Применение полимерных (пластиковых, пластмассовых труб) и металлополимерных (металлопластиковых) труб в системах ГВС

Павлоцкий А.Е., генеральный директор ООО ПНБ «Треста Сантехмонтаж-62», Почетный строитель России

Доклад на 5-й Международной научно-практической конференции 13-14 сентября 2006 года, г. Санкт-Петербург, Ленэкспо

Целью настоящей статьи не является широкое всестороннее рассмотрение вопросов применения полимерных материалов в системах горячего водоснабжения (ГВС) и отопления. Автор хотел бы обратить внимание проектировщиков на некоторые, на его взгляд, наиболее

В статье рассмотрены вопросы применения полимерных (пластиковых, пластмассовых труб) и металлополимерных (металлопластиковых) труб в системах ГВС и поквартирного отопления. При этом под термином «поквартирное отопление» имеется в виду отопление не от квартирного источника тепла, а от общедомового (ИТП), но с поквартирной схемой разводки теплоносителя.

Основными полимерными материалами, применяемыми в г. Санкт-Петербурге, является полипропилен и сшитый полиэтилен. Металлополимерный вариант включает в себя интегрированный слой алюминиевой фольги, что позволяет значительно уменьшить линейное расширение труб.

Поставляют в г. Санкт-Петербурге эту продукцию множество иностранных и отечественных фирм. Поскольку лидерами являются в части полипропилена Aquatherm, а в части сшитого полиэтилена - Rehau, то в основном на их данные я и буду ссылаться.

Вопрос применения полимерных труб для ГВС и отопления в г. Санкт-Петербурге стал крайне актуален по причинам, на которых я остановлюсь несколько позже, после рассмотрения ряда технических вопросов.

Срок эксплуатации трубопроводов

Для трубопроводов систем отопления, согласно СНиП 41-01-2003 п. 6.1.4, срок службы трубопроводов должен быть не менее 25 лет, для трубопроводов горячего водоснабжения, согласно СНиП 2.04.01-85 п. 10.1 при t горячей воды 75°С - также 25 лет. Поскольку температура горячей воды для систем ГВС, согласно нормам, ниже 75°С, то для ГВС этот вопрос совершенно ясен.

В системах отопления температура теплоносителя является величиной переменной, определяемой температурным графиком. При этом, для полимерных материалов, согласно СНиП 41-01-2003 п.6.1.2, температура воды не должна превышать 90°С. Это положение является определяющим и никакие технические данные фирм-поставщиков, гарантирующих устойчивую работу своих полимерных трубопроводов при более высоких параметрах, например 95°С, 100°С, 105°С, положения отечественного СНиПа в этой части не отменяют. Согласно ГОСТ Р 5234-2003 «Трубы напорные из термопластов и соединительные детали к ним для систем водоснабжения и отопления» срок службы полимерных материалов определяется рабочей температурой (для ГВС) и комбинацией температур теплоносителя (для отопления).

Так, например, согласно таблице 26 п.5 вышеупомянутого ГОСТа, стр. 34, для высокотемпературного отопления отопительными приборами при рабочей температуре 60°С срок службы составляет 25 лет, а при 80°С -10 лет.

Таким образом, строго говоря, чтобы определить срок службы трубопроводов, необходимо было бы иметь для г. Санкт-Петербурга средневзвешенную температуру теплоносителя в течение отопительного сезона, исходя из фактического количества дней по каждой температуре в течение отопительного периода.

Затем фирмы-поставщики должны дать гарантии по срокам службы своих труб в зависимости от средневзвешенной температуры и рабочего давления теплоносителя. Никакие каталоги фирм этих сведений не содержат. Таким образом, применяя полимерные трубопроводы, мы не знаем, в какой степени соблюдаются требования отечественного нормативного документа в части соблюдения нормативных сроков службы трубопроводов, а именно 25 лет.

Естественным выходом из этой ситуации является использование таблиц допустимых избыточных рабочих давлений в зависимости от температуры теплоносителя. Такую таблицу предоставляет, например, фирма Aquatherm и некоторые другие фирмы. Так, например, согласно соответствующей таблице в каталоге при постоянной температуре теплоносителя 70°С, с учетом включения 30 дней с температурой 85°С, при избыточном давлении 8,0 атм. срок службы трубопроводов составляет требуемые 25 лет.

Считаю, что все фирмы-поставщики обязаны предоставлять требуемые данные в части сроков службы труб в зависимости от температуры и давления.

Экология

Особый интерес вызывает проблема образования микрофлоры (бактерии, водоросли) в процессе эксплуатации полимерных трубопроводов.

Основными факторами, способствующими образованию таковых, является температурный режим (по разным данным, от 34 до 67°С) и прозрачность труб.

Температурный режим ГВС в неблагополучную зону температур, к сожалению, попадает.

Что же касается второго фактора, то, согласно ГОСТ Р 52134-2003 «Трубы напорные из термопластов и соединительные детали к ним для систем водоснабжения и отопления» п. 5.1.12, непрозрачность труб должна быть не более 0,2%. Непрозрачность трубы рассматривается как выраженное в процентах отношение светового потока, прошедшего через образец, к световому потоку источника.

По этому нормативу в каталогах фирм-изготовителей данные отсутствуют, в лучшем случае, есть указания на то, что трубопроводы не пропускают свет, поэтому нет опасности образования бактерий (водорослей).

Однако опыт западных стран говорит, что такая опасность есть. Неслучайно там при эксплуатации систем ГВС систематически в ночное время проводится промывка систем теплоносителем температурой 80°С, при которой гарантировано уничтожение бактерий. При этом фирмой Danfoss для этих целей специально разработан и имеется в каталогах клапан рециркуляции расхода MTCV, предусматривающий технологическую возможность пропуска воды с повышенной температурой. В каталогах фирм отсутствуют рекомендации по промывке водой систем ГВС.

Мне приходилось наблюдать опыт, при котором установленная миниатюрная лампочка в полимерной трубе была прекрасно видна, и это говорит о том, что требование ГОСТ Р 52134-2003 в этой части было явно нарушено.

Предотвращение коррозии элементов системы отопления

Важнейшим вопросом является кислородопроницаемость полимерных труб. Согласно СНиП 41-01-2003 п. 6.4.1, кислородопроницаемость труб должна быть не более 0,1 г/м³-сут. Для систем водоснабжения это не имеет значения, а для систем отопления - очень существенно, с учетом того, что основная масса нагревательных приборов поставляется из тонколистовой стали 5=1,2 мм.

СП 41-109-2005 «Проектирование и монтаж внутренних систем водоснабжения и отопления здании с использованием труб из «сшитого» полиэтилена» также содержит положение о том, что трубы для систем отопления должны иметь антидиффузионный слой для защиты от проникновения кислорода.

Это в одинаковой мере относится к полимерным трубам из полипропилена и «сшитого» полиэтилена.

Таким образом, участки трубопроводов отопления, прокладываемые открыто, в штробах, плинтусах, должны быть из труб, имеющих антидиффузионный слой. Спорен вопрос о целесообразности антидиффузионного слоя в теплых полах или просто замоноличенных трубах отопления. В основном специалисты считают, что применение труб с антидиффузионным слоем в данном случае нецелесообразно.

Однако, например, немецкие инженеры в этих случаях применяют трубы с антидиффузионным слоем. Соответственно, металлополимерные трубы в антидиффузионном слое не нуждаются.

Выбор типа применяемых труб (полимерные, металлополимерные)

Рассмотрим вопрос выбора в системах ГВС и отопления металлополимерных или полимерных труб.

В системах ГВС, согласно СНиП 2.04.01-85 п.10.1, прокладка трубопроводов предусматривается преимущественно скрытая. Допускается открытая прокладка подводок к сантехническим приборам, а также в местах, где исключается механическое повреждение пластмассовых трубопроводов. В связи с тем, что коэффициент линейного расширения для полимерных трубопроводов в 7-8 раз больше, чем для стальных, полагаю, что целесообразно замоноличенные участки трубопроводов предусматривать из полимерных трубопроводов, то же - касается и подводки к санприборам.

Что же касается оставшихся участков, то их целесообразно предусматривать из металлополимерных труб, так как последние имеют коэффициент линейного расширения гораздо ниже, чем у полимерных трубопроводов (- в 2 раза более, чем у металлических).

При этом следует предусматривать мероприятия, компенсирующие линейное расширение трубопроводов. Разные типы компенсаторов и методы их расчета обычно подробно освещены в каталогах фирм.

Нужно также иметь в виду, что применение разного типа сильфонных компенсаторов при пластмассовых трубопроводах недопустимо (не работают).

В отоплении, аналогично, полимерные трубопроводы целесообразно применять в качестве основного материала вне теплых полов, а также в замоноличенных участках. Все остальные должны быть металлополимерными.

Для систем ГВС хорошо зарекомендовали себя металлополимерные трубы из обоих материалов - полипропилена и «сшитого» полиэтилена.

Другая ситуация с системой отопления. Хотя, согласно каталожным данным, металлополимерные трубопроводы, как полимерные, так и из «сшитого» полиэтилена, должны выдерживать температуру 90°С при расчетных наружных температурах, практика одной из крупнейших московских строительных фирм «Донстрой» показала другую картину. При максимальных расчетных температурах в этом отопительном сезоне, на ряде объектов, в частности таком, как «Алые паруса», металлополимерные трубопроводы из полипропилена показали себя хорошо, а металлополимерные трубы из «сшитого» полиэтилена имели множество аварий, вне зависимости от фирм-поставщиков. Это объясняется тем, что конструктивно в металлополимерных трубах из полипропилена слой алюминия перфорирован и поэтому органично вписывается в структуру, а в металлополимерных трубах из «сшитого» полиэтилена слой алюминия сплошной и, вследствие значительной разницы коэффициентов линейного расширения полиэтилена и алюминия, отслаивается.

О монтаже при отрицательных температурах

Хотелось бы немного остановиться на некоторых вопросах монтажа. Согласно СП 40-102-2000 п. 7.5.1 «Проектирование и монтаж трубопроводов систем водоснабжения и канализации из полимерных материалов. Общие требования» монтаж может осуществляться при положительных температурах, то же, согласно СП 41-109 -2005 п. 4.1.5. -для варианта «сшитого» полиэтилена, а для металлополимерных труб требуется температура +5°С для холодного и горячего водоснабжения и +10°С для отопления согласно СП 41-102-98 п.5.1 «Проектирование и монтаж».

Каталог Aquatherm прямо не указывает на возможность монтажа при отрицательных температурах, однако косвенно это предполагает, указывая, что при параметрах температуры ниже +5°С время нагревания должно быть увеличено на 50%.

Каталог Rexau говорит, что минимальная температура для производства соединения труб Штаби составляет -10°С, о полимерных вариантах труб Rexau не говорится ничего.

Таким образом, отечественная нормативная документация не позволяет работать с полимерными материалами при отрицательных температурах. Информация фирм довольно скупо освещает этот вопрос или вообще не освещает.

Тем не менее, известно, что, например, Акватерм и Rexau работают при отрицательных температурах и достигают положительных результатов.

Об использовании в одной системе продукции разных производств

Заслуживает внимания вопрос о возможности применения в системах отопления и горячего водоснабжения изделий разных производителей.

СНиП 41-01-2003 п.6.4.1 гласит следующее: «В комплекте с полимерными трубами следует применять, как правило, соединительные детали и изделия одного производителя». В СП 40-102-2000 «Проектирование и монтаж трубопроводов систем водоснабжения и канализации из полимерных материалов. Общие требования» п.7.3.2 гласит следующее: «не допускается сварка труб и деталей из разных полимерных материалов».

Таким образом, отечественная нормативная литература дает однозначный отрицательный ответ по вопросу возможности сварки труб и деталей из разных полимерных материалов. Имеющиеся положительные заключения инофирм по этому вопросу суть дела не меняют и действия отечественных норм не отменяют. Поэтому, получившие распространение случаи применения полимерных труб одной фирмы и фитингов другой фирмы в одной системе следует считать недопустимыми.

О методах соединения труб

Основным методом соединения полимерных труб является контактная термическая сварка в раструб при t -260°С, что по определению обеспечивает высокую надежность данного соединения, так как в результате сплавления трубы и фитинга образуется неразрывное единое соединение элементов системы.

Сварка при отрицательных температурах требует особых мероприятий, включая значительное увеличение времени нагревания. Следует обратить внимание на то, что выполнять сварные соединения должны только квалифицированные специалисты, прошедшие необходимую подготовку и имеющие опыт работы.

Основным методом соединения труб из «сшитого» полиэтилена является механическое соединение с помощью надвижной гильзы. Выполняется оно путем развальцовки конца трубы и надевания его на фасонную часть, затем гильза надвигается на конец трубы. Благодаря эффекту «памяти», труба уменьшает свой диаметр в месте развальцовки и обжимает фитинг. Данный тип соединения надежен, относится к категории неразъемных соединений и может быть забетонирован. Преимуществом данного типа соединений является его простота, вследствие чего для его выполнения не требуется высококвалифицированный персонал. В то же время следует отметить, что данный тип соединений относится к категории предварительно напряженной конструкции.

Полимерные материалы обладают свойствами старения. В России отсутствует опыт долговременной эксплуатации такого типа соединений. Как поведут себя эти соединения через 20-30 лет с учетом свойства старения полимеров? Имеются разные мнения на этот счет. Достоверные сведения могли бы быть получены с Запада, однако в настоящее время автор ими не располагает.

Об актуальном вопросе применения полимерных труб в системах ГВС и отопления

Вопрос применения полимерных материалов при проектировании горячего водоснабжения и отопления в последнее время приобрел в г. Санкт-Петербурге особую остроту. Это связано с двумя обстоятельствами, а именно: резким ростом цен на металлические трубы и ростом числа объектов, где по техническим причинам нецелесообразно или невозможно применение металлических труб. Если вопрос ценовых характеристик совершенно ясен, то на втором вопросе следует остановиться более подробно.

Горячее водоснабжение

Применение стальных или полимерных труб зависит от схемы горячего водоснабжения. При открытой схеме с непосредственным водоразбором, а эта схема в г. Санкт-Петербурге исторически является основной, применение полимерных материалов, вне зависимости от типа материала - сшитого полиэтилена или полипропилена, является, на наш взгляд, нецелесообразным.

Причиной является то, что при этой схеме, из-за отсутствия теплообменников, гарантировать, что автоматика обеспечит 65°С и не более, никто не возьмется, особенно с учетом нынешнего состояния ЖКХ. Длительное же превышение расчетных температур неизбежно приведет к аварийной ситуации.

В других городах, например в Москве, где все системы ГВС имеют закрытую схему, этот вопрос не актуален, и полимерные материалы имеют все условия для широкого применения.

При закрытых системах с теплообменниками в условиях г. Санкт-Петербурга, когда применяется невская вода, являющаяся самой мягкой в России, оптимальным является применение в системе ГВС полимерных трубопроводов. Хотя применение в закрытых системах оцинкованных труб, возможно, имеет ряд отрицательных моментов, а именно: необходимо иметь корреляционную установку для постоянного доведения воды до минимально необходимой жесткости; корреляционная установка стоит денег, требует постоянной эксплуатации на всю оставшуюся жизнь, при этом необходим систематический завоз ингибиторов; остановка её приведет к усиленной коррозии металлических труб.

Думаю, что с учетом нынешнего состояния ЖКХ, это задача непростая, кроме того, эксплуатационные расходы требуются постоянно на расходные материалы (ингибиторы).

При применении полимерных труб в закрытой схеме системы ГВС для г. Санкт-Петербурга (при невской воде) стоит обратить внимание на то, что 100% трубопроводов должны быть полимерными, так как стальные трубопроводы полностью выходят из строя через 1,5-2 года.

С точки зрения температурных параметров, 160°C подходит как трубам из полипропилена, так и трубам из сшитого полиэтилена. Однако надо учитывать, что, поскольку 100% труб должны быть полимерными, в этом случае обычно необходимы диаметры до 100 мм. Поэтому надо обратить внимание на сортамент предлагаемых поставщиком труб и цену труб больших диаметров, особенно с учетом фитингов из цветных металлов.

Только после рассмотрения этих вопросов можно принимать решение, какие трубы закладывать. Вопрос применения полимерных трубопроводов в системах ГВС все более актуален, так как растет количество газовых котельных, где применяется закрытая схема ГВС.

Система отопления

Применение полимерных трубопроводов целесообразно при поквартирной схеме отопления. Применение полимерных материалов при традиционной схеме отопления неприемлемо, так как идет вразрез с требованиями нормативной документации, предписывающей их применение при условии скрытой прокладки (в плинтусах, штробах, шахтах, каналах и при замоноличивании) - по СП 41-109-2005 п. 3.1.1 «Проектирование и монтаж внутренних систем водоснабжения и отопления зданий с использованием труб из сшитого полиэтилена», СП 41-102-98 п. 3.3 «Проектирование и монтаж трубопроводов систем отопления с использованием металлополимерных труб».

При поквартирной схеме отопления, когда полимерные трубопроводы бетонируются в стяжке пола, обязательно требование СП 41-102-90 п. 3.3 о применении кожухов (гофр) при замоноличивании в полу и следует обратить внимание на требование соблюдения температуры 27°С (СП 41-102-98 п. 3.9.) для предотвращения рассыхания паркета.

Относительно выбора материала полимерных труб, хотелось бы сказать, что в стяжке могут применяться как полипропиленовые трубы (это здесь - https://www.truboprovod.by), так и из «сшитого» полиэтилена. Если же речь идет о применении металлополимерных труб, например, для стояков, магистралей, то в этом случае применение металлополимерных труб из «сшитого» полиэтилена нецелесообразно из-за отслаивания при высоких температурах, о чем говорилось ранее.

Вообще говоря, хотя нормативная документация разрешает применение полимерных трубопроводов в системе отопления при параметрах теплоносителя 90°С, практика московских проектных организаций, в частности «Моспроект-1», да и на Западе, говорит о том, что нецелесообразно параметры теплоносителя применять в этом случае выше 80-85°С. Вопрос применения полимерных материалов в поквартирных системах отопления все более актуален, так как за этими системами будущее, и их удельный вес в общем объеме монтажа отопления все более увеличивается.

Автор хотел бы, чтобы проектировщики высказали свое мнение по затронутым вопросам, а поставщики полимерных труб четко отразили бы в своих каталогах требования ГОСТ Р52134-2003, а также другие вопросы, поднятые в этой статье. Тогда я считал бы свою задачу выполненной.

Материал предоставлен генеральным директором «Акватерм-Санкт-Петербург» М. В. Кузнецовым

Содержание журнала "СЕВЕР строительный" 1 квартал 2007 г.

Еще статьи на тему "Труб":

Соединение труб с пресс-фитингами

Опыт применения труб в пенополиуретановой изоляции в городских теплосетях

Выбираем трубы

Трубы: для каждого случая свой полимер

Зачем морозить трубы?