Ни один объект в современном мире, от однокомнатной квартиры до крупного промышленного комплекса, не обходится без инженерных коммуникаций, в частности, без системы трубопроводов. Все известные трубы промышленного и бытового назначения можно разделить на две группы: металлические и неметаллические. Главная отличительная особенность первых — прочность, вторых — долговечность. Предлагаемые на сегодняшний день неметаллические трубы позволяют удовлетворить требования надежности в эксплуатации, стойкости к колебаниям температуры и механическим воздействиям. С учетом растущих цен на металл полимерные трубопроводы оказываются существенно выгоднее традиционных металлических. Как показывает мировой опыт, полимерные системы более надежные, долговечные, дешевые и экологически чистые, чем металлические.
При строительстве современных зданий и реконструкции старых в системах горячего и холодного водоснабжения, а также в системах отопления все чаще находят применение полипропиленовые трубы. Они отличаются пониженным уровнем шума, легкостью транспортировки и простотой монтажа. Начало применения полипропиленовых труб в России относится к 1960м годам, а уже в середине 1980х был разработан статический сополимер пропилена с этиленом (PPRrandom copolymer, тип 3). Особенностью сополимера PPR является большая стойкость к воздействию горячей воды, благодаря чему он стал применяться в системах горячего водоснабжения и отопления, вытесняя сталь. Фитинги и трубы из полипропилена могут подвергаться периодическому или длительному воздействию различных агрессивных сред (в частности, кислот и щелочей), а при транспортировке питьевой воды не нарушают ее вкус, цвет и запах посторонними добавками. Монтаж трубопроводов из полипропилена имеет свои особенности, и ему обязательно должен предшествовать расчет в соответствии с нормативными документами (СНиП 2.04.01–85, 4101–2003, 40102–2000 и 40101–96). Трубы выбирают в зависимости от назначения и режима работы трубопроводной системы (холодное или горячее водоснабжение, отопление или технические цели), рабочих давлений и температуры транспортируемых веществ с учетом специфики полипропиленовых труб.
Тепловое удлинение При проектировании и проведении монтажных работ необходимо учитывать тепловое удлинение трубопроводов. Неармированные полипропиленовые трубы имеют значительное тепловое расширение. У полипропиленовых труб, армированных алюминием или стекловолокном, коэффициент линейного расширения в пять раз меньше по сравнению с неармированными трубами. Об этом нужно помнить всегда, приступая к монтажу. Вопрос теплового расширения во многом решается правильным использованием опор и выбором конфигурации трубопровода. Одним из общих правил монтажа является стремление создать как можно более гибкую эластичную систему с минимумом жестких коротких узлов, имеющих малую способность к деформации. Игнорирование указаний по компенсации линейных расширений трубопровода вызывает высокие продольные напряжения в стенках труб и тем самым существенно сокращает срок службы системы. Неверно выбранные расстояния между креплениями трубопровода также негативно сказываются на сроке службы. Произвольное увеличение расстояния между опорами может повлечь увеличение прогиба трубы и защемление ее на опорах, что исключает прямолинейность и возможность свободного удлинения или укорочения трубопровода в период эксплуатации, а также создает дополнительные усилия на конструкцию опор. Результат игнорирования нормативных требований по проведению монтажных работ полипропиленовых труб обычно крайне печален. Тепловое удлинение/укорочение трубопровода ?l [мм], независимо от его диаметра, определяют по формуле ?l = ?/?t, где ? — коэффициент линейного удлинения; ?t — разность между температурами при эксплуатации и при монтаже. Если температура трубопровода при эксплуатации выше температуры монтажа, то длина трубопровода увеличивается, и наоборот. Чтобы исключить появление ошибки в расчетах, целесообразно обозначать удлинение со знаком плюс (+?l), а укорочение со знаком минус (–?l).Продольное усилие, возникающее в жестко закрепленном участке трубопровода, не зависит от его длины, поэтому необходимо учитывать влияние тепловых напряжений в любом закрепленном участке трубопровода. Трубопровод должен свободно удлиняться или укорачиваться без перенапряжения материала труб, соединительных деталей, шва трубопровода, а также подвижных (скользящих) и неподвижных (мертвых) опор. Это обеспечивается благодаря компенсирующей способности элементов трубопровода (самокомпенсация) и компенсаторов, а также правильной расстановки подвижных и неподвижных опор. Неподвижные опоры должны направлять линейное тепловое удлинение трубопровода в сторону компенсирующих элементов. Расстояния между опорами рассчитываются на основании нормативных документов (СП 40101–96и СП 40102–2001 и технический каталог компании «Эгопласт» «Система трубопроводов для водоснабжения и отопления», часть 1) в зависимости от материала, наружного диаметра, толщины стенок трубы, температуры и массы транспортируемых веществ. При этом должно обеспечиваться сохранение прямолинейности трубопровода на весь расчетный период эксплуатации. Если расчет произведен неверно или же он совсем не производился, то негативный результат не заставит себя ждать.
Шероховатость и диаметр При проектировании напорных трубопроводных систем определяющее значение имеют их гидравлические расчеты. Они служат основой для вычисления диаметра труб и подбора насосного оборудования, которые обеспечивают требуемый режим работы этих систем в течение всего срока эксплуатации. Качество выполненных гидравлических расчетов определяет экономичность как самого трубопровода, так и всего комплекса связанных с ним сооружений. Полимерные трубы имеют очень гладкую внутреннюю поверхность и малые гидравлические потери, что позволяет использовать трубы меньшего диаметра, чем стальные. Монтаж становится более компактным и экономичным. Из приведенной ниже таблицы видно, что коэффициент эквивалентной шероховатости полипропиленовой трубы на два порядка ниже по сравнению со стальной трубой. Поэтому, когда у заказчика появляется вопрос: «Почему при замене стальной трубы на полипропиленовую был выбран меньший диаметр?», можно привести данную таблицу, даже если у вас нет под рукой гидравлического расчета системы. Изоляция Для предотвращения возникновения избыточных напряжений и повреждения полипропиленовых труб о строительные конструкции, их необходимо замоноличивать в изоляции. Чтобы избежать появления конденсата на трубах в системах холодного водоснабжения, монтаж трубопроводов также необходимо производить в изоляции. Изоляция трубопроводов системы горячего водоснабжения обеспечивает снижение тепловых потерь в окружающую среду.
Сварка и крепеж В трубопроводах из полипропилена сварное соединение практически не снижает надежности системы, количество соединительных и установочных элементов при соблюдении всех правил сварки не имеет значения. При сварке полипропиленовых труб и фитингов необходимо соблюдать рекомендации и требования, изложенные в «Руководстве по монтажу напорных трубопроводных систем из полипропилена». Коэффициенты сопротивления полипропиленовых фитингов ниже, чем у чугунных. Запорная арматура отличается высокой надежностью, усилия от затяжки резьбы отсутствуют. При размещении труб на стенах и потолках не рекомендуется использовать неподвижные опоры. Неподвижные опоры, как правило, фиксируют тяжелые трубные узлы или тяжелые элементы трубопровода, не имеющие собственных креплений (например, фильтры или краны). При проведении монтажных работ не допускается использование трубного (газового) ключа для затяжки комбинированных полипропиленовых фитингов. Использование данного ключа приводит к разрушению фитингов. Соблюдение всех этих нормативных правил обеспечит надежную и безаварийную эксплуатацию системы трубопроводов в течение всего расчетного периода эксплуатации данной трубы.