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

Монтаж: расчеты и требования

У полипропиленовых труб с алюминиевым армированием коэффициент теплового расширения равен 3×10⁻⁵ 1/°С, а у обычных – 15×10⁻⁵ 1/°С. Из этого следует, что изменение температуры на 10 ⁰C увеличивает длину в первом случае на 0,3, а во втором – на 1,5 мм. Зная протяженность трубы и пределы изменения ее температуры, несложно подсчитать, на сколько она удлинится.

Предположим, система отопления монтируется при температуре 20 ⁰C, нагреваться она будет до 100 ⁰C. Получившаяся разница в 80 ⁰C заставит каждый метр армированных труб увеличиться на 0,3×8=2,4 мм, а обычных – на 1,5×8=12 мм. Если их длина 10 м, общий прирост составит 2,4×10=24 мм и 12×10=120 мм.

Для коммуникаций, предназначенных работать в условиях сильного нагрева, следует выбирать трубы с минимальным линейным расширением. Подойдут варианты, армированные алюминием или этиленвиниловым спиртом. Для подачи холодной воды можно использовать обычные полипропиленовые трубы, поскольку величина изменения температуры невелика. Максимальный перепад составляет 20 ⁰C в холодное время года, если они проходят по неотапливаемому подвалу.

Теплые полы монтируются в стяжках при 16-20 ⁰C, максимальная температура нагрева санитарными нормами допускается до 55 ⁰C. При такой разнице допустимо использование обычных труб. Несмотря на то что тепловое расширение изделий в стяжках и под штукатуркой гасится окружающим материалом, армированные варианты более надежны. Лучше подстраховаться, чтобы потом не долбить пол и стены.

Коммуникации, прокладываемые под штукатуркой, должны закрываться кожухами из вспененного полиуретана или полиэтилена. Этот метод называется «труба в трубе». Его применение снижает потери тепла на нагрев стен, а эластичность кожуха позволяет изделиям расширяться, разгружая тем самым внутреннее напряжение.

Полипропиленовые коммуникации крепятся к стенам на жестких и подвижных опорах. Первые не позволяют изделиям удлиняться при тепловом расширении. Они используются для разбивки водопровода на компенсационные участки. Для защиты стояка от проседания его жестко крепят под тройниками, у отводов и муфт, соединяющих трубы. На середине, между неподвижными креплениями, устанавливаются компенсаторы.

Второй вид крепежа не препятствует удлинению изделий при температурном расширении. С его помощью можно смонтировать коммуникацию, избежав проседания стояка. Поскольку при таком способе ничто не мешает движению труб, установка компенсаторов необязательна.

Прокладывая коммуникации в шахте или канале, необходимо предусматривать компенсацию температурного сдвига на ответвлениях. Ее можно осуществить путем добавления плеча изгиба, если расположить коммуникацию дальше от стены. Увеличение отверстия до размеров, достаточных для свободного перемещения отвода, или установка Г-образного компенсатора также решают проблему. Точки жесткого крепления стояка в шахте и канале должны располагаться на расстоянии не больше 3 метров между ними. На прямых участках коммуникаций из неармированных труб длиной более 10 м компенсаторы обязательно устанавливаются на стояках и отводах.

История появления полипропиленовых труб

Использование пластика началось в тридцатых годах 20 века. Сначала для производства труб применяли поливинилхлорид. Его основными недостатками являются выделение при эксплуатации канцерогенов и высокая пожароопасность. При этом надо помнить, что в процессе горения также будут производиться опасные для здоровья вещества.

На смену поливинилхлориду пришёл полиэтилен. Он продемонстрировал хорошие эксплуатационные качества, но его можно применять только для холодного водоснабжения.

Армированные полипропиленовые трубыИсточник trubaspec.com

Полипропилен не обладает упомянутыми недостатками и ограничениями. Они не меняют своих эксплуатационных качеств при нагреве или охлаждении, что делает их пригодными для широкого употребления при изготовлении труб. Их важными достоинствами являются неуязвимость для коррозии, отсутствие реакции на использование растворителей и экологичность применения. Установка полипропиленовых труб выгодна в связи со следующими причинами:

• Сохраняет свои эксплуатационные свойства на протяжении десятков лет.
• Простота монтажа. Небольшой вес делает перевозку более удобной.
• Вода, протекающая по таким трубам, не ухудшает качества.
• Нет необходимости проводить окраску труб.
• Не появляется ржавчина.
• Использование в системах отопления исключает образование конденсата.
• Рабочий диапазон температур составляет 0-95 градусов.
• Из-за низкой теплопроводности нет необходимости в дополнительной теплоизоляции.
• Внутри труб не образуются известковые отложения.
• При контакте с открытым огнём не происходит возгорания и не выделяется вредных для здоровья веществ.

Несмотря на хорошие эксплуатационные качества, пропилен обладает недостатком, о котором необходимо помнить — при нагревании труб происходит линейное удлинение полипропиленовой трубы. Если в системе температура превышает 95 градусов, это может привести к размягчению пластика.

Пример таблицы для расчёта теплового удлинения трубИсточник trubaspec.com

Разновидности труб

В случае с холодной жидкостью вопрос расширения не стоит, так как перепадов температуры нет, трубы не деформируются. Поэтому, при монтаже ХВС линейное расширение не учитывают.

Совсем другое дело горячая вода и отопление. Здесь параметр расширения будет актуальным.

Сейчас на рынке предложены различные варианты полипропиленовых труб, которые обладают различными коэффициентами расширения. Обычные материалы из полипропилена могут расширяться на коэффициент до 0,15.

class=»1″>Но существуют армированные трубы, коэффициент которых намного меньше – всего 0,03. Более высокая жесткость их обусловлена армированием стекловолокном или фольгой. Такие трубы изготовлены по принципу сэндвича, где армирующий материал находится внутри или между слоями трубы. При выборе труб со стекловолокном внутри, необходимо помнить, что во время монтажа этот внутренний слой необходимо зачистить, чтобы был контакт полипропилена с паяльником.

Рекомендации по выбору металлопластиковых труб

Принципиально различия, которые есть между различными брендами металлопластиковых труб, носят в основном не технический, а маркетинговый характер. Исключением можно считать металлопластиковые трубы Uni Pipe Plus с бесшовным алюминиевым слоем. Для допустимых классов эксплуатации подходят любые качественные металлопластиковые трубы независимо от толщины алюминиевого слоя или материала пластиковых слоев

При выборе металлопластиковой системы необходимо обращать внимание на известность бренда и поставщика.
Более важным чем тип металлопластиковой трубы является выбор типа фитингов, которые во многом определяют окончательную стоимость системы и допустимые условия монтажа. Подробнее в статье про различные виды соединительных фитингов для металлопластиковых труб.

Линейное расширение полипропиленовых труб и их компенсация

При проектировании и монтаже систем водоснабжения и отопления необходимо учитывать линейное расширение трубопровода при эксплуатации. На практике эти линейные удлинения (при повышении температуры в системах) заметны тем, что трубы деформируются, искривляются, теряют горизонтальное или вертикальное ориентирование, иногда вырываются из креплений. Для компенсации этих расширений используют несколько методов. Один из них – это на длинных участках трубопровода (более 3000мм) устанавливают компенсационные петли, которые позволяют «играть» в длине участкам труб и не позволяют вырываться из креплений. Для такого трубопровода используют подвижные крепления, для возможности движения в сторону компенсатора. Кроме компенсационной петли используют так называемые П-образный и Г- образный компенсаторы(колено), которые позволяют использовать систему без видимых изменений трубопровода.

Пример расчёта линейного расширения трубопровода ТМ Thermo Alliance.

Формула для расчета линейного расширения (сокращения):

∆L =α × L × ∆T

∆L — линейное расширение(мм)

α — коэффициент температурного линейного расширения(мм/°с)

L — длина трубы(от неподвижной опоры до уголка, в Г – образном компенсаторе(м)

∆T — разница температурного при монтаже эксплуатации(°С)

Пример 1:

α1=0.15 мм/м°С (Трубы ППР)

α2=0.03 мм/ м°С (Трубы ППР/Ал/ППР)

α3=0.05 мм/ м°С (Трубы Thermo Alliance Glass Fiber)

Т1 = 60°С (Температура при эксплуатации)

Т2 = 20°С (Температура при монтаже)

Решение:

∆L = 0.15 мм/м°С х 5м х 40°С = 30мм (Трубы ППР)

∆L = 0.03 мм/м°С х 5м х 40°С = 6мм (Трубы ППР/Ал/ППР)

∆L = 0.05 мм/м°С х 5м х 40°С = 10мм (Трубы Thermo Alliance Glass Fiber)

Компенсационное колено

Минимальная длина компенсатора расширения может быть рассчитана на основе следующей формулы:

Ls = C x √(D x ∆L)

Ls — длина компенсатора расширения, (мм)

С — константа материала (ППР = 20)

D — внешний диаметр трубы, (мм)

∆L — линейное расширение, (мм)

Компенсационное колено

Минимальная длина компенсатора удлинения может быть рассчитана на основе следующей формулы:

Ls = C x √(D x ∆L)

Ls — длина компенсатора удлинения, (мм)

С — константа материала (ППР = 20)

D — наружный диаметр трубы, (мм)

∆L — линейное расширение, (мм)

Пример 2:

Решение:

Ls = 20 х √ (40 х 30) = 693 мм

Для трубы с внешним диаметром 40 мм и длиной 5 м, которая имеет изменение направления с перепадом температур 40°С, необходимо поставить компенсатор 693 мм для распределения изменений по длине.

П-образный компенсатор

Если отсутствует возможность компенсирования расширения путем изменения направления, то рекомендуется использовать П-образный компенсатор.

Ширина П-образного компенсатора рассчитывается по следующей формуле:

Wk = 2x ∆L + SL

Wk — ширина компенсатора (мм) ∆L — линейное расширение (мм)

SL — 150 мм (безопасное расстояние)

Примечание: Wk должно быть больше или равно 10D

Пример 3:

∆L =30 мм (возьмем данные из Примера 1)

Решение:

Wk — 2 × 30 мм + 150 мм =210 мм

Необходимо установить П-образный компенсатор с шириной 210 мм.

Расчёт изменения длины трубопровода при изменении его температуры производится по формуле:

ΔL= α x L x Δt

ΔL — изменение длины трубопровода при его нагреве или охлаждении;

α — коэффициент теплового расширения константа мм/м С−¹;

• Для труб PN20 равен α = 0,15 мм/мК
• Для труб PN 25 (армированная аллюминием) равен α = 0,03 мм/мК

L — расчётная длина трубопровода;

Δt — разница температуры трубопровода при монтаже и эксплуатации °С(°К);

Δt = Tw-Tm Tw — рабочая температура жидкости в трубопроводе;

Tm — температура воздуха при монтаже.

Труба полипропиленовая с номинальным давлением PN25: технические характеристики

Несколько лет назад была разработана и выпущена в массовое производство труба ППР PN25. С ее техническими характеристиками можно ознакомиться в паспорте изделия.

Труба полипропиленовая с номинальным давлением PN25 является изделием высокого качества, несмотря на то, что появилась на рынке не так давно. Использование данной технологии позволило устранить проблему с высоким коэффициентом теплорасширения трубной продукции из пластика.

Данные выше характеристики позволяют применять ее в системе питьевого и горячего водоснабжения, при монтаже отопления и других инженерных коммуникаций. Для неагрессивных жидкостей и газов, не воздействующих на материал трубы, она также отлично подойдет.

Читайте материал по теме: Лучшие способы крепления полипропиленовых труб

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

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.

Линейное расширение полипропиленовых труб возникает в результате воздействия разных температур, в результате чего, возникает более или менее явное изменение размеров. На практике оно может проявляться как в увеличение размеров в случае повышения температур, так и в уменьшении при снижении температур.

Поскольку полимерные материалы имеют увеличенный по сравнению с металлами коэффициент линейного удлинения, то при проектировании систем отопления, холодного и горячего водоснабжения, производят расчёт удлинений или укорочений трубопроводов при возникающих перепадах температур.

Для чего нужно знать о коэффициенте теплового увеличения

Линейное увеличение необходимо учитывать всегда, иначе трубосеть может разрушиться при сменах температуры, транспортируемой среды

Это особенно важно для обогревательных и подводящих горячую воду систем

Немного в меньшей степени это касается системы «теплый пол». При прокладке полипропиленовой трубомагистрали нужно иметь в виду такую деталь. Каждый ее метр в последствие потерпит линейное увеличение почти в 1,5 мм.

Исходя из сказанного, формулируется первое правило при монтажных действиях: «Для трубопрокатной системы, которая подвергается большому нагреванию, рекомендуют подбирать сортамент с минимальным показателем теплового изменения.

Нюансы укладки трубопроводов

Стекловолокно стали использовать не очень давно. Стеклянная фибра отличается очень маленьким коэффициентом линейного изменения, это – 0,009мм/мК.

Также нужно заметить, что данная добавка отличается превосходной прочностью при разных нагрузках.

Смотреть видео

Если сравнить ее со сталью, то она в три раза больше. Из этого следует, что трубопрокатный сортамент со стекловолокном сочетает эластичность и прочность, а это обеспечивает понижение коэффициента расширения.

Этот минус нивелировали, создав трехслойные заготовки, где материалы скрепляются между собою на молекулярном уровне. Такое число слоев выбрали неспроста. А логика заключается в следующем:

• Ни внутренний, ни внешний слои не могут иметь дополнений из фибры.
• Для внутренней прослойки это не позволительно в целях гигиены, чтобы фибры не оказались в подаваемой воде.

Главной целью при массовом изготовлении данного трубопроката, стало соблюдение стабильной величины КР. И мнение, что линейное расширение такого трубопроката, зависимо только количества фибры, не правильное.

Некоторые особенности выбора

Широкая популярность армированных товаров, привела к тому, что некоторые изготовители для снижения стоимости производства применяют сырье низкого качества.

Смотреть видео

Отличить такой товар по внешнему виду сложно. Стекловолокно может быть разных оттенков, поэтому на цвет ориентироваться не советуют. У продавца нужно спросить сертификат, и он не должен препятствовать покупателю в детальном осмотре продукции.

Только изделия высокого качества соединяются в прочные стыки и характеризуются нужными антикоррозийными показателями.

Современный потребитель при монтаже обогревательной магистрали, отдает свое предпочтение полипропилену, усиленным фиброй. Высокие технические показатели этих видов дают возможность создать сеть любой сложности.

Главное, чтобы трубы были выбраны правильно и подходили к данной ситуации. Если есть какие-то сомненья по этому вопросу, то лучше попросить помощи у специалистов. Иначе работа принесет «плачевный» результат.

К решению вопроса следует подходить продуманно, и тогда сконструированная сеть будет функционировать очень длительный период, и не станет огорчать регулярными поломками.

Но, чтобы в полной мере использовать их самые хорошие качества, необходимо соблюдать советы производителей. И нельзя забывать о предохранении от контакта жидкости с армирующей средней прослойкой, для этого при укладке применяют специальный торцеватель.

Компенсатор 50 ПП

* При демонтаже унитаза может потребоваться выравнивание пола путем заливки цементно-песчаной смесью. Данная услуга не входит в указанную стоимость, оплата производится согласно п.22 настоящего прайса. ** Стоимость указана с учетом необходимого материал

Особенности монтажа водопровода из полипропиленовых труб

Для монтажа любого водопровода чаще всего сегодня используются именно полипропиленовые трубы. С их помощью организовывается горячее водоснабжение там, где температура теплоносителя не превышает +90 градусов, а давление в системе не поднимается выше 10 атмосфер.

Полипропиленовые трубы обладают рядом эксплуатационных преимуществ. Они очень устойчивы к химическим агрессивным средам, отличаются высокой прочностью и мало весят. Производители уверяют, что такие изделия способны служить в течение 50 лет, не требуя замены и ремонта. При прокладке трубопровода их не сгибают, а для формирования сгибов используют специальные фитинги. Именно при помощи них изменяют траекторию магистрали.

Сварочные швы выполняются специальными ручными паяльниками с применением тех же фитингов. Они могут иметь вплавленную металлическую резьбу, позволяющую соединять магистраль с металлическими элементами. У пропиленовых труб есть единственный недостаток — при повышении температуры коэффициент линейного расширения значительно возрастает. Трубы удлиняются и со временем начинают провисать. Поэтому там, где необходимо собрать магистраль длиной более 10 м, используют гибкие компенсаторы.

Температурные компенсаторы — это обычная соединительная конструкция, имеющая гибкую форму и внешне похожая на завернутую петлю. Подобная деталь выполняет важную функцию. Она компенсирует температурное расширение, когда резко повышается температура внутри трубопровода, либо увеличивается давление воды.

Обычный компенсатор стоит недорого, а его простая конструкция позволяет легко вмонтировать устройство в систему трубопровода. Таким образом обеспечивается надежность системы, и увеличивается срок ее эксплуатации.

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:

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.