Как правило, для производства труб коммунального назначения используются такие пластмассы, как РЕ (полиэтилен), PP - R (полипропилен), РВ (полибутен) и в меньшей степени C - PVC (хлорированный ПВХ). Не будем рассматривать трубопроводы для систем отопления из стали, меди и ПП. Т.к. в случае «лучевой» обвязки предполагается монтаж в гофре с изгибанием по полу. Кроме этого следует использовать соединительные детали и изделия, соответствующие применяемому типу труб. Поэтому в нашем случае не целесообразно применение не гнущегося трубопровода с трудозатратным монтажом лишних соединений.
Рассмотрим гибкие трубы из полимерных материалов PEX и PERT, применяемых в системах отопления. Как правило, срок службы таких трубопроводов должен составлять не менее 50 лет, что зависит от температуры теплоносителя и давления в системе. Гладкая внутренняя поверхность этих труб всегда чистая — трубы «не зарастают», сохраняя внутреннее сечение, сохраняя постоянным коэффициент гидравлических сопротивлений. Однородность стенки и прочностные характеристики материала позволяют монтировать скрытую систему разводки водоснабжения и отопления, в домах повышенной этажности. Трубы из PEX и PERT обладают, «молекулярной памятью», благодаря которой, можно восстанавливать места перегибов с использованием промышленного фена, а также эксплуатировать систему после размораживания.
Система фитингов труб из термостойкого полиэтилена: гофрированный кожух, уголок, розетка для подключения приборов
Старение материала таких труб происходит в результате воздействия ультрафиолетового излучения. Но поскольку на объектах все трубы защищены от солнечного света – проложены в гофре, в стяжке пола, в штробах – старения и разрушения этих труб не происходит. Отопительные приборы подключаются либо посредством специальной розетки, установленной в стене, либо посредством металлической стандартизированной подводки снизу.
Трубы из сшитого полиэтилена PE-X (cross-linked polyethylene)
Необходимые требования к трубопроводу предполагают устойчивость к воздействию давления и температуры. При нагревании обычного полиэтилена (PE) его двухмерная структура не связанных молекулярных цепочек начинает колебаться и полиэтилен становится пластичным. Для улучшения механических характеристик трубы из полиэтилена подвергаются сшивке. Соединяясь между собой, свободно лежащие рядом друг с другом молекулы полиэтилена образуют одну большую трехмерную макромолекулу. Получившийся материал обозначается PE-X. В настоящее время на рынке труб из сшитого полиэтилена присутствуют трубы из трех типов этого материала, различающихся технологией модификации молекулярной структуры (сшивки). Ее добиваются, вводя в исходное сырье сшивающие добавки:
- PE-Xa пероксидная (нагрев под высоким давлением в присутствии пероксидов) мин. степень сшивки в соответствии со стандартами DIN 16892 – 70%
- PE-Xb силановая (воздействие химических веществ, одно из которых – силан) – 65%
- PE-Xс электронная (облучение готового изделия электронами) с образованием трехмерных связей – 60%
Структура полиэтилена: обычного и сшитого.
Обычный полиэтилен не термостоек и представляет собой совокупность длинных углеводородных молекул, которые никак не связаны друг с другом. Чтобы материал выдерживал высокие температуры, его необходимо сшить. Сшивка это образование между цепочками полиэтилена продольно-поперечных связей – за счет взаимодействия атомов углерода и водорода соседних молекул . Относительное количество образующихся поперечных связей в единице объема полиэтилена определяется показателем «степени сшивки».
Pex-a это один из самых старых способов сшивки полиэтилена. Выпуск пероксидно-сшитого полиэтилена достаточно сложный и дорогой, но контролируем. Непростое производство таких труб по методу Энгеля, так называемую RAM - экструзию в 80-90 годах освоили такие известные фирмы как Rehau, Uponor. Позже исследовательские центры занялись разработкой труб из PEX-bи PEX-c. Мотивация подобных попыток была очевидна - технология производства, по крайней мере, труб из РЕХ-b намного проще и основана на использовании обычных экструзионных линий. Все эти попытки оказались либо совсем неудачными, либо полученные трубы не удовлетворяли по своим характеристикам требованиям нормативных документов. Кроме того, несмотря на кажущуюся простоту производства труб из РЕХ-b, для достижения необходимой степени сшивки требуются громоздкие и дорогостоящие пропарочные камеры, что значительно усложняет и удорожает процесс производства. Несмотря на это, в последнее время участилось производство труб из РЕХ-b. Подобная активность вызвана большим успехом применения гибких полимерных труб. С этим и связанны попытки недобросовестных производителей поставки потребителю «недосшитых» труб с предложением завершения сшивки в процессе эксплуатации. Напомним, сшивка РЕХ-b происходит под действием воды и/или водяного пара. Она начинается уже в процессе производства трубы - в охлаждающих ваннах - и продолжается во время ее хранения и транспортировки (при этом скорость процесса сшивки зависит от температуры и влажности воздуха, иными словами, от погоды). В этот момент происходит образование поперечных связей между линейными молекулами полиэтилена, полимер структурируется и приобретает новые свойства. Принимая во внимание, что целый ряд потенциальных производителей труб из РЕХ-b вообще не предусматривает никакого контроля за коэффициентом сшивки (предполагается, что труба должна сшиваться теплоносителем в начале эксплуатации), реальное значение рабочего давления труб в этом случае может оказаться значительно ниже расчетного.Понимая, что применение недостаточно надежных труб из РЕХ-b с неполной степенью сшивки может стать в недалеком будущем миной замедленного действия. Немецкий орган стандартизации (DIN) направил письмо в Европейский Комитет по Стандартизации (CEN/TC 107) по поводу недопущения применения труб РЕХ-b в тепловых распределительных сетях в странах Европейского Союза. И еще немаловажная деталь: в трубах PEX-b процесс сшивки никогда не прекращается. Это означает, что трубы постоянно меняют свои характеристики, со временем труба теряет эластичность, стенки трубы постепенно усаживаются, теряется герметичность механических соединений именно с этим процессом связано то, что фитинги требуется время от времени «подтягивать».
Металлопластиковые трубы Pex-Al-Pex или Pert-Al-Pert
В процессе эксплуатации было установлено, что в результате старения разрушается клеевой слой и внутренний слой такой трубы «схлопывается», вследствие чего меняется проходное сечение, и система отопления перестает нормально работать. Такое место очень сложно обнаружить, обычно в этом случае неисправность ищется в термостатах, насосах и т. п.
Монтажники, навязывающие этот материал, ценили и ценят лишь его податливость в работе — он сохраняет форму при аккуратном изгибании. Эти горе-монтажники, как и многие обыватели, просто не задумывались о конструктивных особенностях всех частей системы, о возможном сроке службы и последствиях использования. Оказалось, что использовать металлопластиковые трубы в серийном и многоэтажном строительстве недопустимо. Почему?
1. Неоднородность стенок композитных труб типа PEX-Al-PEX (металлопластик), в силу различных коэффициентов линейного теплового расширения, в процессе эксплуатации трубопровода ведет к расслоению составляющих ее слоев, и, соответственно, для таких труб невозможно рассчитать срок службы.
2. Внутренний слой этих труб выполнен из PEX, но имеет толщину не более 0,8 мм, в отличие от положенных для расчетных нагрузок 2,2 мм, а это ведет к снижению допустимых давлений в 3,5–4 раза, т.е., до 2–2,5 атм.
3. Слой алюминиевой фольги толщиной от 0,2 до 0,4 мм также не в состоянии противостоять давлению системы, и это при условии, что произведена идеальная сварка шва, а труба во время монтажа не подвергалась неоднократному изгибанию в одном и том же месте — здесь фольга просто вытянется, и целостность системы нарушится еще до ее запуска;
4. На сегодня не существует клея, который в состоянии не только сохранить эластичность в течение эксплуатации, но и был бы способен противостоять значительным нагрузкам, т. к. коэффициент линейного теплового удлинения полиэтилена в 7–10 раз превышает коэффициент удлинения алюминия.
5. Срез трубы необходимо обрабатывать, т. к. он деформируется. При изгибании трубы обязательно использование специального оборудования — пружины, в противном случае произойдет сужение условного прохода или образования залома, а в этом случае труба восстановлению не подлежит.
Сегодня однослойная труба дает возможность эффективного применения на промышленных и других крупных объектах, удорожание при использовании металлопластиковой трубы значительно, тогда как малый коэффициент теплового линейного удлинения, являющийся преимуществом, не значителен в бетонной стяжке. К тому же, залить бетоном большое количество трубы, избежав в условиях крупного строительства ее изломов и расплющивания, проще, используя монолитную трубу.
PE-RT — новый класс полиэтилена для производства труб ХВС, ГВС, отопления
В последние годы наблюдается активный рост применения труб из PE-RT(Polyethylene of Raised Temperature resistance). В конце 2010 года концерн Dow Chemical представил последние разработки в области материалов для горячего водоснабжения и отопления позволяющие расширить сферу применения PE-RT тип II для производства труб используемых при строительстве высотных зданий.
PE-RT создавался в качестве замены сшитого полиэтилена PEX, который несмотря на свои свойства, имеет некоторые неудобства для производителей и потребителей труб: его нельзя сваривать, он не допускает вторичной переработки, требует сшивки. Тогда как PE-RT – обычный термопласт, (как например, полипропилен PPRC), он обладает близкими к PEX свойствам, но при переработке данный материал не требует сшивки, что позволяет увеличить производительность линии за счет исключения из технологического процесса стадии сшивания ПЭ. Стандартный температурный профиль экструзии позволяет перерабатывать сырье на стандартном оборудовании, прекрасно сваривается с использованием обычных сварочных аппаратов. Поэтому все больше производителей труб предпочитают его сшитому полиэтилену.
Из Европы трубы PE-RT начали поставлять в Россию еще с середины 90-х годов прошлого века. Сегодня темпы развития внутреннего производства из этого материала закономерны для нынешней стадии развития. Хотя для российского рынка материал все еще считается достаточно новым, интерес к нему у монтажных организаций растет с каждым годом. Учитывая свойства материала и наращивание выпуска PE-RT труб российскими производителями, тенденция замещения стальных, полипропиленовых и труб pex с каждым годом будет все очевидней. По мнению ООО «Экопластикс», общий объем российского рынка PE-RT в 2013 году оценивается в 1500 тонн, из которых 59% приходится на поставки продукции LyondellBasell (марка Hostalen 4731B), LG Chem (Lucene SP980, SP988) – 21%, 20% - Dow (Dowlex 2388,2344).
