Трубы, опоры, компенсаторы и их соединения

2. Трубы, опоры, компенсаторы и их соединения

Наибольшее применение для устройства инженерных сетей получили стальные трубы, выпускаемые промышленностью для резьбовых и безрезьбовых соединений, бесшовные (цельнотянутые) и со швом (сварные). Стальные водогазопроводные трубы изготовляют по ГОСТ 3262-75 условным проходом от 10 до 150 мм. Трубы выпускают оцинкованные и неоцинкованные (черные). Слой цинка на поверхности оцинкованных труб предохраняет их от коррозии при химическом или электрохимическом воздействии. Для соединения стальных труб, имеющих трубную (газовую) резьбу, применяют прямые или переходные соединительные части (фитинги) из ковкого чугуна и стали. Для устройства разъемного соединения стальных труб используют фланец, муфту или сгон, состоящий из муфты и контргайки, навернутой со стороны длинной резьбы. К недостаткам стальных труб относятся высокая материалоемкость и трудоемкость монтажа.

Чугунные водопроводные раструбные трубы применяют для устройства вводов (на давление до 1 МПа) и участков сети, прокладываемых в земле. Длина чугунных труб может составлять от 2 до 6 м. Кольцевые раструбные щели в стыковых соединениях чугунных труб диаметром до 300 мм заделывают с помощью резиновых манжет.

Для внутренних сетей водопровода используют пластмассовые напорные трубы из полиэтилена низкой и высокой плотности, диаметром от 12 до 160 мм на рабочее давление до 1 МПа в бухтах, на катушках или в отрезках длиной до 12 м, а также трубы напорные из непластифицированного поливинилхлорида диаметром от 10 до 160 мм с номинальным давлением 1,6 МПа с раструбом под клеевое соединение, под эластичное уплотнительное кольцо и без раструба, в отрезках до 6 м (12 м) и полипропилена. Срок службы труб при температуре 20°C - 50 лет. Максимальная рабочая температура постоянная до 60°C, кратковременная до 80°C. Наряду с положительными свойствами: коррозионной стойкостью, относительной гладкостью внутренней поверхности пластмассовые трубы имеют ряд недостатков: сравнительно большую хрупкость и значительный коэффициент температурного линейного расширения.

Соединение полиэтиленовых и полипропиленовых труб между собой и с фасонными частями выполняют преимущественно методом контактной сварки в стык или с помощью соединительных деталей с закладными нагревателями (электрофузионными фитингами). Возможно механическое соединение с помощью компрессионных фитингов. Раструбные трубы из поливинилхлорида соединяют при помощи зазорозаполняющего клея на основе тетрагидрофурана (типа "Tangit") или с помощью эластичных уплотнительных колец.

Пластмассовые трубы легко обрабатываются и монтируются, но ввиду своей гибкости они требуют большего числа креплений на единицу длины и больше подходят для скрытого монтажа. Полипропиленовые трубы на морозе становятся хрупкими, поэтому их монтаж необходимо вести при температуре выше 5°C.

Наряду с пластмассовыми трубами все чаще используют металлополимерные трубы, которые обладают теми же достоинствами и недостатками, что и плпастмассовые.

Появление пластмассовых и металлополимерных труб позволило перейти от последовательной схемы присоединения приборов к стояку к параллельной с использованием поэтажных коллекторов. При этой схеме значительно снижается влияние одновременного включения водоразборной арматуры у расположенных рядом приборов на расход воды каждого прибора.

Медные трубы находят все большее применение при индивидуальном коттеджном строительстве. Эти трубы объединяют все достоинства металлических и пластмассовых труб, но обладают большим сроком эксплуатации.

Трубы из нержавеющей стали также начали использовать для систем внутреннего водопровода после появления принципиально новых методов соединения труб и разнообразных фасонных частей.

В настоящее время для систем отопления и водоснабжения наиболее часто используются металлопластиковые, полипропиленовые и полиэтиленовые трубы. Соединительные элементы для таких труб выполняются из пластика, латуни или бронзы. Системы этих труб и фитингов надежны, долговечны, имеют отличные гидравлические, температурные и гигиенические характеристики, идеально подходят для выполнения любых задач отопления и водоснабжения квартир, офисов и коттеджей. Многолетний опыт использования таких систем труб в Европе и странах СНГ не оставляет сомнений в их надежности.

Современный рынок теплотехнического оборудования представлен многочисленными производителями и предоставляет широкий выбор труб и комплектующих для отопления и водоснабжения. Такие торговые марки, как Valtec, Pexal, Giacomini (Италия), KAN (Польша), REHAU (Германия) означают целый комплекс высококачественного оборудования, включающий не только трубы и фитинги, но и широкий ассортимент дополнительных приборов и устройств для отопления и водоснабжения. С их помощью можно создать современные системы отопления и водоснабжения любой сложности, высокой комфортности и надежности.

Современные полимерные трубы имеют ряд преимуществ перед устаревшими стальными трубами, используемыми для отопления и водоснабжения. К основным таким преимуществам относятся следующие:

- Использование меньших диаметров. Полимерные трубы имеют очень гладкую внутреннюю поверхность и малые гидравлические потери, что позволяет использовать трубы меньшего диаметра, чем стальных при одинаковой пропускной способности. Использование труб меньшего диаметра позволяет сделать монтаж систем более компактным и экономичным.

- Хорошая пропускная способность в течение всего периода эксплуатации. Полимерные трубы имеют высокую стойкость к отложениям каких-либо солей, полностью отсутствует коррозия. Стальные трубы за несколько лет эксплуатации сильно зарастают ржавчиной и солями, при этом их пропускная способность резко уменьшается. Ухудшается при этом и качество воды, проходящей через такие трубы.

- Современные полимерные трубы отвечают самым высоким требованиям по экологии.

- Простота и экономичность монтажа. Монтаж полимерных труб благодаря их малому весу и эластичности, а также простой технологии соединений значительно проще, чем стальных, для монтажа которых, как правило, требуются квалифицированный сварщик. С помощью полимерных труб легче выполнить компактные узлы и скрытую разводку труб.

В таблице для сравнения приведены некоторые эксплуатационные характеристики труб из различных материалов.

Таблица.1.Эксплуатационные характеристики

Материал труб	Коэффициент линейного расширения, мм/м*град.	Шероховатость, мм	Потери давления, гПа/м	Рабочая температура, С
Стальные новые	0,012	0,07	3	-
Стальные неновые	0,012	0,5	5	-
Металлопластиковые	0,025 - 0,03	0,004	1,5	95
Полиэтиленовые	0,15 - 0,17	0,007	1,8	90
Полипропиленовые	0,15 - 0,17	0,01	2	70

При сравнении полимерных материалов можно выделить следующее:

- Полипропиленовые трубы менее термостойкие, чем металлопластиковые и полиэтиленовые, поэтому их основное применение - горячее и холодное водоснабжение, применение в отопительных системах ограничено. Вследствие высокой текучести полипропиленовые трубы меняют форму со временем даже под действием собственного веса, поэтому при внешней проводке трубы необходимо крепить через каждые 50 -60 см. Технология соединения полипропиленовых труб обеспечивает высокую прочность соединения сравнимую с прочностью самой трубы.

- Металлопластиковые трубы благодаря наличию алюминиевого слоя имеют максимальную устойчивость к температурным нагрузкам и минимальное линейное расширение. Поэтому они наиболее распространенные для систем отопления. Высокая эластичность металлопластиковых труб позволяют легко их изгибать (минимальный радиус изгиба равен 5 диаметрам трубы), а алюминиевый слой сохраняет приданную трубе форму. Это обеспечивает во многих случаях более простой и экономичный монтаж.

- К достоинствам полиэтиленовых труб относится высокая термоустойчивость, что обеспечивает их широкое использование для отопительных систем, низкие (по сравнению с металлопластиковыми трубами) гидравлические потери, высокая прочность соединений.

Выбор тех или иных труб для отопления и водоснабжения производится индивидуально исходя из особенностей эксплуатации в конкретной системе, поэтому выбор труб для конкретного применения лучше доверить специалистам.

Высокие эксплуатационные параметры металлопластиковых труб обеспечивается высоким качеством материалов и используемых технологий. Металлопластиковые трубы имеют пятислойную конструкцию: слой пластика-слой алюминия слой пластика, между которыми находятся два слоя связующего клея. Каждый слой имеет строго определенное назначения, что обеспечивает высокие показатели в целом.

Слои пластика выполнены из полиэтилена особой модификации PEX, обладающего высокой прочностью. Такой полиэтилен изготовлен по специальной технологии и обеспечивает высокую прочность трубы в целом, давление на разрыв металлопластиковых труб составляет свыше 70 бар. Полиэтилен PEX обладает высокой химической стойкостью и не подвержен окислению, имеет также высокую стойкость к отложениям солей и биологическому обрастанию, а специальные технологии позволяют получить шероховатость внутренней поверхности металлопластиковых труб 0,004 мм. Все эти качества полиэтилена PEX обеспечивают коррозионную стойкость металлопластиковых труб, отсутствие отложений на внутренней поверхности и хорошие гидравлические характеристики в течение всего срока эксплуатации. Полиэтилен PEX обладает высокой термостойкостью и сохраняет свои свойства при рабочей температуре +95 С. Прочностные характеристики полиэтилена для указанных условий эксплуатации сохраняется свыше 50 лет.

Слой алюминия толщиной 0,2 - 0,3 мм расположен между слоями полиэтилена и полностью защищен от воздействия внешней среды. Наличие алюминиевого слоя в несколько раз уменьшает температурное удлинение трубы, поэтому коэффициент линейного расширения металлопластиковых труб значительно меньше, чем у пропиленовых и незначительно выше, чем у медных труб. Алюминий для металлопластиковых труб выполнен по специальной технологии, которая обеспечивает его высокую эластичность при сохранении прочности, благодаря которой металлопластиковые трубы легко изгибаются, а также хорошо сохраняют форму в период эксплуатации. Алюминиевый слой также предотвращает диффузию кислорода в полость трубы.

Слой клея между алюминием и пластиком обеспечивает прочность их соединения весь период эксплуатации. Высокое качество клея и высокая адгезия к алюминию и полиэтилену обеспечивает его эластичность, температурную стойкость, прочность соединения. Применение клея более низкого качества может привести со временем к расслоению трубы и протечкам в местах соединения с фитингами.

Металлопластиковые трубы могут применяться для отопления и горячего и холодного водоснабжения при следующих параметрах теплоносителя:

Таблица 2 Металлопластиковые трубы

Максимальная рабочая температура	95 C
Максимальное рабочее давление при температуре 95 C	10 бар
Максимальное рабочее давление при температуре 0 - 25 С	25 бар
Кратковременно допустимая температура	130 С

Срок службы металлопластиковых труб для указанных условий эксплуатации составляет не менее 50 лет.

Для соединений металлопластиковых труб используются фитинги из латуни (реже из пластмассы или бронзы). Соединительные фитинги имеют специальной формы штуцер с резиновыми кольцами, который вставляется внутрь металлопластиковой трубы. Прочное соединение достигается за счет обжима пружинной цангой (обжимное соединение) либо опрессовыванием пресс-гильзы (пресс-соединение).

Обжимное соединение образуется путем закручивания специальной формы гайки на наружную часть фитинга. Создаваемое значительное усилие обжимает цангу снаружи трубы, в которую вставлен штуцер фитинга. Прочность соединения возрастает за счет специальных пазов и выступов на поверхности штуцера и цанги. Обжимное соединение простое в сборке и не требует специального инструмента, однако такое соединение нуждается в доступе для обслуживания и используется, как правило, для наружных соединений. Обжимное соединение относится к разборным соединениям, т.е. его можно при необходимости разобрать и собрать заново.

Пресс-соединение производится с помощью пресса, имеющего насадки специальной формы. Кольцеобразные выступы на внутренней поверхности насадок, за счет значительного усилия вдавливают пресс-гильзу снаружи в поверхность трубы по всему периметру, создавая прочное соединение. Штуцер пресс-фитинга имеет специальные канавки для надежности соединения. Пресс-соединения не нуждаются в обслуживании и используются в качестве неразъемных соединений в т.ч. для соединений в штукатурке и стяжке пола.

Соединения металлопластиковых труб имеют высокую прочность, давление на разрыв соединения не менее 50 бар. Недостатком соединительных фитингов для металлопластиковых труб является уменьшение диаметра проходного сечения фитинга, что несколько ограничивает применение металлопластиковых труб.

Полиэтиленовые трубы

Полиэтиленовые трубы для отопления и горячего водоснабжения выполнены из высокопрочного полиэтилена PEX.

Модификация PEX изготавливается из высокопрочного полиэтилена PE по специальной технологии, в результате которой помимо продольных молекулярных связей создаются поперечные. Такую технологию называют сшивкой, а полиэтилен PEX - "сшитым полиэтиленом". Поперечные молекулярные связи значительно увеличивают прочность и термостойкость полиэтилена. Благодаря высокой прочности и термостойкости трубы из полиэтилена PEX могут использоваться для холодного и горячего водоснабжения, для автономного и центрального отопления.

Трубы из полиэтилена PEX имеют все достоинства современных труб на основе полимеров:

Высокая прочность

Высокая термостойкость, такие трубы могут эксплуатироваться при рабочей температуре до 90 С. Трубы из полиэтилена PEX при высоких температурах не "текут", а сохраняют форму в отличие от труб из других модификаций полиэтилена, а также полипропилена. Обладают высокой химической стойкостью, не подвержены коррозии. Имеют гладкую внутреннюю поверхность, шероховатость которой не превышает 0.007 мм. Не подвержены обрастанию солей и биологическому обрастанию. Экологически чистые.

Трубы из полиэтилена PEX могут применяться для отопления и горячего и холодного водоснабжения при следующих параметрах теплоносителя:

Таблица 1 - Трубы из полиэтилена

Максимальная рабочая температура	90 C
Максимальное рабочее давление при температуре 90 C	10 бар
Максимальное рабочее давление при температуре 0 - 25 С	25 бар
Кратковременно допустимая температура	100 С

Срок службы полиэтиленовых труб для указанных условий эксплуатации составляет не менее 50 лет.

Для соединений полиэтиленовых труб используются фитинги из латуни, полимеров и бронзы. Фитинги из полимерного материала PPSU обладают высокой прочностью и успешно используются уже на протяжении многих лет. Соединительные фитинги имеют специальной формы штуцер, который вставляется внутрь трубы. Прочное соединение достигается за счет натяжной гильзы.

Особенностью такого соединения является развальцовывание (растяжение для увеличения диаметра) трубы со стороны соединения специальным инструментом, после чего в нее вставляется штуцер фитинга. Натяжная гильза натягивается на трубу специальным прессом со значительным усилием. Создаваемое этим способом соединение обладает высокой прочностью. Прочность соединения увеличивается за счет специальных выступов на поверхности штуцера. Такое соединение имеет ряд достоинств. Отсутствие резиновых уплотнительных колец (уплотнителем служит материал трубы) повышает надежность и долговечность соединения. Развальцовывание трубы позволяет избежать заужения проходного сечения фитингов, и обеспечивает их малое гидравлическое сопротивление.

Полипропиленовые трубы

Полипропиленовые трубы для отопления и водоснабжения изготавливаются из полипропилена особой модификации PPR, который обладает необходимой прочностью и термостойкостью.

Полипропиленовые трубы имеют некоторые особенности. Они обладают высокой текучестью и в отличие от других полимерных труб легко меняют форму со временем даже под действием собственной тяжести. Поэтому их применяют для внутренней проводки или с креплением через каждые 50 - 60 см. Полипропиленовые трубы более жесткие на изгиб, чем другие полимерные трубы, при монтаже допускается их изгиб большого радиуса, поэтому их монтаж требует значительное число поворотных фитингов. В связи с этим монтаж полипропиленовых труб нередко оказывается более трудоемкий, чем металлопластиковых или полиэтиленовых.

Полипропиленовые трубы могут применяться для отопления и горячего и холодного водоснабжения при следующих параметрах теплоносителя:

Таблица 3 - Полипропиленовые трубы

Максимальная рабочая температура	70 C
Максимальное рабочее давление при температуре 70 C	10 бар
Максимальное рабочее давление при температуре 0 - 25 С	25 бар
Кратковременно допустимая температура	90 С

Срок службы полипропиленовых труб для указанных условий эксплуатации составляет не менее 50 лет.

Для соединений полипропиленовых труб используются фитинги из такого же материала, что и трубы. Соединение происходит методом диффузионной сварки при температуре около 270 С.

Процесс соединения называют пайкой полипропиленовых труб. Одновременно разогретые с помощью специального паяльника конец трубы (снаружи) и фитинг (изнутри) соединяются в нагретом состоянии, при этом труба вставляется разогретым концом внутрь фитинга на несколько миллиметров, после чего происходит остывание соединения примерно в течение 30 секунд. В это время нагрузки на соединение исключены. Наплыв расплавленного материала на трубе и фитинге свидетельствует о полном заполнении расплавленным материалом пространства между ними, а также о прочности и надежности соединения.

Диффузионная сварка полипропиленовых труб обеспечивает взаимное проникновение расплавленного материала трубы и фитинга, в результате чего образуется высокопрочное соединение. Особенностью такого соединения является совершенно монолитная структура между трубой и фитингом, которая хорошо видна на разрезе соединения. Такое соединение имеет ряд достоинств. Прочность соединения такая же, как у самой трубы, процесс соединения отличается простотой и высокой надежностью. Соединительные фитинги имеют проходное сечение большее, чем самой трубы, что обеспечивает их малое гидравлическое сопротивление. Сами соединительные фитинги имеют низкую стоимость, что существенно удешевляет систему в целом.

Трубопроводы тепловых сетей могут быть проложены на земле, в земле и над землей. При любом способе монтажа трубопроводов необходимо обеспечивать наибольшую надежность работы системы теплоснабжения при наименьших капитальных и эксплуатационных затратах.

Основными видами прокладками трубопроводов являются подземная и надземная. Подземная прокладка трубопроводов наиболее распространена. Она подразделяется на прокладку трубопроводов непосредственно в земле (бесканальная) и в каналах. При наземной прокладке трубопроводы могут находиться на земле или над землей на таком уровне, чтобы они не препятствовали движению транспорта. Надземные прокладки применяются на загородных магистралях при пересечении оврагов, рек, железнодорожных путей и других сооружений.

Если исходить из удобства монтажа и обслуживания то прокладка труб над землей является более выгодна чем прокладка под землей. Так же это требует меньших материальных затрат. Однако это портит внешний вид окружающей среды и поэтому такой вид прокладки труб не везде может применяться.

Несущими конструкциями при надземной прокладке трубопроводов служат: для небольших и средних диаметров — надземные опоры и мачты, обеспечивающие расположение труб на нужном расстоянии от поверхности; для трубопроводов больших диаметров, как правило, опоры-эстакады. Опоры, обычно, выполняют из железобетонных блоков. Мачты и эстакады могут быть как стальными, так и железобетонными. Расстояние между опорами и мачтами при надземной прокладке должно быть равно расстоянию между опорами в каналах и зависит от диаметров трубопроводов. В целях сокращения количества мачт устраивают при помощи растяжек промежуточные опоры.

При надземной прокладке тепловые удлинения трубопроводов компенсируются при помощи гнутых компенсаторов, требующих минимальных затрат времени на обслуживание. Обслуживание арматуры производится со специально устраиваемых площадок. В качестве подвижных следует применить катковые опоры, создающие минимальные горизонтальные усилия.

Так же при надземной прокладке трубопроводов могут применяться низкие опоры, которые могут быть выполнены из металла или низких бетонных блоков. В местах пересечения такой трассы с пешеходными дорожками устанавливают специальные мостики. А при пересечении с автодорогами – или выполняют компенсатор нужной высоты или под дорогой прокладывают канал для прохода труб.

Компенсаторы- это устройства, которые позволяют компенсировать все движения и колебания трубопровода при прохождении различных сред внутри труб. Для обеспечения подвижности подземных трубопроводов в грунте и снижения силового воздействия деформирующегося грунта на трубопровод следует предусматривают установку компенсаторов. На трубопровода применяются П и Г-образные компенсаторы из труб, которые укладываются в железобетонные каналы, и телескопические и резинокордовые компенсаторы, которые устанавливаются в колодцах. Компенсаторы устанавливаются на участках трубопроводов, где прогнозируемые продольные усилия превышают несущую способность металла труб. Расстояния между компенсаторами определяются расчетом из условий прочности трубопровода и компенсационной способности применяемых компенсаторов.