так понижается расширение.

Внимание! Зная способы компенсации, рассчитывают пространство и выбирают подходящий метод.

Линейное расширение при монтаже трубопроводов из полипропиленовых труб

Пластиковые трубы имеют множество преимуществ перед металлическими, однако пластиковая трубопроводная арматура имеет свои особенности, которые нужно учитывать при проектировании и монтаже внутридомовых инженерных систем. Речь идет о температурном или линейном расширении.

Что такое линейное расширение

Линейное расширение – это увеличение длины трубопровода при воздействии температуры теплоносителя и окружающей среды в силу физических свойств полимеров, которые обусловливают изменения структуры материала под воздействием перепадов температуры.

Полипропилен имеет достаточно высокий коэффициент температурного 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, т.к. в противном случае это приведет к деформации, срыву креплений, завоздушиванию и снижению теплоотдачи батарей.

Если выполнить монтаж инженерной системы без учета этой особенности полимера, это может привести к деформации и неисправностям в работе трубопровода, особенно при установке системы большой длины (от 10 м).

На практике линейное расширение выглядит как сдвиг участка трубопровода: трубы в местах поворотов и фланцевых соединений словно отклоняются от вертикальной оси приблизительно на 1,5-1,7 см.

Ошибки в проектировании, когда специалист забывает учесть коэффициент температурного расширения (КТР), часто приводят к отклонению трубы от заданной оси, из-за чего участок трубопровода выглядит волнообразным.

Отсутствие специальных компенсирующих элементов приводит к тому, что трубы начинают прогибаться, провисать и деформироваться, что существенно снижает срок эксплуатации.

Для расчета необходимой длины трубопровода, а также мест установки компенсаторов используется специальная формула. В ней учитывается температура окружающей и рабочей среды, тип материала (армированный/неармированный полипропилен), длина участка. Полученный коэффициент переводят в сантиметры и добавляют к расчетной длине трубопровода.

Это важно! Расчет коэффициента температурного 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 этот параметр брать во внимание при монтаже не нужно.

Зависимость структуры материала от воздействия температуры

Следует отличать максимальную температуру, которую могут выдержать ПП-трубы, от их реальных физических свойств. Несмотря на то, что производитель указывает показатель температуры плавления полипропилена 170 °С, на самом деле полипропиленовые изделия начинают размягчаться уже при 135-140 °С.

Установка таких труб без учета температурного расширения – это не просто риск деформации. Последствия ошибок в проектировании инженерных систем могут быть значительные:

  • происходит срыв крепежных элементов;
  • на деформированном участке скапливается воздух, снижающий пропускную способность системы (т.н. завоздушивание);
  • температура радиаторов и стояков снижается, система работает менее эффективно;
  • трубы лопаются, возникают утечка теплоносителя.

Важно! Для монтажа инженерных систем используются неармированные и армированные ПП-трубы. Вторые имеют дополнительный слой, который защищает внешний слой полимера от перегрева. Благодаря этому снижается коэффициент температурного расширения трубы, но полностью он не нивелируется.

У армированных полипропиленовых труб КТР меньше, но его все равно нужно учитывать.

Читать еще:  Заземление бензогенератора своими руками

Усредненные показатели коэффициент температурного расширения:

  • неармированные – 0,15 мм/мК;
  • армированные металлом – 0,03 мм/мК;
  • армированные стекловолокном – 0,035 мм/мК.

На деле коэффициент температурного расширения для неармированных ПП-труб 0,15 мм выглядит как удлинение участка на 1 см на каждый метр трубопровода, если температура рабочей среды достигнет 70°С.

Внимание! Это не означает, что труба длиной 5 м удлинится на 5 см при запуске горячей воды. В системах горячего водоснабжения температура воды составляет максимум 65°С, следовательно коэффициент расширения также будет меньше.

Но, в конечном счете, при расчете длины инженерной системы нужно учитывать реальные температурные показатели. Для системы отопления длина трубы может увеличиться на 5 см и более.

Расчет коэффициента расширения для различных видов труб

Существует формула для расчета расширения полипропиленовых труб при нагреве, позволяющая определить, насколько увеличится длина трубопровода:

  • Д — искомая длина участка после нагрева;
  • к — коэффициент температурного расширения;
  • ДТ — проектная длина трубопровода в метрах;
  • t – разница температур между воздухом в помещении и теплоносителем.

Например, для установки системы отопления протяженностью 10 метров и проектной температурой теплоносителя 90 °С будут использоваться армированные алюминием полипропиленовые трубы.

Температура в комнате во время монтажа составляет 25 °С. Используя формулу, можно определить длину участка после нагрева: 0,03*(90-25)*10 = 19,5 мм.

То есть к трубопроводу из армированного полипропилена протяженностью в 10 м при проектировании необходимо еще добавить запас длины 1,95 см.

Монтаж с учетом показателя линейного расширения

При монтаже трубопровода для горячего водоснабжения и отопления (в т.ч. системы «теплый пол») обязательно нужно учитывать удлинение трубы в результате воздействия высокой температуры.

Оптимальный выбор изделий для установки трубопровода – армированные трубы со стекловолоконным или алюминиевым внутренним слоем. Армирование — слой фольги или стекловолокна — поглощает часть тепловой энергии от теплоносителя и сокращает коэффициент температурного расширения полимера. Благодаря этому потребность в компенсации физических изменений будет также снижена.

Правила монтажа труб с учетом линейного расширения:

  • между трубопроводом и стеной в помещении необходимо оставить небольшой зазор, т.к. трубы могут отклоняться от своей оси при нагреве и идти волнообразно;
  • особенно важно оставить небольшие зазоры в углах помещений, где трубы соединяются поворотными муфтами или фланцами;
  • на длинных участках трубопровода устанавливают специальные компенсаторы линейного расширения, которые одновременно фиксируют трубопровод в своей плоскости, но позволяют ей смещаться по направлению монтажа;
  • желательно снизить количество жестких стыков, чтобы обеспечить гибкость трубопроводу.

В некоторых системах горячего водоснабжения и отопления на базе армированных и неармированных изделий можно увидеть различные способы т.н. самокомпенсации температурного расширения за счет упругой деформации полипропилена.

Чаще всего используются петлеобразные компенсирующие участки – кольцевые повороты с подвижной фиксацией на стене. Петля, полученная в результате такой установки, сжимается и расширяется при нагревании/остывании теплоносителя, не влияя на положение и геометрию трубопровода на остальных участках.

Компенсаторы расширения труб

Кроме самокомпенсации, предотвратить деформацию труб в результате температурного расширения можно с помощью дополнительных приспособлений – 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 типов:

  1. Осевые (сильфонные) – приспособления в виде двух фланцев, между которыми находится пружина, компенсирующая сжатие и расширение участка трубопровода. Крепятся неподвижно к опоре.
  2. Сдвиговые – используются для компенсации осевого отклонения участка трубопровода при температурном расширении.
  3. Поворотные – устанавливаются на участках поворота магистрали для уменьшения деформации.
  4. Универсальные – объединяют расширения во всех направлениях, компенсируя поворот, сдвиг и сжатие трубы.

Компенсатор Козлова

Существует также новый вид устройства, названный в честь своего разработчика – компенсатор Козлова. Это более компактное устройство, внешне напоминающее участок трубопровода из полипропилена.

Внутри компенсатора находится пружина, которая поглощает энергию расширения труб в пределах участка, сжимаясь при нагреве воды и расширяясь при остывании. Преимущество компенсатора Козлова перед другими видами приспособлений – более легкий и простой монтаж, а также сокращение расхода арматуры.

В отличие от петлеобразного участка, при монтаже компенсатора Козлова достаточно соединить участок труб фланцевым или сварным способом.

Расширение полипропиленовых труб: коэффициент при нагреве и отоплении

Проблемы полипропиленовых труб диаметром 20, 25, 32 мм

Несмотря на все положительные стороны, присущие пластиковым изделиям, есть и отрицательные. Недостатки полипропиленовых труб:

  1. Изменение геометрическим размером (под действием повышенных температур происходит линейное удлинение полипропиленовых труб).
  2. Преждевременное «старение» материала под действием прямых солнечных лучей.
  3. Размягчение пластика при высоких температурах (выше 95 °С) и давлении.

Значительное удлинение полипропиленовых труб при нагреве объясняется увеличенным коэффициентом линейного расширения, по сравнению с металлическими аналогами. Опасность этого явления – нарушение целостности декоративного покрытия, под которым спрятана труба. Через определенный промежуток времени на нем обязательно появятся трещины. Казалось бы, можно ограничиться наружным монтажом, но в этом случае наблюдаются неопрятные волны вместо длинной прямой линии.

Что же делать? Ответ прост – армировать пластиковый материал! Подобная конструкция представляет собой специальный армированный слой, окруженный с двух сторон слоями пластика.

Армированные пластиковые трубы хороши тем, что образуется жесткий каркас, который не позволяет трубам расти в длину или расширяться. При этом отдельные полимерные молекулы извиваются змейкой, но общая структура остается неизменной.

Виды армирования: коэффициент линейного теплового расширения, кислородопроницаемость и другие технические характеристики

Когда рабочая среда нагревается до 70 градусов полипропиленовые трубы способны удлиняться до 1,7 см. Это важно учитывать в монтаже и при проектировании теплового водоснабжения здания. А также, при подведении отопления. Иначе трубы деформируются, крепления сорвутся, теплоотдача батарей снизится.

Чтобы грамотно рассчитать коэффициент расширения труб, специалисты пользуются формулой. Это дает возможность определить размер увеличения полипропиленовых труб различных видов. Формула эта выглядит так: Д=к*ДТ*t.

Приведем подробную расшифровку символов:

  • Д — длина увеличенного участка после нагревания;
  • к — коэффициент температурного расширения;
  • ДТ — проект длины трубопровода в метраже;
  • t — температурная разница между носителем и воздухом в здании.

К примеру, чтобы установить систему отопления длиной в 10 метров и температурой теплоносителя в 90 градусов, с использованием армированных полипропиленовых труб. Температура в здании в процессе работы достигает 25 градусов. Строго по формуле определяется длина участка при его нагреве 0,03*(90-25)*10=19,5 мм.

Следуя из этого, к полипропиленовому трубопроводу длиной 10 м. в момент проектирования надо добавить не менее 19,5 мм. запаса.

Армированный полипропилен создает непреодолимый барьер – молекулы кислорода не диффундируют, а, значит, можно избежать окисления стенок котла или радиатора. К тому же материал используемого армирующего каркаса влияет на свойства готовой конструкции. Чтобы не ошибиться при выборе того или иного материала, следует более подробно изучить характеристики алюминия и стекловолокна.

Труба, армированная алюминием, отличается не только по диаметру, но и по расположению армирующего слоя – возможно:

  • нанесение цельной (сплошной) или перфорированной алюминиевой фольги по всей наружной поверхности – образуется внешняя защитная оболочка;
  • использование алюминиевого листа (фольга), который располагается по центру изделия или смещен в сторону внутренней поверхности, что можно понять, только по срезу детали.

В первом случае достаточно сложно обеспечить качественное соединение гладкого алюминия с основным материалом, в результате чего могут образовываться пузыри в местах скопления молекул воды (проникают из системы). Этого недостатка лишено конструкция, в состав которой входит перфорированная фольга (обеспечивается хорошее сцепление с материалом-основой и допустимый коэффициент кислородопроницаемости).

Во втором же случае производитель гарантирует:

  • низкую степень проникновения молекул свободного кислорода;
  • сниженный коэффициент термического расширения.

Из такого полимера выполняются трубы малого диаметра, которые работают без избыточного давления потока

Полипропилен армированный стекловолокном – альтернатива алюминиевому каркасу. Но, такие изделия характеризуются повышенной чувствительностью к воздействию внутреннего давления (наблюдается расширение полипропиленовых труб армированных стекловолокном, применяемых в трубопроводах, которые работают при повышенных давлениях).

Армирование композитным материалом, который состоит из смеси полипропилена со стекловолокном. При этом внешнюю и внутреннюю сторону детали изготавливают из полипропилена, а композитный каркас располагается в центре (средний слой).Полипропиленовые трубы, армированные стекловолокном получаются следующим образом:

  • Изготовление трехслойной конструкции, сердцевина которого – прослойка стекловолокна, окруженная пластиком.
Читать еще:  Строительство подвала из кирпича

Стекловолоконные трубы – своеобразный многослойный монолит (чаще трехслойный), в котором слои свариваются между собой. В этом случае получается двойной эффект – полипропилен склеивает волокна, которые в дальнейшем не позволяют изделию деформироваться. Полипропиленовые трубы армированные стекловолокном — это качество на высшем уровне.

Особенности монтажа труб для горячей воды (отопления и водоснабжения): цена вопроса не велика

Монтаж армированных полипропиленовых труб достаточно прост и эффективен. Он заключается в последовательной сварке (или пайке) отдельных элементов.

Стандартный набор инструментов, которые могут понадобиться:

  • Паяльник (или специфический сварочный аппарат) – пригодится при пайке раструбов.
  • Труборез или подходящие кусачки.
  • Приспособления, с помощью которого снимается фаска.
  • Прибор для удаления алюминиевой фольги (шейвер).
  • Специальные насадки.

Прежде чем приступить к непосредственной сборке магистрали, следует выполнить следующую последовательность действий (подготовительный этап):

  • Отмерять необходимую длину и отрезать нужный участок.
  • Снять фаску по внешнему краю, воспользовавшись фаскоснимателем.
  • Очистить (обезжирить) стыки – места, в которых элементы будут соединяться между собой.

Пластиковая труба для воды выделяется на фоне остальных многообразием фитингов и диаметров

Полипропиленовые трубы армированные алюминием для отопления нуждаются в дополнительной подготовительной операции – зачистке, благодаря чему армированная труба не начнет расслаиваться. К тому же это позволит уберечь алюминий от электрохимического разрушения и возможных протечек.

Снять фольгу, находящуюся под декоративно нанесенным пропиленом (микроскопическая толщина) закрепленную снаружи можно установив ее в простейшее приспособление (муфта с ножами) и выполнив 1…2 оборота.

Зачистка трехслойных элементов (армирующий каркас расположен между слоями пластика) выполняется немного сложнее – потребуется специальный торцеватель, который удаляет внутренний слой (около 1 мм), расположенный возле самого торца.

Нуждается ли в подобной операции труба армированная стекловолокном? Однозначный ответ – нет! Ведь внутренний слой мало отличается от пропилена.

Следующий шаг заключается в подготовке паяльника, для чего необходимо:

  1. Закрепить приспособление на специальной подставке.
  2. Включить нагревательный элемент – паяльник должен нагреться до 260 °С.

Теперь можно переходить к процессу пайки. Сварка полипропиленовых труб армированных стекловолокном заключается в плотном соединении двух изделий, края которых предварительно размягчены, в результате чего на стыке образуется монолитное соединение (происходит взаимная диффузия молекул соединяемых элементов).

  • Взять две подготовленные детали и установить их на гильзу и дорн (конусообразная цилиндрическая поверхность).
  • Прогреть их до того момента, когда материал начнет «плавиться». Затраченное на прогрев время зависит от типа деталей и толщины стенки (конкретные значения можно легко отыскать в специальных таблицах).
  • Снять элементы с нагревателя (действие необходимо выполнять одновременно) и быстро соединить между собой, обеспечив их неподвижность в течение двух-трех секунд. Этого времени достаточно, чтобы материал затвердел и образовался монолит.

Учет показателей линейного расширения при монтаже

Оптимальным выбором для изготовления трубопроводов являются армированные стекловолокном материалы. Они обработаны фольгированным слоем либо стекловолокном. Это помогает поглощать тепловую энергию от теплового носителя и сокращать коэффициент расширения.

Следует учитывать, что расширение труб армированных стекловолокном также неизбежно при нагревании помещения. Поэтому, к данному материалу применяются все аналогичные расчеты.

Линейное расширение армированных полипропиленовых труб высчитывается всегда до начала монтажных работ. Чтобы избежать неприятных «сюрпризов» после установки.

Монтаж отопительного трубопровода: все по ГОСТу

Поскольку подобные магистрали не нуждаются в регулярном техническом обслуживании, чаще всего они прокладываются внутри стен (закрытый вариант монтажа). А, значит, необходимо заранее разработать план монтажных работ и схему разводки труб по квартире (дому), привязанную к отдельным помещениям.

Построение подобного плана позволит значительно сократить количество деталей, соединяемых в подвешенном состоянии. Гораздо проще соединять отдельные ветви на монтажном столе, после чего соединить их в одно целое.

В случае наружного монтажа отопительный трубопровод закрепляется на стене при помощи специальных хомутов. Сначала хомут фиксируется на поверхности (используется саморез), а уже в него вставляется труба. Полипропиленовые трубы армированные стекловолокном пользуются большой популярностью в строительстве и производстве.

Механические компенсаторы необходимы для предотвращения деформации труб из-за их нагрева. Они устанавливаются на соответствующих участках трубопровода. Это своеобразные опоры способные к скольжению. Через них проходит труба.

Существует несколько разных компенсаторов:

Кроме перечисленных создан новый тип компенсатора, который назвали в честь его разработчика — компенсатор Козлова. Удобное, компактное приспособление, сходное с участком трубы.

Расчет коэффициента линейного расширения и монтаж полипропиленовых труб

Правильно расположенные опоры и грамотно выполненная трубная разводка помогут решить проблему тепловой деформации. В идеале нужно создать гибкую систему с минимальным количеством жестких узлов. Коэффициент линейного расширения полипропиленовых труб учитывается при расчетах длины деформируемого участка, а величина удлинения зависит от температуры рабочей среды и от вида материала.

Линейное расширение полипропиленовых труб

Способы компенсации

При проектировании системы отопления и водоснабжения обязательно учитывают коэффициент теплового расширения полипропиленовых труб. А при монтаже создают такие условия в зоне крепления, чтобы труба могла свободно перемещаться в диапазоне величины деформации. Этого можно добиться несколькими способами:

  • через компенсирующую способность трубопровода;
  • установкой температурных компенсаторов;
  • правильным размещением опор.

Между жестко закрепленными опорами используют компенсатор. Он бывает петлеобразным, П или Г-образной формы. Иногда прокладывают трубы «змейкой». В системе холодного водоснабжения линейным расширением можно пренебречь. Неподвижные опоры направляют удлинения в сторону элементов.

При монтаже отопительной системы между трубой и стеной нужно предусмотреть зазор. При использовании неподвижных опор труба не сможет удлиниться при повышении температуры. В подвижных креплениях труба имеет возможность продольно перемещаться. Фиксирующие опоры позволяют вытягиваться в осевом направлении, а скользящие крепления позволяют скользить.

Для потолочных конструкций подойдут опоры с ремешком. Лучшее решение в данном случае – пластмассовые крепления, они не могут нарушить целостность трубы, закреплять их нужно через промежутки равные 20 диаметрам трубы.

  • Фильтры и краны фиксируют неподвижными креплениями, при этом фитинги не должны упираться в опоры.
  • Прямолинейная прокладка изменяется на угловое соединение.
  • Компенсирующая муфта имеет запас длины, который будет достаточным, чтобы сформировать технологический зазор.
  • Монтаж полипропиленовых элементов проводят после расчетов (СНиП 41-01-2003, СП 40-101-96). Неверно выбранные расстояния между опорами ведут к прогибам трубы, а это создает дополнительную нагрузку на опоры.
  • При соединении труб сваркой фольгу удаляют, что затрудняет монтаж. Лишены подобного недостатка трубы армированные стекловолокном. Они прочны и не требуют зачистки.

Компенсатор Козлова

Новая разработка, которая предотвращает деформацию и продлевает срок эксплуатации систем отопления и водопровода. Устройство состоит из внешнего полипропиленового кожуха и двухслойной гофры из нержавейки. Подсоединение осуществляется переходными муфтами. Изделие подойдет для армированных и неармированных полипропиленовых труб. Рабочее давление: 16 атмосфер, максимальная температура рабочей среды: 100°С, максимальная компенсирующая способность на сжатие: 25 мм.

Сильфонный компенсатор состоит из сильфона и вспомогательной арматуры. Он уравновешивает возможные перемещения.

Расчет деформации

Коэффициент теплового расширения армированных изделий из полипропилена (К лр) составляет 0,03-0,05 мм/мК. При увеличении температуры на 60°С удлинение составит 2-3 мм (на каждый метр). С помощью таблицы можно определить расширение полипропиленовой трубы в зависимости от ее длины и разности температур (среды и воздуха). В режиме онлайн с помощью специальных программ также можно найти длину деформации.

Рассчитать удлинение трубы можно по формуле:

где I – величина продольной деформации в мм, a – коэффициент расширения, зависящий от материала трубы,

t – разница между температурой теплоносителя и температурой окружающей среды во время монтажных работ, L – длина трубы, на которую рассчитывают величину деформации.

Пример расчета. Узнаем, на какой отрезок удлинится изделие при монтаже системы отопления длиной 7 м из армированного полипропилена (температура воздуха 24°С, рабочая температура теплоносителя 90°С):

I = 0,03*7*(90-24) = 14 мм

Следовательно, при включении отопительной системы коммуникации станут длиннее на 14 мм.

Последствия неправильного монтажа:

  • при подаче теплоносителя в систему трубы нередко деформируются и «вырывают» крепежные элементы;
  • в верхней части трубопровода собирается воздух, вследствие чего его пропускная способность уменьшается, из-за слабого напора температура рабочей среды снижается;
  • иногда деформация элементов бывает такой сильной, что система отопления полностью выходит из строя.

При соединении труб сваркой фольгу удаляют, что затрудняет монтаж. Лишены подобно недостатка трубы армированные стекловолокном. Они прочны и не требуют зачистки.

Пластиковым трубам присуща гибкость, при деформации они изгибаются, не повреждаясь. Полипропиленовые изделия долговечны, не требуют покраски, не нуждаются в теплоизоляции и не ржавеют. Они просты при монтаже и не выделяют вредных веществ. Но при проектировании системы горячего водоснабжения или отопления следует обязательно учитывать способность пластика расширяться при повышении температуры и применять устройства, поглощающие перемещения.

Тематическое видео

Видео: виды компенсаторов.

Видео: тепловое расширение и сжатие труб.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector