Fachowy instalator
Nakło nad Notecią, woj. kujawsko-pomorskie

Instalacje z tworzyw sztucznych

Piątek, 09 Lipiec 2010

Fot: Perfexim

Cechy rur z tworzyw sztucznych

Tworzywa sztuczne są bardzo lekkie, łatwe w montażu (i ewentualnym demontażu) i tanie. Ich wewnętrzne ścianki są gładkie - straty ciśnienia hydraulicznego są niewielkie (można zatem stosować mniejsze średnice) i nie pojawiają się osady. Sam materiał nie wpływa na jakość wody - nie rozwija się błona biologiczna (wyjątkiem mogą być połączenia klejone stosowane w rurach PVC) oraz nie zachodzi korozja elektrochemiczna. Rury z tworzyw sztucznych słabo przewodzą ciepło, dzięki czemu w zastosowaniach do wody i kanalizacji nie ma konieczności ich izolowania. Rury z tworzyw sztucznych mają jednak znaczny współczynnik rozszerzalności cieplnej (zależnie od tworzywa 0,08-0,18 mm/(m•K)). Oznacza to, że odcinek rury o długości 1 m rozszerzy się nawet o 4 - 9 mm - jeśli założymy, że rury montowane były w temperaturze 10ºC, a płynąca woda ma temperaturę 60ºC. Oznacza to, że rury „pracują” i mogą w nich powstawać naprężenia - konieczna jest kompensacja: zmiany kierunku rur, stosowanie kompensatorów U-kształtnych oraz kielichów kompensacyjnych pozwalających na swobodną pracę rur, odpowiednie sytuowanie uchwytów mocujących (podpór stałych i przesuwnych).

Wśród wad tworzyw sztucznych należy wskazać podatność na starzenie i małą odporność na niskie temperatury. Pod wpływem promieni UV rury niekorzystnie zmieniają swoje właściwości: pogarsza się ich wytrzymałość, a za to zwiększa podatność na uszkodzenia. Obserwuje się też, że są przepuszczalne dla gazów z otoczenia zewnętrznego. Niskie temperatury sprawiają, że rury stają się kruche i mniej wytrzymałe mechanicznie. Dlatego nie należy składować rur bez zabezpieczenia na powietrzu, należy chronić rury już zamontowane przed bezpośrednim wpływem światła słonecznego oraz unikać montażu w temperaturze ujemnej (konieczne dla szczególnie wrażliwego PVC!).

Tworzywa sztuczne w instalacjach wodociągowych

Polichlorek winylu (PVC) jest najbardziej sztywny, ale też najbardziej wrażliwy na wysokie temperatury - zakres pracy jest ograniczony od 0 do 60°C, zatem nadaje się tylko do przewodów wody zimnej i to tylko 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 różnych zakresów ciśnień), o średnicy 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. Ważne jest staranne wykonanie połączenia klejonego. Stosowane są też połączenia gwintowane (złączki fabryczne), także w miejscach, gdzie PVC należy połączyć z metalem (np. wyjście do baterii).
Polietylen (PE) dla instalacji wodnych występuje jako niskociśnieniowej (PELD) oraz jako polietylen usieciowany (PE-X) - ten pierwszy jest wrażliwy na wzrost temperatury powyżej 20°C, ten drugi ma zakres stosowania 95°C. Polietylen jest elastyczny, dzięki czemu dla pewnego zakresu średnic łuki, podejścia i pętle mogą być wykonywane poprzez gięcie rur, bez konieczności stosowania kształtek, a drgania są wytłumione i instalacja pracuje cicho.
Do łączenia rur PE stosuje się złączki zaciskowe i samozaciskowe, elektrozłączki, zgrzewanie doczołowe oraz połączenia gwintowane i kołnierzowe. Ponieważ PE-X nie może być klejony ani zgrzewany, do połączeń rur z tego materiału stosuje się złączki zaciskowe: skręcane ręcznie z pierścieniem, zaprasowywane zaciskarką lub zaciskane praską hydrauliczną. Odmianą połączeń zaciskowych są połączenia samozaciskowe – na rurę nakłada się pierścień zaciskowy, a następnie rozszerza ją ekspanderem. W tak przygotowaną rurę wsuwa się kształtkę metalową, rura powraca do pierwotnego kształtu (tzw. pamięć kształtu) i sama się zaciska. Z kolei dla PE-LD stosuje 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 oraz brak wypływki zgrzewu do środka. W przypadku elektrozłączek (średnice do 90mm) końce łączonych rur wsuwa się do złączki, która jest poddawana działaniu prądu elektrycznego. Stosując odpowiednie adaptery (złączki przejściowe) można połączyć rury z polietylenu z rurami stalowymi.
Polibutylen wyróżnia się znaczną elastycznością. Można układać przewody stosując tzw. system kablowy - przewód rozwija się ze zwoju, wyginając go zgodnie z kształtem pomieszczania bez szkody dla własności materiału. Ogranicza to stosowanie liczby kolan - ręcznie z rury PB można wykonać łuk odpowiadający ośmiu średnicom zewnętrznym. Ograniczeniem tego rozwiązania jest konieczność zastosowania dodatkowych podpór. Rura jest odporna na zmiany prędkości - w tym na gwałtowny wzrost prędkości; wykazuje też wysoką udarność - te cechy sprawiają, że nadaje się do instalacji zagrożonych uderzeniem hydraulicznym. Polibutylen jest odporny na temperatury do -15ºC, dzięki czemu nie ma ograniczeń co do warunków montażu.
Rury polibutylenowe łączy się poprzez zgrzewanie elektrooporowe lub polidyfuzyjne. Zgrzewanie polidyfuzyjne polega na podgrzaniu zewnętrznej części rury i wewnętrznej części kształtki, którą następnie nasuwa się na rurę. W systemach instalacyjnych producenci proponują specjalne złączki wciskowe (rozbieralne) z pierścieniem uszczelniającym, dzięki którym nie jest konieczne stosowanie specjalistycznych narzędzi.
Polipropylen cechuje się wysoką sztywnością i podobnie jak PVC montowany jest metodami tradycyjnymi. Ma szeroki zakres pracy: wykazuje kruchość dopiero w temperaturach poniżej -40ºC, a odpowiednie odmiany (PP-3) pozwalają na stosowanie tworzywa w temperaturach nawet do 120ºC. Wykazuje się też dużą odpornością na zawartość żrących substancji chemicznych.
Rury polipropylenowe łączy się przez zgrzewanie (kielichowe – do 40mm średnicy i elektrooporowe) lub przez łączniki gwintowane i kołnierzowe.

Tworzywa sztuczne do kanalizacji

W kanalizacji wykorzystuje się polichlorek winylu, polietylen wysokiej gęstości i poliproylen. Polichlorek winylu jest ceniony ze względu na niską cenę, wytrzymałość, odporność na uderzenia i na zgniecenia. Polietylen wysokiej gęstości (HDPE) wykazuje znaczną odporność na ścieranie. Polipropylen (koopolimer blokowy PP-HT) ma dobre własności mechaniczne w małym stopniu zależne od temperatury – m. in. zachowuje wysoką udarność w niskiej temperaturze i odporność na oddziaływanie ścieków wysoce korozyjnych (np. przemysł chemiczny).
W instalacji kanalizacyjnej powstają uciążliwe dźwięki, które wytwarzane są przez ścianki (drgania wywołane przepływem ścieków), kształtki i łączniki (miejsca zmniejszenia średnic i zmian kierunki), odsadzki (połączenie dwóch wymienionych źródeł) oraz przejścia przez szachty. Rowiązaniem jest kanalizacja niskoszumowa (cicha). Bazą do wykonania takich systemów najczęściej jest polipropylen lub polietylen, których skład uzupełniony jest o minerały lub o inne tworzywa sztuczne (np. ABS – najczęściej w połączeniu z PVC). Są to rury trójwarstwowe – gładka warstwa wewnętrzna odpowiada za zachowanie warunków przepływu, środkowa pochłania drgania (tu stosuje się udoskonalony materiał), zewnętrzna odpowiada za parametry wytrzymałościowe całej rury. Uzupełnieniem są odpowiednie techniki połączeń (np. kielichy z uszczelką tłumiącą).

Tworzywa sztuczne w instalacjach grzewczych

Znaczenie ma tu przede wszystkim odporność rur na rozszerzalność temperaturową. Do instalacji grzewczych należy więc dobierać rury, których temperatura pracy ciągłej jest nie niższa niż (dla danego ciśnienia w instalacji) temperatura zasilania czynnika grzewczego. Poszukuje się też rozwiązań technicznych, które pozwalają ograniczyć rozszerzalność temperaturową - np. podczas produkcji rur do materiału wprowadza się cząsteczki innych substancji poprawiających właściwości materiałowe lub tworzywa łączy się z innymi materiałami (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) umieszcza się warstwę, która poprawia własności cieplne (zmniejsza rozszerzalność) - aluminium lub stabilizowane tworzywo sztuczne (np. Stabi Glass®– polipropylen wzmocniony włóknem szklanym). Przy montażu trzeba zwrócić uwagę na prawidłowe łączenie rur warstwowych: przycinając je, należy „obrać” warstwy zewnętrzne tak, by została tylko wewnętrzna warstwa tworzywa sztucznego - technologie przewidziane do łączenia rur warstwowych to technologie właściwe dla łączenia rur z tworzyw sztucznych.
Rury z tworzyw sztucznych nadają się też do wodnego ogrzewania podłogowego - dzięki elastyczności, rury można łatwo układać w pętle. Najlepszy jest tu polibutylen, który może być odwijany z długiego zwoju i formowany ręcznie, bez stosowania kształtek i łączników. Dzięki temu można układać pętle ogrzewania podłogowego z pojedynczych odcinków (maksymalna długość jednej pętli to ok. 120 m). Ze względu na niebezpieczeństwo przenikania tlenu, rury muszą być pokryte zewnętrzną warstewką antydyfuzyjną (najczęściej jest to napylone aluminium). Stosuje się także rury warstwowe oraz rury z polietylenu sieciowanego, oferowane w zwojach. Zastosowane rury muszą być przystosowane do pracy w temperaturze wody grzewczej (najczęściej jest to 55ºC) i przy odpowiednim ciśnieniu.

J.R.